Utilização de marcadores salivares para avaliação e controle do desempenho físico e cognitivo em atletas de futebol

A elaboração de um programa de treinamento físico depende do controle de diferentes parâmetros bioquímicos, que se relacionam com fatores como a intensidade do exercício, imunidade e com o estado redox. Além disso, estudos recentes também começaram a apontar a relevância da função executiva como componente determinante para o alcance de um alto nível de desempenho esportivo. Por outro lado, poucos estudos foram realizados em atletas até o momento utilizando estes marcadores na saliva juntamente com os testes de função cognitiva. O objetivo desse trabalho foi estudar a capacidade discriminatória das análises bioquímicas realizadas em saliva para avaliação do desempenho físico e sua relação com a função cognitiva em atletas de futebol. Trinta e dois atletas foram submetidos ao Bangsbo Sprint Test (BST) para avaliação da capacidade física e 48 horas depois ao Teste de Stroop (TSt) e Torre de Hanoi (ToH) para avaliação da função executiva. Os níveis de lactato na saliva aumentaram quando comparados aos valores Pré-BST (6,9 vezes; p<0,05). A proteína total salivar seguiu o mesmo padrão com aumento observado após o BST (+34%; p<0,05). As concentrações de imunoglobulina-A salivar (IgA-s) não mostraram diferença significativa após o BST. Os níveis de GSH e TBARs na saliva não mostraram diferença significativa, enquanto que a concentração de ácido úrico diminuiu após o BST (-26%; p<0,05). Interessantemente, a superóxido dismutase (SOD) salivar aumentou (3,6 vezes; p<0,05), enquanto que os níveis de catalase (CAT) na saliva não alteraram significativamente. Não houve correlação de nenhum dos parâmetros analisados com o desempenho no TSt, entretanto atletas localizados no percentil superior (P90) de cortisol na saliva (11,2 ng/ mL à 32,7 ng/ mL) apresentaram tempos mais longos para a resolução do ToH. A eletroforese 2D mostrou que 215 spots só apareceram no momento Pré-BST, 63 spots aumentaram e 108 diminuíram a sua expressão após o BST. Concluindo, a saliva é sensível às modificações induzidas pelo BST. A manutenção dos níveis salivares de TBARs após o BST parece ocorrer em função da diminuição dos níveis de ácido úrico, componente este que possui uma expressiva ação antioxidante. Neste sentido, o aumento de SOD pós-exercício parece agir como uma segunda linha de defesa antioxidante contra a produção de ROS induzidas pelo BST. Além disso, os resultados dos testes de função executiva indicam que níveis elevados de cortisol salivar possuem um efeito deletério no tempo de resolução da ToH, que se refere à memória de trabalho, o planejamento e solução de problemas. No entanto o TSt, que envolve a atenção seletiva e a velocidade de processamento de informações parecem não ser afetados pelos níveis de cortisol em repouso. E finalmente, a eletroforese 2D mostrou que o BST induziu a expressão diferencial de proteínas, visto que não surgiram proteínas novas após o teste, e dezenas de proteínas foram up-reguladas e down-reguladas após o BST. Estes dados sugerem que após uma análise proteômica, estas proteínas possam ser candidatas a marcadores de desempenho físico e/ou cognitivo em futuros estudos.

ARTSCENE: A Neural System for Natural Scene Classification

How do humans rapidly recognize a scene? How can neural models capture this biological competence to achieve state-of-the-art scene classification? The ARTSCENE neural system classifies natural scene photographs by using multiple spatial scales to efficiently accumulate evidence for gist and texture. ARTSCENE embodies a coarse-to-fine Texture Size Ranking Principle whereby spatial attention processes multiple scales of scenic information, ranging from global gist to local properties of textures. The model can incrementally learn and predict scene identity by gist information alone and can improve performance through selective attention to scenic textures of progressively smaller size. ARTSCENE discriminates 4 landscape scene categories (coast, forest, mountain and countryside) with up to 91.58% correct on a test set, outperforms alternative models in the literature which use biologically implausible computations, and outperforms component systems that use either gist or texture information alone. Model simulations also show that adjacent textures form higher-order features that are also informative for scene recognition.

Towards a cognitive neurobiology of brain-gut axis disorders

The past two decades have seen substantial gains in our understanding of the complex processes underlying disturbed brain-gut communication in disorders such as irritable bowel syndrome (IBS) and inflammatory bowel disease (IBD). Despite a growing understanding of the neurobiology of brain-gut axis dysfunction, there is a relative paucity of investigations into how the various factors involved in dysregulating the brain-gut axis, including stress, immune activation and pain, could impact on fundamental brain processes such as cognitive performance. To this end, we proposed a cognitive neurobiology of brain-gut axis dysfunction and took a novel approach to examine how disturbed brain-gut interactions may manifest as altered cognitive performance in IBS and IBD, both cross-sectionally and prospectively. We have demonstrated that, disorders of the brain-gut axis are characterised by stable deficits in specific cognitive domains. Specifically, patients with IBS exhibit a consistent hippocampal mediated visuospatial memory impairment. In addition we have found evidence to suggest a similar visuospatial impairment in IBD. However, our most consistent finding within this population was that patients with Crohn’s disease exhibit impaired selective attention/ response inhibition on the classic Stroop interference test. These cognitive deficits may serve to perpetuate and sustain brain-gut axis dysfunction. Furthermore, this research has shed light on some of the underlying neurobiological mechanisms that may be mediating cognitive dysfunction in IBS. Our findings may have significant implications for the individual who suffers from a brain-gut axis disorder and may also inform future treatment strategies. Taken together, these findings can be incorporated into existing neurobiological models of brain-gut axis dysfunction, to develop a more comprehensive model accounting for the cognitive-neurobiology of brain-gut axis disorders. This has furthered our understanding of disease pathophysiology and may ultimately aid in both the diagnosis and treatment of these highly prevalent, but poorly understood disorders.

Functional parcellation of attentional control regions of the brain.

Recently, a number of investigators have examined the neural loci of psychological processes enabling the control of visual spatial attention using cued-attention paradigms in combination with event-related functional magnetic resonance imaging. Findings from these studies have provided strong evidence for the involvement of a fronto-parietal network in attentional control. In the present study, we build upon this previous work to further investigate these attentional control systems. In particular, we employed additional controls for nonattentional sensory and interpretative aspects of cue processing to determine whether distinct regions in the fronto-parietal network are involved in different aspects of cue processing, such as cue-symbol interpretation and attentional orienting. In addition, we used shorter cue-target intervals that were closer to those used in the behavioral and event-related potential cueing literatures. Twenty participants performed a cued spatial attention task while brain activity was recorded with functional magnetic resonance imaging. We found functional specialization for different aspects of cue processing in the lateral and medial subregions of the frontal and parietal cortex. In particular, the medial subregions were more specific to the orienting of visual spatial attention, while the lateral subregions were associated with more general aspects of cue processing, such as cue-symbol interpretation. Additional cue-related effects included differential activations in midline frontal regions and pretarget enhancements in the thalamus and early visual cortical areas.

Apolipoprotein epsilon4 and neuropsychological performance in Alzheimer's disease and vascular dementia

The apolipoprotein (APOE) epsilon4 allele is a genetic risk factor for the development of Alzheimer's disease (AD). It has also been associated with vascular dementia (VaD) in some but not all studies. Previous studies have examined the role of APOE in predicting performance on cognitive tests in both demented and non-demented populations. In cognitively intact individuals, statistically significant group differences between APOE epsilon4 carriers and non-carriers have been demonstrated for several cognitive domains. In AD studies of the impact of APOE epsilon4 on cognition have been conflicting while no previous study has assessed cognition and impact of APOE epsilon4 in VaD. In this study we investigated the impact of APOE epsilon4 on performance in neuropsychological tests including information processing speed in patients with mild-moderate AD and VaD. We incorporated both computerized and pen and paper tests to ensure a sensitive method of assessing cognition. 109 patients participated in the study (VaD=41, AD=68). Neurocognitive performance of 44 epsilon4 present AD patients was compared to 24 epsilon4absent patients and performance of 23 epsilon4 present VaD patients was compared to 18 epsilon4 absent patients. There was evidence that APOE epsilon4 conferred a risk of poorer cognitive functioning in both patient groups. In the AD group presence of epsilon4 conferred a negative impact on some measures of speed of information processing and immediate recall while in the VaD group epsilon4 present patients had evidence of poorer accuracy on tasks such as choice reaction time and spatial working memory. In AD and VaD groups epsilon4 present patients showed impairment in selective attention. These findings provide further support of the negative impact of the epsilon4 allele in cognition.

Frontal EEG/ERP correlates of attentional processes, cortisol and motivational states in adolescents from lower and higher socioeconomic status

Event-related potentials (ERPs) and other electroencephalographic (EEG) evidence show that frontal brain areas of higher and lower socioeconomic status (SES) children are recruited differently during selective attention tasks. We assessed whether multiple variables related to self-regulation (perceived mental effort) emotional states (e.g., anxiety, stress, etc.) and motivational states (e.g., boredom, engagement, etc.) may co-occur or interact with frontal attentional processing probed in two matched-samples of fourteen lower-SES and higher-SES adolescents. ERP and EEG activation were measured during a task probing selective attention to sequences of tones. Pre- and post-task salivary cortisol and self-reported emotional states were also measured. At similar behavioural performance level, the higher-SES group showed a greater ERP differentiation between attended (relevant) and unattended (irrelevant) tones than the lower-SES group. EEG power analysis revealed a cross-over interaction, specifically, lower-SES adolescents showed significantly higher theta power when ignoring rather than attending to tones, whereas, higher-SES adolescents showed the opposite pattern. Significant theta asymmetry differences were also found at midfrontal electrodes indicating left hypo-activity in lower-SES adolescents. The attended vs. unattended difference in right midfrontal theta increased with individual SES rank, and (independently from SES) with lower cortisol task reactivity and higher boredom. Results suggest lower-SES children used additional compensatory resources to monitor/control response inhibition to distracters, perceiving also more mental effort, as compared to higher-SES counterparts. Nevertheless, stress, boredom and other task-related perceived states were unrelated to SES. Ruling out presumed confounds, this study confirms the midfrontal mechanisms responsible for the SES effects on selective attention reported previously and here reflect genuine cognitive differences.

Applying gaze-contingent training within community settings to infants from diverse SES backgrounds

Even in infancy children from low-SES backgrounds differ in frontal cortex functioning and, by the start of preschool, they frequently show poor performance on executive functions including attention control. These differences may causally mediate later difficulties in academic learning. Here, we present a study to assess the feasibility of using computerized paradigms to train attention control in infants, delivered weekly over five sessions in early intervention centres for low-SES families. Thirty-three 12-month-old infants were recruited, of whom 23 completed the training. Our results showed the feasibility of repeat-visit cognitive training within community settings. Training-related improvements were found, relative to active controls, on tasks assessing visual sustained attention, saccadic reaction time, and rule learning, whereas trend improvements were found on assessments of short-term memory. No significant improvements were found in task switching. These results warrant further investigation into the potential of this method for targeting ‘at-risk’ infants in community settings.

Genetic and Electrophysiological Correlates of Self-Regulation in Adolescence

Self-regulation is considered a powerful predictor of behavioral and mental health outcomes during adolescence and emerging adulthood. In this dissertation I address some electrophysiological and genetic correlates of this important skill set in a series of four studies. Across all studies event-related potentials (ERPs) were recorded as participants responded to tones presented in attended and unattended channels in an auditory selective attention task. In Study 1, examining these ERPs in relation to parental reports on the Behavior Rating Inventory of Executive Function (BRIEF) revealed that an early frontal positivity (EFP) elicited by to-be-ignored/unattended tones was larger in those with poorer self-regulation. As is traditionally found, N1 amplitudes were more negative for the to-be-attended rather than unattended tones. Additionally, N1 latencies to unattended tones correlated with parent-ratings on the BRIEF, where shorter latencies predicted better self-regulation. In Study 2 I tested a model of the associations between selfregulation scores and allelic variations in monoamine neurotransmitter genes, and their concurrent links to ERP markers of attentional control. Allelic variations in dopaminerelated genes predicted both my ERP markers and self-regulatory variables, and played a moderating role in the association between the two. In Study 3 I examined whether training in Integra Mindfulness Martial Arts, an intervention program which trains elements of self-regulation, would lead to improvement in ERP markers of attentional control and parent-report BRIEF scores in a group of adolescents with self-regulatory difficulties. I found that those in the treatment group amplified their processing of attended relative to unattended stimuli over time, and reduced their levels of problematic behaviour whereas those in the waitlist control group showed little to no change on both of these metrics. In Study 4 I examined potential associations between self-regulation and attentional control in a group of emerging adults. Both event-related spectral perturbations (ERSPs) and intertrial coherence (ITC) in the alpha and theta range predicted individual differences in self-regulation. Across the four studies I was able to conclude that real-world self-regulation is indeed associated with the neural markers of attentional control. Targeted interventions focusing on attentional control may improve self-regulation in those experiencing difficulties in this regard.

Assymétries cérébrales lors de traitement de l’information visuelle rapide : investigations chez une population clinique et neurologiquement saine

Le phénomène de Clignement Attentionnel (Attentional Blink, AB), fait référence à une diminution transitoire du rapport exact d’une deuxième cible (C2) si celle-ci est présentée trop tôt après une première cible (C1) lors d’une présentation visuelle sérielle rapide (rapid serial visual presentation, RSVP), et ce, quand les deux cibles doivent être rapportées. Cette étude a examiné l’existence possible d’asymétries hémisphèriques dans le traitement attentionnel ainsi que l’éventualité que la présentation de cibles à deux hémisphères différents puisse diminuer le AB chez des participants neurologiquement sains et l’abolir dans le cas d’un patient callosotomisé. Pour ce faire, nous avons employé un paradigme modifié du AB dans lequel les cibles pouvaient apparaître dans n’importe quelle de quatre RSVP, une dans chaque quadrant du champ visuel, pour permettre des essais dans lesquels les deux cibles puissent être présentées au même hémisphère et d’autres où chaque cible était présentée à un hémisphère différent. Bien que nous n’ayons trouvé aucune diminution de l’effet AB lors de présentation inter-hémisphérique, dans les deux populations à l’étude, le taux de bonnes réponses globales à la deuxième cible était plus élevé quand les cibles étaient présentées à des hémisphères différents. Nous avons également trouvé un avantage de l’hémisphère gauche chez le patient callosotomisé.

Douleur, affectivité, personnalité et fonctionnement attentionnel suite à un traumatisme craniocérébral léger

L’objectif principal de la présente thèse est d’étudier la nature multifactorielle des difficultés attentionnelles que présentent les personnes ayant subi un traumatisme craniocérébral léger (TCCL). Plus spécifiquement, nous avons voulu cerner l’impact des symptômes de douleur, ainsi que de facteurs émotifs et de personnalité, sur le fonctionnement attentionnel de personnes ayant eu un TCCL. Afin d’atteindre cet objectif, cette thèse présente trois articles. Dans le premier article, l’impact cognitif/neuropsychologique de la douleur chronique (DC) et de ses variables psychologiques concomitantes a été examiné par le biais d’une recension des écrits. Le deuxième article présente une étude expérimentale portant sur les relations entre des variables liées à la douleur et à l’affectivité, et le fonctionnement attentionnel de personnes ayant subi un TCCL étant à différents stades de récupération, comparativement à un groupe témoin normal. Enfin, un troisième article décrit une étude expérimentale qui a été menée afin d’explorer les associations entre certains facteurs de personnalité (neuroticisme, extraversion) et l’efficacité attentionnelle chez des participants normaux, ainsi que chez des personnes ayant subi un TCCL. Les résultats des articles présentés dans cette thèse démontrent que le TCCL en soi peut nuire au fonctionnement attentionnel, puisque des déficits de l’attention peuvent être observés sur des tâches neuropsychologiques qui mesurent les temps de réaction avec précision. Des variables concomitantes au TCCL peuvent aussi avoir un impact négatif sur l’attention sélective; la présence de symptômes de douleur nuit à la performance sur des tâches d’attention et certains traits de personnalité sont associés à l’efficacité attentionnelle ou aux symptômes post-commotionnels. Cette thèse montre donc que divers facteurs peuvent contribuer aux difficultés d’attention des personnes ayant subi un TCCL. Le neuropsychologue devrait utiliser des tâches sensibles aux atteintes, parfois plus subtiles, que présentent les personnes ayant eu un TCCL lorsqu’il tente de comprendre les difficultés attentionnelles de cette clientèle. De plus, les variables associées à la douleur et certains traits de personnalité devraient être systématiquement évalués lors de l’examen neuropsychologique post-TCCL.

Prédiction des habiletés et habitudes de conduite automobile sécuritaire chez les conducteurs âgés : apport de la neuropsychologie clinique

L’insécurité routière chez les conducteurs âgés est attribuable en partie, aux effets délétères du vieillissement normal sur le fonctionnement cognitif. Les méthodes d’évaluation neuropsychologique par les tests ayant montré une certaine efficacité dans le cas du dépistage des habiletés de conduite chez les conducteurs âgés atteints d’affections neurologiques pathologiques, la présente thèse vise à évaluer la pertinence de cette approche chez les conducteurs vieillissants de la population générale. Le principal objectif de cette thèse est ainsi d’obtenir une vue d’ensemble sur le rôle et la sensibilité des mesures neuropsychologiques dans la prédiction des habiletés et habitudes de conduite automobile sécuritaire chez les conducteurs âgés. Dans la même perspective, la thèse explore d’autre part le rôle de variables sociodémographiques et psychologiques. L’article 1 évalue la validité prédictive de sept tests des fonctions visuo-attentionnelles et de la mémoire de travail en regard des habiletés de détection périphérique chez 50 conducteurs âgés de 62 à 83 ans. L’étude sur simulateur de conduite comprend une condition de conduite simple et une condition plus soutenue incluant une distraction téléphonique de type « mains-libres ». Selon les résultats, certains tests cognitifs prédisent bien les temps de détection. En outre, la validité prédictive des tests est plus importante dans la situation de conduite plus exigeante. Cela dit, les résultats de l’article 2 révèlent que le recours aux stratégies d’évitement des situations exigeantes est plus prononcé chez les individus qui présentent des faiblesses à certains des tests neuropsychologiques proposés. Les résultats indiquent en outre que l’utilisation des stratégies d’évitement routier est plus fréquente chez les conducteurs ayant tendance à déprécier leurs habiletés de conduite générales, à exprimer une moindre perception de contrôle ainsi qu’une attitude défavorable à l’endroit des situations de conduite complexes ou risquées. Les stratégies d’évitement se révèlent donc comme des réponses autorégulatrices proportionnelles aux limitations cognitives et aux perceptions individuelles. Dans les deux études, l’âge ne permet pas d’expliquer les différences individuelles, ceci ni en termes d’habiletés de détection périphérique ni de tendances autorégulatrices. Le rôle du genre est cependant plus nuancé. Ainsi, le principal apport de la présente thèse réside dans la constatation que si d’une part, certaines limitations neuropsychologiques sont associées à une réduction des habiletés de détection périphérique, ces mêmes limitations s’accompagnent aussi de mesures autorégulatrices qui peuvent contribuer à réduire le risque routier. Il appert conséquemment que les méthodes de dépistage de l’insécurité routière chez les conducteurs âgés se basant sur l’évaluation des limitations cognitives et attentionnelles doivent également rechercher et évaluer la teneur de leurs comportements routiers autorégulateurs. Dans le contexte de vieillissement de la population, des interventions pourront également miser sur le renforcement de ces comportements.

Étude électrophysiologique de l’impact de la couleur dans le déploiement attentionnel

L’influence de la couleur dans les mécanismes perceptuels et attentionnels a été étudiée. Quatre couleurs (le rouge, le vert, le bleu et le jaune) ont été calibrées individuellement à travers la technique heterochromatic flicker photometry. Suivant cela, les participants ont déployé leur attention à une cible (un cercle de couleur avec une ligne orientée). Les données électrophysiologiques ont été enregistrées pendant que les sujets performaient la tâche de recherche visuelle, et les analyses ont été basées sur les potentiels évoqués (PÉs). Trois composantes des PÉs ont été examinées : la posterior contralateral positivity (Ppc); la N2pc, reflétant le déploiement de l’attention visuo-spatiale et la temporal and contralateral positivity (Ptc). Des conditions dans lesquelles la cible était bleu ou rouge, lorsque comparées à des conditions avec une cible jaune ou verte suscitaient une N2pc plus précoce. Une amplitude plus élevée est aussi observée pour les cibles rouges pour les composantes Ppc et Ptc, reflétant une sélectivité pré-attentionelle. Ces résultats suggèrent de la prudence dans l’interprétation de données comparant des cibles de différentes couleurs dans des tâches de PÉs, et ce même lorsque les couleurs sont équiluminantes.

L’influence de la distance spatiale et la similarité physique entre une cible et un distracteur saillant sur la composante N2pc.

Une composante PRE (potentiel relié aux événements) nommée la N2pc est associée au déploiement de l’attention visuo-spatiale. Nous avons examiné la modulation de la N2pc en fonction de la présence ou l’absence d’une cible, la séparation physique de deux items saillants ainsi que leur similarité. Les stimuli présentés étaient des lignes variant selon leur orientation et leur couleur, les items saillants étant bleus et les items non saillants, gris. Les résultats démontrent une augmentation de l’amplitude de la N2pc en lien avec la distance séparant deux items saillants ainsi qu’une augmentation de l’amplitude de la N2pc lorsque les items saillants avaient des orientations plus similaires. Aucune interaction entre ces deux facteurs n’a été observée. Une interaction significative a par contre été observée entre la présence/absence d’une cible et la similarité du distracteur avec la cible recherchée. Ces résultats montrent une dissociation entre l’activité reliée à la distance entre les items saillants et celle qui est reliée à la similarité distracteur-cible, car ils ne peuvent pas être expliqués par un seul mécanisme. Donc, les résultats suggèrent qu’une combinaison de traitement ascendant et de traitement descendant module la composante N2pc.

lit review

selective attention

Alteración de la atención y concentración en estudiantes de medicina que realizan turnos de noche

El sueño, es indispensable para la recuperación, física, mental y de procesos como la consolidación de memoria, atención y lenguaje. La privación de sueño (PS) incide en la atención y concentración. La PS es inherente a la formación médica, pero no es claro el papel de los turnos nocturnos en estudiantes, porque no cumplen con un objetivo académico, pero hay relación con disminución de la salud, productividad, accidentes, y alteraciones en diversas actividades. Está descrito el impacto de la PS sobre la capacidad de aprendizaje y aspectos como el ánimo y las relaciones interpersonales. MÉTODOS: Se realizó un estudio analítico observacional de cohorte longitudinal, con tres etapas de medición a 180 estudiantes de Medicina de la Universidad del Rosario, que evaluó atención selectiva y concentración mediante la aplicación de la prueba d2, validada internacionalmente para tal fin. RESULTADOS: Se estudiaron 180 estudiantes, 115 mujeres, 65 hombres, entre los 18 y 26 años (promedio 21). Al inicio del estudio dormían en promedio 7,9 horas, cifra que se redujo a 5,8 y 6,3 en la segunda y tercera etapa respectivamente. El promedio de horas de sueño nocturno, disminuyó en el segundo y tercer momento (p<0,001); Además se encontró mediante la aplicación de la prueba d2, que hubo correlación significativa directa débil, entre el promedio de horas de sueño, y el promedio del desempeño en la prueba (r=0.168, p=0.029) CONCLUSIONES: La PS, con períodos de sueño menores a 7,2 horas, impactan de manera importante la atención selectiva, la concentración