Es wird eine Reihe systemphysiologischer Untersuchungen zusammengefasst, die sich mit höheren visuellen Funktionen beim Menschen befassen. Mit Hilfe von Augenbewegungsmessungen, Kortexstimulation und funktioneller Kernspintomographie werden die kortikalen Strukturen und physiologischen Mechanismen untersucht, die sich mit der kortikalen Integration von visuellen, mnestischen, attentionalen und motorischen Verarbeitungsprozessen befassen. Im den folgenden Abschnitten werden die wichtigsten Ergebnisse zusammengefasst: 1. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass Augenbewegungen während der visuellen Vorstellung explorierenden Augenbewegungen bei der Wahrnehmung entsprechen. Dies entspricht der Voraussage, dass Augenbewegungen bei visueller Vorstellung Ausdruck eines konstruktiven Prozesses der aufmerksamkeitsgesteuerten sensomotorischen Integration von Teilbildern und deren Position im Raum sind. Es wurde vorgeschlagen, dass die visuelle Vorstellung als ein konstruktiver Prozess zu verstehen sei, der unter Beteiligung des Dorsolateralen Präfrontalen Kortex (DLPFC) (Arbeitsgedächtnis) und parietaler (Raumwahrnehmung) und temporaler visueller Areale (Objektwahrnehmung) einzelne Teilbilder zu einem Vorstellungsbild zusammensetzt. 2. In weiteren Studien wurden zeitliche, strukturelle und behaviorale Aspekte des visuellen Arbeitsgedächtnisses untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass das visuelle Arbeitsgedächtnis beim Menschen durch ein Netzwerk kortikaler Areale kontrolliert wird, das unter anderem den Posterior Parietalen Cortex (PPC) und den DLPFC umfasst. Erstmals wurde die selektive Störbarkeit dieser Areale durch transkranielle Kortexstimulation demonstriert und gezeigt, dass die Areale verschiedene kognitive Partialfunktionen wahrnehmen, die zu bestimmten Zeitpunkten des Gesamtprozesses wichtig sind. In weiteren Verhaltensexperimente wurde festgestellt, dass das visuelle Arbeitsgedächtnis selektiv die Wahrnehmungsinhalte repräsentiert, die für aktuelle Entscheidungen relevant sind. 3. Funktionell-kernspintomographische Untersuchungen hatten zum Ziel, die anatomischen Strukturen zu identifizieren, die bei bestimmten Formen der selektiven visuellen Aufmerksamkeit relevant sind. Es wurde die Rolle des Frontalen Augenfeldes (FEF) und des PPC in Paradigmen untersucht, in denen Augenbewegungen durch Fixation unterdrückt waren. Es konnte erstmals gezeigt werden, dass das FEF bei der visuellen Selektion im Rahmen einer Suchaufgabe mit Merkmalsverknüpfung aktiviert wird und nicht nur für die Kontrolle von Augenbewegungen, sondern auch für Prozesse der Aufmerksamkeitssteuerung verantwortlich ist. Im PPC konnten auf Grund differentieller Aktivierungsniveaus funktionelle Subregionen identifiziert werden und gezeigt werden das der PPC entgegen gängiger kognitionspsychologischen Modellvorstellungen eine aktive Rolle bei der visuellen Suche mit Merkmalsverknüpfung spielt. 4. Im letzten Teil der Arbeit wird der Versuch geschildert, visuelle Kortexareale als Teil eines okzipito-parieto-frontalen Netzwerkverbundes bildgebend darzustellen. Mit artifizieller Reizung des visuellen Kortex durch transkranielle Kortexstimulation und gleichzeitiger fMRT, gelang es neben einer lokalen BOLD-Antwort auch Ferneffekte in visuellen und visuo-motorischen Arealen zu induzieren. Die beteiligten anatomischen Strukturen entsprechen jenen, für die auf Grund von tierexperimentellen Untersuchungen funktionell relevante Verbindungen unterstellt werden. Dies ist ein weitere Schritt, um beim Menschen mit nicht-invasiven Methoden zerebrale Konnektivität untersuchen zu können. Die Erforschung von Struktur- und Funktionsbeziehungen höherer Leistungen des Sehsystems haben eine klinische Relevanz für die topische Diagnostik und Rehabilitation umschriebener Hirnläsionen. Dabei reicht es nicht einzelne Hirnfunktionen bestimmten Arealen zuzuordnen, sondern Hirnfunktionen als konzertierte Aktion verbundener Areale zu begreifen. / The general aim of this collection of published papers was to identify the neuroanatomical basis and functional mechanisms realizing the integration of sensory, attentional, mnestic and motor components during different visuo-motor response tasks (visual imagery, visual-working memory, attentive tracking, visual search) and to interpret the results in the context of cerebral connectivity. The main findings are: 1. Scanpaths, defined as repetitive sequences of fixations and saccades were found during visual imagery and viewing. Positions of fixations were distributed according to the spatial arrangement of subfeatures in the diagrams. For a particular imagined diagrammatic picture, eye movements were closely correlated with the eye movements recorded while viewing the same picture. Thus eye movements during imagery are not random but reflect the content of the visualized scene. 2. Investigating the role of the dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) and the posterior parietal cortex (PPC) in memory-guided saccades in humans, it was found that repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) (20 Hz, 0.5 s) interferes temporarily with cortical activity in DLPFC and PPC during different intervals of the delay period. It was concluded that within this network the DLPFC is mainly concerned with the mnemonic representation and the PPC with the sensory representation of spatially defined perceptual information. 3. Comparison of functional magnetic resonance imaging data (fMRI) between attentive tracking and attention shifting revealed essentially identical activation patterns involving parietal, temporal and frontal cortical regions. This suggests that parietal cortex is involved not only in discrete shifts of attention between objects at different spatial locations, but also in continuous "attentional pursuit" of moving objects. Taken together, these data suggest that attentive tracking is mediated by a network of areas which includes (a) parietal and frontal regions responsible for attention shifts and eye movements and (b) the MT complex, thought to be responsible for motion perception. 4. Using fMRI in human subjects to investigate the functional neuroanatomy of attentional mechanisms employed during conjunction search it was found that the frontal eye field, the ventral precentral sulcus and several posterior parietal regions were consistently activated. Results suggested an involvement of the human frontal eye field in covert visual selection of potential targets during search and also provided evidence for a subdivision of posterior parietal cortex in multiple areas participating in covert visual selection, with a major contribution of the posterior intraparietal sulcus. 5. Using fMRI to investigate local and distant cerebral activation induced by transcranial electrical stimulation in order to non-invasively map functional connectivity in the human visual system distant coactivation in subcortical (lateral geniculate nucleus), cortical visual (striate and extrastriate) and visuomotor areas (frontal and supplementary eye fields) were found. This pattern of activation resembled a network of presumably interconnected visual and visuomotor areas. We conclude that combining transcranial electrical stimulation of neural tissue with simultaneous fMRI offers the possibility to study non-invasively cerebral connectivity in the human brain. In general the results support the concept of a highly integrated cortico-cortical network of multiple frontal and parietal areas controlling partially overlapping subtask involved in directed attention, visuo-spatial working memory, eye movements and visual feature detection.

Introdução: Embora vinho tinto (VT) e exercício (Ex) sejam potenciais protetores cardiovasculares, um possível efeito aditivo de ambos não é conhecido. Neste estudo investigamos se o Ex. Físico supervisionado poderia influenciar funções cognitivas (cognição) em homens bebedores habituais de VT em comparação a indivíduos abstêmios (ABS), ambos sem declínio cognitivo. Objetivos: além do acima também comparamos os efeitos do treinamento físico supervisionado no desempenho cardiovascular de bebedores de VT e abstêmios. Métodos: Foram incluídos homens, de 50 a 75 anos, sem déficit cognitivo, consumidores regulares de VT e abstêmios, randomizados em 4 grupos: ABS com e sem treinamento físico, consumidores de VT com e sem treinamento físico. Estudamos função executiva (Stroop) e memória operacional (2-Back) por Ressonância Magnética Funcional (RMf-3T), assim como a acurácia e tempo de resposta. Igualmente foram utilizados testes neuropsicológicos clássicos nas condições pré e pós Ex. Foi realizado Teste de Esforço Cardiopulmonar (TECP). Os voluntários foram treinados durante 3 meses, com três sessões semanais de uma hora de duração. Avaliação cognitiva foi feita por instrumentos padronizados de avaliação neuropsicológica. Resultados: 73 pacientes, sendo 47 ABS com média de idade 58,4±5,1(DP) anos e 50 VT com média de idade de 60.9±6,4anos (DP). O consumo médio de VT foi de 19.8±10.3 gramas de etanol/dia e o tempo de consumo médio de 26,1±15,7 anos. Na fase pré, os consumidores de VT têm melhor desempenho que os ABS tanto nos testes neuropsicológicos (Trilhas A, B, e Stroop 1) quanto nas imagens cerebrais (2-Back). No pós, os bebedores com treinamento físico mostraram: nos testes neuropsicológicos redução no tempo de execução (Stroop 2); na imagem por ressonância magnética funcional não houve modificações nas áreas ativadas, mas registrou-se tendência a melhora da acurácia (Stroop). Houve aumento significativo na média do consumo de oxigênio pico (VO2 pico) nos grupos que treinaram (VT 24.9±2.6 vs 27.1±3.5 e no grupo ABS foi 27.1±4.9 vs 29.7±4.1). Houve correlação negativa entre VO2 pico e a resposta cerebral nos ABS e bebedores VT (quanto menor o VO2 pico maior a resposta cerebral). Conclusão: Indivíduos consumidores regulares de VT tem melhor função cognitiva em testes de memória e atenção mesmo na fase pré-treinamento e respondem melhor ao exercício físico. Existe correlação negativa entre o VO2 pico e a ativação cerebral, o que pode indicar que melhor desempenho físico pode induzir maior eficiência mental. Estes dados são sugestivos, embora não afirmativos, de que existe efeito aditivo do Ex físico sobre funções cognitivas em bebedores crônicos, moderados de VT, sem déficit cognitivo. Dadas as limitações do estudo consideramos que o mesmo deva ser visto como gerador de futuras hipóteses que deverão ser melhor avaliadas em pesquisas subsequentes / Introduction: Although red wine (RW) and exercise (Ex) have potential protective cardiovascular effects, a possible additive effect of both is not known. In this study, we investigated whether the supervised Physical Ex could influence cognitive functions in habitual men, RW drinkers, in comparison to abstainers (ABS), both without cognitive dysfunction. Objectives: in addition to the above we also compared the effects of Ex on the cardiovascular performance of drinkers and nondrinkers. Methods: included were 73 men, 50 to 75 years, without cognitive deficit, regular RW consumers and abstainers, randomized into 4 groups: ABS with and without physical training, RW consumers with and without physical training. We studied executive function (Stroop) and working memory (2-back) through Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) as well as accuracy and response time. Classical neuropsychological tests have also been performed pre and post Ex. Cardiopulmonary exercise Testing (TECP) was performed. The volunteers were trained during 3 months, with 3 weekly sessions of one hour duration. Cognitive assessment was performed by standardized instruments of neuropsychology assessment. Results: 73 men, 47 (ABS) with a mean age 58,4±5,1(SD) years and 50 RW drinkers with a mean age of 60.9±6,4 years (SD) were studied. The average RW consumption was 19.8±10.3 grams of ethanol/day, and the average time of consumption was 26.1±15,7 years. In the pre Ex the RW consumers had better performance than the ABS both on neuropsychological tests (Trails A, B, and Stroop 1) as well as in brain imaging (2-back). In the post Ex drinkers with physical training showed: in the neuropsychological tests reduction in execution time (Stroop color word test); at fMRI there were no changes in the activated areas, but a trend towards improvement of accuracy (Stroop) was noted. There was a significant increase in the peak VO2 (oxygen consumption) in the groups that trained (RW 24.9±2.6 vs 27.1±3.5 and in the group of ABS was 27.1±4.9 vs 29.7±4.1). There was a negative correlation between VO2 peak and the activated brain areas in the ABS and drinkers RW (the lower the VO2 peak the larger the response of the brain). Conclusion: Regular RW consumers had better cognitive function on tests of memory and attention even in the pre-Ex and responded better to physical exercise. There was a negative correlation between VO2 peak and the brain activation, which may indicate that better physical performance can induce greater mental efficiency. These data are suggestive, though not affirmative, that there is additive effect of physical Ex on cognitive functions in chronic, moderate RW drinkers, without cognitive deficit. Given protocol limitations, we think that the study should be considered as hypothesis generating that ought to be further evaluated in subsequent investigations

Die Stimme ist reich an grundlegenden Kommunikationselementen: Sie transportiert Sprache, sowie auch paralinguistische Informationen, wie den emotionale Zustand und die Identität des Sprechers. Im Vergleich zur Sprach- und Emotionsverarbeitung ist die Stimmerkennung bei weitem weniger gut erforscht. Dies ist erstaunlich, angesichts der allgegenwärtigen Relevanz der stimmbasierten Personenerkennung. Ein Ansatz neue Erkenntnisse zur Stimmerkennung zu erlangen, ist die Untersuchung von Personen, die ein selektives Defizit in der Stimmerkennung aufweisen. Dieses Defizit wird Phonagnosie bezeichnet. In der vorliegenden Dissertation untersuche ich Personen, bei denen Phonagnosie nach einer Hirnschädigung aufgetreten ist (i.e. erworbene Phonagnosie) und Personen, bei denen Phonagnosie entwicklungsbedingt und nicht durch eine offensichtliche Hirnschädigung bedingt ist (i.e. entwicklungsbedingte Phonagnosie). Die zugrunde liegenden kognitiven, neuro-funktionalen und neuro-anatomischen Mechanismen der Phonagnosie habe ich detailliert mit Hilfe von umfangreichen Verhaltensuntersuchungen sowie funktionaler und struktureller Magnetresonanztomographie charakterisiert. Die Ergebnisse der Dissertation bereichern das derzeitige Stimmerkennungsmodel durch: (i) Neue Erkenntnisse darüber welche Gehirnregionen notwendig sind, um eine Stimme zu erkennen. (ii) Und durch die empirische Bekräftigung der Annahme, dass Stimmerkennung ein mehrstufiger kognitiver Prozess ist, der verschiedene Subformen der Phonagnosie bedingt. Darüber hinaus tragen neue wissenschaftliche Erkenntnisse zur Stimmerkennung maßgeblich dazu bei, praktische Anwendungsbereiche wie klinische Therapieprogramme und künstliche Stimmerkennungprogramme weiterzuentwickeln. / The voice contains elementary social communication cues: it conveys speech, as well as paralinguistic information pertaining to the emotional state or the identity of the speaker. In contrast to neuroscientific research on vocal-speech and vocal-emotion processing, voice-identity processing has been less explored. This seems surprising, given the day-to-day significance of person recognition by voice. A valuable approach to unravel how voice-identity processing is accomplished is to investigate people who have a selective deficit in voice recognition. Such a deficit has been termed phonagnosia. In the present dissertation, I investigate phonagnosia following brain damage (i.e. acquired phonagnosia), as well as phonagnosia cases without apparent brain lesion (i.e. developmental phonagnosia). I in-depth characterise the underlying cognitive, neural-functional, and neuro-anatomical mechanisms of phonagnosia by means of comprehensive behavioural testing as well as functional and structural magnetic resonance imaging. The findings of this dissertation inform the current model of voice-identity processing by (i) delivering novel evidence of brain regions that crucially contribute to voice-identity processing, and by (ii) emphasising the multistage nature of voice-identity processing. We showed that dysfunction at different cognitive stages results in behaviourally distinct phonagnosia sub-types. Generally, advanced scientific knowledge about voice-identity processing as provided in the current dissertation also propels practical applications such as clinical treatment programs and artificial voice-recognition systems.

Moderne Mehr-Ebenen-Ansätze gehen davon aus, dass Emotionen auf unterschiedlichen Ebenen der Informationsverarbeitung und durch unterschiedliche Prozesse erzeugt werden. Im Rahmen des ‘dual memory model of emotion’ werden diese Prozesse als schematische (automatische) und propositionale (kontrollierte) Verarbeitungsprozesse bezeichnet. Darüber hinaus integriert das Modell Strategien zur Emotionsregulation, wie Aufmerksamkeitslenkung und semantische Elaborierung emotionaler Information. Über die zugrundeliegenden neuronalen Korrelate weiß man bisher allerdings noch wenig. Die vorliegende Arbeit konzentriert sich auf die Identifizierung behavioraler und neuronaler Korrelate der schematischen und propositionalen Verarbeitungsprozesse und wie diese durch interindividuelle Differenzen in der Affektivität und in der kognitiven Verarbeitung von Emotionen moduliert werden. Interindividuelle Differenzen im aktuellen negativen Affekt waren mit Aktivitätsveränderungen in der Insula während der schematischen Verarbeitung negativer Stimuli assoziiert. Dies kann als verstärkte Verarbeitung des hedonischen Wertes negativer Stimuli in Individuen mit hohem aktuellen negativen Affekt interpretiert werden. Interindividuelle Differenzen in der Zustandsangst und im kognitiven Verarbeiten von Emotionen modulierten behaviorale und neuronale Korrelate propositionaler Verarbeitungsprozesse. Hohe Zustandsangst und Schwierigkeiten im kognitiven Verarbeiten von Emotionen waren assoziiert mit erhöhtem kognitiven Aufwand, wenn der emotionale Gehalt der Stimuli ignoriert werden musste. Die neuronalen Befunde deuten darauf hin, dass für Individuen mit Schwierigkeiten im kognitiven Verarbeiten von Emotionen Aufmerksamkeitslenkung im Vergleich zu Elaborierung emotionaler Informationen eine weniger effektive Strategie zur Emotionsregulation darstellt. / Modern multi-level theories claim that emotion may be generated by different ways using different processes. The dual memory model of emotion refers to these processes as schematic processing (automatic) and propositional processing (controlled). The model further integrates emotion regulatory strategies, such as re-direction of attention and emotional elaboration as essential components of emotion processing. However, research on the neurobiological correlates of the different processing modes is scarce. Hence, the present work focuses on the identification of behavioral and neural correlates of the hypothesized processing modes and how these are modulated by individual differences in affectivity and in the cognitive processing of emotions. Individual differences in state negative affect were associated with altered activity in the insula during schematic processing of negative emotional information. This may indicate increased processing of the hedonic dimension of aversive stimuli in individuals with high state negative affect. Individual differences in state anxiety and in the cognitive processing of emotions modulated behavioral and neural correlates of propositional processing of emotional information. Specifically, in individuals with high state anxiety and with difficulties to cognitively process emotions, re-direction of attention was associated with increased cognitive effort. Findings at the neural level indicate that re-direction of attention as compared to elaboration of emotional information may represent a less effective emotion regulatory strategy in individuals with difficulties to cognitively process emotions.

OBJETIVO: Identificar áreas cerebrais ativadas durante tarefas de movimento ocular sacádico em crianças e adultos saudáveis. Por meio de registro de imagem com Ressonância Magnética funcional (RMf) e movimentos oculares com Eye tracking comparou-se a ativação neural em tarefas de sacadas guiadas externamente por um alvo e internamente pelo conhecimento prévio das características do movimento. MÉTODOS: Participaram do estudo 14 crianças saudáveis (7 meninos e meninas) com idade média de 11,1 (dp=1,2) e 14 adultos (9 homens e 5 mulheres) saudáveis com idade média de 23,9 (dp=3,3), todos destros. O paradigma de RMf incluiu tarefas de movimento sacádico em direção a um alvo. Foram apresentadas quatro condições: Previsível (P), Posição previsível (PP), Tempo previsível (TP) e Imprevisível (I). Durante a condição P, o alvo apareceu na tela em intervalos fixos de tempo (800 ms) e posição fixa, alternando entre dois marcos na linha horizontal. Na condição PP, a posição era fixa, o intervalo variado (400, 800 e 1200 ms). Na condição TP, o intervalo era fixo e o alvo aparecia em 5 posições no meridiano horizontal. Na condição I, posição e tempo eram variados. As aquisições BOLD foram realizadas em um sistema 3T (Philips Achieva) com uso integrado de Eye tracker (MagConcept), Tempo de repetição foi de 2 s, Tempo de eco 30 s, voxels isotrópicos de 3 mm. A análise de imagem incluiu correção de movimentos, filtro temporal, normalização para espaço comum, remoção de artefatos e inferência paramétrica (FSL versão 4.1 - FMRIB, Analysis Group, Oxford, UK). RESULTADOS: Análise dos dados de movimento ocular de crianças e adultos mostrou um padrão similar de latência sacádica com aumento da mesma da condição P para PP e TP. Apenas em adultos foi encontrada diferença nas condições TP e I. Adultos mostraram latência sacádica significativamente menor que crianças. Na condição P, em adultos, foi observada redução contínua da latência ao longo do bloco, já em crianças a latência se estabilizou. Em relação à ativação neural, em ambos grupos foi encontrado efeito BOLD nas áreas do campo visual frontal, campo visual suplementar, lobo parietal superior e inferior, córtex visual primário, V5, ínsula anterior, núcleos da base e cerebelo. Em crianças foi observada ativação mais difusa no córtex frontal. Na comparação direta dos grupos, crianças mostraram efeito BOLD no giro do cíngulo anterior e posterior. Correlação entre latência e ativação em crianças foi encontrada no giro do cíngulo anterior, giro frontal superior medial, giro orbitofrontal e giro temporal inferior. Em adultos, a correlação foi encontrada nas áreas comuns do circuito sacádico. CONCLUSÕES: crianças mostraram um padrão sacádico similar aos adultos, porém com menor aproveitamento da informação antecipada do alvo. O padrão de ativação em crianças diferiu daquele encontrado em adultos. Crianças ativaram mais na linha fronto-parietal medial e orbitofrontal, o que pode ser atribuído à diferente modulação dos mecanismos inibitórios e atencionais / OBJECTIVE: identify brain activation patterns in children and adults during predictive saccade task. We used functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Eye tracking to compare neural activation during saccades guided by external stimuli and internal monitoring of target movement properties. METHODS: the total of 11 children was assessed (9 boys and girls) with the mean age of 11.1 (SD = 1.2) and 14 adults (11 men and 5 women) with the mean age of 23.9 (SD=3.3). The fMRI paradigm was composed of different tasks for saccades generation. In total, four conditions were presented: Predictable (P), Position predictable (PP), Time predictable (TP) and Reflexive saccades (R). In P task, the target appeared in constants frequency oscillating between two positions. In PP, the target moved between constant positions with unpredictable timing (400, 800, 1200 ms). In TP, the frequency was constant but the target appeared in 5 different positions on horizontal meridian. In R, frequency and position were varied. The BOLD acquisitions were performed on 3T scanner (Philips Achieva) with integrated MRI compatible Eye tracker (Magconcept). Repetition time was 2 s, echo time 30 s and isotropic voxels 3 mm. Image analyses included a motion correction, time correction, artifacts removal, transformation of image into standard space and parametric analyses with FSL version 4.1 (FMRIB, Analysis Group, Oxford, UK). RESULTS: data analyses showed similar pattern of saccade latency in children and adults, with an increase in latency from P to PP and TP. The TP and R showed different latencies only in adults. Adults had significantly shorter latencies than children. In the P task, continuous reduction in latency was found along the block in adults only. The children showed latency stabilization. Regarding neural activation common to the both groups, the BOLD effect was found in the frontal eye field, supplementary eye field, superior and inferior parietal lobe, primary visual cortex, V5, anterior insula, basal ganglia and cerebellum. In children, diffuse activation was found in frontal cortex. In direct group comparison, the children showed BOLD effect in anterior and posterior cingulate gyrus. Correlations between saccade latency and activation were found in the anterior cingulate, frontal medial superior gyrus, orbitofrontal gyrus and inferior temporal gyrus. In adults, correlations were found in common saccadic circuitry. CONCLUSIONS: children showed a similar pattern of eye movements to adults, but with less efficiency in saccades guided by advanced knowledge of target movement. The activation patter differed between children and adults. Children activated more on medial line of frontoparietal cortex and orbitofrontal cortex. We attribute this pattern to the different processes of inhibitory and attention mechanisms in children

OBJETIVO: Avaliar o desempenho em testes neuropsicológicos e a resposta hemodinâmica cerebral medida por ressonância magnética funcional (RMf) em tarefas de memória e motora numa amostra de pacientes vítimas de afogamento com perda de consciência comparados a um grupo de indivíduos saudáveis. MATERIAL E MÉTODO: Estudamos 15 voluntários com média de idade de 23,7 anos no grupo de pacientes, selecionados a partir de amostra de 157 vítimas de afogamento, tendo como critérios de inclusão grau 3 e 4 da Escala de Afogamento (Szpilman, D. 1997) e excluindo-se aqueles com lesões estruturais cerebrais, antecedentes de alterações neurológicas ou psiquiátricas. Este grupo foi comparado a 18 voluntários saudáveis com média de idade de 25,3 anos selecionados para o grupo controle, pareados por anos de educação formal, idade e sexo. As imagens estruturais para referência anatômica (T1 3D; FLAIR 2D) e imagens funcionais axiais eco-planar, gradiente de ecos com ponderação T2*, com voxels isotrópicos de 3mm foram adquiridas em sistema de RM de 3,0 Teslas e os estímulos apresentados visualmente e sincronizados com a aquisição das imagens. O estudo de RMf foi realizado em desenho em bloco, com tarefa motora e de memória. Os dados de RMf foram préprocessados para correção de movimento, filtro espacial e temporal e foi aplicado Modelo Geral Linearizado para identificação de áreas cerebrais associadas às tarefas e produção de mapas estatísticos limiarizados (p < 0,05) representado a resposta cerebral de cada grupo, corrigidos para comparações múltiplas. Foram realizados testes ANOVA na comparação entre os dois grupos quanto às áreas cerebrais detectadas nas duas tarefas, sem e com utilização de co-variáveis obtidas de parâmetros dos testes neuropsicológicos. Além disso, investigamos a conectividade entre as regiões de redes neurais de cada paradigma através da análise de PPI e análise de correlação média de regiões da rede clássica de memória e motora entre os grupos. RESULTADOS: O desempenho neuropsicológico dos grupos foi similar na maioria dos testes, porém os pacientes (GP) apresentaram diferença significativa com pior desempenho no teste FAS e Dígitos e melhor desempenho na parte do reconhecimento do teste BVMT em relação aos controles (GC) (FAS: GC=40,0±8,6; GP=31,7±8,9; P=0,010/ Dígitos: GC=14,3±3,7; GP=12,3±2,1; P=0,050/ BVMT reconhecimento: GC=5,6±0,05; P=6,0; P=0,005). Durante os exames de RMf o desempenho comportamental foi similar em ambos os grupos nas duas tarefas (média de acurácia: GC=70,2±11,3%; GP=73,0±10,1%; P=0,460/ Tempo de reação: GC=1328,6±196,8ms; GP=1163,7±198,5ms; P=0,020/ frequência: GC=2,9±0,9Hz; GP=2,5±0,5Hz; P=0,108). No paradigma de memória, os controles apresentaram maior ativação em relação aos pacientes na região do giro temporal médio à direita e cuneus, giro lingual e sulco intraparietal à esquerda; esta diferença foi modulada pelo desempenho em testes neuropsicológicos de Dígitos, FAS e BVMT; não houve diferença no padrão da rede neural desta tarefa na análise PPI; houve maior correlação da rede frontoparietal à direita no grupo controle. No paradigma motor, os pacientes apresentam maior ativação em relação aos controles na região do putame e ínsula à esquerda; esta diferença foi modulada pelo desempenho em testes neuropsicológicos de Dígitos e FAS; a rede neural motora apresentou diferença entre os grupos na análise PPI: houve decréscimo da conectividade funcional entre a área motora suplementar (AMS) e as regiões do giro pré e pós-central à esquerda e porção opercular do giro frontal médio à direita nos pacientes em relação aos controles; porém, houve maior correlação da série temporal dos pacientes entre a AMS e a área sensitivomotora à esquerda. CONCLUSÃO: O desempenho neuropsicológico encontrado nesta amostra de vítimas de afogamento pode ser considerado normal ou com alterações leves, o que difere de estudos nessa população com diferentes graus de agressão hipóxia. As diferenças de atividade cerebral na rede associada à tarefa de memória - uma função frequentemente descrita como alterada em casos de afogamento mais severo - pode representar mecanismo de reorganização neural. A alteração do padrão de funcionamento da rede neural motora nestes pacientes corrobora as hipóteses baseadas na literatura de pacientes com agressão severa, com alta probabilidade de acometimento estrutural em núcleos da base. Os nossos resultados mostram que alterações na rede cerebral associada à função de memória e motora estão presentes mesmo sem evidente comprometimento estrutural ou neuropsicológico / hemodynamic response measured by functional magnetic resonance imaging (fMRI) on memory and motor tasks in a sample of drowning victims with loss of consciousness compared to a group of healthy individuals. MATERIAL AND METHODS: We studied 15 volunteers (six men; mean age: 23.7 years) enlisted in the group of patients, which were selected from a sample of 157 drowning victims, with the inclusion criteria grade 3 and 4 Scale Drowning (Szpilman D., 1997) and excluding those with structural brain lesions , history of neurological or psychiatric disorders. This group was compared to 18 healthy volunteers (five men; mean age: 25.3 years matched for years of education, age and sex (control group). Structural images for anatomical reference (T1 3D, 1mm isotropic voxels; FLAIR 2D, voxels 1.2x1.2x5mm) and functional imaging axial echo - planar gradient echo T2*- weighted (Blood Oxygenation Level Dependent ) with 3mm isotropic voxels were acquired in MR system of 3.0 Tesla using a 8 Ch head coil, the stimuli presented visually and synchronized with image acquisition (Zurc & Zurc , São Paulo - Brazil). The study was conducted using fMRI block design, with motor task (finger tapping) and memory (visual recognition - part of the International Consortium for Brain Mapping). Subjects\' performance in the fMRI tasks were recorded using a response box and visual observation of hand movement frequency. fMRI data were preprocessed for motion correction , spatial and temporal filter was applied and General Linear Model (GLM) was used for identification of brain areas associated with the tasks. Statistical thresholded maps (p < 0.05) representing group response to each task were corrected for multiple comparisons. ANOVA tests were performed to compare the group maps in the two tasks, with and without using covariates obtained from neuropsychological. Furthermore, we investigated the connectivity between regions of each neural network paradigm by analyzing psychophysiological interaction (PPI) and direct correlation analysis between classical regions of the motor and memory networks. RESULTS : The neuropsychological performance of the groups were similar in most tests, but patients (PG) showed significant differences with worse performance in and Digit and FAS tests, and a better performance in the recognition part of the BVMT test compared to controls (CG) (FAS: CG =40,0±8,6; PG =31,7±8,9; P=0,010/ Digits: CG =14,3±3,7; PG =12,3±2,1; P=0,050/ Recognition BVMT: CG =5,6±0,05; PG =6,0; P=0,005). Behavioral performance was similar in both groups on both fMRI tasks (mean accuracy: CG =70,2±11,3%; PG =73,0±10,1%; P=0,460 / RT: CG =1328,6±196,8ms; PG =1163,7±198,5ms; P=0,020 / frequency: CG =2,9±0,9Hz; PG =2,5±0,5Hz; P=0,108). In the memory task, controls showed greater activation compared to patients in the middle temporal gyrus and right cuneus, lingual and borders of the left intraparietal sulcus; this difference was modulated by performance on Digits, FAS and BVMT tests; we found no difference in the pattern of neural network on PPI analysis; there was, however, a higher correlation of the right frontoparietal network in the control group. In the motor task, patients showed greater activation than controls in the region of the putamen and left insula; this difference was modulated by performance on neuropsychological tests of Digits and FAS in the left hand task; the motor neural network differed between groups in PPI analysis: there was a decrease of functional connectivity between the supplementary motor area (SMA) and the regions of the left pre- and post-central gyrus and opercular portion of the right middle frontal gyrus in patients compared to controls; on the other hand, there was greater correlation between the time series of the AMS and the left sensorimotor area in patients. CONCLUSION: The neuropsychological performance differences found in this sample of drowning victims can be considered normal or mild abnormalities, which differ from studies using drowning population with varying degrees of hypoxia. Differences in brain activity in the network associated with memory task - a function often affected in more severe cases of drowning - may represent a neural reorganization mechanism. The changes in the motor neural network in these patients confirm the hypotheses based on the literature of patients with severe aggression, who have a high probability of structural involvement in the basal ganglia. Our results show that changes in brain network associated with memory function and motor are present even without apparent structural or neuropsychological impairment

OBJETIVO: Identificar áreas cerebrais ativadas durante tarefas de movimento ocular sacádico em crianças e adultos saudáveis. Por meio de registro de imagem com Ressonância Magnética funcional (RMf) e movimentos oculares com Eye tracking comparou-se a ativação neural em tarefas de sacadas guiadas externamente por um alvo e internamente pelo conhecimento prévio das características do movimento. MÉTODOS: Participaram do estudo 14 crianças saudáveis (7 meninos e meninas) com idade média de 11,1 (dp=1,2) e 14 adultos (9 homens e 5 mulheres) saudáveis com idade média de 23,9 (dp=3,3), todos destros. O paradigma de RMf incluiu tarefas de movimento sacádico em direção a um alvo. Foram apresentadas quatro condições: Previsível (P), Posição previsível (PP), Tempo previsível (TP) e Imprevisível (I). Durante a condição P, o alvo apareceu na tela em intervalos fixos de tempo (800 ms) e posição fixa, alternando entre dois marcos na linha horizontal. Na condição PP, a posição era fixa, o intervalo variado (400, 800 e 1200 ms). Na condição TP, o intervalo era fixo e o alvo aparecia em 5 posições no meridiano horizontal. Na condição I, posição e tempo eram variados. As aquisições BOLD foram realizadas em um sistema 3T (Philips Achieva) com uso integrado de Eye tracker (MagConcept), Tempo de repetição foi de 2 s, Tempo de eco 30 s, voxels isotrópicos de 3 mm. A análise de imagem incluiu correção de movimentos, filtro temporal, normalização para espaço comum, remoção de artefatos e inferência paramétrica (FSL versão 4.1 - FMRIB, Analysis Group, Oxford, UK). RESULTADOS: Análise dos dados de movimento ocular de crianças e adultos mostrou um padrão similar de latência sacádica com aumento da mesma da condição P para PP e TP. Apenas em adultos foi encontrada diferença nas condições TP e I. Adultos mostraram latência sacádica significativamente menor que crianças. Na condição P, em adultos, foi observada redução contínua da latência ao longo do bloco, já em crianças a latência se estabilizou. Em relação à ativação neural, em ambos grupos foi encontrado efeito BOLD nas áreas do campo visual frontal, campo visual suplementar, lobo parietal superior e inferior, córtex visual primário, V5, ínsula anterior, núcleos da base e cerebelo. Em crianças foi observada ativação mais difusa no córtex frontal. Na comparação direta dos grupos, crianças mostraram efeito BOLD no giro do cíngulo anterior e posterior. Correlação entre latência e ativação em crianças foi encontrada no giro do cíngulo anterior, giro frontal superior medial, giro orbitofrontal e giro temporal inferior. Em adultos, a correlação foi encontrada nas áreas comuns do circuito sacádico. CONCLUSÕES: crianças mostraram um padrão sacádico similar aos adultos, porém com menor aproveitamento da informação antecipada do alvo. O padrão de ativação em crianças diferiu daquele encontrado em adultos. Crianças ativaram mais na linha fronto-parietal medial e orbitofrontal, o que pode ser atribuído à diferente modulação dos mecanismos inibitórios e atencionais / OBJECTIVE: identify brain activation patterns in children and adults during predictive saccade task. We used functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Eye tracking to compare neural activation during saccades guided by external stimuli and internal monitoring of target movement properties. METHODS: the total of 11 children was assessed (9 boys and girls) with the mean age of 11.1 (SD = 1.2) and 14 adults (11 men and 5 women) with the mean age of 23.9 (SD=3.3). The fMRI paradigm was composed of different tasks for saccades generation. In total, four conditions were presented: Predictable (P), Position predictable (PP), Time predictable (TP) and Reflexive saccades (R). In P task, the target appeared in constants frequency oscillating between two positions. In PP, the target moved between constant positions with unpredictable timing (400, 800, 1200 ms). In TP, the frequency was constant but the target appeared in 5 different positions on horizontal meridian. In R, frequency and position were varied. The BOLD acquisitions were performed on 3T scanner (Philips Achieva) with integrated MRI compatible Eye tracker (Magconcept). Repetition time was 2 s, echo time 30 s and isotropic voxels 3 mm. Image analyses included a motion correction, time correction, artifacts removal, transformation of image into standard space and parametric analyses with FSL version 4.1 (FMRIB, Analysis Group, Oxford, UK). RESULTS: data analyses showed similar pattern of saccade latency in children and adults, with an increase in latency from P to PP and TP. The TP and R showed different latencies only in adults. Adults had significantly shorter latencies than children. In the P task, continuous reduction in latency was found along the block in adults only. The children showed latency stabilization. Regarding neural activation common to the both groups, the BOLD effect was found in the frontal eye field, supplementary eye field, superior and inferior parietal lobe, primary visual cortex, V5, anterior insula, basal ganglia and cerebellum. In children, diffuse activation was found in frontal cortex. In direct group comparison, the children showed BOLD effect in anterior and posterior cingulate gyrus. Correlations between saccade latency and activation were found in the anterior cingulate, frontal medial superior gyrus, orbitofrontal gyrus and inferior temporal gyrus. In adults, correlations were found in common saccadic circuitry. CONCLUSIONS: children showed a similar pattern of eye movements to adults, but with less efficiency in saccades guided by advanced knowledge of target movement. The activation patter differed between children and adults. Children activated more on medial line of frontoparietal cortex and orbitofrontal cortex. We attribute this pattern to the different processes of inhibitory and attention mechanisms in children

A presença de redes cerebrais funcionais ativadas durante o repouso é bem conhecida e verificada por diferentes técnicas de imagens, como as Imagens por Ressonância Magnética funcionais (IRMf) baseadas no contraste dependente do nível de oxigenação do sangue (BOLD, Blood Oxygenation Level Dependent). Entretanto, apesar de ser atualmente o método não invasivo convencional para tais estudos, o contraste BOLD é sensível a diferentes parâmetros hemodinâmicos (fluxo sanguíneo cerebral, CBF; volume sanguíneo cerebral e extração de oxigênio), cuja relação não é completamente conhecida em diversas patologias. Por outro lado, o método de Marcação dos Spins Arteriais (ASL) é uma técnica de IRM não invasiva que fornece mapas quantitativos de CBF e pode ser usada para avaliar as redes de repouso. Portanto, o objetivo do presente estudo foi investigar a viabilidade de usar sequências de ASL (pulsada e pseudocontínua), disponíveis para o uso na rotina clínica, para o estudo da conectividade funcional do cérebro em estado de repouso. Imagens de ASL e BOLD, de 23 indivíduos jovens e saudáveis, foram adquiridas em um equipamento de 3T. Após o pré-processamento usual das imagens e cálculos dos mapas de perfusão, CBF e pseudo-BOLD (pBOLD), a partir das imagens de ASL, as redes cerebrais de repouso foram obtidas pela Análise de Componentes Independentes (ICA) e pelo método baseado em semente. Utilizando ICA, a análise em grupo conjunta de pBOLD e BOLD identificou cinco redes: rede de modo padrão (DMN), visual, auditiva, saliência e motora. Quando analisados separadamente, os dados de pBOLD mostraram apenas as redes DMN e visual, enquanto os dados de BOLD mostraram também as redes auditiva, saliência, motora, atentiva e frontoparietais direita e esquerda. Para ambas as análises, comparações entre as redes de pBOLD e BOLD apresentaram similaridades de moderadas a altas. Entretanto, nenhuma rede foi observada utilizando os dados de perfusão e CBF. Já as análises baseadas em sementes mostraram correlações significativas, para as séries temporais de pBOLD e CBF, entre regiões que constituem algumas redes de repouso conhecidas (DMN, visual, sensorial-motora, atentiva e frontoparietal). Os valores obtidos para a força das conectividades nas redes de pBOLD e CBF se correlacionaram com aqueles obtidos nas redes de BOLD. As diferenças no desempenho de ASL e BOLD devem-se a uma combinação de fatores, como relação sinal ruído e resolução temporal. Além disso, a natureza dos sinais não é a mesma. O sinal BOLD é influenciado por diferentes parâmetros fisiológicos e é proveniente principalmente de grandes veias; enquanto o sinal de ASL é proveniente da rede de capilares, fornecendo especificidade espacial mais alta para a atividade neuronal, além de permitir a quantificação do CBF, que está relacionado mais diretamente ao metabolismo cerebral. Portanto, o presente estudo mostrou ser possível investigar a conectividade funcional do cérebro no estado de repouso com uma sequência comercial, apesar das limitações técnicas da ASL. Além disso, as séries temporais de CBF e BOLD refletem diferentes aspectos do cérebro em repouso, fornecendo informações complementares dos seus processos fisiológicos / The presence of functional brain networks activated during resting state is well known and has been verified by different imaging techniques, such as the functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) based on the Blood Oxygenation Level-Dependent (BOLD) contrast. Although BOLD-fMRI is currently the conventional non invasive method for such studies, BOLD contrast is sensitive to different hemodynamic parameters (Cerebral Blood Flow, CBF; cerebral blood volume and oxygen extraction fraction), whose relationship is not fully understood in several pathologies. In contrast, the Arterial Spin Labeling (ASL) MRI technique is a non invasive tool for CBF quantification and can be used to investigate resting-state networks. Therefore, the goal of the present study was to investigate the feasibility of using ASL sequences (pulsed and pseudocontinuous), available for clinical routine use, for the study of functional connectivity of the brain at rest. ASL and BOLD images of 23 healthy young subjects were acquired in a 3T machine. After the usual image pre-processing and quantification of perfusion, CBF and pseudo-BOLD (pBOLD) maps, from ASL images, resting-state brain networks were obtained by Independent Component Analysis (ICA) and a seed-based method. Five networks were identified in a joint analysis of pBOLD and BOLD: Default Mode Network (DMN), visual, auditory, salience, and motor. When analyzed separately, pBOLD showed only the DMN and visual networks, while BOLD also showed auditory, salience, motor, attentive, right and left frontoparietal networks. For both analyses, comparisons between pBOLD and BOLD networks showed from moderate to high similarities. However, no network was obtained from perfusion and CBF time series. Seed-based analysis showed significant correlations, for pBOLD e CBF time series, between regions that integrate some known networks (DMN, visual, sensorial-motor, attentive and frontoparietal). Functional connectivity strength obtained from pBOLD and CBF networks correlated with the ones from BOLD data. Differences in performance with ASL and BOLD are due to a combination of factors, such as SNR and temporal resolution. Moreover, the nature of the signals is not the same. BOLD signal is influenced by different physiologic parameters and comes mainly from large veins; while ASL signal comes from small capillaries, providing higher spatial specificity regarding neural activity, in addition to allow the quantification of CBF, which is closer related to the cerebral metabolism. In conclusion, the present study showed the feasibility of investigating functional connectivity of the brain at rest using a commercial ASL sequence, even with its technical limitations. Moreover, CBF and BOLD time series reflect different aspects of the resting-state brain and provide complementary information on its physiological processes

OBJETIVO: Avaliar o desempenho em testes neuropsicológicos e a resposta hemodinâmica cerebral medida por ressonância magnética funcional (RMf) em tarefas de memória e motora numa amostra de pacientes vítimas de afogamento com perda de consciência comparados a um grupo de indivíduos saudáveis. MATERIAL E MÉTODO: Estudamos 15 voluntários com média de idade de 23,7 anos no grupo de pacientes, selecionados a partir de amostra de 157 vítimas de afogamento, tendo como critérios de inclusão grau 3 e 4 da Escala de Afogamento (Szpilman, D. 1997) e excluindo-se aqueles com lesões estruturais cerebrais, antecedentes de alterações neurológicas ou psiquiátricas. Este grupo foi comparado a 18 voluntários saudáveis com média de idade de 25,3 anos selecionados para o grupo controle, pareados por anos de educação formal, idade e sexo. As imagens estruturais para referência anatômica (T1 3D; FLAIR 2D) e imagens funcionais axiais eco-planar, gradiente de ecos com ponderação T2*, com voxels isotrópicos de 3mm foram adquiridas em sistema de RM de 3,0 Teslas e os estímulos apresentados visualmente e sincronizados com a aquisição das imagens. O estudo de RMf foi realizado em desenho em bloco, com tarefa motora e de memória. Os dados de RMf foram préprocessados para correção de movimento, filtro espacial e temporal e foi aplicado Modelo Geral Linearizado para identificação de áreas cerebrais associadas às tarefas e produção de mapas estatísticos limiarizados (p < 0,05) representado a resposta cerebral de cada grupo, corrigidos para comparações múltiplas. Foram realizados testes ANOVA na comparação entre os dois grupos quanto às áreas cerebrais detectadas nas duas tarefas, sem e com utilização de co-variáveis obtidas de parâmetros dos testes neuropsicológicos. Além disso, investigamos a conectividade entre as regiões de redes neurais de cada paradigma através da análise de PPI e análise de correlação média de regiões da rede clássica de memória e motora entre os grupos. RESULTADOS: O desempenho neuropsicológico dos grupos foi similar na maioria dos testes, porém os pacientes (GP) apresentaram diferença significativa com pior desempenho no teste FAS e Dígitos e melhor desempenho na parte do reconhecimento do teste BVMT em relação aos controles (GC) (FAS: GC=40,0±8,6; GP=31,7±8,9; P=0,010/ Dígitos: GC=14,3±3,7; GP=12,3±2,1; P=0,050/ BVMT reconhecimento: GC=5,6±0,05; P=6,0; P=0,005). Durante os exames de RMf o desempenho comportamental foi similar em ambos os grupos nas duas tarefas (média de acurácia: GC=70,2±11,3%; GP=73,0±10,1%; P=0,460/ Tempo de reação: GC=1328,6±196,8ms; GP=1163,7±198,5ms; P=0,020/ frequência: GC=2,9±0,9Hz; GP=2,5±0,5Hz; P=0,108). No paradigma de memória, os controles apresentaram maior ativação em relação aos pacientes na região do giro temporal médio à direita e cuneus, giro lingual e sulco intraparietal à esquerda; esta diferença foi modulada pelo desempenho em testes neuropsicológicos de Dígitos, FAS e BVMT; não houve diferença no padrão da rede neural desta tarefa na análise PPI; houve maior correlação da rede frontoparietal à direita no grupo controle. No paradigma motor, os pacientes apresentam maior ativação em relação aos controles na região do putame e ínsula à esquerda; esta diferença foi modulada pelo desempenho em testes neuropsicológicos de Dígitos e FAS; a rede neural motora apresentou diferença entre os grupos na análise PPI: houve decréscimo da conectividade funcional entre a área motora suplementar (AMS) e as regiões do giro pré e pós-central à esquerda e porção opercular do giro frontal médio à direita nos pacientes em relação aos controles; porém, houve maior correlação da série temporal dos pacientes entre a AMS e a área sensitivomotora à esquerda. CONCLUSÃO: O desempenho neuropsicológico encontrado nesta amostra de vítimas de afogamento pode ser considerado normal ou com alterações leves, o que difere de estudos nessa população com diferentes graus de agressão hipóxia. As diferenças de atividade cerebral na rede associada à tarefa de memória - uma função frequentemente descrita como alterada em casos de afogamento mais severo - pode representar mecanismo de reorganização neural. A alteração do padrão de funcionamento da rede neural motora nestes pacientes corrobora as hipóteses baseadas na literatura de pacientes com agressão severa, com alta probabilidade de acometimento estrutural em núcleos da base. Os nossos resultados mostram que alterações na rede cerebral associada à função de memória e motora estão presentes mesmo sem evidente comprometimento estrutural ou neuropsicológico / hemodynamic response measured by functional magnetic resonance imaging (fMRI) on memory and motor tasks in a sample of drowning victims with loss of consciousness compared to a group of healthy individuals. MATERIAL AND METHODS: We studied 15 volunteers (six men; mean age: 23.7 years) enlisted in the group of patients, which were selected from a sample of 157 drowning victims, with the inclusion criteria grade 3 and 4 Scale Drowning (Szpilman D., 1997) and excluding those with structural brain lesions , history of neurological or psychiatric disorders. This group was compared to 18 healthy volunteers (five men; mean age: 25.3 years matched for years of education, age and sex (control group). Structural images for anatomical reference (T1 3D, 1mm isotropic voxels; FLAIR 2D, voxels 1.2x1.2x5mm) and functional imaging axial echo - planar gradient echo T2*- weighted (Blood Oxygenation Level Dependent ) with 3mm isotropic voxels were acquired in MR system of 3.0 Tesla using a 8 Ch head coil, the stimuli presented visually and synchronized with image acquisition (Zurc & Zurc , São Paulo - Brazil). The study was conducted using fMRI block design, with motor task (finger tapping) and memory (visual recognition - part of the International Consortium for Brain Mapping). Subjects\' performance in the fMRI tasks were recorded using a response box and visual observation of hand movement frequency. fMRI data were preprocessed for motion correction , spatial and temporal filter was applied and General Linear Model (GLM) was used for identification of brain areas associated with the tasks. Statistical thresholded maps (p < 0.05) representing group response to each task were corrected for multiple comparisons. ANOVA tests were performed to compare the group maps in the two tasks, with and without using covariates obtained from neuropsychological. Furthermore, we investigated the connectivity between regions of each neural network paradigm by analyzing psychophysiological interaction (PPI) and direct correlation analysis between classical regions of the motor and memory networks. RESULTS : The neuropsychological performance of the groups were similar in most tests, but patients (PG) showed significant differences with worse performance in and Digit and FAS tests, and a better performance in the recognition part of the BVMT test compared to controls (CG) (FAS: CG =40,0±8,6; PG =31,7±8,9; P=0,010/ Digits: CG =14,3±3,7; PG =12,3±2,1; P=0,050/ Recognition BVMT: CG =5,6±0,05; PG =6,0; P=0,005). Behavioral performance was similar in both groups on both fMRI tasks (mean accuracy: CG =70,2±11,3%; PG =73,0±10,1%; P=0,460 / RT: CG =1328,6±196,8ms; PG =1163,7±198,5ms; P=0,020 / frequency: CG =2,9±0,9Hz; PG =2,5±0,5Hz; P=0,108). In the memory task, controls showed greater activation compared to patients in the middle temporal gyrus and right cuneus, lingual and borders of the left intraparietal sulcus; this difference was modulated by performance on Digits, FAS and BVMT tests; we found no difference in the pattern of neural network on PPI analysis; there was, however, a higher correlation of the right frontoparietal network in the control group. In the motor task, patients showed greater activation than controls in the region of the putamen and left insula; this difference was modulated by performance on neuropsychological tests of Digits and FAS in the left hand task; the motor neural network differed between groups in PPI analysis: there was a decrease of functional connectivity between the supplementary motor area (SMA) and the regions of the left pre- and post-central gyrus and opercular portion of the right middle frontal gyrus in patients compared to controls; on the other hand, there was greater correlation between the time series of the AMS and the left sensorimotor area in patients. CONCLUSION: The neuropsychological performance differences found in this sample of drowning victims can be considered normal or mild abnormalities, which differ from studies using drowning population with varying degrees of hypoxia. Differences in brain activity in the network associated with memory task - a function often affected in more severe cases of drowning - may represent a neural reorganization mechanism. The changes in the motor neural network in these patients confirm the hypotheses based on the literature of patients with severe aggression, who have a high probability of structural involvement in the basal ganglia. Our results show that changes in brain network associated with memory function and motor are present even without apparent structural or neuropsychological impairment

INTRODUÇÃO: O processamento emocional pelo cérebro humano tem sido atualmente investigado através do uso de ressônancia magnética funcional (RMf). A RMf possibilita o estudo in vivo e não invasivo de mudanças na atividade cerebral regional em voluntários humanos saudáveis. O processamento emocional pode ser modulado através do uso de antidepressivos que influenciam sistemas neurais relacionados ao processamento emocional, através da modulação da ação de neurotransmissores como a serotonina e a noradrenalina. A clomipramina, um antidepressivo tricíclico, tem sido relacionada com efeitos de resposta clínica mesmo em voluntários saudáveis. Estudos utilizando a RMf permitem a investigação do efeito de antidepressivos nos sistemas neurais envolvidos no processamento emocional em indivíduos saudáveis que apresentam resposta ao uso destes medicamentos comparados a sujeitos que não apresentam resposta ao tratamento. MÉTODOS: Nesta tese, dezoito voluntários saudáveis foram investigados em relação a mudanças de atividade neural em resposta à indução emocional através da apresentação de fotografias do International Affective Pictures System (IAPS). Foram estudadas particularmente as emoções de raiva, felicidade e medo. Os voluntários foram submetidos ao tratamento prolongado com doses baixas de clomipramina por quatro semanas. A amostra foi subdividida em respondedores (n=6) e não respondedores (n=12) ao tratamento com clomipramina. A atividade neural foi estimada com o uso da RMf, através da mensuração do efeito blood oxygenation level dependent (BOLD). As imagens foram processadas e analisadas usando o programa Statistical Parametric Mapping (SPM). Indivíduos não respondedores foram comparados sob o efeito e na ausência de efeito da clomipramina, através de comparações planejadas utilizando t-teste pareado. Indivíduos respondedores foram comparados com os não respondedores sob o efeito da clomipramina através de t-teste não pareado. RESULTADOS: Nos voluntários não respondedores à clomipramina, a comparação entre os estados medicado versus não medicado evidenciou menor atividade neural na região da amídala quando sob efeito da clomipramina em resposta a estímulos de valência negativa. Demonstramos ainda, em paradigmas de valência positiva e negativa, diminuição da atividade neural no giro do cíngulo anterior, na ínsula e no putâmen na vigência da medicação. Quando foram comparados os indivíduos respondedores com os não respondedores sob efeito de clomipramina, um aumento consistente de atividade cerebral foi observado nos voluntários respondedores na região da ínsula. CONCLUSÕES: O uso prolongado de doses baixas de clomipramina apresentou ação em regiões cerebrais envolvidas com o processamento emocional. Quando indivíduos não respondedores foram comparados sob o efeito e sem o efeito da clomipramina, foi observada menor atividade amidalar durante o tratamento em resposta a estímulos de valência negativa, possivelmente devido à menor demanda neural na avaliação inicial do estímulo de valência negativa. Também foi observada menor ativação no giro do cingulo anterior, na ínsula e no putâmen na vigência do uso da clomipramina, possivelmente em associação a uma diminuição do mapeamento cortical de funções interoceptivas em resposta a estímulos emocionais positivos e negativos. Quando indivíduos respondedores foram comparados com os não respondedores ao tratamento prolongado com doses baixas de clomipramina, foi observada maior ativação insular nos indivíduos respondedores quando estavam sob efeito de clomipramina; estes resultados indicam que possivelmente os indivíduos que respondem ao tratamento antidepressivo são os que percebem mais as alterações de seu estado corporal durante o processamento emocional. / INTRODUCTION: The emotional processing by the human brain has now been investigated through the use of functional magnetic resonance imaging (fMRI). The fMRI technique allows the noninvasive study of in vivo changes in regional brain activity in healthy human volunteers. The emotional processing may be modulated through the use of antidepressants that influence neural systems linked to emotional processing, by modulating the action of neurotransmitters such as serotonin and norepinephrine. Clomipramine, a tricyclic antidepressant, has been reported to elicit clinical response even in healthy volunteers. Studies using fMRI allow the investigation of the effect of antidepressants on neural systems involved in emotional processing in healthy subjects showing response to the use of antidepressant drugs compared to subjects who do not respond to treatment. METHODS: In this thesis, eighteen healthy volunteers were investigated in relation to changes in neural activity in response to emotional induction through the presentation of photos of the International Affective Picture System (IAPS). We studied especially the emotions of anger, happiness and fear. The volunteers were subjected to prolonged treatment with low doses of clomipramine for four weeks. The sample was divided into responders (n = 6) and non-responders (n = 12) to treatment with clomipramine. The neural activity was estimated by using fMRI, by measuring the blood oxygenation level dependent effect (BOLD). Images were processed and analyzed using the Statistical Parametric Mapping (SPM) program. Non-responders were compared under two conditions: when using clomipramine, and after drug washout, using paired t-tests. Individuals who responded to clomipramine treatment were compared with non-responders under the effect of the drug by independent t-test. RESULTS: In volunteers not responding to clomipramine, a comparison between the non-medicated versus medicated states showed less neural activity in the region of the amygdala when under effect of clomipramine in response to stimuli of negative valence. We also demonstrated, both in the paradigms of positive and negative valence, decreased neural activity in the anterior cingulate gyrus, insula and putamen during the medicated state. When responders were compared with non-responders under the effect of clomipramine, a consistent increase in brain activity was observed in the former group in the insula. CONCLUSIONS: The prolonged use of low doses of clomipramine induced activity changes in brain regions involved in emotional processing. When non-responders were compared under the influence and without the effect of clomipramine, the amygdala displayed lower activity during treatment in response to stimuli of negative valence, possibly due to lower demand in the initial evaluation of stimuli of negative valence. There was less activation in the anterior cingulate gyrus, insula and putamen during the use of clomipramine, possibly in association with a decrease in the cortical mapping of interoceptive changes in response to positive and negative emotional stimuli. When responders were compared with non-responders after prolonged treatment with low doses of clomipramine, insular activation was greater in responders when individuals were under the effect of clomipramine. These results indicate that individuals who respond to antidepressant treatment are those who perceive more changes in their bodily state during emotional processing.