N2 event-related potential component is associated with cardiac autonomic tone regulation during mental fatigue.

Mental fatigue alters cognitive performance and autonomic regulation. The neurovisceral model proposes that forebrain structures associated to cognitive control abilities influences heart rate variability. Parasympathetic mediated heart rate variability indices reduction during mental fatigue experience is well-described in previous studies, but the contribution of heart-brain axis to cardiac autonomic adaptation remains unknown. This study investigates the association between root mean square of successive differences between RR intervals (rMSSD) and N2 event-related potential component during visual prolonged odd/ball task (≅ 60min.). The comparison between task blocks shows that rMSSD (p = 0.004) and N2 (p = 0.04) decreased with time on task. Pearson correlation shows that ΔrMSSD is associated with ΔN2 (p = 0.007). Our results support the neurovisceral integration model showing that cognitive control contributes to cardiac autonomic tone adaptation during mental fatigue experience.

Early Alpha Reactivity is Associated with Long-Term Mental Fatigue Behavioral Impairments.

The quantitative analysis of electroencephalogram (qEEG) is a suitable tool for mental fatigue (MF) assessment. Here, we evaluated the effects of MF on behavioral performance and alpha power spectral density (PSD) and the association between early alpha PSD reactivity and long-term behavioral MF impairments. Nineteen right-handed adults (21.21 ± 1.77 years old) had their EEG measured during five blocks of the visual oddball paradigm (~ 60 min). A paired t-test was used to compare first and last block values of cognitive performance and alpha PSD. The sample was divided into high (HAG) and low alpha group (LAG) by early alpha PSD median values. The behavioral performance of the HAG and LAG was compared across the blocks by a two-way ANOVA with repeated measures (groups and blocks). MF impairs general behavioral performance and increases alpha PSD. The HAG presents more behavioral impairment when compared to LAG across the task. Simple linear regression between early alpha PSD and behavioral performance across the task can predict 19 to 39% of variation in general behavior impairment by MF. In conclusion, MF induction impairs general behavioral and increases alpha PSD. The other finding was that higher alpha PSD reactivity is associated to higher long-term behavioral impairments of MF. This work contributes to existing knowledge of MF by providing evidence that the possibility of investigating early electrophysiological biomarkers to predict long-term MF impairments.

Resting Cardiac Vagal Tone is Associated with Long-Term Frustration Level of Mental Workload: Ultra-short Term Recording Reliability.

Excessive mental workload represent a critical risk factor for workplace accidents. Heart rate variability (HRV) is a non-invasive low cost electrophysiological autonomic biomarker related to emotional and cognitive regulation. Several studies report that mental overload impairs parasympathetic-mediated HRV indices (e.g. rMSSD). However, the influence of resting state HRV as a predictor of long-term mental workload impairments remains unknown. Thirty participants (22 males; 8 females) had their HRV measured (5-min period) before performing the number search task. After the task, the mental load was accessed by the NASA-TLX questionnaire. A simple linear regression model between HRV and NASA-TLX dimensions showed that resting state rMSSD is associated to physical demand (ND-2, R2 = 0.143, p = 0.03) and frustration level (ND-6, R2 = 0.175, p = 0.02) dimensions of mental workload. The comparison between 1 and 5-min epochs suggests that regression models remain reliable even using the ultra-short term HRV (< 1 min) recording values (R2 values from 0.11 to 0.15 for ND-2 and R2 values from 0.16 to 0.19 for ND-6). These results suggest that resting state HRV is associated to long-term effects of mental workload on physical and emotional demands. In addition, the ultra-short term HRV indices remains reliable to assess ND-2 and ND-6 dimensions of mental workload when compared to gold-standard time interval (> 5 min). The resting state cardiac autonomic tone assessment optimizes the physiological approach with a quick, non-invasive and low-cost assessment that can provide insights about mental load adjustments to prevent work-related accidents.

Adaptações do cérebro durante uma tarefa de longa duração: Um estudo de Potencial Relacionado a Evento / Brain adaptations during a long-time task: An Event-Related Potential (ERP) study

Resumo O objetivo deste estudo é investigar o efeito da demanda cognitiva prolongada na modulação do Potencial Relacionado a Evento (ERP) em um paradigma de controle inibitório. Os dados foram coletados em 19 voluntários destros, com a média de idade de 21,21 (±1,77) anos, que realizaram o paradigma do Go/NoGo durante 50 minutos, com gravação sincronizada do eletroencefalograma para obtenção dos ERPs. O efeito do tempo de realização da tarefa provocou alterações significativas nas variáveis subjetivas, de desempenho cognitivo e nas amplitudes máximas dos componentes N2 e P3. Nossos resultados sugerem que quando nosso cérebro está submetido a demandas cognitivas extensas, ocorrem adaptações para a manutenção do desempenho comportamental através da estratégia de realocação de recursos energéticos.

Abstract The aim of this study is to investigate the effect of prolonged cognitive demand in Event Related Potential (ERP) modulation in inhibitory control paradigm. Data were collected in 19 right-handed volunteers with mean age of 21.21 (±1,77) years who performed the Go/NoGo paradigm for 50 minutes, with synchronized electroencephalogram recording to obtain the ERPs. The time on task effect induced significant changes in subjective variable, cognitive performance and maximum amplitudes of the N2 and P3 component. Our results suggest that when our brain is subjected to extensive cognitive demands, there are adaptations to maintain the behavioral performance through strategy reallocation of energy resources.

Ultra-short heart rate variability recording reliability: The effect of controlled paced breathing.

BACKGROUND: Recent studies have reported that Heart Rate Variability (HRV) indices remain reliable even during recordings shorter than 5 min, suggesting the ultra-short recording method as a valuable tool for autonomic assessment. However, the minimum time-epoch to obtain a reliable record for all HRV domains (time, frequency, and Poincare geometric measures), as well as the effect of respiratory rate on the reliability of these indices remains unknown. METHODS: Twenty volunteers had their HRV recorded in a seated position during spontaneous and controlled respiratory rhythms. HRV intervals with 1, 2, and 3 min were correlated with the gold standard period (6-min duration) and the mean values of all indices were compared in the two respiratory rhythm conditions. RESULTS: rMSSD and SD1 were more reliable for recordings with ultra-short duration at all time intervals (r values from 0.764 to 0.950, p < 0.05) for spontaneous breathing condition, whereas the other indices require longer recording time to obtain reliable values. The controlled breathing rhythm evokes stronger r values for time domain indices (r values from 0.83 to 0.99, p < 0.05 for rMSSD), but impairs the mean values replicability of domains across most time intervals. Although the use of standardized breathing increases the correlations coefficients, all HRV indices showed an increase in mean values (t values from 3.79 to 14.94, p < 0.001) except the RR and HF that presented a decrease (t = 4.14 and 5.96, p < 0.0001). CONCLUSION: Our results indicate that proper ultra-short-term recording method can provide a quick and reliable source of cardiac autonomic nervous system assessment.

Top-down vs. Bottom-up: alterações no processamento de informações durante a indução de fadiga mental / Top-down vs. bottom-up: alterations in information processing during mental fatigue induction

A Fadiga Mental (FM) ocorre durante ou após um período prolongado de demanda cognitiva repetitiva somado a recompensas insatisfatórias. Este estudo pretende investigar alterações no processamento de informações top-down e bottom-up nocontrole inibitório durante a indução de FM através do protocolo de tarefa cognitiva por tempo prolongado. Participaram do experimento 19 sujeitos (9 homens) com idades entre 18 e 24 anos (M=21,21 DP=1,77), submetidos ao paradigma Go/NoGo contendo cinco blocos de 250 tentativas com intervalos de 30 segundos entre blocos, totalizando 50 minutos de atividade. A ANOVA para medidas repetidas sugere efeito significativo do tempo de realização da tarefa no aumento no tempo de reação do processamento top-down, F4,15 = 3,66, p<0,05, no número de erros por omissão, F4,15 = 4,75, p<0,05, e uma redução no tempo de resposta do processamento bottom-up, F4,15 = 5,39, p<0,05. Estes achados sugerem que a realização de uma tarefa cognitiva durante um período prolongado provoca prejuízo significativo no desempenho cognitivo, com ênfase no processamento de informações top-down, não impedindo a realização de um comportamento, mas prejudicando sua qualidade de execução.

Mental Fatigue (FM) occurs during or after a prolonged period of repetitivecognitive demand coupled with unsatisfactory rewards. This study intends toinvestigate changes in the processing of top-down and bottom-up information oninhibitory control during FM induction through the cognitive task protocol for aprolonged time. A total of 19 subjects (9 males) aged 18 to 24 years (M = 21.21 SD= 1.77) were submitted to the Go / NoGo paradigm containing five blocks of 250trials with 30-second intervals between blocks, totalizing 50 minutes of activity.The ANOVA for repeated measures suggests a significant effect of the time ofaccomplishment of the task in the increase in the time of reaction of the top-downprocessing, F4,15 = 3.66, p <0.05, in the number of errors by default, F4,15 = 4.75, p<0.05, and a reduction in response time of bottom-up processing, F4.15 = 5.39, p<0.05. These findings suggest that performing a cognitive task over a prolongedperiod causes significant impairment in cognitive performance, with an emphasison top-down information processing, not hindering the performance of a behaviorbut impairing its quality of execution.

Processos cognitivos de experts: contribuições da psicologia, neurociência e tendências de pesquisa / Cognitive processes in experts: contributions from psychology, neuroscience and research trends

Um indivíduo detentor de intensa habilidade e conhecimento específicos em uma determinada área denomina-se expert. Historicamente, a civilização esteve interessada na investigação de sujeitos com performances diferenciadas no campo do esporte, ciência e arte. Os objetivos deste trabalho são ilustrar investigações científicas sobre a formação de experts, destacando as contribuições da psicologia e da neurociência, bem como realizar uma projeção de possíveis tendências de pesquisa. Para realizar esta revisão de literatura, os termos "Expert", "Alta Performance", "Eletroencefalograma (EEG)" e "Psicofisiologia" foram pesquisados nas bases de dados PubMed, ScienceDirect e Scielo de maneira individual e combinada nos idiomas Inglês e Português. Percebeu-se que cada período apresentou contribuições significativas na compreensão do desenvolvimento de um expert,complementando-se a partir do avanço metodológico e tecnológico que permitiram a elaboração de respostas mais profundas sobre o funcionamento cognitivo de experts. As tendências de pesquisa estão vinculadas à utilização de tecnologias de monitoramento do sistema nervoso para avaliação e compreensão dos processos cognitivos em experts, bem como no desenvolvimento de métodos de treinamento baseados em intervenções que interferem no funcionamento do sistema nervoso

An expert can be described as a person with intense skill and specific knowledge in a particular area. Historically, civilization has been interested in the investigation of subjects with different performances in sport, science and art. This paper aims to illustrate scientific research on the training of experts, highlighting the contributions of psychology and neuroscience and present a projection of possible research trends. To perform this literature review, the terms "Expert", "High Performance", "Electroencephalogram (EEG)" and "Psychophysiology" were searched in the PubMed, ScienceDirect and Scielo databases individually and combined in English and Portuguese. Each period presented significant contributions in the expert development understanding, complemented by the methodological and technological advance that allowed the elaboration of more complex hypoteshis on the cognitive functioning of experts. Research trends are related to nervous system monitoring technologies to evaluate and understand cognitive processes in experts, as well the training methods based on interventions that interfere direcly in nervous system functioning.

Processos cognitivos de experts: contribuições da psicologia, neurociência e tendências de pesquisa / Cognitive processes in experts: contributions from psychology, neuroscience and research trends

Um indivíduo detentor de intensa habilidade e conhecimento específicos em uma determinada área denomina-se expert. Historicamente, a civilização esteve interessada na investigação de sujeitos com performances diferenciadas no campo do esporte, ciência e arte. Os objetivos deste trabalho são ilustrar investigações científicas sobre a formação deexperts, destacando as contribuições da psicologia e da neurociência, bem como realizar uma projeção de possíveis tendências de pesquisa. Para realizar esta revisão de literatura, os termos “Expert”, “Alta Performance”, "Eletroencefalograma (EEG)” e “Psicofisiologia” foram pesquisados nas bases de dados PubMed, ScienceDirect e Scielo de maneira individual ecombinada nos idiomas Inglês e Português. Percebeu-se que cada período apresentou contribuições significativas na compreensão do desenvolvimento de um expert,complementando-se a partir do avanço metodológico e tecnológico que permitiram a elaboração de respostas mais profundas sobre o funcionamento cognitivo de experts. As tendências de pesquisa estão vinculadas à utilização de tecnologias de monitoramento dosistema nervoso para avaliação e compreensão dos processos cognitivos em experts, bem como no desenvolvimento de métodos de treinamento baseados em intervenções que interferem no funcionamento do sistema nervoso.(AU)

An expert can be described as a person with intense skill and specific knowledge in a particular area. Historically, civilization has been interested in the investigation of subjects with different performances in sport, science and art. This paper aims to illustrate scientific research on the training of experts, highlighting the contributions of psychology and neuroscience and present a projection of possible research trends. To perform this literature review, the terms "Expert", "High Performance", "Electroencephalogram (EEG)" and "Psychophysiology" were searched in the PubMed, ScienceDirect and Scielo databases individually and combined in English and Portuguese. Each period presented significant contributions in the expert development understanding, complemented by the methodological and technological advance that allowed the elaboration of more complex hypoteshis on the cognitive functioning of experts. Research trends are related to nervous system monitoring technologies to evaluate and understand cognitive processes in experts, as well the training methods based on interventions that interfere direcly in nervous system functioning.(AU)

Processing graded feedback: electrophysiological correlates of learning from small and large errors.

Feedback processing is important for learning and therefore may affect the consolidation of skills. Considerable research demonstrates electrophysiological differences between correct and incorrect feedback, but how we learn from small versus large errors is usually overlooked. This study investigated electrophysiological differences when processing small or large error feedback during a time estimation task. Data from high-learners and low-learners were analyzed separately. In both high- and low-learners, large error feedback was associated with higher feedback-related negativity (FRN) and small error feedback was associated with a larger P300 and increased amplitude over the motor related areas of the left hemisphere. In addition, small error feedback induced larger desynchronization in the alpha and beta bands with distinctly different topographies between the two learning groups: The high-learners showed a more localized decrease in beta power over the left frontocentral areas, and the low-learners showed a widespread reduction in the alpha power following small error feedback. Furthermore, only the high-learners showed an increase in phase synchronization between the midfrontal and left central areas. Importantly, this synchronization was correlated to how well the participants consolidated the estimation of the time interval. Thus, although large errors were associated with higher FRN, small errors were associated with larger oscillatory responses, which was more evident in the high-learners. Altogether, our results suggest an important role of the motor areas in the processing of error feedback for skill consolidation.

Psychophysiological correlates of the disposition effect.

We assess the psychophysiological characteristics underlying the disposition effect and find that subjects showing greater disposition effect are those who sweat more and present lower body temperature and heart rate.

Aspectos neurais em chutes no futebol: um estudo de caso sobre a adaptação de técnicas cinemétricas para avaliação e treinamento cognitivo / Neural aspects in soccer kicks: a case study about kinemetrics techniques adaptation for assessment and cognitive training

Nos esportes, procedimentos de cimetria são amplamente utilizados para a análise do gestual do atleta, mas raramente são empregados de forma a considerar aspectos cognitivos relacionados ao movimento. O presente trabalho se constitui como um estudo de caso que discute a implementação de um método cinemétrico capaz de considerar também processoscognitivos de alta ordem durante chutes de bola parada no futebol, como o cálculo da dimensão espacial, o estabelecimento de engramas motores, a identificação de tendências motoras e a variabilidade da precisão. As imagens da variação motora ao redor de um alvo pré-estabelecido foram analisadas através do software Dartfish Connecte através de análises estatísticas. Paradescrição dos resultados, consideramosa distribuição espacial dos chutes ao redor do alvo e a identificação de tendencias nos programas motores. Os achados foram compartilhados comatletas e comissão técnica a fim de ampliar a consciência dos detalhesrelacionados ao desempenho individual. Em conclusão, vimos que a adaptação metodológica da cinemetria para o estudo da cognição relacionada ao chutepode auxiliar treinadores na escolha docobrador mais eficiente e na identificação das melhores estratégias para estímulos no treinamento personalizado.

Aspectos neurais em chutes no futebol: um estudo de caso sobre a adaptação de técnicas cinemétricas para avaliação e treinamento cognitivo / Neural aspects in soccer kicks: a case study about kinemetrics techniques adaptation for assessment and cognitive training

Nos esportes, procedimentos de cimetria são amplamente utilizados para a análise do gestual do atleta, mas raramente são empregados de forma a considerar aspectos cognitivos relacionados ao movimento. O presente trabalho se constitui como um estudo de caso que discute a implementação de um método cinemétrico capaz de considerar também processoscognitivos de alta ordem durante chutes de bola parada no futebol, como o cálculo da dimensão espacial, o estabelecimento de engramas motores, a identificação de tendências motoras e a variabilidade da precisão. As imagens da variação motora ao redor de um alvo pré-estabelecido foram analisadas através do software Dartfish Connecte através de análises estatísticas. Paradescrição dos resultados, consideramosa distribuição espacial dos chutes ao redor do alvo e a identificação de tendencias nos programas motores. Os achados foram compartilhados comatletas e comissão técnica a fim de ampliar a consciência dos detalhesrelacionados ao desempenho individual. Em conclusão, vimos que a adaptação metodológica da cinemetria para o estudo da cognição relacionada ao chutepode auxiliar treinadores na escolha docobrador mais eficiente e na identificação das melhores estratégias para estímulos no treinamento personalizado.

Meditação e hipertensão arterial: uma análise da literatura

Este trabalho teve como objetivo compreender aprática da meditação e sua aplicabilidade na área dasaúde, através de uma revisão da literatura nacional einternacional. Para isso, foram feitas buscas em revistasespecializadas, livros e nos bancos de dados da ScienceDirect e PubMed, do período de 1985 a 2007, utilizandosea palavra-chave ?meditation?. Além disso, foirealizada uma nova busca e análise crítica sobre ostrabalhos encontrados nos mesmos bancos de dados doperíodo de 2002 a 2008, utilizando-se o cruzamento daspalavras-chave ?meditation? e ?hypertension?. Dadosencontrados demonstraram a eficácia da meditação naredução da pressão arterial sistólica (PAS) e pressãoarterial diastólica (PAD), entretanto também foramencontradas falhas metodológicas que podem tercomprometido os resultados destes trabalhos.

This work had as objective to understand the practiceof meditation and it?s applicability in the health area,through a review of national and international literature.To do this, searches were made in journals, books anddatabases like Science Direct and PubMed, from theperiod of 1985 to 2007, using the keyword ?meditation?.In addition, was conducted a new search and review ofwork?s that wore found in the same databases from theperiod of 2002 to 2008, using the intersection of the keywords ?meditation? and ?hypertension?. Obtained datashowed the effectiveness of meditation in reducingsystolic and diastolic blood pressure, however also foundmethodological failures that may have affected the resultsof the works.

Heart rate variability and cognitive function: effects of physical effort.

This study investigated alterations in heart rate variability (HRV) and cognitive performance before and after physical effort, for 30 high-level track and field athletes (23 males and 7 females). Interbeat intervals were assessed at the baseline and during each task of a CogState cognitive battery (simple reaction time, choice reaction time, working memory, short-term memory and sustained attention). Time and frequency domain measures of HRV were compared between conditions and between tasks. The results indicated differences in HRV between executive and non-executive tasks. There was a significant increase in sympathetic-modulation-related indices after physical effort. The differences between executive and non-executive tasks were the same in post-test. Correlations were found between HRV and cognitive performance, which differed by speed and accuracy. We conclude that HRV is related to cognitive demand and that the correlation between HRV and cognitive performance seems to be stronger after physical exercise. The results raise questions about the psychophysiological meaning of different HRV signals and this has implications for future research about the relationship between HRV and cognition.

Aspectos biológicos da visão no ultravioleta em beija-flor (Eupetomena macroura macroura) e nos peixes corimbatá (Prochilodus lineatus) e dace (Tribolodon hakonensis)

Busca aprofundar a compreensão de aspectos da fisiologia e morfologia da retina de vertebrados revelantes para a visão ultravioleta, utilizando como modelos o beija-flor Eupetomena macroura macroura e os peixes Corimbatá Prochilodus lineatus e dace Tribolodon hakonensis. Divide o estudo em três fases. No estudo 1 investiga os fotorreceptores da retina do beija-flor, através do exame das gotículas de óleo (GO). Determinados tipos de gotículas, seus tamanhos e distribuição na retina, aplicando-se a técnica de observação de fluorescência sob luz ultravioleta (UV) e a absorção das GO pela técnica de microespectrofotometria (MSP). Identifica 6 classes espectrais de GO; com iluminação UV as GO menores transparentes autofluorescem na região ventral, mas não na região dorsal. GO transparentes, não fluorescentes, são associados ao fotorreceptor do UV. Os resultados indicam que o beija-flor provavelmente tem visão tetracromática. Também mostra que sua visão de cores apresenta especialização regional: candidatos a cone UV estão na região dorsal, recebendo portanto imagens do chão, sugerindo um papel para esses cones no reconhecimento de flores, e não na navegação. No estudo 2 examina a resposta espectral (do 300 a 700 nm) das células horizontais do peixe Corimbatá para identificar os tipos de cromaticidade e se existe evidência para um receptor UV. Os resultados apontam que células horizontais de cromaticidade tipos CHB e CHT mostram respostas expectrais similares às de outras espécies: a célula CHB hiperpolariza todos os comprimentos de onda (300 a 620 nm) exceto no vermelho, onde despolariza; célula CHT despolariza no verde e hiperpolariza no UV, hiperpolariza no azul e despolariza no vermelho. Este novo tipo de célula horizontal (CH) é o primeiro a mostrar a oposição entre a luz UV e azul. No estudo 3 verifica se as células horizontais trifásicas (CHT) apresentam diferenças morfológicas na retina no peixe dace. As células localizadas são marcadas com Lucifer Yellow injetado iontoforeticamente e as retinas examinadas em um microscópio de fluorescência...(AU)

Discriminação de cores no beija-flor Eupetomena macroura macroura

Investiga a capacidade discriminativa de cor em beija-flores no ultravioleta (UV), a preferência de cor e mede a refletância das penas. Os Ss são 13 beija-flores Eupetomena macroura macroura, treinados a receberem água açucarada na presença de uma cor e, em seguida, testados na ausência da água, verificando a freqüência de respostas à diferentes cores, dentre as quais era incluída a de treino; realiza as sessões experimentais após privação de 3 h. No estudo de preferência de cor, são apresentados 4 estímulos: filtros de vidro colorido Schott (UV, verde, amarelo e vermelho) de 7cm de diâmetro sobre fundo de alumínio de igual tamanho, com orifício central de 1cm para acesso a água açucarada e dispostos em um painel vertical branco no viveiro. Verifica que o beija-flor pode ser facilmente treinado nessa tarefa e que a presença do experimentador não interfere na emissão de respostas; diferentes beija-flores treinados cada um a uma faixa no UV mostram alta capacidade discriminativa nessa região espectral; apresentam preferência pela cor vermelha. As medidas de refletância espectral feitas em pena de beija-flor mostram que variam para as diferentes regiões do corpo. Conclui que, uma vez que essas aves têm visão nessa região espectral, é possível que seja utilizada para o reconhecimento intra e inter-específico, além da localização de flores (AU)