Los autores desean agradecer a sus colaboradores en los estudios que emplean control del movimiento del ojo de la memoria, con especial agradecimiento a Eyal Reingold, Shen Jiye, Neal J. Cohen, Robert R. Althoff, Hannula Deborah, y Warren Dave. Este trabajo ha sido apoyado por las Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá (NSERC), Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR), el Programa de Cátedras de Investigación de Canadá y la Fundación Canadiense para la Innovación (CFI).

El equipo utilizado en la adquisición de datos Ojo tracker El rastreador ocular utilizado en el protocolo actual es un sistema de EyeLink II (SR Research Ltd, Mississauga, Ontario, Canadá). Esta montado en la cabeza, de vídeo basado en los registros de seguimiento del ojo la posición del ojo en X, coordenada marco a una velocidad de muestreo de 500 Hz o bien 250, con una resolución espacial de &lt;0,1 º. Una cámara se utiliza para controlar la posición de la cabeza mediante el envío de los marcadores de infrarrojos para sensores colocados en las cuatro esquinas de la pantalla del monitor que es visto por los participantes. Dos cámaras adicionales se montan en la banda situada debajo de cada uno de los ojos, e iluminadores infrarrojos se utilizan para tomar nota de la pupila y el reflejo corneal. Posición de los ojos pueden estar basadas en la pupila y la reflexión corneal, o con base en el único alumno. La diadema acolchada del rastreador ocular se puede ajustar en dos planos para caber cómodamente el tamaño de la cabeza de un adulto participante. Mayoría de los anteojos y lentes de contacto puede ser satisfecha por el rastreador de ojos. Computadoras Dos equipos se utilizan para apoyar la grabación del movimiento del ojo. Una computadora sirve como pantalla de ordenador, que presenta las pantallas de calibración, las instrucciones necesarias de trabajo y las imágenes utilizadas en el paradigma experimental a los participantes. El equipo visualizar los detalles de los parámetros de recopilación de datos que se tendrá que regir por el equipo host segundo. El ordenador calcula en tiempo real la posición de la mirada y registra los datos de movimiento de los ojos para su posterior análisis, así como presionar cualquier botón del teclado o las respuestas de los participantes hizo. Configuración de los participantes y las operaciones del rastreador ocular se realiza a través de la PC. Software En este protocolo, el calendario y el orden en que los estímulos experimentales se presentarán a los participantes, y la manera en que la posición del ojo debe ser recogida por el equipo anfitrión se programan a través del Generador experimento, un programa de software desarrollado específicamente por SR Research Ltd para interactuar con el equipo anfitrión ojo tracker. Sin embargo, la presentación del estímulo también puede llevarse a cabo a través de otros programas de software (por ejemplo, la presentación, los sistemas neuroconductuales, Albany, CA). La conversión de los datos de movimiento de los ojos a una serie de eventos de fijación y sacadas que llevan mucho tiempo encerrados en la presentación del estímulo (o cualquier otro evento externo) se logra a través del ordenador y puede ser interrogado con visor de datos, un programa de software desarrollado por SR Research Ltd sin embargo, de nuevo, otros programas pueden ser utilizados para obtener las medidas, se requiere el movimiento. En este caso, la detección de las fijaciones y sacadas dependen de un analizador en línea, que separa las muestras de crudo movimiento de los ojos en los estados significativos (movimientos sacádicos, parpadea y fijaciones). Si la velocidad de dos muestras sucesivas del movimiento del ojo sea mayor de 22 grados por segundo a una distancia de 0,1 °, las muestras se etiquetan como un movimiento sacádico. Si el alumno falta a tres o más muestras, la actividad de los ojos está marcado como un abrir y cerrar en el flujo de datos. No sacada y no abrir y cerrar la actividad se consideran las fijaciones. Procedimientos de seguimiento de la mirada. A continuación, se detallan los procedimientos para la obtención de grabaciones de movimiento de los ojos de cada participante. <ol><li> Consentimiento. Antes de la configuración de los participantes, los participantes se muestran la banda rastreador de ojos. El experimentador le explica a los participantes que las posiciones de cabeza y los ojos son monitoreados a través de las cámaras que se encuentran en el casco. </li><li> De un determinado paradigma experimental, los participantes se sientan a una distancia fija de la pantalla para mantener el mismo ángulo visual entre los participantes. </li><li> Ojo tracker configuración de la cámara. El casco de seguimiento del ojo se ajusta de modo que el casco es cómodo y poco probable que se mueven, pero no incómoda alrededor de la cabeza. El casco es más ajustado de manera que el cabezal de la cámara puede enviar iluminación infrarroja a los marcadores externos en el monitor. Cada una de las cámaras de los ojos están situados en las barras individuales que se extienden desde el casco, que permiten un ajuste en todos los ejes. Las cámaras de los ojos se colocan justo debajo y un poco lejos de cada ojo, sin obstaculizar la visión del participante s de la pantalla del monitor (ver Figura 1). Las cámaras están enfocadas a obtener una imagen clara y estable de la pupila y el reflejo corneal. Paneles de estado en el equipo host indicar si los reflejos corneales y alumnos están siendo adquiridos. El umbral de iluminación se puede ajustar para obtener el registro más estable de la pupila y el reflejo corneal. El experimentador selecciona el paradigma experimental apropiado, y designa un nombre para el movimiento de las grabaciones posteriores del ojo. <img src="/files/ftp_upload/2108/2108fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Ejemplo de una cabeza montada rastreador ocular basados ​​en vídeo (izquierda) y la pantalla y el PC anfitrión (derecha). Tenga en cuenta que elpantalla del monitor en la parte delantera de los participantes muestra la ubicación de la pupila (el punto azul con forma de cruz) y la reflexión corneal (punto amarillo con forma de cruz) para ayudar en la configuración de la cámara. </li><li> Calibración. Para obtener registros precisos de la posición del ojo en el monitor, un procedimiento de calibración se inicia configuración de la cámara siguiente. Durante el procedimiento de calibración, los participantes son instruidos para mirar una serie de objetivos que aparecen en varios lugares en la pantalla. Por lo general, nueve de los lugares de destino se utilizan, pero la calibración se puede realizar con tan sólo tres lugares de destino. A partir de estas nueve localidades registradas, la posición del ojo en cualquier punto de la pantalla se puede interpolar. </li><li> Validación. Después de la calibración, un procedimiento de validación se utiliza para comprobar la veracidad de la grabación de movimiento de los ojos. Los mismos nueve lugares de destino se proporcionan a los participantes a fijar la vista, y la diferencia se calcula entre la posición actual y la fijación de la posición de fijación previamente grabado. Si la precisión media para la grabación de la posición de uno (o ambos) los ojos excede los niveles aceptables (error promedio &lt;0,5 º y un máximo de error de cualquier punto de &lt;1,0 º), los procedimientos de calibración y validación se repiten. Tras la aceptación de los niveles de precisión, el investigador puede determinar si la grabación del movimiento del ojo debe ser monocular o binocular. En el caso de la grabación monocular, el experimentador puede determinar a partir de los datos que los ojos se ha de registrar, o el PC anfitrión puede seleccionar automáticamente el ojo con el promedio más bajo de error y el error máximo inferior. Mientras la calibración y validación puede ocurrir con leve movimiento de la cabeza, es conveniente que los participantes se sientan lo más quieto posible. Los participantes también son instruidos para no anticipar los próximos lugares de objetivos, sino más bien para moverse, y fijar en forma deliberada, los objetivos sólo cuando aparecen y permanecer fija en la meta hasta que desaparezca. </li><li> Paradigma experimental. Instrucciones particulares de un determinado paradigma se presentan a los participantes (por ejemplo, &quot;Por favor libremente ver cada una de las siguientes imágenes.&quot;), Y registro de datos se inicia la sesión. </li><li> Deriva de la corrección. Antes del inicio de cada estímulo experimental, una corrección de deriva pueden ser realizadas por los participantes que mirar a un objetivo de fijación central, mientras que pulsando un botón en una tecla de navegación o el teclado para aceptar la posición de fijación. Cuando la corrección de la deriva que se emplee, el juicio no empezará hasta que el participante con éxito se fija en la región central de la fijación en 2,0 ° de la meta central. Si el participante siempre se fija más de 2,0 °, el participante debe volver a someterse a los procedimientos de calibración y validación. Cualquier diferencia menor de 2,0 ° entre la posición del ojo y registró la posición inicial de fijación obtenidos durante las grabaciones de calibración / validación se señaló entonces como un error y se contabilicen de los datos. </li><li> Estímulo presentación. Posición de los ojos, incluyendo los eventos de fijación y sacadas, se registra después de los procedimientos de corrección de deriva para cada presentación del estímulo. El experimentador puede verificar la exactitud de los registros en línea a través de la inspección de la computadora host. </li><li> Tras la sesión de grabación de movimiento ocular, las medidas que caracterizan el movimiento de los ojos de exploración de los patrones de los diferentes tipos de imágenes (por ejemplo, la novela, que se repite) se puede obtener con una variedad de paquetes de software, como el Visor de SR Research Ltd s de datos. Además, ver a regiones específicas de un estímulo (por ejemplo, sin alterar, manipular) se caracteriza por el análisis de los movimientos del ojo con respecto al experimentador tirados por las regiones de interés que se crean para cada imagen, ya sea en la fase de programación paradigma o después de la recolección de datos. </li><li> Los participantes son interrogados acerca de la finalidad del experimento a la conclusión de la sesión. </li></ol> Resultados representante Múltiples medidas se pueden derivar de las grabaciones de los movimientos oculares, incluidas las medidas que describen la visión global de la imagen (incluyendo las características de cada fijación / sacada), y las medidas que describen el patrón de la visión que se ha dirigido a una región de interés dentro de una imagen 3. Medidas de visionado de una imagen puede incluir (pero no se limitan a): el número de fijaciones y el número de movimientos sacádicos hecho a la imagen, la duración media de cada fijación, y la cantidad total de tiempo de visión que se dedicó a fijar su atención sobre la imagen. Medidas que describen el patrón de la visión de una región de interés pueden incluir (pero no se limitan a): el número de las fijaciones hechas para la región de interés, la cantidad de tiempo dentro de una región de interés, y el número de transiciones realizados a / de una región de interés. Además, las medidas se pueden derivar de las grabaciones de los movimientos oculares que describen el momento por el cual (es decir, how temprano) un evento de movimiento de los ojos en particular se ha producido, como cuando, tras el inicio del estímulo, los ojos se fijan en una región específica de interés, cuando el primero se hace sacada en una imagen, y la entropía (restricción / aleatoriedad) inherentes a la secuencia de patrones de movimiento de los ojos. Para cualquier imagen que se da, las medidas de movimiento de los ojos puede detallar donde los ojos se fijaron, cuándo y por cuánto tiempo. Para obtener un índice de la memoria, podemos ofrecer a los espectadores los diferentes tipos o cantidades de exposición a diferentes conjuntos de imágenes, y luego comparar los patrones de visualización a través de los sistemas y entre los participantes. Por ejemplo, para investigar la memoria para la repetición de una imagen, los patrones de exploración pueden ser contrastadas entre las imágenes de la novela y las imágenes que han sido vistos varias veces durante una sesión de pruebas. Visualización de imágenes en repetidas ocasiones a lo largo de una sesión de resultados de las pruebas de una disminución de la visión global de la imagen 2, 4.5, 8. Esto se puede ver en la Figura 2. En este resultado representativo del Riggs et al 11, los participantes vieron imágenes de rostros nuevos, una vez en cada uno de los cinco bloques de prueba;. Con aumento de la exposición, hubo una disminución en la cantidad de fijaciones que los espectadores que a las caras. Para profundizar en la memoria para los detalles particulares de la imagen, los patrones de exploración pueden ser contrastadas entre las imágenes que se han visto varias veces en su forma original, sin alteraciones (imágenes repetidas) y las imágenes que también han sido visto en repetidas ocasiones a lo largo de una sesión de pruebas, pero un cambio se ha introducido algún elemento dentro de una escena en la exposición final (imágenes manipuladas). En tales casos, los patrones de exploración son atraídos a la región de forma diferente que ha sido alterado dentro de una imagen manipulada en comparación a la misma región, sin modificación de imágenes repetidas 2-3, 7-8. Sin embargo, como los índices de movimiento de los ojos de la memoria no están presentes en ciertas poblaciones, como cuando los adultos mayores sanos y pacientes con amnesia debido al daño del lóbulo temporal medial son evaluados por su memoria de las relaciones espaciales entre objetos en las escenas, como se indica en la Figura 3 2, 8. Por lo tanto, los resultados de la vigilancia del movimiento del ojo se puede utilizar para la memoria el contraste entre los grupos de participantes con diferentes estado neuropsicológico 2-3, 80-10. <img src="/files/ftp_upload/2108/2108fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Movimientos de los ojos revelan la memoria para la repetición de este resultado representativo de nuestro laboratorio [11], los rostros vistos a través de cinco bloques de estudio;. Como el número de visionados mayor (1-5), el número de fijaciones de las caras disminuido. <img src="/files/ftp_upload/2108/2108fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Movimientos de los ojos revelan la memoria para los detalles cambiado. Los adultos más jóvenes [2 (experimentos 1, 2), 8 (condición de visualización gratis)] dirigido una mayor proporción de sus fijaciones del ojo total de una región crítica en una imagen manipulada que ha sufrido un cambio de una antes de ver en comparación a cuando la región no ha sufrido un cambio, como en la novela y las imágenes repetidas. Estos efectos de la memoria no se presentaron en adultos mayores sanos [8 (Estado de visión libre], y en pacientes amnésicos [2].

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Control del movimiento del ojo es una herramienta eficaz, útil con la que evaluar la función de memoria en una variedad de poblaciones. Este protocolo describe el uso de una cabeza montada rastreador ocular basado en video, pero el protocolo se puede adaptar fácilmente para el uso de dispositivos remotos de seguimiento de la mirada, como rastreadores remotos ojo eliminar la necesidad de ajustar el casco y simplificar los ajustes de la cámara. Sin embargo, con un rastreador de ojos a distancia, movimiento de la cabez...

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Douglas A. McQuiggan
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Doug McQuiggan

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Erratum: Eye Movement Monitoring of Memory

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		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>Eye Tracker</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>SR Research Ltd.</td>
<td>Eyelink II</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Experimental Control Software</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>SR Research Ltd.</td>
<td>Experiment Builder</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Eye Movement Analysis Program</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>SR Research Ltd.</td>
<td>Data Viewer</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

eye movement monitoring of memory

Explícita (a menudo verbal) informes se utilizan normalmente para investigar la memoria (por ejemplo, &quot;Dime lo que recuerda de la persona que usted vio en el banco de ayer.&quot;), Sin embargo, esos informes a menudo puede ser poco fiable o sensibles al sesgo de respuesta<sup&gt; 1</sup&gt;, Y puede ser imposible de obtener en algunas poblaciones de los participantes. Además, los informes explícitos sólo revelan que la información ha llegado a la conciencia y no puedo comentar sobre los recuerdos cuando se tuvo acceso durante el proceso, independientemente de si la información es posteriormente acceder de una manera consciente. Control del movimiento del ojo (eye tracking) es una herramienta mediante la cual la memoria se puede probar sin preguntar a los participantes a formular observaciones sobre el contenido de sus memorias, y el acceso de esos recuerdos pueden ser revelados en línea<sup&gt; 2,3</sup&gt;. De vídeo basado en los rastreadores de ojos (ya sea montado en la cabeza o remoto) utiliza un sistema de cámaras de infrarrojos y los marcadores para examinar la pupila y el reflejo de la córnea en cada ojo como el participante ve en un monitor. Para los rastreadores de ojos montados en la cabeza-, marcadores infrarrojos también se utilizan para determinar la posición de la cabeza para facilitar el movimiento de cabeza y una localización más precisa de la posición del ojo. Este sentido, demuestran el uso de un sistema visual montado en la cabeza de seguimiento para investigar el rendimiento de la memoria en adultos neurológicamente intacto y con daño neurológico. Ojo procedimientos de vigilancia de los movimientos comienzan con la colocación del rastreador ocular en el participante, y la configuración de la cabeza y las cámaras del ojo. Los procedimientos de calibración y validación se realizan para asegurar la precisión de la grabación de los ojos posición. En tiempo real de las grabaciones de X, Y, coordinar posiciones en la pantalla del monitor se convierten y se utiliza para describir períodos de tiempo en el que el ojo es estático (es decir, fijaciones) versus en movimiento (es decir, movimientos sacádicos). Fijaciones y sacadas son tiempo-bloqueado con respecto al inicio / desplazamiento de una presentación visual o de otro evento externo (por ejemplo, pulse el botón). Manipulaciones experimentales se construyen para examinar cómo y cuando los patrones de las fijaciones y sacadas son alterados a través de los diferentes tipos de experiencia previa. La influencia de la memoria se manifiesta en la medida en que los patrones de exploración de nuevas imágenes difieren de los patrones de escaneo de imágenes que han sido previamente estudiados<sup&gt; 2, 4-5</sup&gt;. Memoria también puede ser interrogado por su especificidad, por ejemplo, los patrones de movimiento ocular que difieren entre uno idéntico y una versión alterada de una imagen previamente estudiados revelan el almacenamiento de los detalles alterados en la memoria<sup&gt; 2-3, 6-8</sup&gt;. Estos índices de memoria se pueden comparar entre las poblaciones de los participantes, proporcionando así una herramienta poderosa por la cual examinar la organización de la memoria en personas sanas, y los cambios específicos que ocurren en la memoria con daño neurológico o rechazar<sup&gt; 2-3, 8-10</sup&gt;.

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Eye Movement Monitoring of Memory

Control del movimiento del ojo (o el seguimiento de los ojos) revela que en el espacio de los ojos persisten, cuándo y por cuánto tiempo. En este caso, se demuestra cómo el seguimiento de los ojos pueden ser utilizados para investigar la integridad de la memoria en las poblaciones de varios de los participantes, sin necesidad de informes verbales o explícita de lo contrario,.

Ojo vigilancia de los movimientos de la Memoria

Explicit (often verbal) reports are typically used to investigate memory (e.g. "Tell me what you remember about the person you saw at the bank ...

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.5K vistas.  Rotman Research Institute. Control del movimiento del ojo (o el seguimiento de los ojos) revela que en el espacio de los ojos persisten, cuándo y por cuánto tiempo. En este caso, se demuestra cómo el seguimiento de los ojos pueden ser utilizados para investigar la integridad de la memoria en las poblaciones de varios de los participantes, sin necesidad de informes verbales o explícita de lo contrario,.

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Experimental Models for Study of Retinal Pigment Epithelial Physiology and Pathophysiology

We have developed a cell culture procedure that can produce large quantities of confluent monolayers of primary human fetal retinal pigment epithelium (hfRPE) cultures with morphological, physiological and genetic characteristics of native human RPE. These hfRPE cell cultures exhibit heavy pigmentation, and electron microscopy show extensive apical membrane microvilli. The junctional complexes were identified with immunofluorescence labeling of various tight junction proteins. Epithelial polarity and function of these easily reproducible primary cultures closely resemble previously studied mammalian models of native RPE, including human. These results were extended by the development of therapeutic interventions in several animal models of human eye disease. We have focused on strategies for the removal of abnormal fluid accumulation in the retina or subretinal space. The extracellular subretinal space separates the photoreceptor outer segments and the apical membrane of the RPE and is critical for maintenance of retinal attachments and a whole host of RPE/retina interactions.

We provide a reproducible method for culturing confluent monolayers of human fetal retinal pigment epithelial cells (hfRPE) cells that exhibit morphology, physiology, polarity, and protein and gene expression patterns of adult native tissue. This work has been extended to an animal model of several eye diseases.

Modelos experimentales para el estudio de la fisiología epiteliales del pigmento retiniano y fisiopatología

We have developed a cell culture procedure that can produce large quantities of confluent monolayers of primary human fetal retinal pigment epithelium ...

Investigación

Neurociencias

Physiological, Morphological and Neurochemical Characterization of Neurons Modulated by Movement

The role of individual neurons and their function in neuronal circuits is fundamental to understanding the neuronal mechanisms of sensory and motor functions. Most investigations of sensorimotor mechanisms rely on either examination of neurons while an animal is static1,2 or record extracellular neuronal activity during a movement.3,4 While these studies have provided the fundamental background for sensorimotor function, they either do not evaluate functional information which occurs during a movement or are limited in their ability to fully characterize the anatomy, physiology and neurochemical phenotype of the neuron. A technique is shown here which allows extensive characterization of individual neurons during an in vivo movement. This technique can be used not only to study primary afferent neurons but also to characterize motoneurons and sensorimotor interneurons. Initially the response of a single neuron is recorded using electrophysiological methods during various movements of the mandible followed by determination of the receptive field for the neuron. A neuronal tracer is then intracellularly injected into the neuron and the brain is processed so that the neuron can be visualized with light, electron or confocal microscopy (Fig. 1). The detailed morphology of the characterized neuron is then reconstructed so that neuronal morphology can be correlated with the physiological response of the neuron (Figs. 2,3). In this communication important key details and tips for successful implementation of this technique are provided. Valuable additional information can be determined for the neuron under study by combining this method with other techniques. Retrograde neuronal labeling can be used to determine neurons with which the labeled neuron synapses; thus allowing detailed determination of neuronal circuitry. Immunocytochemistry can be combined with this method to examine neurotransmitters within the labeled neuron and to determine the chemical phenotypes of neurons with which the labeled neuron synapses. The labeled neuron can also be processed for electron microscopy to determine the ultrastructural features and microcircuitry of the labeled neuron. Overall this technique is a powerful method to thoroughly characterize neurons during in vivo movement thus allowing substantial insight into the role of the neuron in sensorimotor function.

A technique is described to quantify the in vivo physiological response of mammalian neurons during movement and correlate the physiology of the neuron with neuronal morphology, neurochemical phenotype and synaptic microcircuitry.

Caracterización fisiológicas, morfológicas y neuroquímicas de las neuronas modulada por el Movimiento

The role of individual neurons and their function in neuronal circuits is fundamental to understanding the neuronal mechanisms of sensory and motor ...

Coherence between Brain Cortical Function and Neurocognitive Performance during Changed Gravity Conditions

Previous studies of cognitive, mental and/or motor processes during short-, medium- and long-term weightlessness have only been descriptive in nature, and focused on psychological aspects. Until now, objective observation of neurophysiological parameters has not been carried out - undoubtedly because the technical and methodological means have not been available -, investigations into the neurophysiological effects of weightlessness are in their infancy (Schneider et al. 2008).
While imaging techniques such as positron emission tomography (PET) and magnetic resonance imaging (MRI) would be hardly applicable in space, the non-invasive near-infrared spectroscopy (NIRS) technique represents a method of mapping hemodynamic processes in the brain in real time that is both relatively inexpensive and that can be employed even under extreme conditions. The combination with electroencephalography (EEG) opens up the possibility of following the electrocortical processes under changing gravity conditions with a finer temporal resolution as well as with deeper localization, for instance with electrotomography (LORETA).
Previous studies showed an increase of beta frequency activity under normal gravity conditions and a decrease under weightlessness conditions during a parabolic flight (Schneider et al. 2008a+b). Tilt studies revealed different changes in brain function, which let suggest, that changes in parabolic flight might reflect emotional processes rather than hemodynamic changes. However, it is still unclear whether these are effects of changed gravity or hemodynamic changes within the brain. Combining EEG/LORETA and NIRS should for the first time make it possible to map the effect of weightlessness and reduced gravity on both hemodynamic and electrophysiological processes in the brain. Initially, this is to be done as part of a feasibility study during a parabolic flight. Afterwards, it is also planned to use both techniques during medium- and long-term space flight.
It can be assumed that the long-term redistribution of the blood volume and the associated increase in the supply of oxygen to the brain will lead to changes in the central nervous system that are also responsible for anaemic processes, and which can in turn reduce performance (De Santo et al. 2005), which means that they could be crucial for the success and safety of a mission (Genik et al. 2005, Ellis 2000).
Depending on these results, it will be necessary to develop and employ extensive countermeasures. Initial results for the MARS500 study suggest that, in addition to their significance in the context of the cardiovascular and locomotor systems, sport and physical activity can play a part in improving neurocognitive parameters. Before this can be fully established, however, it seems necessary to learn more about the influence of changing gravity conditions on neurophysiological processes and associated neurocognitive impairment.

The effect of weightlessness and hypergravity on both hemodynamic and electrophysiological processes in the brain is going to be followed during parabolic flight by EEG and NIRS techniques. 
A feasibility study of a more complex experiment, which is planned to carry out during medium- and long-term space flight.

La coherencia entre la función cerebral cortical y rendimiento neurocognitivo en condiciones de gravedad ha cambiado

Previous studies of cognitive, mental and/or motor processes during short-, medium- and long-term weightlessness have only been descriptive in nature, and ...

Preparation of Living Isolated Vertebrate Photoreceptor Cells for Fluorescence Imaging

In the vertebrate retina, phototransduction, the conversion of light to an electrical signal, is carried out by the rod and cone photoreceptor cells1-4. Rod photoreceptors are responsible for vision in dim light, cones in bright light. Phototransduction takes place in the outer segment of the photoreceptor cell, a specialized compartment that contains a high concentration of visual pigment, the primary light detector. The visual pigment is composed of a chromophore, 11-cis retinal, attached to a protein, opsin. A photon absorbed by the visual pigment isomerizes the chromophore from 11-cis to all-trans. This photoisomerization brings about a conformational change in the visual pigment that 
initiates a cascade of reactions culminating in a change in membrane potential, and bringing about the transduction of the light stimulus to an electrical signal. The 
recovery of the cell from light stimulation involves the deactivation of the intermediates activated by light, and the reestablishment of the membrane potential. Ca2+ modulates the activity of several of the enzymes involved in phototransduction, and its concentration is reduced upon light stimulation. In this way, Ca2+ plays an important role in the recovery of the cell from light stimulation and its adaptation to background light.
Another essential part of the recovery process is the regeneration of the visual pigment that has been destroyed during light-detection by the 
photoisomerization of its 11-cis chromophore to all-trans5-7. This regeneration begins with the release of all-trans retinal by 
the photoactivated pigment, leaving behind the apo-protein opsin. The released all-trans retinal is rapidly reduced in a reaction utilizing NADPH to all-
trans retinol, and opsin combines with fresh 11-cis retinal brought into the outer segment to reform the visual pigment. All-trans retinol is 
then transferred out of the outer segment and into neighboring cells by the specialized carrier Interphotoreceptor Retinoid Binding Protein (IRBP).
Fluorescence imaging of single photoreceptor cells can be used to study their physiology and cell biology. Ca2+-sensitive fluorescent dyes can be used to examine in detail the interplay between outer 
segment Ca2+ changes and response to light8-12 as well as the role of inner segment Ca2+ stores in Ca2+ homeostasis13,14. 
Fluorescent dyes can also be used for measuring Mg2+ concentration15, pH, and as tracers of aqueous and membrane compartments16. 
Finally, the intrinsic fluorescence of all-trans retinol (vitamin A) can be used to monitor the kinetics of its formation and removal in single 
photoreceptor cells17-19.

A method is described for the preparation of single living photoreceptor cells from different vertebrate species for fluorescence imaging. The method can be used to image the fluorescence of endogenous fluorophores, such as NADH or vitamin A, or that of exogenously added fluorescent dyes sensitive to Ca2+ or other factors.

Preparación de la vida aislada de Vertebrados células visuales para imágenes de fluorescencia

In the vertebrate retina, phototransduction, the conversion of light to an electrical signal, is carried out by the rod and cone photoreceptor cells1-4.  ...

Using Affordable LED Arrays for Photo-Stimulation of Neurons

Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single cells in response to electrical or pharmacological manipulations1,2. With the invention of methods to optically control genetically targeted neurons (optogenetics), researchers now have an unprecedented level of control over specific groups of neurons in the standard slice preparation. In particular, photosensitive channelrhodopsin-2 (ChR2) allows researchers to activate neurons with light3,4. By combining careful calibration of LED-based photostimulation of ChR2 with standard slice electrophysiology, we are able to probe with greater detail the role of adult-born interneurons in the olfactory bulb, the first central relay of the olfactory system. Using viral expression of ChR2-YFP specifically in adult-born neurons, we can selectively control young adult-born neurons in a milieu of older and mature neurons. Our optical control uses a simple and inexpensive LED system, and we show how this system can be calibrated to understand how much light is needed to evoke spiking activity in single neurons. Hence, brief flashes of blue light can remotely control the firing pattern of ChR2-transduced newborn cells.

Adult-born neurons expressing ChR2 can be manipulated in slice electrophysiological preparations in order to examine their contribution towards the function of olfactory neural circuits.

Utilizando asequible Estructuras de LED para fotos-estimulación de las neuronas

Standard slice electrophysiology has allowed researchers to probe individual components of neural circuitry by recording electrical responses of single ...

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells in the walls of the lateral ventricle give rise to neuroblasts that migrate for several millimeters along the rostral migratory stream (RMS) to reach and incorporate into the olfactory bulb. To study the different steps and the impact of adult-born neuron integration into preexisting olfactory circuits, it is necessary to selectively label and manipulate the activity of this specific population of neurons. The recent development of optogenetic technologies offers the opportunity to use light to precisely activate this specific cohort of neurons without affecting surrounding neurons4,5. Here, we present a series of procedures to virally express Channelrhodopsin2(ChR2)-YFP in a temporally restricted cohort of neuroblasts in the RMS before they reach the olfactory bulb and become adult-born neurons. In addition, we show how to implant and calibrate a miniature LED for chronic in vivo stimulation of ChR2-expressing neurons.

Selective Viral Transduction of Adult-born Olfactory Neurons for Chronic in vivo Optogenetic Stimulation

Adult-born neurons of the olfactory bulb can be optogenetically controlled using Channelrhodopsin2-expressing lentiviral injection in the rostral migratory stream and chronic photostimulation with an implanted miniature LED.

Transducción viral selectiva de adultos nacidos en las neuronas olfativas de las enfermedades crónicas En vivo Estimulación Optogenetic

Local interneurons are continuously regenerated in the olfactory bulb of adult rodents1-3. In this process, called adult neurogenesis, neural stem cells ...

Rapid Determination of the Thermal Nociceptive Threshold in Diabetic Rats

Painful diabetic neuropathy (PDN) is characterized by hyperalgesia i.e., increased sensitivity to noxious stimulus, and allodynia i.e., hypersensitivity to normally innocuous stimuli1. Hyperalgesia and allodynia have been studied in many different rodent models of diabetes mellitus2. However, as stated by B&ouml;lcskei et al, determination of "pain" in animal models is challenging due to its subjective nature3. Moreover, the traditional methods used to determine behavioral responses to noxious thermal stimuli usually lack reproducibility and pharmacological sensitivity3. For instance, by using the hot-plate method of Ankier4, flinch, withdrawal and/or licking of either hind- and/or fore-paws is quantified as reflex latencies at constant high thermal stimuli (52-55 &deg;C). However, animals that are hyperalgesic to thermal stimulus do not reproducibly show differences in reflex latencies using those supra-threshold temperatures3,5. As the recently described method of B&ouml;lcskei et al.6, the procedures described here allows for the rapid, sensitive and reproducible determination of thermal nociceptive thresholds (TNTs) in mice and rats. The method uses slowly increasing thermal stimulus applied mostly to the skin of mouse/rat plantar surface. The method is particularly sensitive to study anti-nociception during hyperalgesic states such as PDN. The procedures described bellow are based on the ones published in detail by Alm&aacute;si et al 5 and B&ouml;lcskei et al 3. The procedures described here have been approved the Laboratory Animal Care and Use Committee (LACUC), Wright State University.

Here, we describe a rapid reliable and simple procedure to determine the lowest temperature at which rats or mice show nocifensive behavior, i.e. the thermal nociceptive threshold (TNT). This method applies a slowly increasing thermal stimulus allowing precise and reproducible estimation of TNTs with minimum, if any, stress to the animals.

Determinación rápida del umbral nociceptivo térmico en ratas diabéticas

Painful diabetic neuropathy (PDN) is characterized by hyperalgesia i.e., increased sensitivity to noxious stimulus, and allodynia i.e., hypersensitivity ...

Optical Recording of Suprathreshold Neural Activity with Single-cell and Single-spike Resolution

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also propagation of suprathreshold spiking activity involves populations of neurons. Empirical studies addressing cortical function directly thus require recordings from populations of neurons with high resolution. Here we describe an optical method and a deconvolution algorithm to record neural activity from up to 100 neurons with single-cell and single-spike resolution. This method relies on detection of the transient increases in intracellular somatic calcium concentration associated with suprathreshold electrical spikes (action potentials) in cortical neurons. High temporal resolution of the optical recordings is achieved by a fast random-access scanning technique using acousto-optical deflectors (AODs)1. Two-photon excitation of the calcium-sensitive dye results in high spatial resolution in opaque brain tissue2. Reconstruction of spikes from the fluorescence calcium recordings is achieved by a maximum-likelihood method. Simultaneous electrophysiological and optical recordings indicate that our method reliably detects spikes (&gt;97% spike detection efficiency), has a low rate of false positive spike detection (&lt; 0.003 spikes/sec), and a high temporal precision (about 3 msec) 3. This optical method of spike detection can be used to record neural activity in vitro and in anesthetized animals in vivo3,4.

Understanding the function of the vertebrate central nervous system requires recordings from many neurons because cortical function arises on the level of populations of neurons. Here we describe an optical method to record suprathreshold neural activity with single-cell and single-spike resolution, dithered random-access scanning. This method records somatic fluorescence calcium signals from up to 100 neurons with high temporal resolution. A maximum-likelihood algorithm deconvolves the underlying suprathreshold neural activity from the somatic fluorescence calcium signals. This method reliably detects spikes with high detection efficiency and a low rate of false positives and can be used to study neural populations in vitro and in vivo.

Grabación óptica de la actividad neural suprathreshold con la resolución de una sola célula y único punta-

Signaling of information in the vertebrate central nervous system is often carried by populations of neurons rather than individual neurons. Also ...

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees (Apis mellifera L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker bees spend the first half of their life inside the dark hive, where they are nursing the larvae or building the regular hexagonal combs for food (e.g. pollen or nectar) and brood3. The antennae are extraordinary multisensory feelers and play a pivotal role in various tactile mediated tasks4, including hive building5 and pattern recognition6. Later in life, each single bee leaves the hive to forage for food. Then a bee has to learn to discriminate profitable food sources, memorize their location, and communicate it to its nest mates7. Bees use different floral signals like colors or odors7, 8, but also tactile cues from the petal surface9 to form multisensory memories of the food source. Under laboratory conditions, bees can be trained in an appetitive learning paradigm to discriminate tactile object features, such as edges or grooves with their antennae10, 11, 12, 13. This learning paradigm is closely related to the classical olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER) in harnessed bees14. The advantage of the tactile learning paradigm in the laboratory is the possibility of combining behavioral experiments on learning with various physiological measurements, including the analysis of the antennal movement pattern.

Tactile Conditioning And Movement Analysis Of Antennal Sampling Strategies In Honey Bees Apis mellifera L.

In this protocol we show how to condition harnessed honey bees to tactile stimuli and introduce a 2D motion capture technique for analyzing the kinematics of fine-scale antennal sampling pattern.

Aire táctil y Análisis de Movimiento de estrategias de muestreo antenales de las abejas (<em&gt; Apis mellifera</em&gt; L.)

Honey bees (Apis mellifera L.) are eusocial insects and well known for their complex division of labor and associative learning capability1, 2. The worker ...

Observation of the Ciliary Movement of Choroid Plexus Epithelial Cells Ex Vivo

The choroid plexus is located in the ventricular wall of the brain, the main function of which is believed to be production of cerebrospinal fluid. Choroid plexus epithelial cells (CPECs) covering the surface of choroid plexus tissue harbor multiple unique cilia, but most of the functions of these cilia remain to be investigated. To uncover the function of CPEC cilia with particular reference to their motility, an ex vivo observation system was developed to monitor ciliary motility during embryonic, perinatal and postnatal periods. The choroid plexus was dissected out of the brain ventricle and observed under a video-enhanced contrast microscope equipped with differential interference contrast optics. Under this condition, a simple and quantitative method was developed to analyze the motile profiles of CPEC cilia for several hours ex vivo. Next, the morphological changes of cilia during development were observed by scanning electron microscopy to elucidate the relationship between the morphological maturity of cilia and motility. Interestingly, this method could delineate changes in the number and length of cilia, which peaked at postnatal day (P) 2, while the beating frequency reached a maximum at P10, followed by abrupt cessation at P14. These techniques will enable elucidation of the functions of cilia in various tissues. While related techniques have been published in a previous report1, the current study focuses on detailed techniques to observe the motility and morphology of CPEC cilia ex vivo.

Observation of the Ciliary Movement of Choroid Plexus Epithelial Cells Ex Vivo

In this study, a detailed light microscopic technique was optimized for real-time observation and analysis of the motion of CPEC cilia ex vivo together with an electron microscopic method for ultrastructural analysis.

Observación del Movimiento ciliar de las células epiteliales del plexo coroideo<em&gt; Ex Vivo</em

The choroid plexus is located in the ventricular wall of the brain, the main function of which is believed to be production of cerebrospinal fluid. ...

Ojo vigilancia de los movimientos de la Memoria

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