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: 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

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Além disso, não investigaram se a interferência causada pela movimentação do olhar sobre a retenção de informações espaciais ocorreria para os deslocamentos do olhar produzidos pelas sacadas realizadas no estudo de materiais instrucionais. Na verdade, os deslocamentos do olhar impostos nos experimentos de Pearson e Sahraie (2003) e Postle et al. (2006) tinham amplitudes várias vezes maior que as amplitudes das sacadas tipicamente praticadas quando se estuda materiais instrucionais. Assim como Pearson e Sahraie (2003), nós também utilizamos em nosso experimento, o desempenho no Teste dos Blocos de Corsi como medida da retenção das informações espaciais na Memória de Trabalho. Porém nosso experimento diferiu do de Pearson e Sahraie (2003) em dois aspectos. Em primeiro lugar em nosso experimento utilizamos sacadas com amplitudes dentro da faixa de amplitudes praticadas no estudo de materiais instrucionais. Em segundo lugar em nossos experimentos as apresentações dos blocos foram intercaladas com sacadas, para simular as sacadas que se intercalam entre uma e outra fonte quando se estudam materiais instrucionais, permitindo-se assim a investigação do impacto dessas sacadas na retenção de informações espaciais. Nossos experimentos confirmaram nossa hipótese de que sacadas com amplitude similar aquelas praticadas no estudo de um material instrucional são capazes de afetar a retenção de informações espaciais na Memória de Trabalho. Houve também uma confirmação parcial da nossa segunda hipótese, de que um gradativo aumento na amplitude de uma sacada resultaria em um gradativo decaimento na retenção de informações espaciais. Obtivemos como resultado uma confirmação parcial pois a retenção de informações espaciais apenas decaiu quando a amplitude das sacadas aumentou de 0o para 36º e de 36º para 54º. Quando a amplitude das sacadas aumentou de 36º para 54º não se observou decréscimos no nível de retenção das informações espaciais. Um resultado importante foi a constatação de que, todas as vezes que sacadas foram intercaladas as apresentações dos blocos nos testes, independentemente de a amplitude da sacada ser 18º, 36º, ou 54º, sempre os níveis de retenção nos testes com sacadas foram inferiores ao nível de retenção nos testes sem sacadas. Discute-se também as novas perspectivas que a confirmação experimental de nossas hipóteses traz para o aprimoramento do Princípio da Atenção Dividida e para a explicação do que causa Efeito da Atenção Dividida em materiais instrucionais com conteúdo espacial. Prevemos que se os resultados que obtivemos em nossos experimentos puderem ser generalizados para materiais instrucionais com conteúdo espacial, isto permitirá que o efeito do deslocamento do olhar seja considerado um dos fatores causais do Efeito da Atenção Dividida para materiais instrucionais com conteúdo espacial. Por fim, informa-se que John Sweller, o descobridor do Efeito da Atenção Dividida, aceitou participar de pesquisas conjuntas nesta nova linha de pesquisa. / Pearson and Sahraie (2003) have demonstrated that gaze motion interferes with the retention of spatial information in Working Memory. Postle et al. (2006) showed, moreover, that gaze motion affects more the retention of spatial information than the retention of visual information. Although these authors have shown a cause and effect relationship between gaze displacement and the retention of spatial information, they did not made an experiment to verify how this retention is affected when the amplitude of the gaze displacement is doubled and tripled (ΔӨ, 2ΔӨ, 3ΔӨ). In addition, they did not investigate whether the interference caused by gaze motion on the retention of spatial information would also occur for those small gaze displacements produced by the saccades made when studying instructional materials. In fact, the saccades that Pearson and Sahraie (2003) and Postle et al. (2006) used had an amplitude several times larger than the amplitudes of saccades typically made when studying instructional materials. Just like in Sahraie and Pearson (2003), we also used in our experiment the performance in the Corsi Blocks Test as a measure of the retention in Spatial Working Memory. However, our experiment differed from the experiment of Sahraie and Pearson (2003) in two aspects. Firstly, in our experiment we used saccades with amplitudes within the range of the amplitudes utilized in the study of instructional materials. Secondly in our experiments the presentations of the blocks were intercalated with saccades, in order to simulate saccades that are intercalated between one source and another when one studies instructional materials, allowing thus the investigation of the impact of these saccades on the retention of spatial information. Our experiments confirmed our hypothesis that saccades with amplitudes similar, as those practiced in the study of instructional material are able to affect the retention of spatial information in working memory. There was also a partial confirmation of our second hypothesis that a gradual increase in the amplitude of a saccades would result in gradual decay on the retention of spatial information. As a result, we obtained a partial confirmation as the retention of Spatial Information only declined when the amplitude of the saccades increased from 0° to 36o and from 36 o to 54o. When the amplitude of the saccades increased from 36o to 54o, no decrease in the level of retention was observed. An important result was the finding that whenever saccades were intercalated in the blocks presentations in the tests, regardless the saccade amplitude was 18o, 36 o, or 54o, always the retention levels in tests with saccades was inferior to the retention level in tests without saccades. It is also discussed the new perspectives that the experimental confirmation of our hypotheses bring for the improvement of the Split Attention Principle and to the explanation of what causes the Split Attention Effect in instructional materials with spatial content. We predict that if the results we obtained in our experiments can be generalized to instructional materials with spatial content, this will allow the effect of gaze shift to be considered one of the causal factors of the Split Attention Effect for instructional materials with space content. Finally, we report that John Sweller, the discoverer of the Split Attention Effect, agreed to participate in a joint research in this new line of research.