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.

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.

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.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi analisar mudanças na potência absoluta da banda gamma em áreas corticais motoras, antes e depois de uma condição de imobilização da mão por 48 horas. MÉTODO: Quinze voluntários saudáveis, com idades entre 20 e 30 anos, foram submetidos a avaliação eletroencefalográfica antes e depois da imobilização, durante a execução de uma tarefa motora desencadeada por um estímulo visual. Uma análise de variância com dois fatores (ANOVA two-way) foi empregada para investigar o fator momento (antes e depois do estímulo visual) e o fator condição (antes e depois da imobilização). RESULTADOS: Um aumento significativo na potencia absoluta da banda gamma foi encontrado após imobilização da mão nos elétrodos (ou derivações) F3, F4, FZ, C3, C4 e Cz. CONCLUSÃO: Estes resultados revelam que as oscilações na banda gama podem ser uma estratégia cortical para resolver o efeito de menor ativação devido à restrição de movimento. Um melhor conhecimento do funcionamento de áreas corticais motoras após uma condição de imobilização pode orientar estratégias mais eficazes na reabilitação.

OBJECTIVE: To analyze changes in gamma band absolute power in motor cortical areas, before and after a condition of hand immobilization for 48 hours. METHOD: Fifteen healthy volunteers, aged between 20 and 30, were submitted to EEG assessment before and after 48 hours of immobilization of the dominant hand, while performing a motor task triggered by a visual stimulus. A two-way repeated measures ANOVA with two within-group factors (moment x condition), each one with two levels (before vs. after visual stimuli; before vs. after 48-hour HI, respectively) was used to test for changes in beta band absolute power. RESULTS: Statistical analysis revealed that hand immobilization caused changes in cortical areas. A significant increase in gamma band absolute power was found after hand immobilization at electrodes F3 (p = 0.001) at F4 (p = 0.001) and at Fz (p = 0.001), at C3 (p = 0.001), C4 (p = 0.001) and Cz (p = 0.001). CONCLUSION: These results reveal that oscillations of the gamma band can be a cortical strategy to solve the effect of less activation due to movement restriction. Knowledge of the functioning of motor cortical areas after a condition of immobilization can lead to more effective strategies in rehabilitation.

OBJETIVO: O objetivo deste estudo foi analisar mudanças na potencia absoluta da banda beta em áreas corticais, antes e depois de uma condição de imobilização da mão por 48 horas. MÉTODO: Quinze voluntários saudáveis, com idades entre 20 e 30 anos, foram submetidos à avaliação EEG antes e depois da imobilização, durante a execução de uma tarefa motora desencadeada por um estímulo visual. RESULTADOS: A análise estatística revelou que a imobilização da mão causou mudanças em áreas corticais. Um aumento significativo na potencia absoluta da banda beta foi encontrado após imobilização da mão nos eletrodos Fp2 (F (1,3823) = 4,147; p = 0,042), C3 (F (1,3563) = 5,005; p = 0,025) e P4 (F (1,3290) = 5,114; p = 0,024). No C4 eletrodo (F (1,3657) = 11,858; p = 0,001) uma diminuição da potencia absoluta da banda beta ocorreu após imobilização da mão. CONCLUSÃO: A imobilização da mão predominante, mesmo para 48 horas, é suficiente para causar alterações corticais que afetam o planejamento movimento. Tais mudanças podem representar uma estratégia cortical para fornecer alterações corticais em hemisfério contralateral devido à imobilização. Mais estudos são necessários para entender as mudanças corticais devido a imobilização da mão e planejamento do movimento, especialmente considerando quanto tempo de imobilização é necessário para promover essas mudanças.

OBJECTIVE: The purpose of this study was to analyze changes in beta band absolute power in cortical areas, before and after a condition of hand immobilization for 48 hours. METHOD: Fifteen healthy volunteers, aged between 20 and 30, were submitted to EEG assessment before and after immobilization, while performing a motor task triggered by a visual stimulus. RESULTS: Statistical analysis revealed that hand immobilization caused changes in cortical areas. Significant increases in beta band absolute power were found after hand immobilization at electrodes Fp2, C3 and P4. In contrast, at electrode C4 a decrease in beta band absolute power occurred after hand immobilization. CONCLUSION: Predominant hand immobilization, even for 48 hours, is sufficient to cause cortical changes that affect movement planning. Such changes may represent a cortical strategy to supply cortical changes in contralateral hemisphere due to immobilization. Further studies are necessary to understand cortical changes due to hand immobilization and movement planning, especially considering how much time of immobilization is necessary to promote such changes.

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.

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.

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.

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.

Os efeitos agudos e de longo prazo da meditação mindfulness sobre a atividade da banda teta não são claros. O objetivo deste estudo foi investigar as diferenças da banda teta na região frontal entre praticantes de mindfulness iniciantes e experientes. Desta forma, vinte participantes foram recrutados (dez meditadores budistas experientes e dez não-meditadores). Apesar do aumento agudo da atividade teta durante a meditação para ambos os grupos, os meditadores apresentaram uma menor potência em ambas as condições. Sugerimos que este achado é um correlato neural da capacidade dos praticantes especialistas em limitar o processamento de informações desnecessárias e aumentar a conscientização sobre o conteúdo essencial da experiência presente. Em conclusão, as alterações agudas na banda teta durante a meditação devem estar relacionadas ao processo de concentração típico de qualquer técnica meditativa. No entanto, a atividade teta reduzida encontrada entre meditadores experientes de mindfulness parece ser uma característica desta prática específica.

Acute and long-term effects of mindfulness meditation on theta-band activity are not clear. The aim of this study was to investigate frontal theta differences between long- and short-term mindfulness practitioners before, during, and after mindfulness meditation. Twenty participants were recruited, of which 10 were experienced Buddhist meditators. Despite an acute increase in the theta activity during meditation in both the groups, the meditators showed lower trait frontal theta activity. Therefore, we suggested that this finding is a neural correlate of the expert practitioners’ ability to limit the processing of unnecessary information (e.g., discursive thought) and increase the awareness of the essential content of the present experience. In conclusion, acute changes in the theta band throughout meditation did not appear to be a specific correlate of mindfulness but were rather related to the concentration properties of the meditation. Notwithstanding, lower frontal theta activity appeared to be a trait of mindfulness practices.

Alguns estudos relataram a importância da eletroencefalografia (EEG) como método de investigação de parâmetros anormais em transtornos psiquiátricos. Achados diferentes na análise do domínio do tempo e da frequência em relação à excitabilidade do sistema nervoso central durante estados agudos de pânico já foram obtidos. O objetivo deste estudo foi revisar sistematicamente os achados de EEG no transtorno do pânico (TP), discuti-los com base em uma hipótese neuroanatômica atualmente aceita para essa patologia e identificar limitações nos estudos selecionados. A pesquisa bibliográfica foi realizada nas bases de dados PubMed e ISI Web of Knowledge, utilizando as palavras-chave eletroencefalografia e transtorno do pânico; 16 artigos foram selecionados. Apesar da inconsistência dos achados de EEG no TP, as principais conclusões sobre a potência absoluta das bandas alfa e beta apontam para uma diminuição da potência em alfa, enquanto em beta a potência tende a aumentar. Diferentes padrões de assimetria foram encontrados entre estudos. Os estudos de coerência apontaram para um menor grau de conectividade funcional inter-hemisférica na região frontal e intra-hemisférica na região temporal bilateral. Estudos de potenciais eventos relacionados demonstraram mudanças no processamento da memória em pacientes com TP quando expostos a estímulos aversivos. Notou-se que a maioria dos resultados reflete a atual hipótese neurobiológica do TP, nos quais déficits inibitórios do córtex pré-frontal em relação à modulação da atividade da amígdala, e a subsequente ativação de regiões subcorticais, podem ser responsáveis por desencadear respostas de ansiedade. Foram abordadas algumas questões importantes que precisam ser consideradas em futuras pesquisas, especialmente o uso de diferentes métodos de análise de sinais de EEG. Descritores: Eletroencefalografia, transtorno do pânico, neurobiologia, mapeamento encefálico.

Some studies have reported the importance of electroencephalography (EEG) as a method for investigating abnormal parameters in psychiatric disorders. Different findings in time and frequency domain analysis with regard to central nervous system arousal during acute panic states have already been obtained. This study aimed to systematically review the EEG findings in panic disorder (PD), discuss them having a currently accepted neuroanatomical hypothesis for this pathology as a basis, and identify limitations in the selected studies. Literature search was conducted in the databases PubMed and ISI Web of Knowledge, using the keywords electroencephalography and panic disorder; 16 articles were selected. Despite the inconsistency of EEG findings in PD, the major conclusions about the absolute power of alpha and beta bands point to a decreased alpha power, while beta power tends to increase. Different asymmetry patterns were found between studies. Coherence studies pointed to a lower degree of inter-hemispheric functional connectivity at the frontal region and intra-hemispheric at the bilateral temporal region. Studies on possible related events showed changes in memory processing in PD patients when exposed to aversive stimuli. It was noticed that most findings reflect the current neurobiological hypothesis of PD, where inhibitory deficits of the prefrontal cortex related to the modulation of amygdala activity, and the subsequent activation of subcortical regions, may be responsible to trigger anxiety responses. We approached some important issues that need to be considered in further researches, especially the use of different methods for analyzing EEG signals. Keywords: Electroencephalography, panic disorder, neurobiology, brain mapping.

O movimento sacádico é uma importante medida de comportamento usada para investigar vários processos cognitivos, incluindo atenção e integração sensório-motora. O presente estudo teve como objetivo investigar as mudanças na coerência em beta nos córtices frontal, motor, parietal e occipital durante a realização de duas condições diferentes de um paradigma do movimento sacádico. As condições envolveram um padrão diferente de apresentação do estímulo: a apresentação do estímulo fixo e do aleatório. Doze voluntários saudáveis (três do sexo masculino, com idade média de 26,25; DP=4,13) realizaram a tarefa, enquanto o seu padrão de atividade cerebral era monitorado, usando eletroencefalografia quantitativa. Os resultados mostraram uma interação entre condição dos fatores e momento para o par de eletrodos C3/C4. Observou-se um efeito principal ao momento para CZ/C4, FZ/F3 e P3/PZ. Encontrou-se também um efeito principal à condição para FZ/F4, P3/P4 e O1/O2. Os resultados demonstram um importante papel da ligação interconexão entre os dois hemisférios, em busca visual e preparação do movimento. O estudo demonstra uma automatização da ação e uma redução do foco de atenção durante a tarefa. Identificou-se também que a coerência em beta entre regiões inter-hemisféricas desempenha um papel importante na diferenciação entre as duas condições. Ainda, beta no córtex frontal direito é capaz de diferenciar as condições, demonstrando-se um maior envolvimento da memória de procedimento em condição fixa. Sendo assim, os presentes resultados sugerem especialização neuronal na execução do paradigma prossacádico envolvendo sequência de tarefa motora.

The saccadic movement is an important behavioral measure used to investigate several cognitive processes, including attention and sensorimotor integration. The present study aimed at investigating changes in beta coherence over frontal, motor, occipital, and parietal cortices during the performance of two different conditions of a prosacadic paradigm. The conditions involved a different pattern of stimulus presentation: a fixed and random stimulus presentation. Twelve healthy volunteers (three male, mean age of 26.25 (SD=4.13) performed the task, while their brain activity pattern was recorded using quantitative electroencephalography. The results showed an interaction between factors condition and moment for the pair of electrode C3/C4. We observed a main effect for moment to CZ/C4, FZ/F3, and P3/PZ. We also found a main effect for condition to FZ/F4, P3/P4, and O1/O2. Our results demonstrated an important role of the inter-connection of the two hemispheres in visual search and movement preparation. The study demonstrates an automation of action and reduction of the focus of attention during the task. We also found that the inter-hemispheric beta coherence plays an important role in the differentiation of the two conditions, and that beta in the right frontal cortex is able to differentiate the conditions, demonstrating a greater involvement of procedural memory in fixed condition. Our results suggest a neuronal specialization in the execution of prosacadic paradigm involving motor task sequence.

O objetivo do presente estudo foi investigar mudanças eletrofisiológicas através do EEGq quando indivíduos são expostos a uma tarefa motora. A atividade elétrica no córtex dos sujeitos foi analisada antes e após o treinamento da tarefa motora. Para a variável neurofisiológica assimetria, um teste t foi implementado para comparar cada momento, pré e pós-tarefa, na banda beta. Os achados demonstraram mudança em assimetria para as seguintes regiões no escalpo: F3/F4, C3/C4 e P3/P4. Estes resultados sugerem uma adaptação das regiões pré-frontal, somatosensorial e parietal como conseqüência do treinamento de datilografia.

The goal of the present study was to investigate electrophysiologic, qEEG, changes when individuals were exposed to a motor task. Subjects’ brain electrical activity was analyzed before and after the typewriting training task. For the neurophysiological variable asymmetry, a paired t-test was performed to compare each moment, pre and post-task, in the beta bands. The findings showed a change for the qEEG variable in each scalp site, F3/F4; C3/C4 and P3/P4. These results suggest an adaptation of pre-frontal, sensory-motor and parietal cortex, as a consequence of the typewriting training.