Do generalized visual training programmes for sport really work? An experimental investigation

We assessed the effectiveness of two generalized visual training programmes in enhancing visual and motor performance for racquet sports. Forty young participants were assigned equally to groups undertaking visual training using Revien and Gabor's Sports Vision programme (Group 1), visual training using Revien's Eyerobics (Group 2), a placebo condition involving reading (Group 3) and a control condition involving physical practice only (Group 4). Measures of basic visual function and of sport-specific motor performance were obtained from all participants before and immediately after a 4-week training period. Significant pre- to post-training differences were evident on some of the measures; however, these were not group-dependent. Contrary to the claims made by proponents of generalized visual training, we found no evidence that the visual training programmes led to improvements in either vision or motor performance above and beyond those resulting simply from test familiarity.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

"Dov'è la sinistra?" Hemispatial neglect in stroke

As long as the incidence of stroke continues to grow, patients with large right hemisphere lesions suffering from hemispatial neglect will require neuropsychological evaluation and rehabilitation. The inability to process information especially that coming from the left side accompanied by the magnetic orientation to the ipsilesional side represents a real challenge for rehabilitation. This dissertation is concerned with crucial aspects in the clinical neuropsychological practice of hemispatial neglect. In studying the convergence of the visual and behavioural test batteries in the assessment of neglect, nine of the seventeen patients, who completed both the conventional subtests of the Behavioural Inattention Test and the Catherine Bergego Scale assessments, showed a similar severity of neglect and thus good convergence in both tests. However, patients with neglect and hemianopia had poorer scores in the line bisection test and they displayed stronger neglect in behaviour than patients with pure neglect. The second study examined, whether arm activation, modified from the Constraint Induced Movement Therapy, could be applied as neglect rehabilitation alone without any visual training. Twelve acute- or subacute patients were randomized into two rehabilitation groups: arm activation training or traditional voluntary visual scanning training. Neglect was ameliorated significantly or almost significantly in both training groups due to rehabilitation with the effect being maintained for at least six months. In studying the reflections of hemispatial neglect on visual memory, the associations of severity of neglect and visual memory performances were explored. The performances of acute and subacute patients with hemispatial neglect were compared with the performances of matched healthy control subjects. As hypothesized, encoding from the left side and immediate recall of visual material were significantly compromised in patients with neglect. Another mechanism of neglect affecting visual memory processes is observed in delayed visual reproduction. Delayed recall demands that the individual must make a match helped by a cue or it requires a search for relevant material from long-term memory storage. In the case of representational neglect, the search may succeed but the left side of the recollected memory still fails to open. Visual and auditory evoked potentials were measured in 21 patients with hemispatial neglect. Stimuli coming from the left or right were processed differently in both sensory modalities in acute and subacute patients as compared with the chronic patients. The differences equalized during the course of recovery. Recovery from hemispatial neglect was strongly associated with early rehabilitation and with the severity of neglect. Extinction was common in patients with neglect and it did not ameliorate with the recovery of neglect. The presence of pusher symptom hampered amelioration of visual neglect in acute and subacute stroke patients, whereas depression did not have any significant effect in the early phases after the stroke. However, depression had an unfavourable effect on recovery in the chronic phase. In conclusion, the combination of neglect and hemianopia may explain part of the residual behavioural neglect that is no longer evident in visual testing. Further research is needed in order to determine which specific rehabilitation procedures would be most beneficial in patients suffering the combination of neglect and hemianopia. Arm activation should be included in the rehabilitation programs of neglect; this is a useful technique for patients who need bedside treatment in the acute phase. With respect to the deficit in visual memory in association with neglect, the possible mechanisms of lateralized deficit in delayed recall need to be further examined and clarified. Intensive treatment induced recovery in both severe and moderate visual neglect long after the first two to first three months after the stroke.

Effet de la transmission cholinergique sur la cartographie fonctionnelle du cortex visuel du rongeur

La transmission cholinergique, et notamment muscarinique, joue un rôle déterminant dans le système nerveux central au niveau de la modulation de la plasticité neuronale. La libération d'ACh dans le cortex visuel est concomitante à la présentation de stimuli visuels. Par son action sur la transmission neuronale corticale, l'ACh module à long terme les réponses à de nouveaux stimuli sensoriels. Dans la présente étude, l'implication du système cholinergique au niveau du développement cortical et de la plasticité inductible chez l'adulte a été étudiée par les techniques d'imagerie optique des signaux intrinsèques et d'immunohistochimie chez le rongeur. Ces deux techniques de cartographie de l'activité corticale nous ont permis d'évaluer, d'une part, l'impact modulatoire de l'acétylcholine (ACh) et de ses récepteurs muscariniques (mAChRs, M1 à M5) sur l'organisation fonctionnelle du cortex visuel chez des souris déficitaires pour les mAChRs et, d'autre part, l'impact de la libération d'ACh lors d'un entraînement visuel, sur le nombre, la nature neurochimique et la localisation au niveau des couches corticales des neurones corticaux activés. L'implication du système cholinergique sur la cartographie du cortex visuel primaire a été étudiée sur les souris génétiquement modifiées délétères (knock out : KO) pour différentes combinaisons de sous-types de mAChRs. L'imagerie des signaux intrinsèques, basée sur les changements de réflectance corticale de la lumière survenant lors de la consommation d'oxygène par les neurones activés, a permis de déterminer, lors de stimulations visuelles, les différentes composantes des propriétés des neurones du cortex visuel. La taille des champs récepteurs des neurones est diminuée lors de l'absence du récepteur M1 ou de la combinaison M1/M3. Le champ visuel apparent est augmenté chez les souris M2/M4-KO mais diminué chez les M1-KO. La finesse des connectivités neuronales (évaluée par la mesure du scatter du signal) est réduite lors de l'absence des récepteurs M2/M4. Finalement, chez les animaux M1/M3-KO, une diminution de l'acuité visuelle est observée. L'effet à long-terme d'un entraînement visuel couplé à une stimulation des neurones cholinergiques sur la distribution et la nature des neurones immunoréactifs au c-Fos, c'est-à-dire les neurones activés, a été évalué. Puisque cette stimulation combinée est en mesure de produire des modifications comportementales, notamment au niveau de l'acuité visuelle, il devenait intéressant de s'attarder aux modifications neuroanatomiques et de déterminer quels éléments de l'équilibre excitateur/inhibiteur sont compromis chez ces animaux. Les résultats obtenus démontrent que les animaux ayant reçu une combinaison de l'entraînement cholinergique et visuel présentent une augmentation du marquage c-Fos comparativement aux animaux n'ayant reçu que la stimulation cholinergique. D'autre part, chez ces animaux, il est possible d'observer des modifications de l'équilibre excitateur/inhibiteur qui correspond au potentiel plastique de la région. En conclusion, ces études démontrent un rôle important du système cholinergique dans le développement, la maturation et la plasticité du système visuel cérébral.

Réadaptation et performance visuelle chez la personne hémianopsique : une étude de cas portant sur les saccades oculaires et le blindsight.

But: La perte unilatérale du cortex visuel postérieur engendre une cécité corticale controlatérale à la lésion, qu’on appelle hémianopsie homonyme (HH). Celle-ci est notamment accompagnée de problèmes d’exploration visuelle dans l’hémichamp aveugle dus à des stratégies oculaires déficitaires, qui ont été la cible des thérapies de compensation. Or, cette perte de vision peut s’accompagner d’une perception visuelle inconsciente, appelée blindsight. Notre hypothèse propose que le blindsight soit médié par la voie rétino-colliculaire extrastriée, recrutant le colliculus supérieur (CS), une structure multisensorielle. Notre programme a pour objectif d’évaluer l’impact d’un entraînement multisensoriel (audiovisuel) sur la performance visuelle inconsciente des personnes hémianopsiques et les stratégies oculaires. Nous essayons, ainsi, de démontrer l’implication du CS dans le phénomène de blindsight et la pertinence de la technique de compensation multisensorielle comme thérapie de réadaptation. Méthode: Notre participante, ML, atteinte d’une HH droite a effectué un entraînement d’intégration audiovisuel pour une période de 10 jours. Nous avons évalué la performance visuelle en localisation et en détection ainsi que les stratégies oculaires selon trois comparaisons principales : (1) entre l’hémichamp normal et l’hémichamp aveugle; (2) entre la condition visuelle et les conditions audiovisuelles; (3) entre les sessions de pré-entraînement, post-entraînement et 3 mois post-entraînement. Résultats: Nous avons démontré que (1) les caractéristiques des saccades et des fixations sont déficitaires dans l’hémichamp aveugle; (2) les stratégies saccadiques diffèrent selon les excentricités et les conditions de stimulations; (3) une adaptation saccadique à long terme est possible dans l’hémichamp aveugle si l’on considère le bon cadre de référence; (4) l’amélioration des mouvements oculaires est liée au blindsight. Conclusion(s): L’entraînement multisensoriel conduit à une amélioration de la performance visuelle pour des cibles non perçues, tant en localisation qu’en détection, ce qui est possiblement induit par le développement de la performance oculomotrice.

Réadaptation et performance visuelle chez la personne hémianopsique : une étude de cas portant sur les saccades oculaires et le blindsight

But: La perte unilatérale du cortex visuel postérieur engendre une cécité corticale controlatérale à la lésion, qu’on appelle hémianopsie homonyme (HH). Celle-ci est notamment accompagnée de problèmes d’exploration visuelle dans l’hémichamp aveugle dus à des stratégies oculaires déficitaires, qui ont été la cible des thérapies de compensation. Or, cette perte de vision peut s’accompagner d’une perception visuelle inconsciente, appelée blindsight. Notre hypothèse propose que le blindsight soit médié par la voie rétino-colliculaire extrastriée, recrutant le colliculus supérieur (CS), une structure multisensorielle. Notre programme a pour objectif d’évaluer l’impact d’un entraînement multisensoriel (audiovisuel) sur la performance visuelle inconsciente des personnes hémianopsiques et les stratégies oculaires. Nous essayons, ainsi, de démontrer l’implication du CS dans le phénomène de blindsight et la pertinence de la technique de compensation multisensorielle comme thérapie de réadaptation. Méthode: Notre participante, ML, atteinte d’une HH droite a effectué un entraînement d’intégration audiovisuel pour une période de 10 jours. Nous avons évalué la performance visuelle en localisation et en détection ainsi que les stratégies oculaires selon trois comparaisons principales : (1) entre l’hémichamp normal et l’hémichamp aveugle; (2) entre la condition visuelle et les conditions audiovisuelles; (3) entre les sessions de pré-entraînement, post-entraînement et 3 mois post-entraînement. Résultats: Nous avons démontré que (1) les caractéristiques des saccades et des fixations sont déficitaires dans l’hémichamp aveugle; (2) les stratégies saccadiques diffèrent selon les excentricités et les conditions de stimulations; (3) une adaptation saccadique à long terme est possible dans l’hémichamp aveugle si l’on considère le bon cadre de référence; (4) l’amélioration des mouvements oculaires est liée au blindsight. Conclusion(s): L’entraînement multisensoriel conduit à une amélioration de la performance visuelle pour des cibles non perçues, tant en localisation qu’en détection, ce qui est possiblement induit par le développement de la performance oculomotrice.

Effectiveness of visual feedback provided by an electromagnetic articulograph (EMA) system: training vowel production in individuals with hearing impairment

An electromagnetic articulograph (EMA) system was used to provide a participant with congenital hearing loss visual biofeedback information on speech production. Five normally hearing listeners reported a change in their perception of the speech sound /æ/ in the various conditions of the study.

Fast training of self organizing maps for the visual exploration of molecular compounds

Visual exploration of scientific data in life science area is a growing research field due to the large amount of available data. The Kohonen’s Self Organizing Map (SOM) is a widely used tool for visualization of multidimensional data. In this paper we present a fast learning algorithm for SOMs that uses a simulated annealing method to adapt the learning parameters. The algorithm has been adopted in a data analysis framework for the generation of similarity maps. Such maps provide an effective tool for the visual exploration of large and multi-dimensional input spaces. The approach has been applied to data generated during the High Throughput Screening of molecular compounds; the generated maps allow a visual exploration of molecules with similar topological properties. The experimental analysis on real world data from the National Cancer Institute shows the speed up of the proposed SOM training process in comparison to a traditional approach. The resulting visual landscape groups molecules with similar chemical properties in densely connected regions.

Effect of instructive visual stimuli on neurofeedback training for motor imagery-based braincomputer interface

Event-related desynchronization (ERD) of the electroencephalogram (EEG) from the motor cortex is associated with execution, observation, and mental imagery of motor tasks. Generation of ERD by motor imagery (MI) has been widely used for brain-computer interfaces (BCIs) linked to neuroprosthetics and other motor assistance devices. Control of MI-based BCIs can be acquired by neurofeedback training to reliably induce MI-associated ERD. To develop more effective training conditions, we investigated the effect of static and dynamic visual representations of target movements (a picture of forearms or a video clip of hand grasping movements) during the BCI training. After 4 consecutive training days, the group that performed MI while viewing the video showed significant improvement in generating MI-associated ERD compared with the group that viewed the static image. This result suggests that passively observing the target movement during MI would improve the associated mental imagery and enhance MI-based BCIs skills.

Postural control under visual and proprioceptive perturbations during double and single limb stances: Insights for balance training

Single Limb Stance under visual and proprioceptive disturbances is largely used in clinical settings in order to improve balance in a wide range of functional disabilities. However, the proper role of vision and proprioception in SLS is not completely understood. The objectives of this study were to test the hypotheses that when ankle proprioception is perturbed, the role of vision in postural control increases according to the difficulty of the standing task. And to test the effect of vision during postural adaptation after withdrawal of the somesthetic perturbation during double and single limb stance. Eleven males were submitted to double (DLS) and single limb (SLS) stances under conditions of normal or reduced vision, both with normal and perturbed proprioception. Center of pressure parameters were analyzed across conditions. Vision had a main effect in SLS, whereas proprioception perturbation showed effects only during DLS. Baseline stability was promptly achieved independently of visual input after proprioception reintegration. In conclusion, the role of vision increases in SLS. After proprioception reintegration, vision does not affect postural recovery. Balance training programs must take that into account. © 2011 Elsevier Ltd.

Laboratorial training of examiners for using a visual caries detection system in epidemiological surveys

Background: In epidemiological surveys, a good reliability among the examiners regarding the caries detection method is essential. However, training and calibrating those examiners is an arduous task because it involves several patients who are examined many times. To facilitate this step, we aimed to propose a laboratory methodology to simulate the examinations performed to detect caries lesions using the International Caries Detection and Assessment System (ICDAS) in epidemiological surveys. Methods: A benchmark examiner conducted all training sessions. A total of 67 exfoliated primary teeth, varying from sound to extensive cavitated, were set in seven arch models to simulate complete mouths in primary dentition. Sixteen examiners (graduate students) evaluated all surfaces of the teeth under illumination using buccal mirrors and ball-ended probe in two occasions, using only coronal primary caries scores of the ICDAS. As reference standard, two different examiners assessed the proximal surfaces by direct visual inspection, classifying them in sound, with non-cavitated or with cavitated lesions. After, teeth were sectioned in the bucco-lingual direction, and the examiners assessed the sections in stereomicroscope, classifying the occlusal and smooth surfaces according to lesion depth. Inter-examiner reproducibility was evaluated using weighted kappa. Sensitivities and specificities were calculated at two thresholds: all lesions and advanced lesions (cavitated lesions in proximal surfaces and lesions reaching the dentine in occlusal and smooth surfaces). Conclusion: The methodology purposed for training and calibration of several examiners designated for epidemiological surveys of dental caries in preschool children using the ICDAS is feasible, permitting the assessment of reliability and accuracy of the examiners previously to the survey´s development.

Cataloging and classifying audio-visual materials; a guide to the preparation of films, filmstrips, slides, and records for use in the Materials Center of the School of Library Training and Service, Florida State University.

Mode of access: Internet.

Physical Activity Interventions For Children And Youth With Visual Impairments.

The authors conducted a systematic literature review on physical activity interventions for children and youth with visual impairment (VI). Five databases were searched to identify studies involving the population of interest and physical activity practices. After evaluating 2,495 records, the authors found 18 original full-text studies published in English they considered eligible. They identified 8 structured exercise-training studies that yielded overall positive effect on physical-fitness and motor-skill outcomes. Five leisure-time-physical-activity and 5 instructional-strategy interventions were also found with promising proposals to engage and instruct children and youth with VI to lead an active lifestyle. However, the current research on physical activity interventions for children and youth with VI is still limited by an absence of high-quality research designs, low sample sizes, use of nonvalidated outcome measures, and lack of generalizability, which need to be addressed in future studies.