Os autores gostariam de agradecer seus colaboradores em estudos que empregam monitorização do movimento dos olhos da memória, com agradecimentos especiais ao Eyal Reingold, Shen Jiye, J. Neal Cohen, Robert R. Althoff, Hannula Deborah e Dave Warren. Este trabalho tem sido apoiado por Ciências Naturais e Pesquisa de Engenharia Council of Canada (NSERC), Canadian Institutes of Health Research (CIHR), o Canada Research Programa de Cadeiras e da Fundação Canadense para Inovação (CFI).

Equipamentos utilizados durante a aquisição de dados Eye Tracker O rastreador olho usados ​​no protocolo atual é um sistema EyeLink II (SR Research Ltd; Mississauga, Ontário, Canadá). Esta cabeça montado, baseado em vídeo olho rastreador posição do olho registros em X, Y coordenadas de quadro a uma taxa de amostragem de qualquer Hz 500 ou 250, com uma resolução espacial de &lt;0,1 °. Uma câmera é usada para monitorar a posição da cabeça através do envio de marcadores de infravermelho para sensores colocados nos quatro cantos do monitor que é visto pelos participantes. Duas câmeras adicionais são montados na cabeça situada abaixo cada um dos olhos, e iluminadores infravermelhos são usados ​​para observar o aluno e os reflexos da córnea. Posição do olho pode ser baseado em pupila e reflexos da córnea, ou com base no único aluno. A faixa de cabeça acolchoada do tracker do olho pode ser ajustada em dois aviões para caber confortavelmente o tamanho da cabeça de um participante adulto. A maioria dos óculos e lentes de contato podem ser acomodados pelo rastreador de olho. Computadores Dois PCs são usados ​​para a gravação dos movimentos oculares. Um computador serve como monitor de computador, que apresenta as telas de calibração, instruções tarefa necessária e as imagens usadas no paradigma experimental para os participantes. O computador exibir detalhes os parâmetros de coleta de dados que depois são regidos pelo computador host segundo. O computador host calcula em tempo real a posição olhar e grava os dados do movimento do olho para análise posterior, bem como qualquer botão do teclado ou respostas feitas ao participante. Configuração participante e operações do tracker olhos são realizadas através do PC host. Software Neste protocolo, o calendário ea ordem pela qual os estímulos experimentais serão apresentados aos participantes, ea maneira pela qual a posição dos olhos deve ser recolhida pelo PC host são programados através Experiment Builder, um programa de software especialmente desenvolvido pela SR Research Ltd a interface com o computador host olho tracker. No entanto, a apresentação do estímulo também pode ser realizado através de outros programas de software (por exemplo, Apresentação, Sistemas Neurocomportamentais; Albany, CA). Conversão dos dados de movimento dos olhos para uma série de fixação e sacada eventos que são tempo-locked a apresentação do estímulo (ou outro evento externo) é conseguida através do computador host e pode ser interrogado com dados Viewer, um programa de software desenvolvido pela SR Research Ltd , no entanto, novamente, outros programas podem ser utilizados para obter as medidas necessárias movimento dos olhos. Aqui, a detecção das fixações e sacadas são dependentes de um analisador em linha, que separa as amostras movimento primas olho em estados significativa (sacadas, pisca e fixações). Se a velocidade de duas amostras movimento sucessivo olho superior a 22 graus por segundo a uma distância de 0,1 °, as amostras são rotulados como uma sacada. Se o aluno está faltando para 3 ou mais amostras, a atividade olho é marcado como um piscar de olhos dentro do fluxo de dados. Não saccade e atividade blink não são considerados fixações. Procedimentos de rastreamento dos olhos. Abaixo, detalhamos os procedimentos para a obtenção de gravações de movimento do olho para cada participante. <ol><li> Consentimento. Antes da instalação participante, os participantes são apresentados a cabeça rastreador olho. O experimentador explica aos participantes que as posições da cabeça e dos olhos são monitoradas através de câmeras que estão contidos na cabeça. </li><li> Para um dado paradigma experimental, os participantes estão sentados a uma distância fixa do monitor para manter o mesmo ângulo visual em participantes. </li><li> Configuração da câmera Eye tracker. O capacete rastreador olho é ajustado para que o capacete é confortável e é improvável que se mover, mas não desconfortável em torno da cabeça. O capacete é ajustado para que a câmara pode enviar cabeça iluminação infravermelho para os marcadores externa no monitor. Cada uma das câmeras do olho estão situados nas hastes individuais que se estendem desde o capacete que permitem o ajuste em todos os eixos. As câmeras são posicionadas olho logo abaixo e um pouco longe de cada olho, sem obstruir a visão do participante s do monitor (ver Figura 1). As câmeras estão focadas para obter uma imagem clara e estável da pupila e reflexos da córnea. Painéis de status do computador host indicar se reflexões pupila e córnea estão sendo adquiridos. O limiar de iluminação pode ser ajustada para obter a gravação mais estável da pupila e reflexos da córnea. O experimentador, então, seleciona o paradigma experimental apropriado, e designa um nome de arquivo para as gravações subsequente movimento dos olhos. <img src="/files/ftp_upload/2108/2108fig1.jpg" alt="Figura 1" /> Figura 1. Exemplo de uma cabeça montada rastreador olho baseado em vídeo (à esquerda) eo display e hospedar PCs (direita). Note que o monitor na frente da parteicipant mostra a localização da pupila (ponto azul com crosshair) ea reflexão da córnea (ponto amarelo com crosshair) para auxiliar na configuração da câmera. </li><li> Calibração. Para obter gravações precisas da posição dos olhos no monitor, um procedimento de calibração é iniciada após configuração da câmera. Durante o procedimento de calibração, os participantes são instruídos a olhar para uma série de alvos que aparecem em vários locais no visor. Normalmente, os nove locais de destino são usados, mas de calibração pode ser realizada com apenas três locais de destino. A partir dessas nove localidades registradas, posição dos olhos em qualquer ponto na tela podem ser interpolados. </li><li> Validação. Após a calibração, um procedimento de validação é usado para verificar a precisão da gravação movimento dos olhos. Os mesmos nove locais de destino são fornecidos para o participante a fixar, ea diferença é calculada entre a posição atual e fixação da posição de fixação previamente gravados. Se a precisão média para gravação de posição para um (ou ambos) olhos excede os níveis aceitáveis ​​(erro médio &lt;0,5 ° e erro máximo de qualquer ponto &lt;1,0 °), os procedimentos de calibração e validação são repetidas. Após a aceitação dos níveis de precisão, o pesquisador pode determinar se a gravação movimento dos olhos deve ser monocular ou binocular. No caso de gravação monocular, o pesquisador pode determinar a partir do qual os dados dos olhos deve ser registado, ou o PC host pode selecionar automaticamente o olho com o menor erro médio eo erro máximo inferior. Enquanto calibração e validação pode ocorrer com o movimento da cabeça leve, é vantajoso para os participantes sentam-se ainda possível. Os participantes também são orientados a não antecipar os locais próximos das metas, mas sim para deslocar-se e fixar deliberadamente em diante, os únicos alvos quando eles aparecem e ficar fixado no alvo até que desapareça. </li><li> Paradigma Experimental. Instruções específicas para um dado paradigma são apresentados ao participante (por exemplo: &quot;Por favor livremente visualizar cada uma das imagens a seguir.&quot;), E gravação de dados é iniciada para a sessão. </li><li> Correção de deriva. Antes do início de cada estímulo experimental, uma correção de drift pode ser realizada por ter participantes olhar para um alvo de fixação central, enquanto pressiona um botão em um joypad ou o teclado para aceitar a posição de fixação. Quando a correção da deriva é utilizado, um julgamento não começará até que o participante com sucesso focam na região central dentro de fixação de 2,0 ° ao centro da meta. Se o participante fixates consistentemente maior do que 2,0 °, o participante deve novamente submetidos a procedimentos de calibração e validação. Qualquer diferença inferior a 2,0 ° entre a posição dos olhos e gravado a posição de fixação inicial obtido durante as gravações de calibração / validação é então observado como erro e contabilizados nos dados. </li><li> Apresentação do estímulo. Posição do olho, incluindo eventos de fixação e sacada, é gravado procedimentos drift seguinte correção para cada apresentação do estímulo. O experimentador pode controlar a precisão das gravações on-line através de inspeção do computador host. </li><li> Após a sessão de gravação do movimento ocular, medidas que caracterizam o movimento dos olhos digitalização padrões para diferentes tipos de imagens (por exemplo, romance, repetidos) podem ser obtidos com uma variedade de pacotes de software, como o Visualizador de SR Research Ltd s de dados. Além disso, a visualização de regiões específicas de um estímulo (por exemplo, inalterada, manipulado) pode ser caracterizada pela análise de movimentos oculares em relação ao pesquisador-drawn regiões de interesse que são criados para cada imagem quer na fase de programação paradigma ou após a coleta de dados. </li><li> Os participantes são informados sobre o propósito do experimento na conclusão da sessão. </li></ol> Resultados representante Várias medidas podem ser derivados a partir das gravações do movimento ocular, incluindo medidas que descrevem geral de visualização para a imagem (incluindo as características de cada fixação / sacada), e as medidas que descrevem o padrão de visualização que tem sido dirigida para uma determinada região de interesse dentro uma imagem 3. Medidas de visualização geral de uma imagem podem incluir (mas não estão limitados a): o número de fixações e do número de sacadas feitas à imagem, a duração média de cada fixação, bem como o montante total de visualização em tempo que foi gasto fixar-se em da imagem. Medidas que descrevem o padrão de visualização para uma determinada região de interesse incluem (mas não estão limitados a): o número de fixações feitas para a região de interesse, a quantidade de tempo gasto dentro de uma região de interesse, eo número de transições feita em / fora de uma região de interesse. Além disso, medidas podem ser derivados a partir das gravações do movimento ocular que delineiam o momento pelo qual (ou seja, quão cedo) um evento determinado movimento ocular ocorreu, comocomo quando, após o início de estímulo, os olhos se fixam em uma região específica de interesse, quando o saccade primeira é feita sobre uma imagem, ea entropia (restrição / aleatoriedade) inerente na seqüência de padrões de movimento dos olhos. Para qualquer determinada imagem, medidas de movimento dos olhos pode detalhar onde os olhos foram fixados, quando e por quanto tempo. Para obter um índice de memória, podemos dar aos espectadores diferentes tipos ou quantidades de exposição a diferentes conjuntos de imagens, e então comparar os padrões de visualização através desses conjuntos e todos os participantes. Por exemplo, para sondar a memória para a repetição de uma imagem, os padrões de digitalização pode ser contrastada entre as imagens novas e imagens que foram vistas várias vezes durante uma sessão de testes. Visualização de imagens repetidamente ao longo de uma sessão os resultados dos testes em uma diminuição na visão geral da imagem 2, 4-5, 8. Isto pode ser visto na Figura 2. Neste resultado representante de Riggs et al 11, os participantes viu fotos de rostos novos, uma vez em cada um dos cinco blocos de testes;. Com a exposição cada vez maior, houve uma diminuição na quantidade de fixações que os telespectadores fazem para os rostos. Para sondar a memória para detalhes particulares de uma imagem, os padrões de digitalização pode ser contrastada entre as imagens que têm sido repetidamente visto em sua forma original, inalterada (imagens repetidas) e imagens que tenham igualmente sido visto várias vezes durante uma sessão de testes, mas uma mudança foi introduzido algum elemento dentro de uma cena durante a exposição final (imagens manipuladas). Nesses casos, os padrões de digitalização são atraídos para a região diferencialmente que tenha sido alterado dentro de uma imagem manipulada em comparação com a região, mesmo sem alterações de imagens repetidas 2-3, 7-8. No entanto, os índices de olho tal movimento de memória não estão presentes em determinadas populações, como quando adultos mais idosos saudáveis ​​e pacientes com amnésia devido a danos no lobo temporal medial são avaliados por sua memória das relações espaciais entre os objetos nas cenas, como descrito na Figura 3 2, 8. Portanto, os resultados da monitorização do movimento dos olhos pode ser usada para a memória do contraste entre os grupos de participantes com diferentes status de neuropsicológica 2-3, 8-10. <img src="/files/ftp_upload/2108/2108fig2.jpg" alt="Figura 2" /> Figura 2. Movimentos dos olhos revelam a memória de repetição Neste resultado representante de nosso laboratório [11], os participantes faces vistas por 5 blocos de estudo;. Como o número de visualizações aumentada (1-5), o número de fixações para os rostos diminuiu. <img src="/files/ftp_upload/2108/2108fig3.jpg" alt="Figura 3" /> Figura 3. Movimentos dos olhos revelam memória para detalhes mudaram. Adultos mais jovens [2 (Experimentos 1, 2), 8 (Condição perfil grátis)] dirigiu uma maior proporção de suas fixações oculares total de uma região crítica em uma imagem manipulada que passou por uma mudança de um antes visualização quando comparado ao que a região não sofreu uma mudança, como no romance e imagens repetidas. Tais efeitos de memória estavam ausentes em idosos saudáveis ​​[8 (Condição perfil grátis], e em pacientes amnésicos [2].

<ol>
	<li>Bradfield, A. L., Wells, G. L., Olsen, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+damaging+effect+of+confirming+feedback+on+the+relation+between+eyewitness+certainty+and+identification+accuracy.">The damaging effect of confirming feedback on the relation between eyewitness certainty and identification accuracy.</a> J. Appl. Psychol. 87 (1), 112-120 (2002).</li><li>Ryan, J. D., Althoff, R. R., Whitlow, S., Cohen, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amnesia+is+a+deficit+in+relational+memory.">Amnesia is a deficit in relational memory.</a> Psych. Sci. 11 (6), 454-461 (2000).</li><li>Ryan, J. D., Cohen, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+nature+of+change+detection+and+online+representations+of+scenes.">The nature of change detection and online representations of scenes.</a> J. Exp. Psych. Hum. Percept. Perfor. 30, 98-1015 (2004).</li><li>Althoff, R. R., Cohen, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye-movement-based+memory+effect:+a+re-processing+effect+in+face+perception.">Eye-movement-based memory effect: a re-processing effect in face perception.</a> J. Exp. Psychol. Learn Mem. Cog. 25 (4), 997-1010 (1999).</li><li>Heisz, J. J., Shore, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=More+efficient+scanning+for+familiar+faces.">More efficient scanning for familiar faces.</a> J. Vis. 8 (1), 1-10 (2008).</li><li>Parker, R. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picture+processing+during+recognition.">Picture processing during recognition.</a> J. Exp. Psych. Hum. Percept. Perfor. 4, 284-293 (1978).</li><li>Hollingworth, A., Williams, C. C., Henderson, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=To+see+and+remember:+Visually+specific+information+is+retained+in+memory+from+previously+attended+objects+in+natural+scenes.">To see and remember: Visually specific information is retained in memory from previously attended objects in natural scenes.</a> Psychon Bull. Rev. 8, 761-768 (2001).</li><li>Ryan, J. D., Leung, G., Turk-Browne, N. B., Hasher, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+age-related+changes+in+inhibition+and+binding+using+eye+movement+monitoring.">Assessment of age-related changes in inhibition and binding using eye movement monitoring.</a> Psychol. Aging. 22 (2), 239-250 (2007).</li><li>Hannula, D. E., Ryan, J. D., Tranel, D., Cohen, N. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+onset+relational+memory+effects+are+evident+in+eye+movement+behavior,+but+not+in+hippocampal+amnesia.">Rapid onset relational memory effects are evident in eye movement behavior, but not in hippocampal amnesia.</a> J. Cog. Neuro. 19 (10), 1690-1705 (2007).</li><li>Bate, S., Haslam, C., Tree, J. J., Hodgson, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+of+an+eye+movement-based+memory+effect+in+congenital+prosopsagnosia.">Evidence of an eye movement-based memory effect in congenital prosopsagnosia.</a> Cortex. 44 (7), 806-819 (2008).</li><li>Riggs, L., McQuiggan, D., Chan, J., Anderson, A. K., Ryan, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emotion-+modulated+viewing+of+faces+by+association.">Emotion- modulated viewing of faces by association.</a> , .</li><li>Kramer, A. F., McCarley, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oculomotor+behaviour+as+a+reflection+of+attention+and+memory+processes:+Neural+mechanisms+and+applications+to+human+factors.">Oculomotor behaviour as a reflection of attention and memory processes: Neural mechanisms and applications to human factors.</a> Theor. Issues Ergon. Sci. 4 (1), 21-55 (2003).</li></ol>

Não há conflitos de interesse declarados.

Monitorização do movimento dos olhos é uma ferramenta eficiente e útil com que para avaliar a função de memória em uma variedade de populações. Este protocolo descreve o uso de uma cabeça montada rastreador olho baseado em vídeo, mas o protocolo pode ser facilmente adaptado para o uso de dispositivos de rastreamento remoto do olho, como rastreadores de olho remoto remove a necessidade de ajuste do capacete e simplificar os ajustes da câmera. No entanto, com um rastreador de olho remoto, o movimento da cabeç...

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Douglas A. McQuiggan
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Doug McQuiggan

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Erratum: Eye Movement Monitoring of Memory

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
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		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<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 (geralmente verbal) relatórios são normalmente utilizados para investigar a memória (por exemplo: &quot;Diga-me o que você lembra sobre a pessoa que você viu no banco ontem.&quot;), Porém tais relatórios podem muitas vezes ser pouco confiável ou sensível ao viés de resposta<sup&gt; 1</sup&gt;, E pode ser inalcançável em algumas populações participante. Além disso, relatórios explícita só revelam quando a informação chegou a consciência e não pode comentar sobre quando as memórias foram acessados ​​durante o processamento, independentemente de a informação é posteriormente acessados ​​de uma maneira consciente. Monitoramento dos movimentos oculares (eye tracking) fornece uma ferramenta pela qual a memória pode ser sondado, sem pedir aos participantes para comentar sobre o conteúdo de suas memórias, eo acesso de tais memórias podem ser revelados on-line<sup&gt; 2,3</sup&gt;. Trackers baseado em vídeo olho (ou cabeça-montado ou remoto) usar um sistema de câmeras e marcadores de infravermelho para analisar o aluno e reflexão da córnea em cada olho que o participante vê um monitor. Para trackers head-mounted olho, marcadores de infravermelhos também são utilizados para determinar a posição da cabeça para permitir o movimento da cabeça e localização mais precisa da posição do olho. Aqui, mostramos o uso de um sistema de rastreamento de cabeça montado olho para investigar o desempenho da memória em adultos neurologicamente intacta e neurologicamente-prejudicada. Procedimentos de monitorização do movimento dos olhos começam com a colocação do rastreador olho no participante, e configuração da cabeça e câmeras de olho. Procedimentos de calibração e validação são realizados para garantir a precisão da gravação a posição dos olhos. Em tempo real, gravações de X, Y-coordenar posições no monitor são então convertidos e usado para descrever períodos de tempo em que o olho é estático (ou seja, fixações) versus em movimento (ou seja, sacadas). Fixações e sacadas são de tempo fechado com relação ao início / deslocamento de um display visual ou outro evento externo (por exemplo, pressionar o botão). Manipulações experimentais são construídos para analisar como e quando os padrões de fixação e sacadas são alteradas através de diferentes tipos de experiência anterior. A influência da memória é revelado na medida em que a digitalização padrões para novas imagens diferem de padrões para a digitalização de imagens que foram previamente estudados<sup&gt; 2, 4-5</sup&gt;. Memória também pode ser interrogado pela sua especificidade, por exemplo, padrões dos movimentos oculares que diferem entre um idêntico e uma versão alterada de uma imagem previamente estudadas revelam o armazenamento dos detalhes alterados na memória<sup&gt; 2-3, 6-8</sup&gt;. Estes índices de memória podem ser comparados entre as populações dos participantes, proporcionando assim uma ferramenta poderosa por que para examinar a organização da memória em indivíduos saudáveis, e as mudanças específicas que ocorrem à memória com insultos neurológicos ou declínio<sup&gt; 03/02, 10/08</sup&gt;.

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Eye Movement Monitoring of Memory

Monitoramento dos movimentos oculares (ou eye tracking) revela que no espaço os olhos linger, quando e por quanto tempo. Aqui, demonstramos como o rastreamento dos olhos pode ser usada para investigar a integridade da memória em populações participante múltiplos, sem a necessidade de relatos verbais, ou de outra forma explícita,.

Monitoramento Eye Movement of Memory

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 ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

14.5K visualizações.  Rotman Research Institute. Monitoramento dos movimentos oculares (ou eye tracking) revela que no espaço os olhos linger, quando e por quanto tempo. Aqui, demonstramos como o rastreamento dos olhos pode ser usada para investigar a integridade da memória em populações participante múltiplos, sem a necessidade de relatos verbais, ou de outra forma explícita,.

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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 experimentais para estudo da fisiologia epitélio pigmentar da retina e Fisiopatologia

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

Neurociência

Brain Imaging Investigation of the Memory-Enhancing Effect of Emotion

Emotional events tend to be better remembered than non-emotional events1,2. One goal of cognitive and affective neuroscientists is 
to understand the neural mechanisms underlying this enhancing effect of emotion on memory. A method that has proven particularly influential in the 
investigation of the memory-enhancing effect of emotion is the so-called subsequent memory paradigm (SMP). This method was originally used to investigate the 
neural correlates of non-emotional memories3, and more recently we and others also applied it successfully to studies of emotional memory (reviewed in4, 5-7). 
Here, we describe a protocol that allows investigation of the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion using the SMP in conjunction with 
event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI). An important feature of the SMP is that it allows separation of brain activity specifically 
associated with memory from more general activity associated with perception. Moreover, in the context of investigating the impact of emotional stimuli, 
SMP allows identification of brain regions whose activity is susceptible to emotional modulation of both general/perceptual and memory-specific processing. 
This protocol can be used in healthy subjects8-15, as well as in clinical patients where there are alterations in the neural correlates of emotion perception 
and biases in remembering emotional events, such as those suffering from depression and post-traumatic stress disorder (PTSD)16, 17.

We present a protocol that uses functional magnetic resonance imaging to investigate the neural correlates of the memory-enhancing effect of emotion. This protocol allows identification of brain activity specifically linked to memory-related processing, contrary to more general perceptual processing, and can be used with healthy and clinical populations.

Investigação de imagens do cérebro do Efeito Memória de aumento da Emoção

Emotional events tend to be better remembered than non-emotional events1,2. One goal of cognitive and affective neuroscientists is 
to understand the ...

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.

Caracterização fisiológica, morfológica e neuroquímicos de Neurônios Modulada por Movimento

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.

Coerência entre a função cerebral cortical e Desempenho neurocognitiva durante condições de gravidade mudou

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

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.

Acessível usando Arrays LED para Foto Estimulação de Neurônios

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.

Transdução Viral seletiva de Adultos-nascido neurônios olfativos de crônica In vivo Estímulo 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.

Determinação rápida do limiar térmico nociceptivo em ratos diabéticos

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.

A gravação ótica da atividade neural supraliminares com resolução de uma única célula e um único pico

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

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.

Observação do movimento ciliar de células epiteliais do plexo coróide<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. ...

Characterizing the Relationship Between Eye Movement Parameters and Cognitive Functions in Non-demented Parkinson's Disease Patients with Eye Tracking

Cognitive impairment is a common phenomenon in Parkinson&#8217;s disease that has implications on the prognosis. A simple, noninvasive and objective proxy measurement of cognitive function in Parkinson&#8217;s disease will be helpful in detecting early cognitive decline. As a physiological metric, eye movement parameter is not confounded by the subject&#39;s attributes and intelligence and can function as a proxy marker if it correlates with cognitive functions. To this end, this study explored the relationship between the eye movement parameters and performance in cognitive tests in multiple domains. In the experiment, a visual search task with eye tracking was set up, where subjects were asked to look for a number embedded in an array of alphabets scattered randomly on a computer screen. The differentiation between the number and the alphabet is an overlearned task such that the confounding effect of cognitive ability on the eye movement parameters is minimized. The average saccadic amplitude and fixation duration were captured and calculated during the visual search task. The cognitive assessment battery covered domains of frontal-executive functions, attention, verbal and visual memory. It was found that prolonged fixation duration was associated with poorer performance in verbal fluency, visual and verbal memory, allowing further exploration on the use of eye movement parameters as proxy markers for cognitive function in Parkinson&#8217;s disease patients. The experimental paradigm has been found to be highly tolerable in our group of Parkinson&#39;s disease patients and could be applied transdiagnostically to other disease entities for similar research questions.

Here, we present a protocol to study the relationship between the eye movement parameters and cognitive functions in non-demented Parkinson&#39;s disease patients. The experiment used an eye tracker to measure the saccadic amplitude and fixation duration in a visual search task. The correlation with performance in multi-domain cognitive tasks was subsequently measured.

Caracterizando a relação entre os parâmetros do movimento ocular e funções cognitivas em pacientes não-Demented da doença de Parkinson com seguimento do olho

Cognitive impairment is a common phenomenon in Parkinson&#8217;s disease that has implications on the prognosis. A simple, noninvasive and objective proxy ...