Cognitive training on the solving of mathematical problems: an EEG study in young men / Entrenamiento cognitivo en la resolución de problemas matemáticos: un estudio de EEG en hombres jóvenes

Abstract. Objective. This study characterized the electroencephalographic correlation (rEEG) between prefrontal and parietalcortices in young men while solving logical-mathematical problems after 18 sessions of cognitive training. Method. Two training groups were formed: one trained with gradually increased complexity (CT), the other with no increase in complexity (ST). Results. CT had a greater number of correct responses in the post-training evaluation than ST and showed a higher correlation between the left frontopolar-parietal cortices in almost all EEG bands, and between the dorsolateral-parietal cortices in the alpha1 band while solving math problems post-training. Results suggest that major functional synchronization between the left prefrontal and parietal cortices plays an important role in improving mathematical problem-solving after cognitive training.

Resumen Objetivo. El presente estudio caracteriza la correlación electroencefalográfica (rEEG) entre las cortezas prefrontal y parietal en hombres jóvenes durante la resolución de problemas lógico-matemáticos después de 18 sesiones de entrenamiento cognitivo. Método. Se formaron dos grupos de entrenamiento: uno entrenado con un incremento gradual de complejidad (CT) y el otro sin incremento de complejidad (ST). Resultados. El grupo CT presentó un mayor número de respuestas correctas que el grupo ST en la evaluación post entrenamiento, a su vez mostró un incremento en la correlación entre las cortezas frontopolar y parietal izquierdas en la mayoría de las bandas, así como entre las cortezas dorsolateral y parietal en la banda alfa1 durante la resolución de problemas posterior al entrenamiento. Los resultados sugieren que el incremento en la sincronización funcional entre las cortezas prefrontal y parietal izquierdas juega un rol importante en la resolución de problemas matemáticos después del entrenamiento cognitivo.

Electroencephalographic changes and testosterone levels in a pubertal stress animal model: effects on adult sexual motivation / Cambios electroencefalográficos y niveles de testosterona en un modelo animal de estrés puberal: efectos sobre la motivación sexual adulta

Abstract Introduction Stress during puberty exerts long-term effects on endocrine systems and brain structures, such as the prefrontal cortex (PFC) and basolateral amygdala (BLA), two cerebral areas that participate in modulating sexual behavior and whose functioning is regulated by androgenic hormones. Objective To evaluate the effect of pubertal stress due to social isolation on the sexual motivation, serum testosterone levels, and electroencephalographic activity (EEG) of the PFC and BLA in male rats. Method Sixty sexually-experienced male rats were used. Thirty were stressed by social isolation during puberty (SG, housed 1 per cage, postnatal days 25-50); the other 30 formed the control group (CG, 5 per cage). All rats were implanted bilaterally with stainless steel electrodes in the PFC and BLA. EEGs were recorded during the awake-quiet state in two conditions: without sexual motivation (WSM), and with sexual motivation (SM). After EEG recording, the rats were sacrificed by decapitation to measure their testosterone levels. Results SG showed lower sexual motivation and testosterone levels, but higher amygdaline EEG activation in the presence of a receptive female, while CG showed higher prefrontal EEG activation. Discussion and conclusion It is probable that the decreased testosterone levels resulting from pubertal stress affected prefrontal and amygdaline functionality and, hence, sexual motivation. These data could explain some of the hormonal and cerebral changes associated with stress-induced sexual alterations, though this suggestion requires additional clinical and animal research.

Resumen Introducción El estrés durante la pubertad ejerce efectos a largo plazo sobre sistemas endocrinos y estructuras cerebrales como corteza prefrontal (CPF) y amígdala basolateral (ABL). Ambas estructuras participan en la modulación de la conducta sexual y su funcionamiento es regulado por andrógenos. Objetivo Evaluar los efectos del estrés puberal por aislamiento social sobre la motivación sexual, los niveles séricos de testosterona y la actividad electroencefalográfica (EEG) de la CPF y ABL en ratas macho. Método Se utilizaron sesenta ratas macho sexualmente expertas, 30 fueron estresadas por aislamiento social durante la pubertad (GE, hospedados 1 por caja, días 25 al 50 postnatal), y el resto conformó el grupo control (GC, hospedados 5 por caja). Las ratas fueron implantadas bilateralmente en la CPF y ABL y el EEG fue registrado durante estado vigilia-quieto en dos condiciones: sin motivación sexual (SMS) y con motivación sexual (MS). Finalmente, las ratas se sacrificaron por decapitación para medir los niveles de testosterona. Resultados El GE presentó menor motivación sexual, menores niveles de testosterona y, en presencia de una hembra receptiva, presentaron una mayor activación EEG amigdalina, mientras que el GC mostró una mayor activación EEG prefrontal. Discusión y conclusión Es probable que la disminución de los niveles de testosterona como resultado del estrés puberal haya afectado la funcionalidad prefrontal y amigdalina y, por ende, la motivación sexual. Estos datos pudieran explicar algunos de los cambios hormonales y cerebrales asociados con alteraciones sexuales producidas por estrés. Esta propuesta deberá explorarse en futuras investigaciones animales y clínicas.

Modelo animal de motivación y activación sexual: efectos del alcohol / Animal Model of Sexual Motivation and Arousal: Effects of Alcohol

Resumen La motivación y la activación sexual son dos procesos semi-independientes fundamentales para la ejecución de la conducta sexual. Empleando a la rata macho Wistar como modelo animal, se determinó el efecto de diferentes dosis de alcohol (0.75 g/kg; 1.0 g/kg; 1.25 g/kg etanol), sobre el acicalamiento genital, los toques de narina (índices de motivación sexual) y las erecciones peneanas sin contacto (índices de activación sexual). Dosis altas y moderadas de alcohol provocaron un efecto deletéreo sobre ambos procesos, mientras que dosis bajas facilitaron la activación sexual. Los resultados de este trabajo confirman que la motivación y activación sexual son dos procesos semi-independientes y muestran que el alcohol ejerce un efecto diferencial sobre cada uno de ellos.

Abstract Sexual motivation and arousal are two semi-independent processes that are fundamental to the performance of sexual behavior. In this study, male Wistar rats were used as an animal model to determine the effects of different doses of alcohol (0.75, 1.0 and 1.25 g/kg ethanol) on genital-grooming and nose-touching (two indices of sexual motivation), and non-contact penile erections (an index of sexual arousal). The moderate and high doses of alcohol had deleterious effects on both processes, while the low dose, in contrast, facilitated sexual activation. The results of this study confirm that sexual motivation and arousal are two semi-independent processes, and show that alcohol exerts differential effects on each one.

Caída abrupta del tono muscular al entrar a sueño MOR en el ser humano / Sudden drop of muscle tone at the onset of REM sleep in humans

Relatively low tonic electromyographic activity of the mentalis or sub-mentalis muscles constitutes one of the three electrophysiological signs for identifying rapid eye movement sleep (REM), described in the standardized manual for scoring sleep stages in human subjects. The other two signs, low voltage mixed frequency EEG activity and episodic rapid eye movements are inadequate for delimiting the start of REM sleep, because EEG activity resembles that of stage 1 and rapid eye movements are not constantly present. The term <> tonic EMG and not <> is used according to the standardized manual because tonic EMG shows considerable variation from subject to subject and from session to session, and more important because low EMG values may be reached during other sleep stages. Therefore, REM sleep scoring is based on <> tonic EMG. Despite the relevance of the loss of muscular tone for scoring the start of REM sleep and for sleep disorders -such as narcolepsy and REM sleep behavioral disorder, where loss of muscle tone or the lack of it is implicated-, very few quantitative studies of EMG activity during REM sleep in humans have been performed. Amplitude analysis of mentalis and orbicularis oris muscles and spectral power analysis of suprahyoid, masseter and temporalis muscles have demonstrated that EMG activity is lower during REM than during NREM sleep. The mentalis muscle maintains tonically the lowest values during REM sleep with very low variability during the same REM sleep episode and across REM episodes, except for very brief phasic activations, whereas during NREM sleep muscle tone shows large variations within the same sleep stage and along the night. Only one study exists which analyzes the time course of the loss of tone during the transition from NREM to REM sleep integrating the EMG amplitude. However, it was done for long time windows of 20 seconds that does not allow identifying the precise moment of EMG activity drop. Given that the fall in EMG activity is one of the main keys for REM sleep scoring, the objective of the present investigation is to describe the EMG activity of the mentalis muscle during the NREM-REM sleep transition by analyzing short time windows of two seconds. Ten healthy, young adult, right-handed subjects (5 men and 5 women) participated in the study after giving informed consent. All had regular sleeping habits, were in good health and were free of drugs, medication or caffeine intake as assessed by interviews and questionnaires on sleeping habits and health. Polysomnography (PSG) was recorded using a Grass model 8-20E polygraph with filters set at .03 and 70 Hz. Additionally to EEG (C3-A2 and C4-A1), electroculogram (EOG) and EMG of the mentalis muscle, nasal-oral air flow and EMG of anterior tibialis muscles were recorded to remove those subjects showing signs of sleep apnea or periodic limb movement disorder. EEG, EMG and EOG were digitized at 1024 Hz through an analog-to-digital converter of 12 bits resolution using the acquisition program Gamma (version 4.4). The initiation of the first three REM sleep episodes of one night for each subject was indicated in the PSG recordings, following the standardized rules of the manual for scoring sleep stages of human subjects. The fourth REM sleep episode was not considered for analysis because not all subjects had a fourth REM episode. EMG activity of the mentalis muscle of three 30-second epochs around the start of REM sleep (the previous one, the REM entrance and the posterior one) was analyzed. EMG activity was submitted to Fast Fourier Transform and absolute power for every 250 msec (256 points) was obtained for two broad bands: one from 24 to 28 Hz and the other from 28 to 32 Hz, as these have demonstrated significant differences between REM and NREM sleep, in previous studies. Absolute power values were log-transformed previous to statistical analysis to approximate them toward normal distribution. The time course of the drop in muscle tone was established in the case of each individual NREM-REM sleep transition for two second time windows, both visually on the EMG signal and also by statistically comparing consecutive 2-second averages of EMG absolute power (8 means of 250 msec). When there was no clear visual or statistical evidence of decreased EMG activity, the 30-second epoch was divided in half. Additionally, the first rapid eye movement was visually identified. EMG signals were visually inspected and absolute power values of two-second epochs containing eye movement or phasic EMG artifacts were substituted by the average of the preceding and following two-second means. This procedure was chosen instead of rejection in order to maintain the time sequence. The average of substituted epochs was lower than 1 for the NREM-REM sleep transitions. Once the significant differences were established for the individual NREM-REM sleep transitions, the absolute power for the 20 seconds prior and the 20 seconds after the turning point was averaged for the group and compared using the Student t test. A level of p <0.05 was required for significance for both individual and group analyses. EMG drop was statistically identified in 15 out of the 30 NREM-REM sleep transitions (p < 0.05). In 14 cases more than one significant difference was found due to phasic increases shorter than two seconds. Thus, EMG drop was established where both visual inspection of EMG signal and statistical differences were matched. It was necessary to divide the 30-second epoch in half just in one individual case. The comparison of EMG power after averaging for the group the 20 seconds before and the twenty seconds after the individual turning point showed that EMG absolute power was significantly different for the two bands (p < 0.0001 for both bands). The first eye movement occurred after the EMG drop in 28 out of the 30 NREM-REM sleep transitions within a range of 2 and 52 seconds. EMG fall was simultaneous to the first eye movement in one case and eye movement preceded EMG drop in just one NREM-REM sleep transition. Present results indicate that the loss of muscle tone of the mental is muscle during the transition from NREM to REM sleep occurs suddenly rather than gradually, within a time window lasting no longer than 2 sec. This could be appreciated in individual as well as in group analysis. It still remains a matter of debate if REM sleep is under the control of a single generator that simultaneously commands the start of all of its physiological changes, or if each of the physiological systems involved in REM sleep is under its own command starting at its own time and are only orchestrated by a common mechanism. The loss of muscle tone occurred before the first rapid eye movement in 29 out of 30 of the REM sleep onset episodes analyzed, upholding the proposition that physiological systems involved in REM sleep follow different time courses in agreement with non-simultaneous onset of the different physiological mechanisms as it happens with ponto-geniculate-occipital waves in cats that begin long before EEG desynchronization and EMG fall and with results observed in two studies in man which report that EMG amplitude decreases before eye movements. The sudden drop in muscle tone during NREM-REM sleep transition may help to understand the physiological mechanisms involved in sleep disorders where loss of muscle tone or the lack of it is implicated, such as narcolepsy and REM sleep behavioral disorder. It can also be used as an objective sign to establish the onset of REM sleep in research where the precise moment of REM sleep onset is needed. The time relationship among muscle tone fall and other physiological signs of REM sleep remains to be investigated.

De acuerdo con el manual estandarizado para la clasificación del sueño en el ser humano, tres variables fisiológicas marcan el inicio del sueño con movimientos oculares rápidos (MOR): la desincronización electroencefalográfica (EEG), los movimientos oculares rápidos y la pérdida de tono muscular. De estos tres indicadores, uno de ellos, los movimientos oculares rápidos, es una manifestación intermitente o fásica que consiste en movimientos que pueden ser aislados o emitirse en salvas de varios movimientos, pero que no está presente de manera continua. Los otros dos, la desincronización EEG y la atonía, aparecen desde el inicio y se mantienen durante todo el episodio de sueño MOR. Sin embargo, la actividad EEG del sueño MOR en el ser humano es muy semejante, bajo inspección visual, al EEG de la etapa 1, por lo que el EEG y los movimientos oculares rápidos no permiten determinar por sí solos el inicio del sueño MOR, por lo que la atonía muscular se hace indispensable para ello. A pesar de que la caída de tono muscular es uno de los principales indicadores del sueño con movimientos oculares rápidos (MOR) y de la importancia que tiene la actividad muscular durante esta etapa del sueño para comprender mejor los trastornos en que se encuentra alterada la pérdida del tono muscular, como la narcolepsia y el trastorno conductual del sueño MOR, son muy escasas las investigaciones sobre el curso temporal de la caída del tono muscular durante la transición del sueño NMOR al MOR en el ser humano. Dado que la caída del tono muscular es uno de los principales indicadores del SMOR y que ni la desincronización electroencefalográfica ni los movimientos oculares rápidos permiten señalar con precisión la entrada al sueño MOR, el principal objetivo de esta investigación es caracterizar el curso temporal de la disminución del tono del músculo mentalis por ventanas de dos segundos y describir en detalle su curso temporal durante la transición del sueño NMOR al MOR. El establecimiento del cambio EMG en el tiempo permitirá contar con un signo objetivo de la entrada al SMOR que contribuirá a comprender mejor los trastornos del sueño. Con este objetivo, se registró el sueño de 10 adultos jóvenes, sanos y diestros (cinco hombres y cinco mujeres). La polisomnografía (PSG) y la clasificación de las etapas del sueño se realizaron de acuerdo con los procedimientos habituales. Se identificaron las tres primeras entradas a sueño MOR de la noche. Se analizó el EMG del mentón de tres épocas de 30 segundos del periodo de inicio del SMOR (IMOR), una antes, una durante y otra después. Para cada sujeto y episodio de SMOR, se calculó el espectro de potencia absoluta (PA) para dos bandas anchas del EMG para épocas de 250 milisegundos. Se determinó individualmente para cada entrada a sueño MOR la evolución temporal de la caída del tono muscular del IMOR, promediando la PA para cada dos segundos, y se excluyeron los segmentos con artefactos. Se estableció la caída del tono muscular al encontrar diferencias significativas entre dos épocas consecutivas, así como visualmente en el trazo EMG. Posteriormente, se promedió la PA de 10 segmentos de dos segundos previos y de 10 segmentos posteriores a la caída del EMG para todo el grupo y se compararon por medio de la prueba t de Student para muestras correlacionadas. La caída del tono muscular en la transición del sueño NMOR al MOR ocurrió de manera abrupta y no paulatina en un intervalo no mayor a dos segundos. Los resultados estadísticos detectaron la caída del tono muscular tanto en los análisis individuales como de grupo. La aparición de la pérdida de tono muscular ocurrió antes del primer movimiento ocular en 29 de las 30 entradas a MOR analizadas. Estos resultados apoyan la observación de que los diversos sistemas fisiológicos involucrados en el sueño MOR entran en acción en diferentes momentos y no simultáneamente. La caída brusca del tono muscular puede constituir un indicador para determinar objetivamente la entrada al sueño MOR que a su vez se puede emplear para estudiar la pérdida del tono muscular en otras alteraciones, como la narcolepsia y el trastorno conductual del sueño MOR, así como en investigaciones que requieran establecer el momento preciso de la entrada al sueño MOR.

Correlatos cognoscitivos y potenciales relacionados a eventos (P300) en el envejecimiento / Cognitive correlates and potentials related to events (P300) in old age

El P300 es un componente de latencia tardía de los Potenciales Relacionados a Eventos (PRE), ampliamente estudiado, que ha sido relacionado con procesos psicológicos, tales como la toma de decisiones, la memoria, la resolución de la incertidumbre y la detección de estímulos. El P300 se ha utilizado para evaluar las bases neurofisiológicas de los cambios en los procesos cognoscitivos, que ocurren con el envejecimiento normal y patológico. El propósito del presente trabajo fue establecer la relación de los componentes N100 y P300 (latencia y amplitud), con el funcionamiento cognoscitivo, específicamente de la memoria. Para ello se estudiaron 106 sujetos neurológicamente intactos, con rangos de edad de los 20 a los 100 años. Los sujetos fueron evaluados neuropsicológica y electrofisiológicamente usando el paradigma clásico para generar el P300. El procedimiento estadístico consistió en un análisis de componentes principales y una correlación producto-momento de Pearson. Se encontró una correlación positiva entre las pruebas de atención y de memoria que requieren almacenamiento y evocación de la información. Los resultados electrofisiológicos y neuropsicológicos en sujetos normales, encontrados en el presente trabajo, aportan una referencia objetiva para poder hacer un diagnóstico diferencial entre un proceso benigno o patológico

El envejecimiento a través del P300 en una población mexicana / Aging through P300 in a Mexican population

En los últimos años se ha investigado la relación entre los potenciales relacionados a eventos y el procesamiento de información en el cerebro; uno de los potenciales ampliamente estudiados es el componente P300, que se ha utilizado para evaluar las bases neurofisiológicas de los cambios que ocurren en el envejecimiento normal y patológico. El propósito del presente trabajo fue establecer datos normativos del P300 (latencia y amplitud) en una población mexicana. Para ello se estudiaron a 106 sujetos neurológicamente intactos entre los 20 y los 100 años de edad, divididos en 7 grupos. Se realizó una valoración electrofisiológica usando el paradigma clásico para generar el P300, utilizando registros monopolares referidos a los lóbulos auriculares cortocircuitados en las derivaciones Fz, Cz, Pz, monitoreándose el movimiento ocular. Se aplicó un análisis de varianza con el fin de conocer los efectos de la edad en la latencia y e la amplitud del componente N100 y P300 para cada uno de las derivaciones. Este análisis reveló diferencias estadísticamente significativas con un nivel p< 0.05 entre los siete grupos de edad. El análisis de regresión lineal mostró un incremento por año de edad de la latencia del P300 de 0.38 ms. (r=0.3804 p< 0.001) y un decremento en la amplitud de -0.20 mV r=0.2036 p<0.03. Los datos normativos del componente P300 en nuestra población mexicana, aportarón una referencia objetiva para hacer un diagnóstico diferencial y una identificación temprana entre los enfermos con procesos demenciales y los que realmente cursan con un envejecimiento normal.

Effects of intrathecal administration of adrenergic agonists on the frequency of copulatory pelvic thrusting of the male rat

The effects of the intrathecal perispinal administration of adregergic agonists on the characteristic of frequency, duration, and vigor of pelvic thrusting displayed by male rats during copulation was assessed by an accelerometric technique. A different dose of one drug (noradrenaline, clonidine or isoproterenol) and saline as control was administered at the lumbosacral level of the spinal cord to sexually active male rats in tests of sexual behavior performed at weekly intervals. The intrathecal administration of noradrenaline (alpha-adrenoceptor agonist) increased the frequency of pelvic thrusting in mount and intromission responses, whereas both the alpha2-adrenoceptor agonist clinidine (25 µg) and the ß-adrenoceptor agonist isoproterenol ( 40 µg) reduced the frequency of pelvic thrusting in these responses as compared to values obtained under the intrathecal administration of saline. On the other hand, the duration of the thrusting trains and the potency or vigor of pelvic thrusting in mounts and intromissions did not differ from values obtained under saline treatment. These findings indicate a possible participation of noradrenaline in the modulation of the spinal mechanisms involved in the generation of rhytmic pelvic thrustint performed by the male rat during copulation

Los potenciales relacionados con los eventos: CNV y PINV en sujetos normales y disléxicos / Potencials related to events: CNV and PINV in normal and dyslexic subjects

La variación contingente negativa (CNV) es una onda cerebral que ha sido asociada con los procesos de expectancia, atención, anticipación y preparación de una respuesta. La duración o resolución de esta onda es conocida como la variación negativa postimperativa (PINV). En la presente investigación se estudiaron las características dela onda PINV en una población de niños con rendimiento escolar adecuado y niños con transtornos en el proceso de lectura. Con base en el rendimiento, en una batería psicoeducativa previamente administrada a 120 niños mexicanos, se seleccionaron 9 sujetos con rendimiento escolar adecuado y sin antecedentes patológicos y 9 sujetos cuya ejecución en la batería psicoeducativa se encontraba dos desviaciones estándar por debajo de las normas estandarizadas. Se utilizaron registros monopolares referidos a lóbulos auriculares cortocircuitados. Siguiendo el Sistema 10-20 internacional se colocaron electrodos en F3, Cz, P3 y 01. Debido a los resultados estadísticos, se observó que dos grupos de sujetos eran significativamente diferentes en la amplitud de la onda PINV en la zona parietal izquierda. Se discute la participación que puede tener esta zona en este transtorno y se consideran factores tales como espectancia, atención y procesamiento de la información en las diferentes encontradas