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Visual fMRI Responses in Human Superior Colliculus Show a Te

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by

Eunice Silva

on 29 September 2014

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Transcript of Visual fMRI Responses in Human Superior Colliculus Show a Te

Visual fMRI Responses in Human Superior Colliculus Show a Temporal–
Nasal Asymmetry That Is Absent in Lateral Geniculate and Visual Cortex

Até então, os cientistas acreditavam que:
a vantagem temporal era mediada pelo
'retinotectal pathway'

- percurso que vai desde a retina até ao Colículo superior
.
Bases teóricas e alguns conceitos chave
Córtex visual
Grande questão posta pelos autores...
Se o 'retinotectal pathway' não é o único a ocupar uma função determinante na orientação visual,
será ele o único local onde estas assimetrias (de natureza temporo-nasal) surgem e se tornam visíveis?
Breve apresentação do artigo e autores
Tema:
Neurociências da Visão

Sylvester R, Josephs O, Driver J, & Rees G. (2007).
Investigadores
Assunto:

Wellcome Department of Imaging Neuroscience, Institute of Neurology and UCL Institute of Cognitive Neuroscience, University College London, London, United Kingdom
Richard Sylvester
Oliver Josephs
Jon Driver
Geraint Rees
Tópicos a abordar:
Teoria e conceitos base;
Principais questões e objectivos;
Métodos;
Resultados;
Conclusões;
Artigo complementar.
Apresentação realizada por:
Cátia Tavares, nº 2013134562
LA
Dúvidas?
Eunice Silva, nº 2013150146
LA
Lavinia Stamate, nº 2013141537
LA
Neurociências do Comportamento - 1º Semestre (2014/2015)
29 Setembro
http://www.cbc.ca/news2/interactives/brain/visual-pathway.html
Hemiretina temporal / nasal
Campo visual direito / esquerdo
Nervo óptico
Quiasma óptico
Núcleo geniculado lateral
Visão nasal / temporal -
diferenças e vantagens
O hemicampo temporal de sujeitos saudáveis apresenta uma vantagem em tarefas de orientação visual. Por outras palavras, os indivíduos tendem a ser mais sensíveis a estímulos direccionados para a área temporal do que para a nasal.
Adultos
- redução do movimento ocular sacádico
Ex.:
Colículo superior
(SC)
+
Colículo inferior
=
teto óptico
Estrutura que recebe sinais visuais provenientes da retina; está envolvida nos movimentos oculares e também na orientação espacial.
Estudos anteriores indicam...
Porquê esta justificação?
Importância do 'retinotectal pathway' comprovada pelos...
1.
recém- nascidos
2.
doentes com hemianopsia
1.
Nos bebés, só o 'retinotectal pathway' está completamente desenvolvido.
2
. Neste tipo de pacientes, só o 'retinotectal pathway' está totalmente funcional; sem estragos ou danificações.
Em ambos os casos, também o hemicampo temporal parece gozar de uma certa superioridade
!
Encontra-se dividido
(anatomicamente e funcionalmente)
em camadas superficiais e profundas.
Estudos feitos com primatas mostram que outras áreas podem ser igualmente importantes:

Resultados indicaram que as assimetrias podem ser detectadas logo na retina ou mesmo no 'extrastriate cortex' dos macacos analisados.
Como?
Comparando as respostas visuais desencadeadas pelo estímulo das áreas temporal e nasal no SC com as evidenciadas no núcleo geniculado lateral e córtex visual.

Tudo isto com recurso a functional MRI's (de alta resolução).
Objectivo:
Examinar assimetrias entre os campos temporal e nasal em humanos.
Factores manipulados:
olho exposto ao estímulo
campo visual estimulado
Isto porque, ao alterar o olho exposto ao estímulo modificamos também a localização dos hemicampos nasal e temporal.
http://www.sumanasinc.com/webcontent/animations/content/visualpathways.html
Se a explicação proposta até agora estiver de facto correcta, ou seja, se as disparidades entre os campos temporal e nasal se reflectirem no percurso retinotectal, então as respostas do colículo superior aos estímulos visuais monoculares serão mais significativas para a área temporal do que para a nasal. Já no que toca às estruturas que fazem parte do 'geniculostriate pathway', estas não deverão evidenciar qualquer tipo de assimetria.
Resposta passa por...
Testar a hipótese de que a suposta vantagem do hemicampo temporal é mediada pelos chamados 'extrageniculate pathways' - ou seja, caminhos visuais que não incluem a passagem pelo núcleo geniculado lateral -, mais concretamente via o 'retinotectal pathway' (percurso que atravessa o coliculo superior).
O desafio está no facto de, até então, esta teoria nunca ter sido posta à prova, pelo menos não directamente através de medições fisiológicas em humanos.
Métodos e Procedimentos
Respostas visuais (obtidas através de Ressonância Magnética funcional) no colículo superior humano mostram uma assimetria temporo-nasal que está ausente no Núcleo Geniculado Lateral e Córtex Visual.
Colículo superior
Hemicampo temporal / nasal
http://www.studyblue.com/notes/note/n/first-exam/deck/3885622
http://www.thefullwiki.org/Biological_Machines/Sensory_Systems/Visual_System
http://www.liquida.it/nervo-ottico/?coolbox=0_99_0_30780721
http://quizlet.com/10000536/neubeh-502-flash-cards/
http://www.harthosp.org/Neurosurgery/Oncology/AwakeCraniotomy/default.aspx
http://www.neurochirurgia-udine.it/news/malattie.php?id=22
Voluntários:
8 indivíduos saudáveis (olho direito dominante).
Ambiente:
Luz bloqueada e espaço escurecido.
é-lhes pedido que tapem um dos olhos (direito e esquerdo, alternadamente) com um adesivo.
A apresentação dos estímulos foi feita utilizando os programas
MATLAB
e
COGENT 2000
.
Minimizou-se o barulho cardíaco recorrendo a correctores/regressores.
Equipamento:
Ressonância Magnética Funcional
(fMRI)
4 rondas
8 x
21 s. (intervalo entre projecções: 15 s.)
Métodos e Procedimentos (cont.)
Informação analizada com recurso ao SPM2 - Statistical Parametric Mapping
As localizações do colículo superior e do núcleo geniculado lateral foram identificadas com a ajuda de um atlas cerebral anatómico e radiológico - só assim se conseguiu pegar no scan estrutural de cada sujeito e encontrar pontos de referência que permitissem perceber a delimitação das várias áreas.

Localizar píxeis receptivos ao estímulo visual contralateral.
Discussão
Colículo superior
favorece o hemicampo temporal
Núcleo Geniculado Lateral
(NGL)
/ áreas
V1, V2 e V3
diferenças entre hemicampo temporal e nasal não são significativas
Primatas (não humanos)


10º centrais
-->
30% da sup. do colículo
hemiretina contralateral
-->
colículo inteiro
hemiretina ipsilateral
-->
porção anterior do colículo
representação monocular do hemisfério temporal
-->
pólo posterior
Campo visual
Humanos


Padrão anatómico similar
Mais difícil de estudar:

->
tamanho reduzido;
->
localização profunda.
Diferenças entre o hemicampo temporal e nasal dentro do colículo superior humano.
13% dos 'voxels' do NGL, 19% dos 'voxels' do V1 e 30% dos 'voxels' do colículo superior (de longe a maior percentagem) mostraram preferência por um dos olhos em detrimento do outro.

Ao contrário do que se vê no NGL e no V1, no colículo superior a preferência é claramente direccionada para o hemicampo temporal do olho contralateral.
Possível explicação:
Resposta de neurónios monoculares que compõem o colículo superior.
Nos macacos existe uma região monocular no pólo posterior do colículo
->
representa a extensão mais periférica do hemicampo temporal.
No colículo superior humano, não se encontrou nada que pudesse comprovar a existência de uma região posterior equivalente, com preferências monoculares.
pode não ter sido estimulada durante a experiência
Via retinotectal

->
"caminho" que leva o estímulo visual até ao colículo superior
Orientação rápida dos olhos e da cabeça a estímulos periféricos.
Evolução da via retinotectal e vantagem do hemicampo temporal
influências retinotectais;
influências corticotectais
Apesar das assimetrias temporo-nasais encontradas nos humanos não corresponderem exactamente às dos outros primatas, a teoria de que o colículo superior possa ser alimentado por conjuntos de células diferentes das que existem no NGL e na área V1 não pode ser descartada.
Resultados
Gráficos retirados do artigo em http://jn.physiology.org/content/97/2/1495.figures-only
Role of the Primate Superior Colliculus in the Control of Head Movements
Journal of NeurophysiologyPublished 1 October 2007Vol. 98no. 4, 2022-2037DOI: 10.1152/jn.00258.2007
Mark M. G. Walton , Bernard Bechara , Neeraj J. Gandhi
"These results suggest the possibility that the superior colliculus plays a role in the control of head movements independent of gaze shifts."
Full transcript