Seventy years since the invention of the averaging technique in Neurophysiology: Tribute to George Duncan Dawson / 70 anos da invenção da técnica de promediação na Neurofisiologia: Tributo a George Duncan Dawson

ABSTRACT In 1951, the physiologist George Duncan Dawson presented his work with the averaging of the signal in the evoked potentials (EPs), opening a new stage in the development of clinical neurophysiology. The authors present aspects of Professor Dawson's biography and a review of his work on the EPs and, mainly, the article reveals the new technique in detail that would allow the growth of the clinical application of the visual, auditory, and somatosensory EPs.

RESUMO Em 1951 o fisiologista George Duncan Dawson apresentou seu trabalho com a promediação de sinal nos potenciais evocados, abrindo uma nova etapa no desenvolvimento da neurofisiologia clínica. Os autores apresentam aspectos da biografia do professor Dawson e uma revisão de seus trabalhos sobre os potenciais evocados, principalmente do artigo que mostrava a nova técnica, que viria a permitir o crescimento da aplicação clínica dos potenciais evocados visual, auditivo e somatossensitivo.

Seventy years since the invention of the averaging technique in Neurophysiology: Tribute to George Duncan Dawson.

OBJECTIVE: In 1951, the physiologist George Duncan Dawson presented his work with the averaging of the signal in the evoked potentials (EPs), opening a new stage in the development of clinical neurophysiology. The authors present aspects of Professor Dawson's biography and a review of his work on the EPs and, mainly, the article reveals the new technique in detail that would allow the growth of the clinical application of the visual, auditory, and somatosensory EPs.

Recent refinements to cranial implants for rhesus macaques (Macaca mulatta).

The advent of cranial implants revolutionized primate neurophysiological research because they allow researchers to stably record neural activity from monkeys during active behavior. Cranial implants have improved over the years since their introduction, but chronic implants still increase the risk for medical complications including bacterial contamination and resultant infection, chronic inflammation, bone and tissue loss and complications related to the use of dental acrylic. These complications can lead to implant failure and early termination of study protocols. In an effort to reduce complications, we describe several refinements that have helped us improve cranial implants and the wellbeing of implanted primates.

Development of a new haptic perception instrument: a pilot study / Desenvolvimento de um novo instrumento de avaliação da percepção háptica: um estudo piloto

ABSTRACT Objective Hand sensory tests do not consider distinct physiological receptors, nor detect normal range variations concerning developmental or pathological changes. We developed an instrument with a set of tests with timing and scoring for assessing haptic perception, which is the interaction between sensory and motor systems, in surfaces exploration, by moving hands. Method Firstly, group meetings were set for test/manual conception and materials testing. The test/manual were submitted to 30 reviewers in 3 stages (10 reviewers on each stage). Results The Hand Haptic Perception Instrument (HHPI) evaluates hand sensorimotor performance on six domains: depression, elevation, texture, compressibility, weight (barognosis) and form perception. Each domain requires specific materials. Score ranges from 0 to 57, being 0 the worst rating. Conclusion This methodological process allowed the development of six domains and instructions to assess haptic perception. This version of HHPI is a pilot model. Further studies will determine reliability and normality ranges.

RESUMO Objetivo Testes de sensibilidade manual não consideram receptores fisiológicos distintos, tampouco variações do desenvolvimento normal ou patológico. Desenvolvemos um instrumento, com pontuação e tempo de desempenho, para avaliar percepção háptica, que é a interação sensório-motora na exploração de superfícies, pelo movimento das mãos. Método Reuniões de grupo foram estabelecidas para desenvolver os testes/ manual e testar materiais. O instrumento e seu manual foram submetidos a 30 revisores, em 3 estágios (com 10 revisores em cada estágio). Resultados O instrumento de avaliação da percepção háptica manual (IAPHM) avalia o desempenho sensório-motor da mão em seis domínios: depressão, elevação, textura, compressibilidade, peso (barognosia) e percepção de forma. Cada domínio requer materiais específicos. A pontuação vai de 0 a 57, sendo 0 a pior pontuação. Conclusão Esse método permitiu o desenvolvimento do instrumento para avaliar percepção háptica. Essa versão do IAPHM é um modelo piloto. Estudos futuros determinarão confiabilidade e variações de normalidade.

Development of a new haptic perception instrument: a pilot study.

OBJECTIVE: Hand sensory tests do not consider distinct physiological receptors, nor detect normal range variations concerning developmental or pathological changes. We developed an instrument with a set of tests with timing and scoring for assessing haptic perception, which is the interaction between sensory and motor systems, in surfaces exploration, by moving hands. METHOD: Firstly, group meetings were set for test/manual conception and materials testing. The test/manual were submitted to 30 reviewers in 3 stages (10 reviewers on each stage). RESULTS: The Hand Haptic Perception Instrument (HHPI) evaluates hand sensorimotor performance on six domains: depression, elevation, texture, compressibility, weight (barognosis) and form perception. Each domain requires specific materials. Score ranges from 0 to 57, being 0 the worst rating. CONCLUSION: This methodological process allowed the development of six domains and instructions to assess haptic perception. This version of HHPI is a pilot model. Further studies will determine reliability and normality ranges.

Solutions to the cocktail party problem in insects: selective filters, spatial release from masking and gain control in tropical crickets.

BACKGROUND: Insects often communicate by sound in mixed species choruses; like humans and many vertebrates in crowded social environments they thus have to solve cocktail-party-like problems in order to ensure successful communication with conspecifics. This is even more a problem in species-rich environments like tropical rainforests, where background noise levels of up to 60 dB SPL have been measured. PRINCIPAL FINDINGS: Using neurophysiological methods we investigated the effect of natural background noise (masker) on signal detection thresholds in two tropical cricket species Paroecanthus podagrosus and Diatrypa sp., both in the laboratory and outdoors. We identified three 'bottom-up' mechanisms which contribute to an excellent neuronal representation of conspecific signals despite the masking background. First, the sharply tuned frequency selectivity of the receiver reduces the amount of masking energy around the species-specific calling song frequency. Laboratory experiments yielded an average signal-to-noise ratio (SNR) of -8 dB, when masker and signal were broadcast from the same side. Secondly, displacing the masker by 180° from the signal improved SNRs by further 6 to 9 dB, a phenomenon known as spatial release from masking. Surprisingly, experiments carried out directly in the nocturnal rainforest yielded SNRs of about -23 dB compared with those in the laboratory with the same masker, where SNRs reached only -14.5 and -16 dB in both species. Finally, a neuronal gain control mechanism enhances the contrast between the responses to signals and the masker, by inhibition of neuronal activity in interstimulus intervals. CONCLUSIONS: Thus, conventional speaker playbacks in the lab apparently do not properly reconstruct the masking noise situation in a spatially realistic manner, since under real world conditions multiple sound sources are spatially distributed in space. Our results also indicate that without knowledge of the receiver properties and the spatial release mechanisms the detrimental effect of noise may be strongly overestimated.

Mielopatia cervical por instabilidade atlanto-axial em portadora de trissomia do 21: diagnóstico neurofisiológico / Cervical myelopathy by atlantoaxial instability in a patiente with trisomy 21

Os autores apresentam o caso de uma mulher portadora da síndrome de Down com um quadro de paraparesia assimétrica de maior gravidade no lado esquerdo há sete meses, sem sintomas sensitivos ou autonômicos. Foi encaminhada para realização de investigação neurofisiológica especificamente a eletroneuromiografia. Os autores descrevem a estratégia da investigação neurofisiológica para evidenciar a mielopatia e demonstram a presença de subluxação atlanto-axial por Raio X e Tomografia computadorizada.

The authors present a clinical case of a woman with Down syndrome and an asymmetric paraparesis, more severe on the left side, for seven months, without sensory or autonomic symptoms. She was sent for neurophysiological evaluation, specifically electromyography. The authors describe a neurophysiological strategy in order to evidence the involvement of cervical medulla and conluded to be a cases of atlanto-axial subluxation by X-ray and Computed Tomography.

Minor and unsystematic cortical topographic changes of attention correlates between modalities.

In this study we analyzed the topography of induced cortical oscillations in 20 healthy individuals performing simple attention tasks. We were interested in qualitatively replicating our recent findings on the localization of attention-induced beta bands during a visual task [1], and verifying whether significant topographic changes would follow the change of attention to the auditory modality. We computed corrected latency averaging of each induced frequency bands, and modeled their generators by current density reconstruction with Lp-norm minimization. We quantified topographic similarity between conditions by an analysis of correlations, whereas the inter-modality significant differences in attention correlates were illustrated in each individual case. We replicated the qualitative result of highly idiosyncratic topography of attention-related activity to individuals, manifested both in the beta bands, and previously studied slow potential distributions [2]. Visual inspection of both scalp potentials and distribution of cortical currents showed minor changes in attention-related bands with respect to modality, as compared to the theta and delta bands, known to be major contributors to the sensory-related potentials. Quantitative results agreed with visual inspection, supporting to the conclusion that attention-related activity does not change much between modalities, and whatever individual changes do occur, they are not systematic in cortical localization across subjects. We discuss our results, combined with results from other studies that present individual data, with respect to the function of cortical association areas.

Neurophysiology of perceived confidence.

In a partial report paradigm, subjects observe during a brief presentation a cluttered field and after some time - typically ranging from 100 ms to a second - are asked to report a subset of the presented elements. A vast buffer of information is transiently available to be broadcasted which, if not retrieved in time, fades rapidly without reaching consciousness. An interesting feature of this experiment is that objective performance and subjective confidence is decoupled. This converts this paradigm in an ideal vehicle to understand the brain dynamics of the construction of confidence. Here we report a high-density EEG experiment in which we infer elements of the EEG response which are indicative of subjective confidence. We find that an early response during encoding partially correlates with perceived confidence. However, the bulk of the weight of subjective confidence is determined during a late, N400-like waveform, during the retrieval stage. This shows that we can find markers of access to internal, subjective states, that are uncoupled from objective response and stimulus properties of the task, and we propose that this can be used with decoding methods of EEG to infer subjective mental states.

A new treadmill-type motorized walking belt machine for video recording of the rat's gait and sciatic functional index measurement. A comparative study with other methods.

The sciatic functional index (SFI) is a remarkable tool to assess dysfunction and functional recovery of the sciatic nerve of rats. Usually measured on hind foot imprints on paper, a new method is now being proposed, by direct analysis of video recorded foot sole images obtained with a treadmill-type walking belt machine functioning with gait speed control (G1). Results were compared with the SFI measured on imprints on paper (G2) and on video recorded foot sole images obtained with a static see-through runway (G3). The right sciatic nerve of 19 adult female Wistar rats was crushed by the application of a controlled load. Impressions/images obtained both preoperatively and at weekly intervals for eight consecutive postoperative weeks were digitized, stored and analyzed in a computer loaded with specific software, the SFI being automatically calculated after measuring the appropriate parameters. SFI differed significantly between G1 and G2 and G1 and G3 (p<0.05), but not between G2 and G3 (p>0.05) during the first and second postoperative weeks, nonsignificant differences (p>0.05) being observed for any comparison between groups during the third through eighth postoperative weeks. We conclude that the three methods yielded equivalent results from the third week onward, but both video recording methods (G2 and G3) permitted a more adequate early evaluation (first and second weeks), since the SFI parameters were more easily identifiable. Images obtained with the walking belt machine are more uniform and sharper, thus contributing to reduce the influence of biases observed with imprints on paper.

Polioencefalomalacia em ruminantes / Polioencephalomalacia in ruminants

Polioencefalomalacia (PEM) de ruminantes é uma doença complexa. O termo indica um diagnóstico morfológico em que necrose neuronal grave resulta em amolecimento da substância cinzenta do cérebro. Interpretada no início como uma doença única, causada por deficiência de tiamina, acredita-se hoje que várias causas e diferentes mecanismos patogênicos, ou um único mecanismo patogênico disparado por diferentes agentes, sejam responsáveis pelo aparecimento da doença. Neste artigo, as possíveis causas e a patogênese de PEM em ruminantes são criticamente revisadas e discutidas. Também são revisadas a epidemiologia, os sinais clínicos, os achados macro e microscópicos e os métodos de diagnóstico, tratamento e controle.

Polioencephalomalacia (PEM) of ruminants is a complex disease. The term indicates a morphological diagnosis where severe neuronal necrosis results in softening of cerebral grey matter. Initially though as a single disease caused by thiamine deficiency, PEM is currently believe to have several causes and different pathogenic mechanisms or a single pathogenic organism triggered by different agents are responsible for the disease. In this paper the possible causes and pathogenesis of PEM in ruminants are critically reviewed and discussed. Also are reviewed the epidemiology, clinical signs, gross and histological findings, methods of diagnosis, treatment and control.

Polioencefalomalacia em ruminantes

Polioencefalomalacia (PEM) de ruminantes é uma doença complexa. O termo indica um diagnóstico morfológico em que necrose neuronal grave resulta em amolecimento da substância cinzenta do cérebro. Interpretada no início como uma doença única, causada por deficiência de tiamina, acredita-se hoje que várias causas e diferentes mecanismos patogênicos, ou um único mecanismo patogênico disparado por diferentes agentes, sejam responsáveis pelo aparecimento da doença. Neste artigo, as possíveis causas e a patogênese de PEM em ruminantes são criticamente revisadas e discutidas. Também são revisadas a epidemiologia, os sinais clínicos, os achados macro e microscópicos e os métodos de diagnóstico, tratamento e controle.(AU)

Polioencephalomalacia (PEM) of ruminants is a complex disease. The term indicates a morphological diagnosis where severe neuronal necrosis results in softening of cerebral grey matter. Initially though as a single disease caused by thiamine deficiency, PEM is currently believe to have several causes and different pathogenic mechanisms or a single pathogenic organism triggered by different agents are responsible for the disease. In this paper the possible causes and pathogenesis of PEM in ruminants are critically reviewed and discussed. Also are reviewed the epidemiology, clinical signs, gross and histological findings, methods of diagnosis, treatment and control.(AU)

Design and construction of a photoresistive sensor for monitoring the rat vibrissal displacement.

Rats sweep their vibrissae in a rhythmic and coordinated fashion in order to acquire tactile information from their environment. Measuring vibrissae movement has become a matter of increased attention, from several labs, over the last few years. We describe the design and construction of an inexpensive photoresistive sensor that registers horizontal vibrissae movement. The device consists of an LED array and a light-dependent resistor (LDR) covered by a coating with varying transparency along its axis. When a vibrissa is located in the sensor, it generates a shadowy line over the photosensitive material, thus changing the LDR resistance. These changes are transduced into voltage changes. Our measurements on vibrissa show that this simple and inexpensive sensor effectively monitors the movement of a single vibrissa.

A naturalização dos fenômenos sobrenaturais e a construção do cérebro “possuído”: um estudo da medicalização do transe e da possessão no século XIX / The naturalization of supernatural phenomena and the construction of the

Este trabalho procura discutir o modo como os fenômenos sobrenaturais foram apropriados, pela ciência, no século XIX. A teoria do magnetismo animal, criada por Mesmer, com suas variadas interpretações por várias gerações de discípulos; a construção da teoria da hipnose, com a codificação da histeria abrindo definitivamente as portas das censuras acadêmicas; e a teoria da dissociação, criada no final daquele século, demonstram diferentes explicações fisicalistas que, muitas vezes, serviram para estabelecer distâncias entre um saber popular e o conhecimento de elites profissionais. A construção do cérebro “possuído”, no século XIX, apoiada na nosologia da histeria, codificada pela Escola de Salpêtrière, refletiu uma importante transformação social da época, em um processo de laicização da assistência pública, fundamental para a afirmação da psiquiatria como disciplina nascente. Atualmente, a codificação de fenômenos complexos, como transe e possessão espiritual que povoam a imaginação ou a superstição popular, ganha o estatuto de entidade nosológica, a partir das classificações diagnósticas oficiais da psiquiatria hegemônica. O cérebro será quase sempre a referência utilizada na esperança de naturalização do sobrenatural.

Neurophysiology of perceptual and motor aspects of interception.

The interception of moving targets is a complex activity that involves a dynamic interplay of several perceptual and motor processes and therefore involves a rich interaction among several brain areas. Although the behavioral aspects of interception have been studied for the past three decades, it is only during the past decade that neural studies have been focused on this problem. In addition to the interception itself, several neural studies have explored, within that context, the underlying mechanisms concerning perceptual aspects of moving stimuli, such as optic flow and apparent motion. In this review, we discuss the wealth of knowledge that has accumulated on this topic with an emphasis on the results of neural studies in behaving monkeys.

Ensaio clínico e neurofisiológico sobre a resposta do nervo ulnar, na hanseníase em reação tipo 1 e tipo 2, sob diferentes regimes de esteróides via oral / Clinical and neurophisiology assay on the reply of the nerve to ulnar, in leprosy in reaction type 1 and type 2, under different regimes of steroids saw verbal

A neuropatia da hanseniase se agrava durante as reacoes e evolui, frequentemente, com perda axonal, para as deficiencias fisicas. Do conhecimento dos mecanismos fisiopatologicos e do seu tratamento adequado dependem as acoes de prevencao das incapacidades. Portanto, interessa avaliar os diferentes regimes de esteroides via oral e, secundariamente, caracterizar o comportamento neurofisiologico dos nervos nas reacoes tipo 1 e tipo 2. O experimento foi um ensaio clinico e neurofisiologico aleatorio, com duracao de seis meses, tendo como modelo o nervo ulnar em pacientes de hanseniase, em reacao tipo 1 (RT1) e reacao tipo 2 (RT2) referenciado para o Instituto Lauro de Souza Lima. Dentre 188 pacientes atendidos no periodo da pesquisa foram selecionados 21 pacientes, 12 com RT1 e nove com RT2 (42 nervos). Oito nervos não apresentavam comprometimento neurologico, totalizando-se 34 nervos com neuropatia. Os regimes de esteroides com doses iniciais mais elevadas produziram diferencas com significancia estatistica ate o primeiro mes, tanto nos nervos com RT1 como RT2. Quando comparados os resultados finais, periodo onde as doses se assemelharam, não houve diferencas significativas. Quando o tratamento foi instituido com menos de tres meses do inicio dos sintomas nao foram encontradas diferencas efetivas nos resultados entre os regimes de esteroides. As alteracoes neurofisiologicas desmielinizantes e axonais ocorreram ao longo de todo o nervo, sendo exuberante atraves do cotovelo tanto nos nervos com RT1 como nos nervos com RT2. A desmielinizacao predominou na RT1 comparada a RT2, assim como remielinizacao sob o tratamento, tanto aguda como tardiamente. As respostas aoos esteroides foram dose-dependentes em ambas as reacoes. Entretanto, quando instituido o tratamento precocemente as respostas aos diferentes regimes de esteroides se equivaleram. Foi evidenciado o predominio do envolvimento mielinico nas RT1 comparadas as RT2.

Ensaio clínico e neurofisiológico sobre a resposta do nervo ulnar, na hanseníase em reação tipo 1 e tipo 2, sob diferentes regimes de esteróides via oral

A neuropatia da hanseníase se agrava durante as reações e evolui, freqüentemente, com perda axonal, para as deficiências físicas. Do conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos e do seu tratamento adequado dependem as ações de prevenção das incapacidades. Portanto,interessa avaliar os diferentes regimes de esteróides via oral e, secundariamente, caracterizar o comportamento neurofisiológico dos nervos nas reações tipo 1 e tipo 2. O experimento foi um ensaio clínico e neurofisiológico aleatório, com duração de seis meses, tendo como modelo o nervo ulnar em pacientes de hanseníase, em reação tipo 1 (RT1) e reação tipo 2 (RT2) referenciado para o Instituto Lauro de Souza Lima. Dentre 188 pacientes atendidos no período da pesquisa foram selecionados 21 pacientes, 12 com RT1 e nove com RT2 (42 nervos). Oito nervos não apresentavam comprometimento neurológico, totalizando-se 34 nervos com neuropatia. Os regimes de esteróides com doses iniciais mais elevadas produziram diferenças com significância estatística até o primeiro mês, tanto nos nervos com RT1 como RT2. Quando comparados os resultados finais, período onde as doses se assemelharam, não houve diferenças significativas. Quando o tratamento foi instituído com menos de três meses do início dos sintomas não foram encontradas diferenças efetivas nos resultados entre os regimes de esteróides. As alterações neurofisiológicas desmielinizantes e axonais ocorreram ao longo de todo o nervo, sendo exuberante através do cotovelo tanto nos nervos com RT1 como nos nervos como RT2. A desmielinização predominou na RT1 comparada a RT2, assim como a remielinização sob o tratamento, tanto aguda como tardiamente. As respostas aos esteróides foram dose-dependentes em ambas as reações. Entretanto, quando instituído o tratamento precocemente as respostas aos diferentes regimes de esteróides se equivaleram. Foi evidenciado o predomínio do envolvimento mielínico nas RT1 comparadas às RT2.

Ensaio clínico e neurofisiológico sobre a resposta do nervo ulnar, na hanseníase em reação tipo 1 e tipo 2, sob diferentes regimes de esteróides via oral / Clinical and neurophysiologic radomized trial about ulnar neruropathy responses, in type 1 and type 2 hansen's disease reactions under oral steroid treatment

A neuropatia da hanseníase se agrava durante as reações e evolui, freqüentemente, com perda axonal, para as deficiências físicas. Do conhecimento dos mecanismos fisiopatológicos e do seu tratamento adequado dependem as ações de prevenção das incapacidades. Portanto,interessa avaliar os diferentes regimes de esteróides via oral e, secundariamente, caracterizar o comportamento neurofisiológico dos nervos nas reações tipo 1 e tipo 2. O experimento foi um ensaio clínico e neurofisiológico aleatório, com duração de seis meses, tendo como modelo o nervo ulnar em pacientes de hanseníase, em reação tipo 1 (RT1) e reação tipo 2 (RT2) referenciado para o Instituto Lauro de Souza Lima. Dentre 188 pacientes atendidos no período da pesquisa foram selecionados 21 pacientes, 12 com RT1 e nove com RT2 (42 nervos). Oito nervos não apresentavam comprometimento neurológico, totalizando-se 34 nervos com neuropatia. Os regimes de esteróides com doses iniciais mais elevadas produziram diferenças com significância estatística até o primeiro mês, tanto nos nervos com RT1 como RT2. Quando comparados os resultados finais, período onde as doses se assemelharam, não houve diferenças significativas. Quando o tratamento foi instituído com menos de três meses do início dos sintomas não foram encontradas diferenças efetivas nos resultados entre os regimes de esteróides. As alterações neurofisiológicas desmielinizantes e axonais ocorreram ao longo de todo o nervo, sendo exuberante através do cotovelo tanto nos nervos com RT1 como nos nervos como RT2. A desmielinização predominou na RT1 comparada a RT2, assim como a remielinização sob o tratamento, tanto aguda como tardiamente. As respostas aos esteróides foram dose-dependentes em ambas as reações. Entretanto, quando instituído o tratamento precocemente as respostas aos diferentes regimes de esteróides se equivaleram. Foi evidenciado o predomínio do envolvimento mielínico nas RT1 comparadas às RT2.