Investigating shape representation in area V4 with HMAX: Orientation and Grating selectivities

The question of how shape is represented is of central interest to understanding visual processing in cortex. While tuning properties of the cells in early part of the ventral visual stream, thought to be responsible for object recognition in the primate, are comparatively well understood, several different theories have been proposed regarding tuning in higher visual areas, such as V4. We used the model of object recognition in cortex presented by Riesenhuber and Poggio (1999), where more complex shape tuning in higher layers is the result of combining afferent inputs tuned to simpler features, and compared the tuning properties of model units in intermediate layers to those of V4 neurons from the literature. In particular, we investigated the issue of shape representation in visual area V1 and V4 using oriented bars and various types of gratings (polar, hyperbolic, and Cartesian), as used in several physiology experiments. Our computational model was able to reproduce several physiological findings, such as the broadening distribution of the orientation bandwidths and the emergence of a bias toward non-Cartesian stimuli. Interestingly, the simulation results suggest that some V4 neurons receive input from afferents with spatially separated receptive fields, leading to experimentally testable predictions. However, the simulations also show that the stimulus set of Cartesian and non-Cartesian gratings is not sufficiently complex to probe shape tuning in higher areas, necessitating the use of more complex stimulus sets.

An fMRI Study of Emotional engagement in decicion-making

It has been suggested that decision making depends on sensitive feelings associated with cognitive processing rather than cognitive processing alone. From human lesions, we know the medial anterior inferior-ventral prefrontal cortex processes the sensitivity associated with cognitive processing, it being essentially responsible for decision making. In this fMRI (functional Magnetic Resonance Image) study 15 subjects were analyzed using moral dilemmas as probes to investigate the neural basis for painful-emotional sensitivity associated with decision making. We found that a network comprising the posterior and anterior cingulate and the medial anterior prefrontal cortex was significantly and specifically activated by painful moral dilemmas, but not by non-painful dilemmas. These findings provide new evidence that the cingulate and medial anterior prefrontal are involved in processing painful emotional sensibility, in particular, when decision making takes place. We speculate that decision making has a cognitive component processed by cognitive brain areas and a sensitivity component processed by emotional brain areas. The structures activated suggest that decision making depends on painful emotional feeling processing rather than cognitive processing when painful feeling processing happens

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

16/6-idiotype expressing antibodies induce brain inflammation and cognitive impairment in mice: the mosaic of central nervous system involvement in lupus

Background: The 16/6-idiotype (16/6-Id) of the human anti-DNA antibody was found to induce experimental lupus in naive mice, manifested by production of autoantibodies, leukopenia and elevated inflammatory markers, as well as kidney and brain involvement. We assessed behavior and brain pathology of naive mice injected intracerebra-ventricularly (ICV) with the 16/6-Id antibody. Methods: C3H female mice were injected ICV to the right hemisphere with the human 16/6-Id antibody or commercial human IgG antibodies (control). The mice were tested for depression by the forced swimming test (FST), locomotor and explorative activity by the staircase test, and cognitive functions were examined by the novel object recognition and Y-maze tests. Brain slices were stained for inflammatory processes. Results: 16/6-Id injected mice were cognitively impaired as shown by significant differences in the preference for a new object in the novel object recognition test compared to controls (P = 0.012). Similarly, the preference for spatial novelty in the Y-maze test was significantly higher in the control group compared to the 16/6-Id-injected mice (42% vs. 9%, respectively, P = 0.065). Depression-like behavior and locomotor activity were not significantly different between the16/6-Id-injected and the control mice. Immunohistochemistry analysis revealed an increase in astrocytes and microglial activation in the hippocampus and amygdala, in the 16/6-Id injected group compared to the control. Conclusions: Passive transfer of 16/6-Id antibodies directly into mice brain resulted in cognitive impairments and histological evidence for brain inflammation. These findings shed additional light on the diverse mosaic pathophysiology of neuropsychiatric lupus.

Type 2 diabetes; elderly; cognitive deficit; cognitive flexibility; executive functions Resumen

Through meditation, people become aware of what happens in the body and mind, accepting the present experiences as they are and getting a better understanding of the true nature of things. Meditation practices and its inclusion as an intervention technique, have generated great interest in identifying the brain mechanisms through which these practices operate. Different studies suggest that the practice of meditation is associated with the use of different neural networks as well as changes in brain structure and function, represented in higher concentration of gray matter structures at the hippocampus, the right anterior insula, orbital frontal cortex (OFC) and greater involvement of the anterior cingulate cortex (ACC). These and other unrelated studies, shows the multiple implications of the regular practice of mindfulness in the structures and functions of the brain and its relation to certain observable and subjective states in people who practice it. Such evidence enabling the inclusion of mindfulness in psychological therapy where multiple applications have been developed to prove its effectiveness in treating affective and emotional problems, crisis management, social skills, verbal creativity, addiction and craving management, family and caregivers stress of dementia patients and others. However, neuropsychological rehabilitation has no formal proposals for intervention from these findings. The aim of this paper is to propose use of Mindfulness in neuropsychological rehabilitation process, taking the positions and theory of A.R. Luria.

Neuropsychological profile in patients with temporal lobe epilepsy

The temporal lobe epilepsy (TLE) is the most common type of refractory epilepsy in adults. There is a wide consensus regarding the commitment of memory in temporal lobe epilepsy with hippocampal sclerosis. However, the consensus is not as widespread with respect to the other functions such as attention, executive functions, language and intellectual performance. For this study we analyzed retrospectively a group of 76 patients with refractory epilepsy, 48 patients with temporal lobe epilepsy (23 with right lateralization and 25 with left lateralization) and 28 patients with extratemporal epilepsy. We applied a battery of neuropsychological tests used in the Epilepsy Surgery Program at Hospital de Egas Moniz, Lisbon, Portugal. Our results show that the battery of neuropsychological tests is internally consistent in the evaluation of patients with TLE. We have also found that patients with TLE have standard generalized deficits witch could be indicative of areas of engagement besides the hippocampus. One interesting finding was the fact that interference verbal memory (long term memory) remains adequate, suggesting that this function is not compromised in TLE. In addition to the general pattern of cognitive deficits, we can see the impact of the disease at the socio-demographic level, and we can also establish a relationship with neurobiological findings previously described in the literature

Anatomía Cerebral del mono araña Ateles geoffroyi estudiada utilizando imágenes de resonancia magnética. Primer reporte: estudio comparativo con el cerebro humano Homo Sapiens

El objetivo del presente estudio cualitativo fue analizar los aspectos morfológicos de la anatomía cerebral interna utilizando imágenes de resonancia magnética (IRM) en dos especies de primates, El mono Araña (A. geoffroyi) y el humano (H. sapiens), tomando como base un estudio comparativo de las estructuras cerebrales de las dos especies, concentrándose primordialmente en el sistema límbico del cerebro del mono araña. Aunque es una especie común en el hemisferio occidental, es interesante para estudiar dada su organización social y funciones motoras, el mono araña (A. geoffroyi) ha sido poco estudiado en cuanto a su neuroanatomía. Las IRM fueron hechas a un mono araña utilizando un resonador General Electrics Signa 1.5 T. Esta investigación se llevo a cabo conforme a las leyes internacionales para la protección de animales en cautiverio y teniendo en cuenta todas las medidas de protección para el manejo experimental para evitar cualquier efecto residual de índole comportamental o fisiológico. Desde un punto de vista cualitativo, los cerebros del mono araña y el humano tenían estructuras similares. Con respecto a la forma, las estructuras más parecidas fueron encontradas en el sistema límbico, sin embargo la curvatura cervical, la amígdala, el hipocampo, la comisura anterior y el colículo fueron más grandes proporcionalmente en el mono araña que en el humano.

Anatomía Cerebral del mono araña Ateles geoffroyi estudiada utilizando imágenes de resonancia magnética. Primer reporte: estudio comparativo con el cerebro humano Homo Sapiens

El objetivo del presente estudio cualitativo fue analizar los aspectos morfológicos de la anatomía cerebral interna utilizando imágenes de resonancia magnética (IRM) en dos especies de primates, El mono Araña (A. geoffroyi) y el humano (H. sapiens), tomando como base un estudio comparativo de las estructuras cerebrales de las dos especies, concentrándose primordialmente en el sistema límbico del cerebro del mono araña. Aunque es una especie común en el hemisferio occidental, es interesante para estudiar dada su organización social y funciones motoras, el mono araña (A. geoffroyi) ha sido poco estudiado en cuanto a su neuroanatomía. Las IRM fueron hechas a un mono araña utilizando un resonador General Electrics Signa 1.5 T. Esta investigación se llevo a cabo conforme a las leyes internacionales para la protección de animales en cautiverio y teniendo en cuenta todas las medidas de protección para el manejo experimental para evitar cualquier efecto residual de índole comportamental o fisiológico. Desde un punto de vista cualitativo, los cerebros del mono araña y el humano tenían estructuras similares. Con respecto a la forma, las estructuras más parecidas fueron encontradas en el sistema límbico, sin embargo la curvatura cervical, la amígdala, el hipocampo, la comisura anterior y el colículo fueron más grandes proporcionalmente en el mono araña que en el humano.

Análisis del gen adra2a receptor alfa 2a adrenergico en pacientes con trastorno de hiperactividad y déficit de atención

El trastorno de hiperactividad y déficit de atención (THDA), es definido clínicamente como una alteración en el comportamiento, caracterizada por inatención, hiperactividad e impulsividad. Estos aspectos son clasificados en tres subtipos, que son: Inatento, hiperactivo impulsivo y mixto. Clínicamente se describe un espectro amplio que incluye desordenes académicos, trastornos de aprendizaje, déficit cognitivo, trastornos de conducta, personalidad antisocial, pobres relaciones interpersonales y aumento de la ansiedad, que pueden continuar hasta la adultez. A nivel global se ha estimado una prevalencia entre el 1% y el 22%, con amplias variaciones, dadas por la edad, procedencia y características sociales. En Colombia, se han realizado estudios en Bogotá y Antioquia, que han permitido establecer una prevalencia del 5% y 15%, respectivamente. La causa específica no ha sido totalmente esclarecida, sin embargo se ha calculado una heredabilidad cercana al 80% en algunas poblaciones, demostrando el papel fundamental de la genética en la etiología de la enfermedad. Los factores genéticos involucrados se relacionan con cambios neuroquímicos de los sistemas dopaminérgicos, serotoninérgicos y noradrenérgicos, particularmente en los sistemas frontales subcorticales, corteza cerebral prefrontal, en las regiones ventral, medial, dorsolateral y la porción anterior del cíngulo. Basados en los datos de estudios previos que sugieren una herencia poligénica multifactorial, se han realizado esfuerzos continuos en la búsqueda de genes candidatos, a través de diferentes estrategias. Particularmente los receptores Alfa 2 adrenérgicos, se encuentran en la corteza cerebral, cumpliendo funciones de asociación, memoria y es el sitio de acción de fármacos utilizados comúnmente en el tratamiento de este trastorno, siendo esta la principal evidencia de la asociación de este receptor con el desarrollo del THDA. Hasta la fecha se han descrito más de 80 polimorfismos en el gen (ADRA2A), algunos de los cuales se han asociado con la entidad. Sin embargo, los resultados son controversiales y varían según la metodología diagnóstica empleada y la población estudiada, antecedentes y comorbilidades. Este trabajo pretende establecer si las variaciones en la secuencia codificante del gen ADRA2A, podrían relacionarse con el fenotipo del Trastorno de Hiperactividad y el Déficit de Atención.

Eficacia y seguridad de la melatonina para el manejo de los trastornos del sueño en el autismo: meta-análisis

INTRODUCCIÓN: El 80% de los niños y adolescentes con trastornos del espectro autista (TEA) presenta algún trastorno del sueño, en cuya génesis al parecer intervienen alteraciones en la regulación de la melatonina. El objetivo de este metaanálisis fue determinar la eficacia y seguridad de la melatonina para el manejo de ciertos trastornos del sueño en niños con TEA. MÉTODOS: Tres revisores extrajeron los datos relevantes de los ensayos clínicos aleatorizados doble ciego de alta calidad publicados en bases de datos primarias, de ensayos clínicos, de revisiones sistemáticas y de literatura gris; además se realizó búsqueda en bola de nieve. Se analizaron los datos con RevMan 5.3. Se realizó un análisis del inverso de la varianza por un modelo de efectos aleatorios para las diferencias de medias de los desenlaces propuestos: duración del tiempo total, latencia de sueño y número de despertares nocturnos. Se evaluó la heterogeneidad interestudios con el parámetro I2 RESULTADOS: La búsqueda inicial arrojó 355 resultados, de los cuales tres cumplieron los criterios de selección. La melatonina resultó ser un medicamento seguro y eficaz para aumentar la duración total del sueño y disminuir la latencia de sueño en niños y adolescentes con TEA; hasta el momento la evidencia sobre el número de despertares nocturnos no es estadísticamente significativa. DISCUSIÓN: A la luz de la evidencia disponible, la melatonina es una elección segura y eficaz para el manejo de ciertos problemas del sueño en niños y adolescentes con TEA. Es necesario realizar estudios con mayores tamaños muestrales y comparados con otros medicamentos disponibles en el mercado.

Acerca da medição da hidratação 'profunda' da pele

Aágua, na epiderme, deve distribuir-se de acordo com a estrutura histológica que se conhece para este tecido, admitindo-se que as células em diferenciação, desde a camada basal (100% de água) ao estrato córneo (cerca de 10% de água) possuam distintos conteúdos hídricos. O objectivo do presente estudo foi esclarecer, se métodos especialmente concebidos, como é o caso do sistema MoistureMeter- D®, conseguem detectar a água profunda da epiderme. Foram seleccionados 13 voluntários, nos quais se marcaram aleatoriamente 3 sítios de aplicação na face ventral do antebraço para aplicação de (a) um penso com a solução de Lauril Sulfato de Sódio (LSS) a 3,5%, (b) um penso sem qualquer solução (controlo positivo) e (c) uma área de controlo sem penso (controlo negativo). Após 24h, os pensos foram removidos, procedendo-se à medição da hidratação através de metodologias não invasivas, com o auxílio dos sistemas MoistureMeter-D® e MoistureMeter-SC®, sistemas baseados na medição da variação da “capacitância” epidérmica, utilizando diferentes frequências de medição, respectivamente, 300 MHz e 1,25MHz.A perda trans-epidérmica de água (PTEA) e o eritema, foram também medidos nos sítios estudados (Tewameter TM300 e Chromameter CR3000, respectivamente). Os dados foram estatisticamente avaliados (descritiva e não paramétrica) adoptando-seumnível de confiança de 95%. Os resultados obtidos revelam a alteração da função de barreira da pele e presença de edema no sítio tratado com LSS, conforme se encontra descrito na literatura. Em relação à medição da hidratação da epiderme, os resultados não evidenciaram diferenças significativas entre os sítios estudados, quando medidos pelo MoistureMeter-D®. Contudo, verificou-se uma maior hidratação superficial no local da aplicação do provocador, conforme se encontra descrito mna literatura. Os presentes resultados sugerem que, apesar das especificações do fabricante, o sistema em causa não detecta as variações mais profundas de conteúdo hídrico descritas.

Avaliação da função barreira da pele utilizando a modelação matemática das curvas de PTEA : diferenças relacionadas com o envelhecimento cutâneo

O presente estudo procurou investigar alterações na função de barreira cutânea causadas pelo envelhecimento, através da metodologia POST (plastic occlusion stress test), e aplicando um modelo matemático compartimental aos dados de PTEA (perda transepidérmica de água) obtidos após remoção da oclusão. Participaram no estudo 32 voluntários de ambos os sexos, sem patologias cutâneas. Estes foram divididos em dois grupos: I- idade inferior a 30 anos; II- mais de 30 anos. Foi aplicado no antebraço ventral de cada voluntário um penso oclusivo, e após a remoção dessa oclusão mediu-se a PTEA por 30 min. Aplicou-se um modelo bicompartimental matemático a estes dados, calculando-se o t1/2evap - tempo de semi-vida de evaporação- e a DWM – massa dinâmica de água. Os resultados indicam diferenças discretas entre os parâmetros cinéticos obtidos nos dois grupos, o que sugere que o equilíbrio hídrico e a função de barreira da pele não sofrem uma alteração significativa nas faixas etárias estudadas. No entanto, observaram-se diferenças ligeiras na velocidade de decaimento da PTEA, sendo mais rápida e acentuada no grupo jovem e decrescendo a um ritmo mais lento com o envelhecimento. Conclui-se, a partir dos resultados obtidos, que através da metodologia dinâmica empregada foi possível detectar diferenças discretas na dinâmica da água da pele senil, indicando potencial de aplicação na área de testes de eficácia de produtos de aplicação cutânea.

Acerca do impacto da oclusão na reparação in vivo da integridade cutânea

A grande diversidade de apósitos disponível para a recuperação da integridade cutânea torna complexa e difícil a sua escolha. Torna-se pois fundamental, aprofundar o conhecimento sobre o impacto específico dos diferentes materiais de penso. O presente estudo pretende ilustrar o impacto da oclusão na recuperação da função de “barreira” da pele e envolveu 8 mulheres saudáveis ( = 22,6±1,1) em cujos antebraços foram marcados 3 sítios experimentais sujeitos a biopsia superficial cutânea (BSC) com cianoacrilato, mantendo integro um quarto local, assim utilizado como controlo negativo (CN). Dois dos locais experimentais sujeitos a BSC foram aleatoriamente ocludidos com o apósito de hidroxipoliuretano (PermaFoam®, Hartmann)(sitio A) ou com parafilm (sitio B) e o terceiro local (sitio C) deixado sem oclusão, funcionando como controlo positivo (CP). As variáveis em estudo foram a Perda Transepidérmica de água (PTEA, Tewameter TM300), o eritrema (Minolta CR3000) e a microcirculação local (LDF Periflux). Os resultados sugerem uma mais rápida recuperação da integridade cutânea nos sítios ocludidos, quando comparados com o respectivo controle, salientando-se nestes, o local tratado com o apósito de hidroxipoliuretano. Conclui-se que, nas presentes condições experimentais, a oclusão determina uma maior e mais rápida recuperação da integridade cutânea in vivo.

Biologically motivated model for object detection and identification in real-world scenes

The classical computer vision methods can only weakly emulate some of the multi-level parallelisms in signal processing and information sharing that takes place in different parts of the primates’ visual system thus enabling it to accomplish many diverse functions of visual perception. One of the main functions of the primates’ vision is to detect and recognise objects in natural scenes despite all the linear and non-linear variations of the objects and their environment. The superior performance of the primates’ visual system compared to what machine vision systems have been able to achieve to date, motivates scientists and researchers to further explore this area in pursuit of more efficient vision systems inspired by natural models. In this paper building blocks for a hierarchical efficient object recognition model are proposed. Incorporating the attention-based processing would lead to a system that will process the visual data in a non-linear way focusing only on the regions of interest and hence reducing the time to achieve real-time performance. Further, it is suggested to modify the visual cortex model for recognizing objects by adding non-linearities in the ventral path consistent with earlier discoveries as reported by researchers in the neuro-physiology of vision.

View-based approaches to spatial representation in human vision

In an immersive virtual environment, observers fail to notice the expansion of a room around them and consequently make gross errors when comparing the size of objects. This result is difficult to explain if the visual system continuously generates a 3-D model of the scene based on known baseline information from interocular separation or proprioception as the observer walks. An alternative is that observers use view-based methods to guide their actions and to represent the spatial layout of the scene. In this case, they may have an expectation of the images they will receive but be insensitive to the rate at which images arrive as they walk. We describe the way in which the eye movement strategy of animals simplifies motion processing if their goal is to move towards a desired image and discuss dorsal and ventral stream processing of moving images in that context. Although many questions about view-based approaches to scene representation remain unanswered, the solutions are likely to be highly relevant to understanding biological 3-D vision.