Differences between hemispheres and in saccade latency regarding volleyball athletes and non-athletes during saccadic eye movements: an analysis using EEG / Diferenças inter-hemisféricas e na latência sacádica entre atletas de voleibol e não atletas durante movimentos oculares sacádicos: uma análise usando EEG

Abstract Background The saccadic eye movement is responsible for providing focus to a visual object of interest to the retina. In sports like volleyball, identifying relevant targets quickly is essential to a masterful performance. The training improves cortical regions underlying saccadic action, enabling more automated processing in athletes. Objective We investigated changes in the latency during the saccadic eye movement and the absolute theta power on the frontal and prefrontal cortices during the execution of the saccadic eye movement task in volleyball athletes and non-athletes. We hypothesized that the saccade latency and theta power would be lower due to training and perceptual-cognitive enhancement in volleyball players. Methods We recruited 30 healthy volunteers: 15 volleyball athletes (11 men and 4 women; mean age: 15.08 ± 1.06 years) and 15 non-athletes (5 men and 10 women; mean age: 18.00 ± 1.46 years). All tasks were performed simultaneously with electroencephalography signal recording. Results The latency of the saccadic eye movement presented a significant difference between the groups; a shorter time was observed among the athletes, associated with the players' superiority in terms of attention level. During the experiment, the athletes observed a decrease in absolute theta power compared to non-athletes on the electrodes of each frontal and prefrontal area. Conclusion In the present study, we observed the behavior of reaction time and absolute theta power in athletes and non-athletes during a saccadic movement task. Our findings corroborate the premise of cognitive improvement, mainly due to the reduction of saccadic latency and lower beta power, validating the neural efficiency hypothesis.

Resumo Antecedentes O movimento ocular sacádico é responsável por dar foco a um objeto visual de interesse para a retina. Em esportes como o vôlei, identificar alvos relevantes o mais rápido possível é essencial para se ter um desempenho magistral. O treinamento melhora as regiões corticais subjacentes à ação sacádica, e permite um processamento mais automatizado em atletas. Objetivo Investigamos as mudanças na latência durante o movimento ocular sacádico e a potência teta absoluta nos córtices frontal e pré-frontal durante a execução da tarefa de movimento ocular sacádico em atletas e não atletas de voleibol. Nossa hipótese é a de que a latência sacádica e a potência teta seriam menores em atletas devido ao treinamento e ao aprimoramento perceptivo-cognitivo em jogadores de voleibol. Métodos Ao todo, 30 voluntários saudáveis foram recrutados para este estudo: 15 atletas de voleibol (11 homens e 4 mulheres; idade média: 15,08 ± 1,06 anos) e 15 não atletas (5 homens e 10 mulheres; idade média: 18,00 ± 1,46 anos). Todas as tarefas foram realizadas simultaneamente com o registro do sinal eletroencefalográfico. Resultados O resultado da latência do movimento ocular sacádico apresentou diferença significativa entre os grupos, sendo observado menor tempo entre os atletas, associado à superioridade dos jogadores em termos de nível de atenção. Durante o experimento, nos eletrodos de cada área frontal e pré-frontal, observou-se uma diminuição na potência teta absoluta nos atletas em comparação aos não atletas. Conclusão Neste estudo, observou-se o comportamento do tempo de reação e da potência teta absoluta em atletas e não atletas durante uma tarefa de movimento sacádico. Nossos achados corroboram a premissa de melhora cognitiva, principalmente pela redução da latência sacádica e menor potência beta, o que valida a hipótese de eficiência neural.

Dopaminergic drugs alter beta coherence during motor imagery and motor execution in healthy adults / Drogas dopaminérgicas alteram a coerência beta durante a imagética motora e a execução motora em adultos saudáveis

Abstract Background: Motor Imagery (MI) represents the cognitive component of the movement and recruits dopaminergic systems. Objective: To investigate the role of dopaminergic system through the action of methylphenidate and risperidone over beta coherence during execution, action observation and motor imagery. Methods: Electroencephalography (EEG) data were recorded before and after the substance intake. For statistical analysis, a three-way ANOVA was used to identify changes in beta coherence induced by the group, task and the moment variables. Statistical significance was set at p≤0.007. Results: We found a main effect for group for C3/CZ, and a main effect for task for CZ/C4 pairs of electrodes. Furthermore, significant differences were found in the post-drug administration between groups for C3/CZ pair of electrodes, and between task for C4/CZ pair of electrodes. Conclusion: The administration of methylphenidate and risperidone was able to produce electrocortical changes of the cortical central regions, even when featuring antagonistic effects on the dopaminergic pathways. Moreover, the execution task allowed beta-band modulation increase.

Resumo Introdução: A imagética motora (IM) representa o componente cognitivo do movimento e recruta os sistemas dopaminérgicos. Objetivo: Investigar o papel do sistema dopaminérgico por meio da ação do metilfenidato e da risperidona sobre a coerência em beta durante a execução, observação de ação e imagética motora. Métodos: Os dados de eletroencefalografia (EEG) foram registrados antes e depois da ingestão das substâncias. Para a análise estatística, uma ANOVA de três vias foi utilizada para identificar mudanças na coerência beta induzidas pelas variáveis grupo, tarefa e momento. A significância estatística foi estabelecida em p≤0,007. Resultados: Encontramos um efeito principal para o grupo C3/CZ e um efeito principal para a tarefa nos pares de eletrodos CZ/C4. Além disso, diferenças significativas foram encontradas após a administração da droga entre os grupos para o par de eletrodos C3/CZ e entre tarefa para o par de eletrodos C4/CZ. Conclusão: A administração de metilfenidato e risperidona foi capaz de produzir alterações eletrocorticais das regiões somatomotoras, mesmo apresentando efeitos antagônicos nas vias dopaminérgicas. Além disso, a tarefa de execução provocou maior modulação da banda beta.

Deterioro cognitivo en pacientes con esclerosis múltiple / Cognitive impairment in patients with multiple sclerosis

La esclerosis múltiple es una enfermedad inflamatoria, autoinmune y neurodegenerativa del sistema nervioso central caracterizada por pérdida de la función motora y sensitiva; es considerada una de las principales causas de discapacidad en el adulto joven. Recientemente, se le ha dado gran importancia al deterioro cognitivo, por ser un síntoma frecuente y discapacitante. Este deterioro está presente en un 40 a 65% de los pacientes y afecta la velocidad de procesamiento de información, atención compleja, memoria de trabajo, memoria visual y verbal, fluencia verbal y funciones ejecutivas. Se puede presentar en el síndrome radiológico aislado, en el síndrome clínico aislado y en las diferentes fases de la enfermedad; además, es el responsable de la dependencia de algunos pacientes y de las dificultades para mantener o conseguir empleo. Este déficit cognitivo se asocia a atrofia del tálamo y se ha observado una correlación con las medidas de atrofia y con el volumen lesional cerebral. Existen diferentes herramientas para su evaluación; hay pruebas de cribado breves de 5 minutos de duración, hasta baterías extensas de 90 minutos. Respecto al tratamiento de las alteraciones cognitivas, no existe un tratamiento farmacológico específico; sin embargo, se considera que los fármacos modificadores de la enfermedad podrían tener una influencia favorable en la función cognitiva por sus efectos en la reducción de la actividad inflamatoria y la atrofia cerebral. En cuanto a la estimulación cognitiva, no existen datos concluyentes por las diferentes técnicas empleadas y las distintas medidas utilizadas para evaluar los resultados de las intervenciones.

Multiple sclerosis is an inflammatory, autoimmune and neurodegenerative central nervous system disease characterized by motor and sensitive function loss; it is considered to be one of the principal causes of disability in young adults. Recently, cognitive impairment has gain considerable attention because it is a frequent symptom that causes disability. Cognitive impairment it is present in 40 to 65% of patients and affectsspeed of information processing, complex attention, working memory, visual and verbal memory, verbal fluency and executive functions. It may be present in radiologically isolated syndrome, clinically isolated síndrome and in the different stages of the disease; it is responsible for patient’s dependence and for the difficulties to maintain or get an employment. Cognitive impairment is associated to thalamic atrophy and a correlation with brain atrophy and cerebral lesional volume has been observed. Different evaluation tools are available, there are 5 minutes short screening tests and comprehensive 90 minutes batteries. Regarding cognitive impairment treatment, there is not a specific pharmacological treatment, nevertheless, disease modifying therapies could have a favorable influence on cognitive function because of their effects in the reduction of inflammatory activity and brain atrophy. There are no conclusive data about the efficacy of cognitive stimulation because of the diverse techniques employed and the different measures used to evaluate the results of the interventions.

Alpha power oscillation in the frontal cortex under Bromazepam and Modafinil effects / Oscilações da potência alfa no córtex frontal sob influência do Bromazepam e Modafinil

ABSTRACTObjective Our aim was to investigate and compare the neuromodulatory effects of bromazepam (6 mg) and modafinil (200 mg) during a sensorimotor task analyzing the changes produced in the absolute alpha power.Method The sample was composed of 15 healthy individuals exposed to three experimental conditions: placebo, modafinil and bromazepam. EEG data were recorded before, during and after the execution of the task. A three-way ANOVA was applied, in order to compare the absolute alpha power among the factors: Group (control, bromazepam and modafinil) Condition (Pre and Post-drug ingestion) and Moment (pre and post-stimulus).Results Interaction was found between the group and condition factors for Fp1, F4 and F3. We observed a main effect of moment and condition for the Fp2, F8 and Fz electrodes.Conclusion We concluded that drugs may interfere in sensorimotor processes, such as in the performance of tasks carried out in an unpredictable scenario.

RESUMOObjetivo Investigar e comparar os efeitos neuromoduladores do bromazepam (6mg) e modafinil (200mg), durante a prática de uma tarefa sensoriomotora, analisando as modificações produzidas na potência absoluta de alfa.Método A amostra foi composta por 15 indivíduos saudáveis, expostos a três condições experimentais: Placebo, modafinil e bromazepam. Dados eletroencefalográficos foram registrados antes, durante e após a execução da tarefa motora. Um ANOVA three-way foi aplicado para comparar a potência absoluta de alfa nos fatores Grupo (controle, bromazepam e modafinil), Condição (Pré e Pós ingestão da droga) e Momento (Pré e Pós estimulo).Resultados Verificou-se interação entre os fatores grupo e condição para os eletrodos Fp1, F4 e F3. Observamos um efeito principal para momento e condição nos eletrodos Fp2, F8 e Fz.Conclusão Concluímos que as drogas, podem interferir em processos sensoriomotores, como no desempenho de tarefas executadas em um cenário imprevisível.

The effects of bromazepam over the central and frontal areas during a motor task: an EEG study / Os efeitos do bromazepam nas áreas corticais central e frontal durante execução de uma tarefa motora: um estudo de EEG

The present study investigates the influence of bromazepam while executing a motor task. Specifically, we intend to analyze the changes in alpha absolute power under two experimental conditions, bromazepam and placebo. We also included analyses of theta and beta frequencies. We collected electroencephalographic data before, during, and after motor task execution. We used a Two Way ANOVA to investigate the condition (PL × Br6 mg) and moment (pre and post) variables for the following electrodes: Fp1, Fp2, F7, F3, Fz, F4, F8, C3, CZ and C4. We found a main effect for condition on the electrodes FP1, F7, F3, Fz, F4, C3 and CZ, for alpha and beta bands. For beta band we also found a main effect for condition on the electrodes Fp2, F8 and C4; for theta band we identified a main effect for condition on C3, Cz and C4 electrodes. This finding suggests that the motor task did not have any influence on the electrocortical activity in alpha, and that the existing modifications were a consequence due merely to the drug use. Despite its anxiolytic and sedative action, bromazepam did not show any significant changes when the individuals executed a finger extension motor task.

O presente estudo investiga a influência do bromazepam durante a execução de uma tarefa motora. Especificamente, pretende-se analisar as mudanças na potência absoluta de alfa sob duas condições experimentais, bromazepam e placebo. Nós também incluímos as analises das frequências teta e beta. Foram coletados dados eletroencefalográficos antes, durante e depois da execução da tarefa motora. Usamos uma Anova de 2 fatores para investigar a condição (PL × Br6 mg) e variáveis no momento (pré e pós) para os seguintes eletrodos: Fp1, Fp2, F7, F3, Fz, F4, F8, C3, C4 e CZ. Encontramos um efeito principal para a condição e eletrodos FP1, F7, F3, Fz, F4, C3 e CZ para alfa e beta. Para beta também foi encontrado um efeito principal para condição nos eletrodos Fp2, F8 e C4; para theta nós identificamos um efeito principal para condition em C3, Cz e C4. Este achado sugere que a tarefa motora não tem qualquer influência sobre a atividade eletrocortical alfa e que as modificações existentes foram uma consequência devido o uso de drogas. Apesar de sua ação ansiolítica e sedativa, o bromazepam não apresentou mudança significativa quando os indivíduos executaram uma tarefa motora.