Recurrent activation of neural circuits during attention to global and local visual information

The attentional selection of different hierarchical level within compound (Navon) figures has been studied with event related potentials (ERPs), by controlling the ERPs obtained during attention to the global or the local echelon. These studies, using the canonical Navon figures, have produced contradictory results, with doubts regarding the scalp distribution of the effects. Moreover, the evidence about the temporal evolution of the processing of these two levels is not clear. Here, we unveiled global and local letters at distinct times, which enabled separation of their ERP responses. We combine this approach with the temporal generalization methodology, a novel multivariate technique which facilitates exploring the temporal structure of these ERPs. Opposite lateralization patterns were obtained for the selection negativities generated when attending global and local distracters (D statistics, p < .005), with maxima in right and left occipito-temporal scalp regions, respectively (η2 = .111, p < .01; η2 = .042, p < .04). However, both discrimination negativities elicited when comparing targets and distractors at the global or the local level were lateralized to the left hemisphere (η2 = .25, p < .03 and η2 = .142, p < .05 respectively). Recurrent activation patterns were found for both global and local stimuli, with scalp topographies corresponding to early preparatory stages reemerging during the attentional selection process, thus indicating recursive attentional activation. This implies that selective attention to global and local hierarchical levels recycles similar neural correlates at different time points. These neural correlates appear to be mediated by visual extra-striate areas

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The effect of spectral filters on VEP and alpha-wave responses / Efecto de los filtros espectrales sobre el PVE y las respuestas de las ondas alfa

Purpose: Spectral filters are used to treat light sensitivity in individuals with traumatic brain injury (TBI); however, the effect of these filters on normal visual function has not been elucidated. Thus, the current study aimed to determine the effect of spectral filters on objectively-measured visual-evoked potential (VEP) and alpha-wave responses in the visually-normal population. Methods: The full-field (15°H×17°V), pattern-reversal VEP (20′ check size, mean luminance 52cd/m2) was administered to 20 visually-normal individuals. They were tested with four Intuitive-Colorimeter-derived, broad-band, spectral filters (i.e., gray/neutral density, blue, yellow, and red), which produced similar luminance values for the test stimulus. The VEP N75 and P100 latencies, and VEP amplitude, were recorded. Power spectrum analysis was used to derive the respective powers at each frequency, and peak frequency, for the selected 9-11Hz components of the alpha band. Results: Both N75 and P100 latencies increased with the addition of each filter when compared to baseline. Additionally, each filter numerically reduced intra-session amplitude variability relative to baseline. There were no significant effects on either the mean VEP amplitude or alpha wave parameters. Conclusions: The Intuitive Colorimeter filters significantly increased both N75 and P100 latencies, an effect which is primarily attributable (∼75%) to luminance, and in some cases, specific spectral effects (e.g., blue and red). VEP amplitude and alpha power were not significantly affected. These findings provide an important reference to which either amplitude or power changes in light-sensitive, younger clinical groups can be compared (AU)

Objetivo: Los filtros espectrales se utilizan para tratar la sensibilidad a la luz en individuos con lesión cerebral traumática (TBI); sin embargo, no se ha esclarecido el efecto de estos filtros sobre la función visual normal. Por ello, el estudio actual trató de determinar el efecto de los filtros espectrales sobre el potencial evocado visual (PVE) y las respuestas de las ondas alfa, medido objetivamente en la población con visión normal. Métodos: Se aplicó un PVE de campo completo (15°H×17°V), y patrón invertido (tamaño de estímulo de 20’, y luminancia media de 52cd/m2) a veinte individuos con visión normal. Se realizó la prueba utilizando cuatro filtros espectrales de banda ancha, derivados del Colorímetro Intuitivo (densidad gris/neutra, azul, amarillo y rojo), que produjeron unos valores de luminancia similares para los estímulos de la prueba. Se registraron las latencias N75 y P100, y la amplitud del PVE. Se utilizó el análisis del espectro de potencia para calcular las respectivas potencias en cada frecuencia, así como la frecuencia máxima, para los componentes seleccionados de 9-11Hz de la banda alfa. Resultados: Ambas latencias N75 y P100 se incrementaron con la incorporación de cada filtro, en comparación a la línea basal. Además, cada filtro redujo numéricamente la variabilidad de la amplitud intra-sesión, en relación a la línea basal. No se produjeron efectos significativos sobre la amplitud del PVE medio o los parámetros de la onda alfa. Conclusiones: Los filtros del Colorímetro Intuitivo redujeron considerablemente las latencias N75 y P100, un efecto que es principalmente atribuible a la luminancia (∼75%), y en algunos casos a los efectos espectrales específicos (es decir, el azul y el rojo). La amplitud del PVE y la potencia alfa no se vieron significativamente afectados. Estos hallazgos aportan una importante referencia para poder comparar tanto los cambios de amplitud como de potencia en los grupos clínicos de personas más jóvenes, con sensibilidad a la luz (AU)

Quantitative changes in the V2 lateral visual cortex in developing rats with induced protein malnutrition

In this paper we have analyzed the quantitative changes in the lateral visual cortex V2 (V2L) from developing rats with induced isocaloric protein malnutrition that looks like Kwashiorkor condition, as well as the changes induced after refeeding. Using stereological techniques the cortical volume, numerical density and the absolute number of neurons and the average neuronal volume were estimated. The result obtained led us to the following conclusions: i) A significant enlargement in the ratio between brain weight and body weight was detected, disappearing after refeeding. ii) The volume of the cerebral cortex, and V2L was reduced. This was partially reversed by the refeeding at the level of the cerebral cortex, but there was not significant reversal in V2L. iii) The neuronal density was enlarged in V2L. Globally considered, this parameter was unchanged after refeeding. Nevertheless, in those animals refed from post-gestational age P0 the numerical density of neurons was significantly lower than in rats refed from post-gestational age P21. iv) The absolute number of neurons and their average volume was unchanged in V2L. Nevertheless, the average neuronal volume was significantly lower in rats with more than thirty days of postgestational age (>P30) in comparison with the rats with less than thirty days of post-gestational age (greater than or equal to P30). v). No differences regarding sex were observed at the level of the studied parameter

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Rebajar la edad de diagnóstico del autismo: la neurociencia del desarrollo social afronta un importante problema de salud pública / Reducing age of autism diagnosis: developmental social neuroscience meets public health challenge

El trastorno del espectro autista (autismo) es una familia de trastornos del neurodesarrollo de origen genético y de elevada prevalencia y heterogeneidad que puede tener efectos devastadores para el niño, la familia, y los sistemas sanitario y educativo. A pesar de los avances en la detección sistemática a través de escalas y cuestionarios y en la armonización de los métodos de diagnósticos, la edad de diagnóstico del autismo en Estados Unidos ronda todavía los 4 o 5 años, y aún más en los colectivos desfavorecidos, lo que supone varios años después del segundo o tercer año de vida en que un especialista puede diagnosticarlo con fiabilidad. Dado que la detección y el tratamiento precoz son dos factores primordiales para optimizar el desenlace del trastorno, y dado que el diagnóstico es casi siempre una condición necesaria para que las familias puedan acceder al tratamiento precoz, la rebaja de la edad de diagnóstico se ha convertido en una de las mayores prioridades de la disciplina. Los últimos avances en la neurociencia del desarrollo social anuncian la aparición de métodos basados en el rendimiento, rentables y viables en el ámbito extrahospitalario, y sugieren un método complementario para fomentar el cribado universal y ampliar el acceso al diagnóstico. Estudios pequeños, pero cruciales, ya han descrito experimentos que diferencian grupos de niños en riesgo de sufrir autismo de los grupos de control y, hasta ahora, por lo menos un estudio ha podido predecir la clasificación diagnóstica y el grado de incapacidad por medio de un experimento breve. A pesar de que el camino para convertir esos métodos en eficaces herramientas de cribado diagnóstico será largo y de que conviene evitar conclusiones precipitadas, tal esfuerzo podría ser crítico para abordar este problema de salud pública de alcance mundial (AU)

Autism spectrum disorder (autism) is a highly prevalent and heterogeneous family of neurodevelopmental disorders of genetic origins with potentially devastating implications for child, family, health and educational systems. Despite advances in paper-and-pencil screening and in standardization of diagnostic procedures, diagnosis of autism in the US still hovers around the ages of four or five years, later still in disadvantaged communities, and several years after the age of two to three years when the condition can be reliably diagnosed by expert clinicians. As early detection and treatment are two of the most important factors optimizing outcome, and given that diagnosis is typically a necessary condition for families to have access to early treatment, reducing age of diagnosis has become one of the greatest priorities of the field. Recent advances in developmental social neuroscience promise the advent of cost-effective and community-viable, performance-based procedures, and suggest a complementary method for promoting universal screening and much greater access to the diagnosis process. Small but critical studies have already reported on experiments that differentiate groups of children at risk for autism from controls, and at least one study so far could predict diagnostic classification and level of disability on the basis of a brief experiment. Although the road to translating such procedures into effective devices for screening and diagnosis is still a long one, and premature claims should be avoided, this effort could be critical in addressing this worldwide public health challenge (AU)

Implicación del circuito corticoestriadotalámico en pacientes con trastorno obsesivo-compulsivo durante una tarea de control inhibitorio con contingencias de recompensa y castigo / Involvement of the thalamic-cortical-striatal circuit in patients with obsessive-compulsive disorder during an inhibitory control task with reward and punishment contingencies

Introducción. Estudios recientes sobre neuroimagen en el trastorno obsesivo-compulsivo (TOC) muestran alteraciones en el circuito frontoestriadotalámico, lo que daría lugar a una disfunción ejecutiva. Éste podría ser el sustrato neurocognitivo de los síntomas principales del TOC: obsesiones y compulsiones. Sujetos y métodos. Se comparó tanto la activación cerebral como el rendimiento conductual de un grupo de 13 pacientes con TOC comparado con un grupo control de 13 sujetos sanos a través de resonancia magnética funcional durante la ejecución de una tarea de control inhibitorio con contingencias de recompensa y castigo. Los efectos de la medicación también se analizaron. Resultados. Los análisis intragrupo mostraron un tiempo de reacción más largo durante la condición de go/no go en ambos grupos, aunque no hubo diferencias entre los grupos en la ejecución de la tarea. En relación con dicha tarea, se observó, en los sujetos sanos, una activación significativa de grandes áreas del cerebelo y de los lóbulos occipital, temporal y parietal. En comparación con los controles, los pacientes obsesivos mostraron una activación reducida en los giros frontal medial y superior derechos, la corteza cingulada anterior y el núcleo caudado, y una mayor activación en la circunvolución parietal inferior y el giro fusiforme. Se encontraron efectos de la medicación en la corteza frontal y estructuras basales. Conclusiones. Estos resultados están de acuerdo con el argumento de que la disfunción en el sistema corticoestriado en el TOC se asocia a una disminución de la actividad cerebral en respuesta a tareas cognitivas (AU)

Introduction. Recent neuroimaging studies conducted on obsessive-compulsive disorder (OCD) show alterations in the fronto-thalamic-striatal circuit, which would give rise to an executive dysfunction. This could be the neurocognitive substrate underlying the main symptoms of OCD, i.e. obsessions and compulsions. Subjects and methods. Both brain activity and behavioural performance of a group of 13 patients with OCD were compared with a control group of 13 healthy subjects by means of functional magnetic resonance imaging while performing an inhibitory control task with reward and punishment contingencies. The effects of medication were also analysed. esults. The intra-group analyses showed a longer reaction time during the go/no go condition in both groups, although there were no differences between the groups in the performance of the task. With regard to this task, significant activation of large areas of the cerebellum and the occipital, temporal and parietal lobes was observed in the healthy subjects. In comparison with the controls, the obsessive patients showed lower activation in the right-side frontal medial and superior gyri, the anterior cingulate cortex and the caudate nucleus, and greater activation in the inferior parietal convolution and the fusiform gyrus. The effects of medication were found in the frontal cortex and basal structures. Conclusions. These results agree with the argument claiming that the dysfunction in the corticostriatal system in OCD is associated to diminished brain activity in response to cognitive tasks (AU)

Impaired striatal dopamine output of homozygous Wfs1 mutant mice in response to [K+] challenge

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Loss of function of the Wfs1 gene causes Wolfram syndrome, a rare multisystem degenerative disorder. Mutant mice with targeted Wfs1 gene disruption (Wfs1 KO) display morphological and behavioral impairments that are not well understood. The present study aimed to investigate the striatal dopamine output of wild-type, heterozygous, and homozygous Wfs1 null-mutant mice using in vivo microdialysis technique. The baseline dopamine output in striatum was similar in all three animal groups. The application of 100 mM [K+]-rich modified Ringer solution caused in homozygous Wfs1 mutant mice an increase of dopamine output by 400%, while in wild-type and heterozygous animals, the increase of the dopamine output yielded up to 1,200%. In sum, the homozygous Wfs1 mutant (..) (AU)

Potenciación a largo plazo en la corteza humana / All together now: long term potentiation in the human cortex

Introducción. La potenciación a largo plazo –long term potentiation (LTP)– se define como un aumento duradero en la comunicación sináptica entre dos neuronas como consecuencia de una estimulación eléctrica de alta frecuencia. Este ajuste en la eficacia sináptica es el proceso fisiológico que sustenta el aprendizaje y la memoria. Sin embargo, aunque este fenómeno se ha investigado durante más de 30 años en modelos animales, son pocos los estudios que han evaluado la existencia de este mismo fenómeno en la corteza humana. Desarrollo. La presente revisión pretende ilustrar el estado del fenómeno de la LTP recientemente descrito en humanos y la posibilidad de atribuir los mecanismos de la LTP descritos en modelos animales a la corteza humana. Conclusión. Un conocimiento detallado de la plasticidad sináptica facilitaría la traducción de una gran cantidad de información fisiológica y molecular y produciría un importante impacto en el diseño y el desarrollo de agentes farmacológicos planteados para mejorar distintos procesos cognitivos. Finalmente, se reconoce la necesidad de investigar en mayor profundidad esta área particularmente importante de la neuroplasticidad (AU)

Introduction. Long term potentiation (LTP) is defined as a long-lasting enhancement in communication between two neurons after the delivery of high frequency trains of electrical stimulation. This adjustment in synaptic efficacy is the physiological process that sustains learning and memory. However, few studies have addressed the existence of a similar phenomenon in the human cortex, even though it has been investigated for more than 30 years using animal models. Development. The present review illustrates the state of the LTP-like phenomenon recently described in humans, and the possibility of ascribing the known mechanisms of LTP to the human cortex. Conclusions. A detailed knowledge of synaptic plasticity in the human cortex will facilitate a smooth translation of a wealth of physiological and molecular information and will have a major impact in the development and design of pharmacological agents intended as cognitive enhancers. We argue for the need of more focused experimental research on this particularly important area of neuroplasticity (AU)

Hemicorea-hemibalismo asociado a hiperglucemia no cetósica con hiperintensidad estriatal / Hemichorea-hemiballism associated to non-ketonic hyperglycemia with striatal hyperintensity

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Coding of Luminance and Color Differences on Neurons in the Rabbit's Visual System

The neuronal activity in the rabbit’s visual cortex, lateral geniculate nucleus and superior colliculus was investigated in responses to 8 color stimuli changes in pairs. This activity consisted of phasic responses (50-90 and 130-300 Ms after stimuli changes) and tonic response (after 300 Ms). The phasic responses used as a basis for the matrices (8 × 8) constructed for each neuron included the average of spikes/sec in responses to all stimuli changes. All matrices were treated by factor analysis and the basic axes of sensory spaces were revealed. Sensory spaces reconstructed from neuronal spike discharges had a two dimensional(with brightness and darkness axes) or four-dimensional (with two color and two achromatic axes) structure. Thus it allowed us to split neurons into groups measuring only brightness differences and the measuring of color and brightness differences between stimuli. The tonic component of most of the neurons in the lateral geniculate nucleus showed linear correlation with changes in intensities; therefore, these neurons could be characterized as pre-detectors for cortical selective detectors. The neuronal spaces demonstrated a coincidence with spaces revealed by other methods. This fact may reflect the general principle of vector coding (Sokolov, 2000) of sensory information in the visual system (AU)

Se examinaron la actividad neuronal en la corteza visual, el núcleo lateral geniculado y el collículo superior del conejo en las respuestas a 8 cambios de estímulos de color en parejas. Esta actividad consistía en respuestas fásicas (50-90 y 130-300 Ms después del cambio estimular) y respuesta tónica (después de 300 Ms). Las respuestas fásicas empleadas como una base para las matrices (8 × 8) construidas para cada neurona incluían la media de picos/segundo en respuestas a todos los cambios estimulares. Todas las matrices fueron tratadas por análisis factorial y se pusieron de manifiesto los ejes básicos de espacios sensoriales. Los espacios sensoriales reconstruidos de las descargas neuronal espico tenían una estructura bi-dimensional (con ejes de brillo y oscuridad) o de cuatro dimensiones (condos ejes de color y dos ejes acromáticos). Así, nos permitió dividir las neuronas en grupos que sólo medían las diferencias en brillo y los que medían las diferencias entre los estímulos en color y brillantez. El componente tónico de la mayoría de las neuronas en el núcleo geniculado lateral mostraron una correlación linear con los cambios en las intensidades: de ahí, estas neuronas se podrían caracterizar como pre-detectores para los detectores corticales selectivos. Los espacios neuronales mostraron una coincidencia con los espacios revelados por otros métodos. Este hecho podría reflejar el principio general de la codificación vectorial (Sokolov, 2000) de la información sensorial en el sistema visual (AU)

Acción directa de la triyodotironina en la expresión génica de cerebro y cerebelo en el período neonatal / Direct action of triiodothyronine on gene expression in the neonatal brain and cerebellum

Las hormonas tiroideas tienen un papel fundamental en el desarrollo y el funcionamiento de diversos órganos, especialmente el cerebro. Las hormonas tiroideas ejercen sus funciones mediante la interacción de latriyodotironina (T3) con receptores nucleares y la regulación de la expresión de genes. En este trabajo hemos estudiado los efectos del hipotiroidismo y de la administración de T3 en la expresión de genes de cerebro y cerebelo durante el periodo posnatal en la rata. Se obtuvieron neonatos hipotiroideos mediante la administración de antiroideos a la madre durante la gestación y la lactancia. Se les administró T3 a dosis diarias de 15 ng/g de peso desde el día posnatal 10 hasta el 15, y se los sacrificó 24 h tras la última inyección. El hipotiroidismo produjo un aumento de las concentraciones de colesterol y disminución de la expresión de D1 en hígado y de Serca-2 en corazón, que fueron normalizados tras el tratamiento con T3. En el encéfalo, el hipotiroidismo redujo la expresión de los genes del núcleo estriado Ngrn y Rasd2, así como de los genes de cerebelo que codifican sin aptotagmina 12 (Syt12),hairless (Hr), neurotrofina 3 (Nt3) y RevErbA alfa (Nrd1d), que también senormalizaron tras la administración de T3, lo que indica que durante el periodo posnatal esta hormona llega directamente y tiene actividad en el cerebro. En paralelo, se ha estudiado la posible acción de un análogo de la T3, que se une in vitro preferentemente al receptor tiroideo alfa (TRalfa). Sin embargo, este compuesto no tuvo efecto alguno en los parámetros estudiados. Para comprobar si la falta de acción de este compuesto se debe a una rápida metabolización, se comparó su actividad con la de laT3 en ensayos de transactivación del gen indicador cloranfenicol acetiltransferasa en células Cos7 que expresan de forma transitoria,mediante transfección, TRalfa o TRBeta. Los resultados indican que Kb430carece de actividad (AU)

Thyroid hormones play a major role in the development and function of several organs, especially the brain. The actions of thyroid hormones are exerted through the interaction of T3 with nuclear receptors and regulation of gene expression. The present study analyzed the effects of hypothyroidism and T3 administration on gene expression in the rat brain and cerebellum during the postnatal period. To obtain hypothyroid pups, antithyroid drugs were administered to pregnant rats from gestational day 9, and after delivery. T3was administered to the pups, at single daily doses of 5 ng/g body weight from postnatal day 11 to 15. The pups were sacrificed 24 hours after the last injection. Hypothyroid neonates showed increased cholesterol levels and decreased expression of D1 in liver and of Serca-2 in heart, which were normalized with T3 treatment. In the brain, there was decreased expression of Ngrn and Rasd2 in the striatum and of the genes encoding sinatotagmin12 (Syt12),hairless (Hr), neurotrofina3 (Nt3) and RevErbA (Nrd1d) in the cerebellum, which were also normalized by T3 treatment. These results demonstrate that during the postnatal period, T3 reaches the brain and directly influences gene expression in this organ. In parallel, we studied the possible actions of a T3 analog, Kb430, which in vitrobinds preferentially to thyroid receptor alpha(TRalpha). This compound had no effect on anyof the parameters studied. To investigate whether the lack of activity of this compound was due to rapid metabolism,we compared its activity with that of T3 inT3 receptor transactivation assays using thereporter gene chloramphenicol acetyltransferase in Cos7 cells transiently expressed through TRalpha or TRBeta transfection. The results indicate that Kb430 lacksbiological activity (AU)

Estimulación magnética transcraneal: aportaciones al estudio de la vía visual / Transcranial magnetic stimulation: contributions to the study of the visual pathway

La mayor parte de nuestras impresiones del mundo y de nuestra memoria se basan en la visión. Observarnuestro entorno y reconocer aquello que nos rodea implica la actividad de varias vías de procesamiento cerebral que interactúan entre sí e integran la información hasta hacerla consciente. Todos estos mecanismos todavía se conocen mal, de ahí la necesidad de desarrollar y utilizar nuevas herramientas que permitan avanzar en este campo. Desarrollo. El sistema visual es uno de los más complejos sistemas sensoriales. Gran parte de lo que sabemos acerca de su organización deriva de estudios de experimentación animal o de hallazgos clínicos en pacientes con problemas visuales provocados por lesiones locales. En los últimos años, los avances en las técnicas neurofisiológicas de registro y estimulación han permitido el estudio dela función visual de un modo mucho más directo. La estimulación magnética transcraneal (EMT) es una de estas nuevas técnicas y permite valorar la excitabilidad de la corteza occipital, inducir percepciones visuales conscientes, producir ‘lesiones virtuales’ e incluso manipular directamente diversas tareas visuoperceptivas. En este trabajo se presentan las principalesaplicaciones de la EMT en el estudio de la vía visual, sus aspectos técnicos más relevantes y su utilidad clínica desde el punto de vista diagnóstico y en el ámbito de la rehabilitación visual. Conclusiones. La EMT es una técnica segura, con importantesimplicaciones clínicas y terapéuticas, que ofrece datos valiosos sobre las mecanismos que subyacen en el procesamiento de la información visual, por lo que se está convirtiendo en una herramienta de gran utilidad en el ámbito de la neurociencia y la neurología clínica

Most of our impressions of the world and our memory are based on sight. Being able to look aroundus and recognise our surroundings involves the activity of several processing pathways in the brain that interact with each other and integrate information until it becomes conscious. Little is known about all these mechanisms today and therefore new tools must be developed and employed to enable us to further our understanding in this field. Development. The visualsystem is one of the most complex sensory systems. An important part of what we do know about how it is organised derives from studies carried out in animals or from clinical findings in patients with visual problems caused by local lesions. In recentyears, advances in neurophysiological recording and stimulation techniques have made it possible to study visual functioning in a far more direct manner. Transcranial magnetic stimulation (TMS) is one of these new techniques and can be used to assessthe excitability of the occipital cortex, induce conscious visual perceptions, produce ‘virtual lesions’ and even carry out direct manipulation of several visuoperceptual tasks. In this work we present the main applications of TMS in the study of the visualpathway, its most significant technical aspects and its clinical usefulness from the diagnostic point of view and within the field of visual rehabilitation. Conclusions. TMS is a safe technique with important clinical and therapeutic implications, whichoffers valuable data about the mechanisms underlying the processing of visual information, and it is therefore becoming a very useful tool within the areas of neuroscience and clinical neurology

Resonancia magnética funcional de la corteza visual: estudio de las relaciones entre la intensidad del estímulo y la respuesta BOLD / Functional magnetic resonante imaging of the visual cortex relation between stimulus intensity and bold response

Introducción. La investigación sobre la visión ocupa un lugar central en neurociencia. Nuevas técnicas de neuroimagen, como la resonancia magnética funcional (RMf), permiten aumentar el conocimiento sobre el funcionamiento del sistema visual rápidamente y de forma no invasiva. El presente estudio examina el efecto de pequeños cambios en la intensidad de un estímulo sobre la respuesta de la corteza visual. Objetivos. Analizar la reacción de la corteza visual ante diferentes intensidades de una fuente luminosa, y examinar las posibles diferencias en la respuesta BOLD entre controles y sujetos con fotofobia. Sujetos y métodos. Se realizo una RMf (3 T) a 20 controles y a 20 sujetos con fotofobia, durante la estimulación visual con diferentes intensidades de luz. Se cuantificó la respuesta BOLD, tanto el área como a la intensidad del cambio de señal, en el córtex occipital. Resultados. Se encontró una relación directa entre la intensidad de los estímulos y la respuesta de la corteza occipital, con cambios significativos en el área de activación y con tendencia similar (aunque no significativa) en la intensidad de la respuesta BOLD. Además, la respuesta cortical es más pronunciada en sujetos con fotofobia, sobre todo en intensidades bajas e intermedias. Conclusiones. La RMf se muestra como una técnica válida y robusta para el registro de respuestas consistentes y reproducibles entre distintos sujetos y grupos, tanto para el estudio del funcionamiento normal de la corteza occipital como en casos de respuesta anómala, lo que abre la posibilidad de utilizarla en estudios clínicos

Introduction. Visual system is a high interest topic in neuroscience research. The new neuroimaging techniques, such as functional magnetic resonance imaging (fMRI), allow us to quickly improve our knowledge on the visual system using non-invasive methods. This work examines the effect of small changes in the intensity of a visual stimulus over the BOLD response in the visual cortex. Aims. To perform a detailed analysis of the visual cortex reaction to different intensities of a light source and to verify the ties between the intensity of the visual stimulus and the cortical response. Subjects and methods. Using fMRI (3 T), we registered BOLD response (area and intensity of the signal change) in 20 photophobic patients and 20 controls while viewing different stimulus intensities from a light source. Results. We found a direct relation between stimulus intensity and occipital response. We show that cortical reactivity is higher in patients with photophobia than normal controls, specially for the lower and medium intensities. Conclusions. fMRI is a valid and robust technique to register consistent and reproducible responses in different groups of subjects. It is useful for the study of normal cortex functioning as well as for clinical use

Avances en el conocimiento de la etiología y la fisiopatología de las epilepsias reflejas / Advances in our knowledge of the causation and pathophysiology of reflex epilepsies

Objetivo. En los últimos años nuestro conocimiento dela fisiopatología y la etiología de las crisis y epilepsias reflejas haavanzado sustancialmente gracias a las aportaciones de las modernastécnicas de neuroimagen funcional y neurofisiología, asícomo de las investigaciones en biología molecular. El objetivo denuestra revisión es realizar una síntesis e integración de estasaportaciones, dibujando el estado actual de nuestros conocimientosen este tema. Desarrollo. El esquema fisiopatológico básico escomún para todos los tipos de epilepsias reflejas y se basa en laexistencia de un área neuronal hiperexcitable, cortical o subcortical,capaz de responder de forma exagerada a un estímulo fisiológico.Esta hiperexcitabilidad focal puede derivar de un sustratogenético predisponente (epilepsia refleja idiopática) o de una lesióncortical focal (epilepsia refleja lesional). Se han descrito algunossustratos genéticos en familias aisladas y hay muchos genescandidatos, pero nuestro conocimiento de la base genética es aúninsuficiente. La etiología lesional es muy heterogénea, pero lostrastornos del desarrollo cortical son las lesiones con mayor capacidadepileptogénica refleja. La expresión clínica está condicionadapor la topografía lesional y no por el tipo de lesión subyacente.Conclusión. La caracterización de las crisis y los síndromes epilépticosreflejos en el futuro debe incluir un diagnóstico en tres ejes:topográfico, lesional y genético

Aims. In recent years our knowledge of the pathophysiology and aetiology of reflex seizures and epilepsies hasadvanced significantly due to the contributions made by modern functional neuroimaging and neurophysiology techniques, aswell as the findings of research being conducted in molecular biology. The aim of our review is to summarise and integratethese contributions in order to describe the current state of our knowledge on the subject. Development. The fundamentalpathophysiological pattern is common to all types of reflex epilepsy and is based on the existence of a hyperexcitable corticalor subcortical neuronal area that can respond to a physiological stimulus in an exaggerated manner. This focal hyperexcitabilitymay derive from a predisposing genetic substrate (idiopathic reflex epilepsy) or from a focal cortical lesion(lesional reflex epilepsy). Some genetic substrates have been reported in isolated families and there are many candidate genes,but we still do not know enough about the genetic base. The lesion-based aetiology is very heterogeneous, but disordersaffecting cortical development are the lesions with the greatest capacity to cause reflex epilepsy. Clinical expression isconditioned by the topography of the lesion and not by the type of underlying lesion. Conclusions. Future characterisation ofreflex epileptic seizures and syndromes must include a diagnosis centred around three axes, that is, topographic, lesional andgenetic

Narrow-band 1, 2, 3, 4, 8, 16, 24, 32, 48, 64, and 96 cycles/360º angular frequency filters

We measured human frequency response functions for eleven angular frequency filters using a forced-choice procedure in a supra-threshold summation paradigm. Each of the eleven functions of 17 experimental conditions was measured 4-9 times among 12 observers. Results show that, for the arbitrarily selected filter phases, maximum summation effect occurred at test frequency for all filters. These results lead to the conclusion that there are narrow-band angular frequency filters operating in human visual system mostly through summation surrounded by inhibition at the specific test frequency ranges. Our previous suggestion (Simas & Santos, 2002), arguing that summation for the higher angular frequency filters should occur if background angular frequency contrast were set to a maximum of 5 times the test frequency threshold, was supported (AU)

Se midieron, en observadores humanos, las funciones de once filtros sintonizados a la frecuencia angular. Para ello se empleó un procedimiento de elección forzada en un paradigma de sumación supra-umbral. Cada una de las once funciones de las 17condiciones experimentales se midió 4-9 veces para 12 observadores. Los resultados mostraron que, para todos los filtros y para las fases de filtro elegidas arbitrariamente, el efecto de sumación máxima ocurría a la frecuencia de prueba Este tipo de resultado lleva a concluir la existencia de filtros de frecuencia angular de banda estrecha que operan en el sistema visual humano, mayormente a través de sumación rodeada por inhibición en los rangos específicos de la frecuencia de prueba. Por otra parte, se obtuvo apoyo para nuestra anterior sugerencia (Simas y Santos, 2002) respecto a que la sumación para los filtros de frecuencia angular más alta debe ocurrir si el contraste de frecuencia angular de fondo se fija en un máximo de 5 veces el umbral de la frecuencia de prueba (AU)

Visual imagery without visual perception?

The question regarding visual imagery and visual perception remain an openissue. Many studies have tried to understand if the two processes share thesame mechanisms or if they are independent, using different neuralsubstrates. Most research has been directed towards the need of activation ofprimary visual areas during imagery. Here we review some of the worksproviding evidence for both claims. It seems that studying visual imagery inblind subjects can be used as a way of answering some of those questions,namely if it is possible to have visual imagery without visual perception.We present results from the work of our group using visual activation indreams and its relation with EEG’s spectral components, showing thatcongenitally blind have visual contents in their dreams and are able to drawthem; furthermore their Visual Activation Index is negatively correlated withEEG alpha power. This study supports the hypothesis that it is possible tohave visual imagery without visual experience

Proceso visuoperceptivo en la enfermedad de Parkinson: de la retina a la corteza frontal / Visuoperceptual processing in Parkinson’s disease: from the retina to the frontal cortex

Introducción. El creciente interés por los déficit cognitivos que presentan los pacientes con enfermedad de Parkinson ha dado lugar a la proliferación de trabajos sobre este tema durante los últimos años. En el presente artículo se revisa la alteración visuoespacial en dichos pacientes, que habitualmente se relaciona con otros trastornos como los que afectan a la planificación, la secuenciación, la atención o los procesos de la memoria. Desarrollo. Se exponen los hallazgos más relevantes que apuntan a que la existencia de esas alteraciones visuoespaciales que muestran los pacientes con enfermedad de Parkinson no son siempre secundarias a otros déficit cognitivos de tipo frontal, como se ha afirmado en los últimos años, sino que pueden deberse a trastornos en otros puntos anteriores del proceso perceptivo (como consecuencia de la deficiencia dopaminérgica en el circuito basal-talámico-cortical). Para ello, se clasifican los trastornos visuoperceptivos en función de su localización cerebral: desde la retina hasta el núcleo geniculado lateral, la corteza visual y la corteza extraestriada, y, finalmente, la corteza frontal y prefrontal. Conclusiones. Se propone la presente clasificación de los trastornos según la localización de los mismos en aras de una selección objetiva de la muestra y de las pruebas neuropsicológicas utilizadas en los estudios. Es deseable, a este respecto, un mayor consenso entre los investigadores a la hora de diseñar las investigaciones que versen sobre alteraciones visuoespaciales en los pacientes con enfermedad de Parkinson

Introduction. The growing interest in the cognitive impairment shown by patients with Parkinson’s disease has led to a wealth of research in this line over recent years. In this paper we review the visuospatial alterations in these patients, which are usually linked to other disorders such as those affecting planning, sequencing, attention or mnemonic processes. Development. We report the most relevant findings, which suggest that the existence of these visuospatial disorders shown by patients with Parkinson’s disease are not always secondary to other frontal-type cognitive impairments, as has been claimed in recent years. Instead, they may be due to disorders in other anterior points of the perceptive process (as a result of dopaminergic deficits in basal-thalamic-cortical circuits). Thus, visuoperceptual disorders are classified according to their location in the brain: from the retina to the lateral geniculate nucleus, the visual cortex and the extrastriate cortex and, finally, the frontal and prefrontal cortex. Conclusions. We propose this classification of the disorders according to their location to aid in achieving an objective selection of the sample and of the neuropsychological tests used in studies. In this regard, we consider that there should be a higher degree of agreement among researchers when it comes to designing research projects that deal with visuospatial disorders in patients with Parkinson’s disease

La “dinámica cerebral” de Justo Gonzalo en la historia / “Brain dynamics” of Justo Gonzalo in history

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Hipótesis: enfermedad de Parkinson, síndrome de deficiencia de recompensa y efectos adictivos de la levodopa / Hypothesis: Parkinson's disease, reward deficiency syndroyne and addictive efects of levodopa

Los pacientes parkinsonianos pueden ser especialmente susceptibles para desarrollar conductas adictivas por padecer un síndrome de déficit de recompensa. La dopamina está implicada en los procesos de sensibilización y adicción. Con la administración de fármacos de vida media corta (estimulación pulsátil por naturaleza) los pacientes con enfermedad de Parkinson (EP) pueden desarrollar conductas adictivas. Sin embargo, este fenómeno ocurre en muy pocos casos. Las bases moleculares de las discinesias inducidas por levodopa y la adicción a muchas sustancias son parecidas, pero no exactamente iguales porque se parte de situaciones diferentes y se persiguen objetivos diferentes. Además, la topografía de los cambios moleculares dentro de los núcleos y circuitos de los ganglios basales no es exactamente superponible (predomina en la porción motora en la EP y en la límbica en las adicciones). Las investigaciones que se lleven a cabo para esclarecer los mecanismos responsables de las adicciones pueden ser útiles para conocer la base fisiopatológica de las discinesias inducidas por levodopa, y viceversa. Esto podría redundar en la síntesis de fármacos u otras estrategias terapéuticas, preventivas, paliativas o curativas, beneficiosas para ambas situaciones (AU)

Períodos críticos de plasticidad cortical / Critical period of cortical plasticity

Introducción y desarrollo. Las alteraciones de la experiencia sensorial causan reordenamientos a gran escala de la conectividad cortical sólo en etapas tempranas de la vida. Tras un período crítico que aproximadamente termina en la pubertad, modificaciones similares requieren manipulaciones más invasivas, entre ellas deaferentación y lesiones corticales. En el ámbito celular, los mecanismos elementales responsables de la modificación sináptica parecen estar disponibles a lo largo de toda la vida. Por consiguiente, en adultos, la plasticidad dependiente de la experiencia podría estar limitada a factores adicionales, como la maduración de la inhibición o cambios en la matriz extracelular. Esta visión es compatible con una capacidad de modificación limitada, pero no ausente, de los circuitos corticales adultos. Esta idea también tiene interesantes implicaciones terapéuticas. Conclusión. En este escenario, la manipulación de estos factores limitantes, como la reducción de la inhibición sináptica, podría ser una estrategia útil para incrementar la plasticidad en la corteza adulta (AU)

Introduction and development. Alterations of sensory experience cause large-scale re-arrangements of cortical connectivity only early in life. After a critical period that roughly ends by puberty, comparable modifications requires more invasive manipulations, including deafferentation and cortical lesions. At a cellular level, the elementary mechanisms responsible for synaptic modification appear to be available throughout life. Thus, in adults, experience dependent plasticity might be constrained additional factors, like the maturation of inhibition or changes in the extra cellular matrix. Such view is consistent with a limited, but not absent, modifiability of adult cortical circuits. This view also has interesting therapeutical implications. Conclusion. In this scenario, manipulation of these limiting factors, for example reducing synaptic inhibition, might be a useful strategy to enhance plasticity and to restore function in the adult cortex (AU)

Combinación de nuevas técnicas electrofisiológicas y de imagen en el estudio de la función de la corteza visual primaria / Combination of new electrophysiological and imaging techniques in the study of primary visual cortex function

Objetivo.Se realiza una síntesis de las investigaciones que se llevan a cabo para tratar de explicar la selectividad a la orientación (SO) de la corteza visual primaria (V1), así como una descripción de las técnicas electrofisiológicas y de imagen que se utilizan. Desarrollo. El estudio de la SO de V1 es clave para comprender los mecanismos corticales de integración de la información, pero su desciframiento resulta complejo y, de momento, no hay consenso sobre cuál es el modelo que explica mejor la actividad de las neuronas de V1. Las investigaciones actuales se centran en averiguar el peso específico de las distintas entradas que puede recibir una célula cortical, tanto talámicas como procedentes de conexiones corticales laterales, y su relación con la arquitectura de la corteza. Para ello, se combinan técnicas de imagen óptica de señales intrínsecas con el registro intracelular de neuronas de V1. Experimentos recientes han demostrado diferencias entre la integración sináptica que realizan las neuronas localizadas en los dominios de isoorientación y las de los centros de orientación del mapa funcional de V1. Conclusiones. La información acerca de la actividad sináptica, combinada con la estructura funcional cortical, aporta nuevas pistas sobre la computación realizada por V1, las cuales sugieren que existe más de un mecanismo capaz de generar SO (AU)