The notion that learning and memory processes are highly dependent on central cholinergic neurotransmission has been widely accepted. However, studies documenting the importance of Acetylcholine (ACh) in attention have led some to suggest that attention impairments may underlie the deficits in learning and memory resulting from cholinergic disruptions. Using a visual discrimination task, I attempted to discern whether performance impairments by Scopolamine were predominantly due to the importance of muscarinic receptor integrity in attention, or memory consolidation in learning. Rats were trained in a visual discrimination task using a Y-shaped water maze apparatus. To successfully navigate to a hidden platform located in one of the two goal arms, rats learned to discriminate between 2 distinct visual cues, indicating the platform’s presence (CS+) or absence (CS-), respectively. Following task acquisition, testing continued using a combination of Regular trials (RT; both CS+ and CS- present) and Probe trials (PT; only one of the cues present). Results indicated that performance on PT was impaired due to greater task difficulty under conditions of reduced information, while Scopolamine (1 mg/kg) further impacted PT performance without affecting RTs. In a second experiment, PTs were administered with the platform present to provide reinforcement and a learning opportunity. Animals still exhibited poorer PT performance, but rapidly learned to rely on a single cue for accurate platform localization. Interestingly, this learning was not apparent under conditions of Scopolamine treatment (1 mg/kg), even though RT performance was completely unaffected. To examine experience-dependent changes in neuronal responding after visual discrimination learning, a subset of animals were anesthetised and visual evoked potentials (VEPs) in V1 and area CA1 of the hippocampus were recorded in response to CS+, CS-, and novel stimuli. In both the V1 and CA1, the VEP amplitudes elicited to familiar and novel stimuli were not significantly different. First, these experiments demonstrate the importance of the cholinergic system in sustaining visual attention and acquiring a new single-cue strategy. Furthermore, the null electrophysiology findings do not rule out the plastic response properties of the mature V1 and CA1, but remind us of the complex nature of memory encoding in the brain. / Thesis (Master, Psychology) -- Queen's University, 2011-09-16 13:50:24.045

O objetivo do estudo foi medir a acuidade visual (AV) em crianças com diagnóstico de hidrocefalia, apresentando ou não a válvula de derivação ventricular (DVP). Participaram da pesquisa um total de 55 crianças (34 F e 21M) com diagnóstico de hidrocefalia (45 com DVP e 10 sem DVP), com idade entre zero a 291 semanas (média 74 semanas). A AV foi medida pela técnica do Potencial Visual Evocado de Varredura e os resultados foram comparados a valores de referência (Norcia, 1985b). Os diagnósticos etiológicos que levaram à hidrocefalia foram: hemorragia intracraniana (25 crianças), mielomeningocele (20 crianças) e hidrocefalia congênita (10 crianças). O diagnóstico de hidrocefalia foi estabelecido em média no 16° dia de vida. Verificamos que, 31 crianças tiveram o procedimento realizado com menos de 15 dias do diagnóstico de hidrocefalia enquanto que em 14 a válvula foi instalada após 15 dias. Das 55 crianças avaliadas no 1° exame, 18 fizeram o 2° exame, 13 fizeram o 3° exame, 10 completaram quatro exames e apenas cinco completaram as cinco avaliações. Os resultados mostram que dentre as 101 avaliações de AV realizadas em todas as crianças, 95 exames (94%) se mostraram alterados e seis normais. Não há diferença estatística entre a AV das crianças sem derivação em comparação com aquelas crianças cuja DVP foi realizada com tempo de derivação maior que 15 dias (p = 0.699). Houve, todavia, uma diferença estatística na AV, quando comparamos as crianças, cujas derivações foram realizadas em até 15 dias do diagnóstico da hidrocefalia, com aquelas cuja derivação foi realizada após 15 dias (p = 0.038) ou com aquelas que não foram derivadas (p = 0.031). Crianças que não tiveram complicações na DVP tiveram um melhor resultado de AV quando comparado com o grupo com complicação (p = 0.0001). No grupo de crianças com complicação, novamente aquelas que foram derivadas com tempo inferior a 15 dias do diagnóstico da hidrocefalia apresentou melhores resultados de AV quando comparado com aquelas crianças com complicação cuja derivação foi realizada com mais de 15 dias (p = 0.029). Nós concluímos que é possível a medida da acuidade visual de resolução pelos PVEs de varredura em crianças com diagnóstico de hidrocefalia e os valores geralmente são piores comparando aos valores normativos. O tempo da derivação e o número de complicações decorrentes da DVP parecem interferir nesta diferença. Em nosso conhecimento, este foi o primeiro trabalho a avaliar progressivamente, a acuidade visual de crianças, nos primeiros anos de vida, com hidrocefalia, com ou sem DVP e correlacionar o resultado com o tempo de derivações e número de complicações. Apesar da grande evolução tecnológica alcançada pela oftalmologia, ainda não somos capazes de prevenir as alterações visuais detectáveis pelo simples exame de AV nas crianças com hidrocefalia. O tempo para a inserção da válvula de derivação e o tratamento para as complicações ainda são medidas retardadas devido à prematuridade, instabilidade hemodinâmica e a não autorização do familiar. Estes motivos podem comprometer o desenvolvimento visual destas crianças. / The objective was to measure the visual acuity (VA) of children with the diagnosis of hydrocephalus with or without peritoneal-ventricular shunt (PVS). A total of 55 children with the diagnosis of hydrocephalus (45 with PVS and 10 without PVS) were included in the study (34F and 21M), with an age range of 0 to 291 weeks (mean=74 weeks). The VA was measured by the sweep visual evoked potential technique and the results were compared with reference values proposed by Norcia (1985b). Etiological diagnosis of the hydrocephalus was as follows: intracranial hemorrhage (25 children), meningomyelocele (20 children) and congenital hydrocephalus (10 children). The diagnosis of hydrocephalus was made in an average time of 16 days of life. After the diagnosis, the insertion of the PVS, when made, was accomplished in average on the 16th day. Of those with a PVS, in 31 the ventricular valve was inserted before 15 days after the diagnosis whereas in 14 in shunt was inserted after 15 days. Of the 55 children evaluated in the first exam, 18 were evaluated in a second exam, 13 did the third exam, 10 completed 4 exams and only 5 completed the 5 evaluations. The results of the 101 sweep visual evoked potential performed in all children, 95 exams (94%) were abnormal and only 6 were normal. There was no statistical difference in the VA of children without a ventricular shunt in comparison with those in which the shunt was inserted after 15 days of the diagnosis of hydrocephalus (p=0.699). There was, however, a statistical difference in the VA between children with a ventricular shunt inserted before 15 days of the diagnosis and children with a ventricular shunt after 15 days (p=0.038) or those without a shunt (p=0.031). Children with no complications of the ventricular shunt had a better VA as compared to those with shunt complications (p= 0.0001). In the group of children with complications, again those who had a shunt inserted before 15 days bad better VA results in comparison to those in whom the shunt was inserted after 15days (p=0.029). We concluded that measuring visual acuity by sweep visual evoked potential is feasible in children with the diagnosis of hydrocephalus and that results are usually worse comparing with reference values. The timing for insertion of a ventricular shunt and the occurrence of complications of this procedure are factors that may influence the VA. To our knowledge, this is the first study that progressively evaluated the VA in children, of early age, with hydrocephalus, with or without a ventricular shunt and correlated the VA with the timing and complications of the ventricular shunt. Despite the great technological advance in ophthalmology, we are still unable to prevent visual impairments, detectable by simple visual acuity tests, in children with hydrocephalus. The timing of the insertion of the ventricular shunt and the adequate treatment of the potential complications may be delayed due to prematurity, hemodynamic instability and family refusal. This delay may compromise the visual development of these children.

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Visual Evoked Potentials (VEP) är en elektrofysiologisk undersökningsmetod som används inom klinisk neurofysiologi. Undersökningen görs för att analysera synnervsfunktionen. Metoden går ut på att mäta den tid det tar för synbarken att registrera visuella synintrycken som näthinnan utsätts för. För att en optimal tolkning av det människan ser ska kunna ske måste elektriska signaler kunna fortledas från näthinnan till synbarken via en fullt fungerande, frisk synnerv. Skador på synnerven beror oftast på optikusneurit och misstänks oftast vara ett tidigt tecken multipel skleros. Undersökningen är därför ett viktigt komplement för diagnostiska ändamål. Syftet med studien var att jämföra normalvärden från befintlig apparatur med ny apparatur som kan komma att användas till VEP-undersökningar. Även en jämförelse av normalvärden med standardrutor och större rutor gjordes för att eventuellt kunna använda större rutor på patienter med försämrad visus. Undersökning hur normalvärden skiljer sig beroende på kön och ålder gjordes också. Totalt deltog 28 deltagare varav 27 deltagares rådata samlades in och analyserades genom stapeldiagram, t-test och korrelationsdiagram. Deltagarna var mellan 20-70år och delades upp i 18 kvinnor och 9 män. Utifrån studiens resultat kan ett påstående om att ny apparatur kan komma till att kunna användas med samma normalvärde för befintlig apparatur. Även större rutor visades kunna vara användbara vid behov. Dock behöver studien fortsätta med en större testgrupp för att erhålla tillförlitliga resultat rent kliniskt. / Visual evoked potentials (VEP) is an electrophysiological method which is done by the clinical neurophysiology clinics. The examination is done when the purpose is to analyze the visual pathways. The method is done by measuring the latency from the retina to the occipital lobe. In order for the brain to understand an image the optic nerve needs to be intact and fully functional. Nerve damage in the optic nerve occurs often from optikusneuritis. Optikusneuritis is often assumed as an early sign of multiple sclerosis. This study is therefore an important complement for diagnostic purposes. The purpose of this study was to compare normal values from the existing equipment with the new equipment so the new equipment can be used for VEP-examinations. A comparison of normal values for standard squares and lager squares was also made, to potentially use larger squares in patients with deteriorated visual acuity. The study investigated also how normal values differ according to gender and age. A total of 28 participant participated in the study, of which 27 participants values were analyzed. The results were analyzed by bar graphs, t-test and correlation charts. The participants were 18 women and 9 men between 20-70 years. Based on the results of the study, a claim that the new equipment may be used with the same normal values as the existing equipment. Even larger squares were shown to maybe be useful when needed in some patients. However, the study needs to continue with a larger test group to obtain reliable results. This so the clinic can use the new equipment in VEP’s.

Les interfaces cerveau-machine (ICM) ouvrent des voies de communication alternatives entre le cerveau et son environnement. Elles peuvent être utilisées pour supplanter une fonction biologique défaillante ou pour permettre de nouveaux modes d’interaction à l’utilisateur. Les ICM de sortie, dont le fonctionnement se base sur la lecture de données biologiques, nécessitent la mesure de signaux de contrôle stables dans le temps et dans la population. La recherche de tels signaux et leur calibration sont des étapes clefs dans la conception d’une ICM. Cette étude s’intéresse en premier lieu aux ICM utilisant les potentiels évoqués visuels comme signaux de contrôle. Un modèle est proposé pour la prédiction individuelle de ces potentiels en régime permanent, c’est-à-dire lorsqu'ils sont issus d’une stimulation périodique. Ce modèle utilise une sommation linéaire corrigée en amplitude de la réponse à des stimulations visuelles discrètes pour prédire quantitativement la nature et la localisation spatiale de la réponse à des stimulations répétées. Les signaux modélisés sont ensuite utilisés en temps réel comme base de comparaison pour décoder les signaux électroencéphalographiques d’une ICM. Dans une deuxième partie, un paradigme est proposé pour le développement d’ICM cognitives, c’est-à-dire permettant la mesure de fonctions cérébrales de haut niveau. L’originalité du paradigme réside dans la volonté de mesurer la cognition en continu plutôt que son influence sur des événements discrets. Une expérience visant à discriminer différents états d’attention visuelle soutenue est proposée, avec l’ambition d’une mesure en temps réel pour le développement de systèmes de neurofeedback. / Brain-computer interfaces (BCIs) offer alternative communication pathways between the brain and its environment. They can be used to replace a defective biological function or to provide the user with new ways of interaction. Output BCIs, which are based on the reading of biological data, require the measurement of control signals as stable as possible in time and in the population. Identification and calibration of such signals are crucial steps in the conception of a BCI.The first part of this study focuses on BCIs using visual evoked potentials (VEPs) as control signals. A model is proposed to predict steady-state VEPs individually, i.e. to predict the response of a given subject’s brain to periodic visual stimulations. This model uses a linear summation of transient VEPs and an amplitude correction for quantitative prediction of the shape and spatial organization of the brain response to repeated stimulations. The simulated signals are then used as a basis of comparison for real-time decoding of electroencephalographic signals in a BCI.In the second part of this study, a paradigm is proposed for the development of cognitive BCIs, i.e. for the real-time measuring of high-level brain functions. The originality of the paradigm lies in the fact that correlates of cognition are measured continuously, instead of being observed on discrete events. An experiment with the purpose of discriminating between several levels of sustained visual attention is proposed, with the ambition of real-time measurement for the development of neurofeedback systems.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Objetivo: Avaliar o desenvolvimento da Acuidade Visual (AV) de resolução de grades e a Sensibilidade ao Contraste (SC) de recém-nascidos de termo pequenos para a idade gestacional (PIG). Método: Medimos a AV e a SC de 126 recém-nascidos de termo com o potencial visual evocado de varredura (PVEv; Norcia & Tyler 1985). 73 recém-nascidos (Média de Idade = 11,3 ± 4,3 semanas) nasceram com o peso adequado para a idade gestacional - AIG (percentil 10; Alexander et al., 1996) e 53 recém-nascidos (Média de Idade = 9,2± 3,8 semanas) nasceram pequenos para a idade gestacional - PIG (percentil <10). Mediu-se o PVEv com o sistema PowerDiva (Norcia & Tyler, 1985; Chen et al., 2005) o qual gerou os estímulos e analisou as respostas provocadas. O PVEv foi registrado com três canais unipolares colocados em O1, Oz, and O2 relacionados ao eletrodo de referência no vertex. Utilizaram-se os estímulos de grades senoidais verticais em reversão de fase em 6 Hz com a luminância média de 161 cd/m2. Para medir a AV, o contraste de 80% era mantido fixo e a freqüência espacial aumentava linearmente em intervalos de 1 segundo, durante 10 segundos. Para avaliar a SC, a freqüência espacial de 0,5 cpg era mantida fixa e o contraste aumentava logaritmicamente em intervalos de 1 segundo, durante 10 segundos. Os resultados de ambas as funções visuais foram baseados na média vetorial de pelo menos três tentativas do PVEv. Analisou-se, também, a média do ruído e quatro medidas supralimiares: amplitude máxima (Amáx), razão sinal-ruído em Amáx (SNRmáx), fase em Amáx (máx) e a inclinação da reta do PVEv. Considerou-se o canal que registrou a AV e a SC mais alta, satisfazendo o critério rigoroso de fase e amplitude para assegurar que as respostas corticais eram confiáveis e significativamente acima do ruído. Resultados: O teste Qui-quadrado mostrou que uma proporção significativa de recém-nascidos PIG menores de 9 semanas de idade apresentava valores de AV e SC abaixo da média do grupo AIG com o peso ao nascimento igual ou acima do percentil 50 (P50). Além disso, nas medidas de AV, uma proporção significativa de recémnascidos PIG de 5 a 24 semanas de idade apresentava valores de Amáx, ruído médio e SNRmáx significativamente menores que a média do grupo AIG (P50). A ANOVA fatorial confirmou que a AV, SC, ruído médio e todas as medidas supralimiares apresentaram um desenvolvimento significativo, isto é, as médias dos valores para os recém-nascidos abaixo de 10 semanas de idade apresentavam-se significativamente menores do que as médias dos valores entre 10 e 24 semanas de idade. Além disso, a taxa de desenvolvimento de máx era semelhante para os dois grupos, assim como para os dados de desenvolvimento de fase de Hamer e Norcia (1994). Conclusões: Os recém-nascidos de termo pequenos para a idade gestacional apresentaram alterações no desenvolvimento da acuidade visual de resolução de grades e sensibilidade ao contraste para frequência espacial baixa, principalmente nos 2 primeiros meses de vida quando as alterações nos limiares foram mais evidentes. Além disso, as alterações significativas encontradas para o ruído médio e amplitudes supralimiares durante os seis primeiros meses de vida, mostram que mesmo se os limiares de acuidade visual e contraste não fossem afetados, efeitos neuronais significantes ocorreriam nas vias visuais que conduzem a resposta gerada pelo PVEv (Mirabella et al., 2006) / Objectives: To evaluate the development of cortical grating acuity (VA) and contrast sensitivity (CS) in term infants born small for gestational age (SGA). Methods: Using the sweep visual evoked potential (sVEP; Norcia & Tyler 1985), we measured cortical VA and CS in 126 term infants. Seventy-three (average age = 11.3 ± 4.34 weeks) were born with birthweight within normal limits (> 10th percentile; Alexander et al., 1996). 53 infants were born SGA (average age = 9.2 ± 3.8 weeks). sVEPs were measured using the PowerDiva system (Norcia & Tyler, 1985; Chen et al., 2005) which generated the stimuli and analyzed the evoked responses. The sVEP was recorded using 3 unipolar channels placed at O1, Oz, and O2 with a reference electrode at the vertex. Stimuli were vertical sinewave luminance gratings phase-reversing at 6 Hz with a mean luminance of 161 cd/m2. To measure VA, spatial frequency (SF) was swept linearly from low to high during a 10-second trial, generating ten 1-sec time bins of sVEP data. Grating contrast was fixed at 80% during the SF sweep. To evaluate CS, SF was fixed at 0.5 c/deg, and contrast was increased logarithmically across 10 1-sec recording epochs. The resulting sVEP data from both protocols were based on a vector average of a minimum of 3 sVEP trials. In addition to thresholds, we analyzed average noise (Nav), and 4 suprathreshold measures - peak amplitude (Apeak), signal-to-noise ratio at Apeak (SNRpeak), phase at Apeak (peak) and slope of the rising phase of the sVEP (m). The data used were those obtained from the recording channel generating the highest VA or CS while satisfying strict phase and amplitude criteria to ensure that the responses were reliable and significantly above the noise. Results: A Chi-squared test showed that a significant proportion of the young ( 9 weeks) SGA infants had values of VA and CS that were below the mean of control infants (with birthweights above the international 50th percentile). In addition, mean Nav, Apeak and SNRpeak for the whole group of SGA infants were below the means of control infants across the whole age range tested. A factorial ANOVA confirmed that VA, CS, Nav and all the suprathreshold measures underwent significant development; that is, the mean values prior to 10 weeks were significantly different than the mean values between 10 and 24 weeks. In addition, the rate of development of peak was similar for the two groups as well as to prior phase-development data Hamer and Norcia (1994). Conclusions: Birth at term with weight small for gestational age appears to significantly affect development of both cortical grating acuity and contrast sensitivity for low-SF gratings. Effects on thresholds are most evident in the first 2 months. Moreover, the significant effects we found in Nav and suprathreshold amplitudes throughout the first 6 months of life show that, even if acuity and contrast thresholds are not affected, significant neuronal effects occur in the visual pathways leading to the sVEP signal (Mirabella et al., 2006)

A prematuridade ao nascimento é um fator de risco para a visão, podendo causar retinopatia, uma condição em que há descolamento da retina. Retinopatia da prematuridade ocorre em uma parcela relativamente pequena dos recém nascidos prematuros e não sabemos se os demais, cujo desenvolvimento visual é aparentemente normal, seguem de fato o mesmo curso que o observado em bebes nascidos após uma gestação completa, ou se também sofrem algum prejuízo devido ao nascimento prematuro. Alternativamente, estes bebês poderiam ter um desenvolvimento visual acelerado pela sua exposição mais longa ao mundo visual. Para saber se a condição de prematuridade acelera, retarda, ou não altera o desenvolvimento da visão, o presente trabalho comparou o desenvolvimento das funções de acuidade visual e de sensibilidade ao contraste espacial de luminância em bebês nascidos prematuros e a termo. O estudo utilizou o método dos Potenciais Visuais Corticais Provocados de Varredura para examinar essas funções. Possíveis correlações entre os limiares visuais obtidos durante o primeiro ano de vida e idade gestacional, índices de Apgar, e valores de peso ao nascimento, foram examinadas. Os participantes foram 57 bebês de ambos os sexos encaminhados pelo Hospital Universitário da Universidade de São Paulo, dos quais 31 prematuros e 26 nascidos a termo. As avaliações foram realizadas principalmente em 3 fases do desenvolvimento visual: 4, 6 e 12 meses de vida. Os bebês prematuros tiveram suas idades corrigidas com relação à idade gestacional para a comparação com os grupos de termos. Um grupo de 14 sujeitos adultos também foi avaliado com os mesmos estímulos visuais. As avaliações das funções de acuidade visual e sensibilidade ao contraste foram realizadas através do método de potenciais visuais corticais provocados de varredura. Eletrodos posicionados no escalpo da região occipital dos pacientes captaram as respostas eletrofisiológicas provocadas por estímulos gerados em um monitor de alta resolução por um sistema computadorizado (sistema NuDiva). Estes estímulos consistiam de grades quadradas com valor de contraste fixo (80%) para avaliação da acuidade visual, e grades senoidais de 4 freqüências espaciais: 0,2 , 0,8 , 2,0 e 4,0 ciclos por grau para a avaliação da sensibilidade ao contraste. Prematuros e termos não apresentaram diferenças estatísticas significantes nas funções visuais avaliadas em nenhuma fase do desenvolvimento. O pico de sensibilidade ao contraste ocorreu entre .8 e 2.0 cpg de 4 meses de idade. No sexto mês o pico deslocou-se para 2.0 cpg, e entre os meses 9 e 12 passou para freqüências espaciais mais altas, por volta de 4.0 cpg coincidindo com o pico encontrado para os adultos. Nossos dados sugerem que nem a experiência visual, maior nos prematuros em relação aos termos, nem o tempo de gestação, maior nos termos em relação aos prematuros, afetam o desenvolvimento da visão espacial em humanos. / Prematurity at birth is a risk factor for vision, since it may lead to retinopathy - a condition in which there is retinal detachment. Retinopathy of prematurity occurs in a relatively small percentage of premature infants and it is not known if the remainder, whose visual development is apparently normal, follow the same course as in term babies after a complete gestational period, or if they also suffer some loss from having been born before complete development. Alternatively, these babies might have an accelerated visual development due to their longer exposure to the visual world, compared to term babies. To examine if prematurity accelerates, slows down, or does not affect visual development, the present study compared the development of visual acuity and contrast sensitivity in premature and term babies. The study used the methodology of the sweep visual evoked potentials to examine these functions. Possible correlations between visual thresholds obtained during the first year of life and gestational age, apgar index and birth weight, were examined. Participants were 57 infants of both genders, recruited by the University Hospital of São Paulo University, of which 31 were prematurely born and 26 were term infants. Evaluations were performed at three visual developmental epochs: 4, 6 e 12 months of age. The age of preterm infants was corrected by their gestational ages in order to allow comparison with the term infants. Another group with 14 adult subjects was tested with the same visual stimulus. Visual acuity and contrast sensitivity tests were performed with the sweep visual evoked potential method. Electrodes placed over the infant\'s scalp at the occipital role recorded electrophysiological responses evoked to visual stimuli generated by a high resolution monitor of a computerized system. The stimuli were square wave gratings with 80% of contrast to evaluate visual acuity, and sine wave gratings of 4 spatial frequencies: 0,2 , 0,8 , 2,0 e 4,0 cycles per degree to evaluate contrast sensitivity. Preterm and term infants did not show statistical differences in the evaluated visual functions in any developmental phase. The contrast sensitivity peak occurred between 0.8 and 2.0 cpd at 4 months of age. At the sixth month the peak moved to 2.0 cpd and it was displaced to a higher spatial frequency (4.0 cpd) at 12 months, where it coincides with the adult SCS peak. Our data suggest that neither visual experience, longer in the preterm, nor gestational age, longer in the term infants, seems to affect spatial vision functions in humans.

Objetivo: Avaliar o desenvolvimento da Acuidade Visual (AV) de resolução de grades e a Sensibilidade ao Contraste (SC) de recém-nascidos de termo pequenos para a idade gestacional (PIG). Método: Medimos a AV e a SC de 126 recém-nascidos de termo com o potencial visual evocado de varredura (PVEv; Norcia & Tyler 1985). 73 recém-nascidos (Média de Idade = 11,3 ± 4,3 semanas) nasceram com o peso adequado para a idade gestacional - AIG (percentil 10; Alexander et al., 1996) e 53 recém-nascidos (Média de Idade = 9,2± 3,8 semanas) nasceram pequenos para a idade gestacional - PIG (percentil <10). Mediu-se o PVEv com o sistema PowerDiva (Norcia & Tyler, 1985; Chen et al., 2005) o qual gerou os estímulos e analisou as respostas provocadas. O PVEv foi registrado com três canais unipolares colocados em O1, Oz, and O2 relacionados ao eletrodo de referência no vertex. Utilizaram-se os estímulos de grades senoidais verticais em reversão de fase em 6 Hz com a luminância média de 161 cd/m2. Para medir a AV, o contraste de 80% era mantido fixo e a freqüência espacial aumentava linearmente em intervalos de 1 segundo, durante 10 segundos. Para avaliar a SC, a freqüência espacial de 0,5 cpg era mantida fixa e o contraste aumentava logaritmicamente em intervalos de 1 segundo, durante 10 segundos. Os resultados de ambas as funções visuais foram baseados na média vetorial de pelo menos três tentativas do PVEv. Analisou-se, também, a média do ruído e quatro medidas supralimiares: amplitude máxima (Amáx), razão sinal-ruído em Amáx (SNRmáx), fase em Amáx (máx) e a inclinação da reta do PVEv. Considerou-se o canal que registrou a AV e a SC mais alta, satisfazendo o critério rigoroso de fase e amplitude para assegurar que as respostas corticais eram confiáveis e significativamente acima do ruído. Resultados: O teste Qui-quadrado mostrou que uma proporção significativa de recém-nascidos PIG menores de 9 semanas de idade apresentava valores de AV e SC abaixo da média do grupo AIG com o peso ao nascimento igual ou acima do percentil 50 (P50). Além disso, nas medidas de AV, uma proporção significativa de recémnascidos PIG de 5 a 24 semanas de idade apresentava valores de Amáx, ruído médio e SNRmáx significativamente menores que a média do grupo AIG (P50). A ANOVA fatorial confirmou que a AV, SC, ruído médio e todas as medidas supralimiares apresentaram um desenvolvimento significativo, isto é, as médias dos valores para os recém-nascidos abaixo de 10 semanas de idade apresentavam-se significativamente menores do que as médias dos valores entre 10 e 24 semanas de idade. Além disso, a taxa de desenvolvimento de máx era semelhante para os dois grupos, assim como para os dados de desenvolvimento de fase de Hamer e Norcia (1994). Conclusões: Os recém-nascidos de termo pequenos para a idade gestacional apresentaram alterações no desenvolvimento da acuidade visual de resolução de grades e sensibilidade ao contraste para frequência espacial baixa, principalmente nos 2 primeiros meses de vida quando as alterações nos limiares foram mais evidentes. Além disso, as alterações significativas encontradas para o ruído médio e amplitudes supralimiares durante os seis primeiros meses de vida, mostram que mesmo se os limiares de acuidade visual e contraste não fossem afetados, efeitos neuronais significantes ocorreriam nas vias visuais que conduzem a resposta gerada pelo PVEv (Mirabella et al., 2006) / Objectives: To evaluate the development of cortical grating acuity (VA) and contrast sensitivity (CS) in term infants born small for gestational age (SGA). Methods: Using the sweep visual evoked potential (sVEP; Norcia & Tyler 1985), we measured cortical VA and CS in 126 term infants. Seventy-three (average age = 11.3 ± 4.34 weeks) were born with birthweight within normal limits (> 10th percentile; Alexander et al., 1996). 53 infants were born SGA (average age = 9.2 ± 3.8 weeks). sVEPs were measured using the PowerDiva system (Norcia & Tyler, 1985; Chen et al., 2005) which generated the stimuli and analyzed the evoked responses. The sVEP was recorded using 3 unipolar channels placed at O1, Oz, and O2 with a reference electrode at the vertex. Stimuli were vertical sinewave luminance gratings phase-reversing at 6 Hz with a mean luminance of 161 cd/m2. To measure VA, spatial frequency (SF) was swept linearly from low to high during a 10-second trial, generating ten 1-sec time bins of sVEP data. Grating contrast was fixed at 80% during the SF sweep. To evaluate CS, SF was fixed at 0.5 c/deg, and contrast was increased logarithmically across 10 1-sec recording epochs. The resulting sVEP data from both protocols were based on a vector average of a minimum of 3 sVEP trials. In addition to thresholds, we analyzed average noise (Nav), and 4 suprathreshold measures - peak amplitude (Apeak), signal-to-noise ratio at Apeak (SNRpeak), phase at Apeak (peak) and slope of the rising phase of the sVEP (m). The data used were those obtained from the recording channel generating the highest VA or CS while satisfying strict phase and amplitude criteria to ensure that the responses were reliable and significantly above the noise. Results: A Chi-squared test showed that a significant proportion of the young ( 9 weeks) SGA infants had values of VA and CS that were below the mean of control infants (with birthweights above the international 50th percentile). In addition, mean Nav, Apeak and SNRpeak for the whole group of SGA infants were below the means of control infants across the whole age range tested. A factorial ANOVA confirmed that VA, CS, Nav and all the suprathreshold measures underwent significant development; that is, the mean values prior to 10 weeks were significantly different than the mean values between 10 and 24 weeks. In addition, the rate of development of peak was similar for the two groups as well as to prior phase-development data Hamer and Norcia (1994). Conclusions: Birth at term with weight small for gestational age appears to significantly affect development of both cortical grating acuity and contrast sensitivity for low-SF gratings. Effects on thresholds are most evident in the first 2 months. Moreover, the significant effects we found in Nav and suprathreshold amplitudes throughout the first 6 months of life show that, even if acuity and contrast thresholds are not affected, significant neuronal effects occur in the visual pathways leading to the sVEP signal (Mirabella et al., 2006)

Orientador: Douglas Domingues Bueno / Resumo: A busca por uma melhor compreensão das regiões do cérebro e suas funções nas ações humanas tem sido uma tarefa árdua, porém muito útil, principalmente para aplicações da engenharia de interface cérebro-máquina (ICM), bem como para o auxílio a diagnósticos médicos a partir de sinais obtidos dos pacientes em avaliação. No contexto do presente trabalho, destacam-se os trabalhos de interface cérebro-máquina (ICM) pela abrangência no envolvimento de técnicas, métodos e ferramentas comumente estudadas nos cursos de engenharia. Em particular, análises envolvendo técnicas de processamento de sinais de eletroencefalograma (EEG) têm se mostrado de significativa importância para o desenvolvimento dessa área. Uma abordagem amplamente utilizada nesse contexto é a ICM usando Potenciais Visuais Evocados de Estados Estacionários (SSVEP, do inglês Steady-State Visual Evoked Potentials), que, de forma geral, são sinais caracterizados pela resposta evocada do cérebro a estímulos visuais modulados em uma frequência específica. Assim, este trabalho tem o objetivo de propor uma generalização do coeficiente de correlação, conceito-base da análise de correlação canônica (CCA), técnica que tem se mostrado robusta e eficiente no reconhecimento de padrões, especialmente no caso dos SSVEP, e detalhar seu comportamento em função dos parâmetros relevantes para se estabelecer melhores práticas de uso em aplicações de ICM, incluindo fatores fisiológicos, técnicos e operacionais. / Abstract: The search for a better understanding of the brain's anatomy and its functions on human actions has been a harsh yet very useful task, especially for brain-computer interface engineering applications, as well as for medical diagnosis using signals from patients. In the context of this work, brain-computer interface (BCI) applications are highlighted due to their compreehensiveness related to techniques, methods and tools commonly studied in engineering. In particular, analyses involving eletroencephalogram (EEG) signals processing have proven to be of great significance for developing this field of study. A widely used approach is Steady State Visual Evoked Potentials (SSVEP) based BCI, which, in general, are signals characterized by the brain’s evoked response to visual stimuli modulated at a certain frequency. This work aims thus to propose a generalization of the correlation coefficient, which entails Canonical Correlation Analysis (CCA), a technique that has presented robustness and efficiency for pattern recognition, especially in SSVEP-based BCIs, and describe its behavior under relevant varying parameters to stablish better use practices in BCI applications, comprising physiological, technical and operational factors. / Mestre