Introduction : This paper presents a detection method for upper limb movement intention as part of a brain-machine interface using EEG signals, whose final goal is to assist disabled or vulnerable people with activities of daily living. Methods EEG signals were recorded from six naïve healthy volunteers while performing a motor task. Every volunteer remained in an acoustically isolated recording room. The robot was placed in front of the volunteers such that it seemed to be a mirror of their right arm, emulating a Brain Machine Interface environment. The volunteers were seated in an armchair throughout the experiment, outside the reaching area of the robot to guarantee safety. Three conditions are studied: observation, execution, and imagery of right arm’s flexion and extension movements paced by an anthropomorphic manipulator robot. The detector of movement intention uses the spectral F test for discrimination of conditions and uses as feature the desynchronization patterns found on the volunteers. Using a detector provides an objective method to acknowledge for the occurrence of movement intention. Results When using four realizations of the task, detection rates ranging from 53 to 97% were found in five of the volunteers when the movement was executed, in three of them when the movement was imagined, and in two of them when the movement was observed. Conclusions Detection rates for movement observation raises the question of how the visual feedback may affect the performance of a working brain-machine interface, posing another challenge for the upcoming interface implementation. Future developments will focus on the improvement of feature extraction and detection accuracy for movement intention using EEG data.

INTRODUCTION: The Perception Sensory Threshold (ST) for sinusoidal current stimuli at 5, 250, and 2,000 Hz is commonly used in the assessment of peripheral nerve fibers (C, Aδ, and Aβ, respectively). However, the neuroselectivity of these frequencies is far from consensus. In addition, Reaction Time (RT) measurements suggest that 2,000 Hz stimuli excite Aβ-fibers, 250 Hz Aβ- or Aδ-fibers, as well as 5 Hz Aβ-, Aδ- or C-fibers. Therefore, we suppose that the sinusoidal current neuroselectivity may be better observed if ST and RT parameters are jointly evaluated. In addition, we have investigated whether there are other sets of frequencies that could be used. METHODS: Thus this work investigates ST and RT for stimuli with frequency ranging from 1 to 3,000 Hz, on 28 healthy subjects aged from 19 to 44 years old (27.1±5.49). ST and RT dissimilarity among different frequencies was evaluated applying bi-dimensional Fisher Quadratic Discriminant. RESULTS: The lowest classification error (3.6%) was obtained for 1, 250, and 3,000 Hz. Error for 5, 250, and 2,000Hz was 16.7%. Stimulation frequency at 1 Hz evoked more sensations related to C-fibers (53% of reports) than to Aβ-fibers (36%). However, this behavior did not repeat itself at 5 Hz (only 21% of perceptions were related to C-fibers against 64% to Aβ-fibers). Sensations related to Aβ-fibers prevailed for the highest frequencies presented to the subjects (2,000 Hz - 82% and 3,000 Hz - 93%). Mean RT values showed a decreasing trend with frequency. CONCLUSION: These results suggest that frequencies 1, 250, and 3,000 Hz are more neuroselective than 5, 250, and 2,000 Hz for the evaluation of peripheral sensitive fibers. Furthermore, they show RT usefulness.

Neste artigo é descrito um sistema com potencial para identificar a privação do sono, que, com base no levantamento bibliográfico realizado, ainda não foi abordado na literatura. Este sistema integra simultaneamente duas metodologias, o teste de vigilância psicomotora (Psychomotor vigilance test, PVT) e a pupilometria, que se destacam no estudo da privação do sono. Entretanto, para atender às peculiaridades destas metodologias, permitindo que coexistam em um único sistema, algumas adaptações foram realizadas em seus procedimentos. Esta integração poderá garantir não só a complementariedade de indicadores que torna a identificação da privação do sono mais robusta, assim como estabelecer a equalização do estado psicofisiológico do sujeito, o que não é possível em testes realizados com defasagem temporal. Neste estudo, a validação das métricas do sistema foi realizada com sujeitos em estado de alerta. Os resultados mostraram-se coerentes com a literatura. Entretanto, algumas métricas apresentam um deslocamento em seus valores médios, que segundo as avaliações realizadas são determinadas pelas exigências técnicas do sistema. Os resultados obtidos nesta avaliação, somados à crescente demanda de ferramentas de aplicação em larga escala e que possam ser utilizadas além dos limites laboratoriais para estudos em distúrbios e privação do sono, apontam este sistema como uma potencial ferramenta. Entretanto, será necessário o estabelecimento de um experimento rigoroso, para avaliar se os indicadores oriundos das métricas do sistema permitem a identificação robusta da privação do sono.

This paper describes a system with potential for identification of sleep deprivation, which, based on our bibliographical survey, has not yet been described in the literature. The system combines two methodologies, i. e., Psychomotor vigilance test (PVT) and pupillometry, which are among the leading methods for the study of sleep deprivation. However, due to peculiarities of both methodologies, some adaptations were made in their procedures to allow them to co-exist in the same system. Such integration may not only ensure the complementarity of indexes, making the identification of sleep deprivation more solid, but also set up the equalization of the subject's psycho-physiological state, which is not possible in tests performed with a time lag. In this study, the performance of measurements provided by the system was assessed in subjects on alert. However, some measurements present a displacement with respect to their average values, which, according to assessment, are determined by system's technical requirements. The results obtained in this assessment, combined with the increasing demand for large scale application tools, able to be used outside the limits of the laboratory environment for studies in sleep deprivation disorders, point to this system as a potential tool. However, the undertaking of a rigorous experiment is necessary to assess whether the indexes obtained by the system allow the robust identification of sleep deprivation.

Objetivou-se verificar a efetividade de um programa de treinamento cognitivo (TC) para melhorar a inteligência de crianças escolares. Participaram do TC 16 crianças (M = 8,75 anos; DP = 0,44) divididas em grupo controle (GC) e grupo experimental (GE), avaliadas no pré e no pós-teste com medidas de inteligência fluida, cristalizada e desempenho escolar. O TC consistiu da aplicação de tarefas de memória de trabalho por dois meses. Não foram encontradas diferenças significativas entre as medidas pré e pós-teste de inteligência. Entretanto, após o treinamento, observou-se redução das diferenças entre Gc e Gf em medidas de inteligência fluída. No caso do teste Raven, a diferença entre GC e GE (favorável a GC) caiu de um d = 0,126 para d = 0,058. No teste TNVRI a diferença inicial a favor de GC (d = 0, 177) passou a ser negativa (d = -0,384), portanto a favor de GE. Esse pequeno benefício não foi observado nos testes de conhecimento escolar, nos quais os maiores ganhos no pós-teste foram do GC. Os resultados encontram suporte parcial na literatura. Contudo, estudos com uma amostra maior, maior tempo de treinamento e de intervalo entre os pós-testes são necessários para verificar a generalidade de tais achados.

The present research intends to verify the effectiveness of a cognitive training (CT) to foster intelligence of school Brazilian children from different intellectual levels. Sixteen fourth-grade boys (M = 8.75 years; SD = .44) took part in this study and were randomly selected to the training group (TG) or control group (CG). In the pre and posttest, all children were assessed using measures with measures of fluid, crystallized intelligence, and school achievement. For the training program we used working memory task for a period of two months. Results: no statically significant difference was found between both groups at posttest in none of the measures used. However, after training, there was a reduction of the differences between GC and GF on measures of fluid intelligence. In the case of Raven, the difference between CG and GE (favorable to GC) dropped from d = .126 to .058. In the TNVRI test, the initial difference in favor of CG (d = .177) became negative (d = -.384), therefore in favor of GE. This small benefit was not observed in tests of school knowledge, where GC had the biggest gains in the post-test assessment. The results are partially supported in the literature. However, studies with a larger sample, more training sessions and longer interval between post-tests to verify the generality of these findings.

A prática mental (PM) é um método de treinamento pelo qual a representação interna de uma determinada ação motora é repetida diversas vezes com o objetivo de aumentar a performance motora. O objetivo deste estudo piloto foi avaliar a influência aguda da PM sobre as modificações da atividade cerebral utilizando a análise espectral do potencial relacionado a evento (PRE) e a magnitude quadrática da coerência (MSC) nas bandas de frequências delta, alfa e beta. Seis homens saudáveis (idade entre 20-25 anos) participaram deste estudo. Foram realizadas seis sessões individuais de PM baseada em imaginação motora (IM) de flexão e extensão da metacarpofalangeana do dedo indicador da mão dominante. Cada sessão consistiu de 15 minutos de IM, sendo realizada 2 vezes por semana, durante 3 semanas. Foram realizados registros de sinais de eletroencefalografia (EEG) antes e após as sessões de PM, durante: atividade espontânea; IM e; execução do movimento. Os eletrodos foram colocados nas derivações C3, C4 e Cz, de acordo com o sistema internacional 10-20. A potência do PRE e a MSC foram analisados para a derivação C3. Após o treinamento com a PM houve um aumento significativo (p = 0,03) na potência do PRE (normalizado com a potência da atividade espontânea) na banda delta durante a IM e o movimento do dedo. Além disso, houve aumento estatisticamente significativo da MSC durante a IM (F = 8,85, p = 0,001) e execução do movimento (F = 2,37; p = 0,048). Estes resultados sugerem a necessidade de se avaliar as mudanças na banda delta após a PM em novos estudos.

Mental Practice (MP) is a training method by which internal representation of a motor action is repeated several times to increase the individual's functional performance. This pilot study aimed to assess the acute influence of MI-based MP in oscillatory brain activity changes related to event related potential (ERP) power and magnitude square of coherence (MSC) at delta, alpha and beta frequencies. Six healthy volunteers (aged 20-25 years) participated in this study. One-on-one 15-minute MP training sessions were provided two days per week for three weeks. The MP sessions were performed based on motor imagery (MI) of the metacarpophalangeal flexion and extension of the dominant hand index finger. Electroencephalography signals were recorded before and after the training program, during spontaneous activity, MI and movement. Electrodes were positioned at C3, C4 and Cz locations, in accordance with the 10-20 international system. The ERP power and MSC were analized at C3 derivation. After MP, the ERP power (normalized with the spontaneous activity power) increased especially in delta band during the MI and execution (p = 0.03). After the MP period, MSC values increased for 5 subjects during MI (F = 8.85; p = 0.001) and movement execution (F = 2.37; p = 0.048), in that band. These results suggest the need to evaluate changes in delta band after the PM in new studies.

No Brasil, o teste que utiliza tubos de ensaio preenchidos com água aquecida (45ºC) e resfriada (25ºC) é preconizado pelo Ministério da Saúde como forma de avaliar a sensibilidade térmica nas lesões de pele de pacientes com hanseníase. O objetivo deste trabalho foi quantificar o estímulo térmico na pele e a variação das temperaturas da água aquecida e da superfície externa do tubo, durante as sessões de estimulação. O experimento contou com 14 voluntários saudáveis (31,2±11,4 anos), sendo dez do gênero masculino (33,1±13,5 anos) e quatro do gênero feminino (26,5±4,7 anos). Realizaram-se três sessões seguidas de estimulação com quatro estímulos em cada sessão. A temperatura registrada na pele, ao final dos estímulos, apresentou diferenças entre as sessões, atingindo o máximo de 35,8±0,6ºC. Estes valores de temperatura podem ser úteis na avaliação da perda de fibras finas responsáveis pela sensação de aquecimento.

In Brazil, the test that uses test tubes filled with cold water (25ºC) and tubes filled with water heated to a temperature of 45ºC is recommended by the Ministry of Health as a way of evaluate thermal sensitivity on the injured skin of leprosy patients. The purpose of this work was to quantify the thermal stimulation applied to the skin, as well as the temperature variation of the heated water and of the tube's outer surface during stimulation sessions. The experiment had the participation of 14 healthy volunteers (31.2±11.4 years-old), ten of which were male (33.1±13.5 years-old) and four were female (26.5±4.7 years-old). Three consecutive stimulation sessions were carried out, each of them with four stimuli. The maximum skin temperature at the end of the stimuli was measured at 35.8±0.6ºC. Such temperature values may be useful in the assessment of the loss of small fibers, which are responsible for the sensation of warmth.

Oscilações da atividade elétrica cerebral têm sido associadas a funções sensoriais, de percepção e de cognição. O presente estudo objetiva investigar as oscilações de baixa freqüência, em particular da banda gama (30-110 Hz), durante estimulação do nervo tibial. Vinte e um voluntários foram estimulados com pulsos de corrente de 0,2 ms, freqüência de 5 Hz e intensidade mínima para produzir o movimento involuntário dos músculos intrínsecos do pé. Sinais EEG espontâneo e durante estimulação foram registrados na área somato-sensitiva primária. A análise tempo-freqüência indicou o efeito do artefato ao estímulo na banda de freqüência do potencial evocado somato-sensitivo (PESS) até aproximadamente 5 ms pós-estímulo. As oscilações até 100 Hz apresentaram maior contribuição relativa de potência ao PESS (aproximadamente 99%) e se mostraram significativamente diferentes (p<0,01) das freqüências da média coerente do EEG espontâneo. Além disso, a banda 30-58 Hz foi identificada como a de maior contribuição à morfologia do PESS do nervo tibial (p<0,0001).

Oscillatory cerebral electric activity has been related to sensorial and perceptual-cognitive functions. The aim of this work is to investigate low frequency oscillations (<300 Hz), particularly within the gamma band (30-110 Hz), during tibial stimulation. Twenty-one volunteers were subjected to 5 Hz stimulation by current pulses of 0.2 ms duration and the minimum intensity to provoke involuntary twitch. EEG signals without (spontaneously) and during stimulation were recorded at primary somatosensory area. A time-frequency analysis indicated the effect of the stimulus artifact in the somatosensory evoked potential (SEP) frequencies up to 5 ms after the stimulus. The oscillations up to 100 Hz presented the highest relative power contribution (approximately 99%) for the SEP and showed difference (p<0.01) from the frequencies of the spontaneously EEG average. Moreover, the range 30-58 Hz was identified as the band with the highest contribution for the tibial SEP morphology (p<0.0001).

OBJETIVO: Estudar a relação entre as sensações evocadas por estimulação elétrica por corrente senoidal (ESCS). MÉTODO: 100 voluntários normais foram estudados. ESCS a 5 Hz e 2 kHz foram aplicadas no dedo indicador esquerdo com uma e 1,5 vezes o limiar sensorial. Listas de oito palavras (4 relacionadas a fibras grossas, 4 a fibras finas) foram apresentadas após cada estimulação e foi solicitado que o sujeito escolhesse as 3 palavras que mais se aproximassem das sensações experimentadas. Às palavras escolhidas foi dado o escore 1. Os resultados finais para análise foram obtidos da soma dos escores para as palavras relacionadas aos diferentes sistemas de fibras. RESULTADOS: Para ESCS a 5 Hz sensações relacionadas a fibras finas foram significantemente mais escolhidas, já para estimulações a 2 kHz sensações relacionadas a fibras grossas foram significantemente mais escolhidas. CONCLUSÃO: Estes resultados mostram um relação entre diferentes percepções e diferentes freqüências de correntes elétricas senoidais.

OBJECTIVE: To analyze the relationship between perceptions and electrical senoidal current stimulation (ESCS). METHOD: The study population comprise 100 healthy volunteers. ESCS of 5 Hz and 2 kHz were applied to the left index finger at one and 1.5 sensory threshold. Following each stimulus train a list of eight words (four related to thin fiber sensations and four related to thick fiber sensations) was presented to the subjects who were asked to choose the three words closer to the experienced sensation. Each chosen word was given a score 1; final results were obtained by the sum of the scores for the words related to thin and thick fiber systems for each situation. RESULTS: For 5 Hz ESCS at one and 1.5 sensory threshold thin fibers had significantly higher scores than thick fibers; for 2 kHz ESCS, thick fibers had significantly higher scores. CONCLUSION: These results show that there is a relation between different sensations and ESCS of different frequencies.

O treinamento esportivo provoca adaptações neuromusculares e alterações metabólicas visando a performance durante a competição. Nas competições de judô, o número de lutas a que os atletas são submetidos e suas respectivas durações e intervalos são aleatórios, fatores que podem influenciar a performance objetivada no treinamento. O presente estudo investigou a hipótese de que diferentes durações de lutas, 90s, 180s e 300s, poderiam influenciar a atividade enzimática, elétrica muscular e a produção do pico de torque. Antes e após cada luta, foram coletadas amostras sanguíneas dos atletas; em seguida, os mesmos realizaram cinco contrações dinâmicas (90º/s) com a utilização de um dinamômetro isocinético (Biodex System 3). Simultaneamente registrou-se o sinal eletromiográfico dos músculos agonista, antagonista e sinergista do movimento avaliado. Não se verificou alteração no torque. As enzimas AST e ALT apresentaram aumento na atividade, nas lutas de 90s (p = 0,0033/p = 0,00059), 180s (p = 0,0044/p = 0,0033) e 300s (p = 0,0044/p = 0,0033). Aumento (p = 0,0180) da atividade da CK após a luta de 300s foi verificado. A LDH diminuiu após a luta de 90s (p = 0,0392). Na análise intermuscular observou-se após a luta de 90s aumento do sinal eletromiográfico do agonista (p = 0,005); na luta de 180s, aumento do antagonista (p = 0,0129) e na luta de 300s, diminuição (p = 0,0137) da atividade do músculo agonista. Observou-se que os esforços da luta de 300s podem ter induzido lesões no tecido muscular caracterizadas pela elevação da CK plasmática, embora a lesão não tenha sido suficiente para detectar fadiga através da dinamometria isocinética. Conclui-se que o protocolo proposto foi suficiente para alteração enzimática e eletromiográfica, sugerindo adaptações metabólicas e neurais a partir do estresse das lutas de judô.

The sportive training causes neuromuscular adaptations and metabolic alterations aiming the competition performance. In judo competitions, the number of fights to what athletes are submitted, as well as their respective endurance and intervals are randomized, and these factors may influence the aimed training performance. This study investigated the hypothesis that different fight endurances, 90s, 180s, and 300s could influence the enzymatic and muscular electrical activity, as well as the torque peak production. Before and after each fighting, a blood sampling was collected from each athlete. After and before each fight, they performed five dynamic contractions (90º/s) using an isokinetic Dynamometer (Biodex System 3). Simultaneously, it was recorded the electromyographic signal of the agonist, antagonist and synergistic muscles of the movement assessed. It was observed no alterations in the torque. The AST and ALT enzymes presented an increasing activity in the 90 sec. (p = 0.0033/p = 0.00059), 180 sec. (p = 0.0044/p = 0.0033), and in the 300 sec. (p = 0.0044/p = 0.0033) fights. It was verified an increase (p = 0.0180) in the CK activity after the 300 sec. fight. LDH decreased after the 90 sec. fight (p = 0.0392). Upon the intermuscular analysis, it was observed an increase in the electromyographic signal of the agonist muscle after the 90 sec. fight (p = 0.005), an increase of the antagonist muscle in the 180 sec. fight (p = 0.0129), and a decrease (p = 0.0137) in the activity of the agonist muscle in the 300 sec. fight. It was observed that the strength in the 300 sec. fight might reduced the injuries in the muscular tissue characterized by a raise in the plasmatic CK, although the injury was not sufficient to detect the fatigue through the isokinetic dynamometry. It can be concluded that the proposed protocol was sufficient to the enzymatic and electromyographic alteration, suggesting metabolic and neural adaptations from stress caused by the judo fights.

El entrenamiento deportivo provoca adaptaciones neuromusculares y alteraciones metabólicas que buscan una actuación durante la competición. En las competencias de judo, el número de luchas a que los atletas se someten así como la duración respectiva y los intervalos son al azar, factores estos que influencian en la actuación y en el entrenamiento. El estudio presente investigó la hipótesis de que las duraciones diferentes de luchas, 90s 180s y 300s, podrían influir en la actividad enzimático, eléctrico muscular y la producción del pico del cambio. Antes y después de cada lucha, fueron obtenidas las muestras sanguíneas de los atletas, tan pronto después de que los mismos lograron cinco reducciones dinámicas (90º/s) con el uso de un dinamômetro isocinético (Biodex Sistema 3). Simultáneamente se consignaron la señal electromiográfica de los músculos agonistas, antagonistas y sinérgica de los movimientos estimados. El estudio no verificó si hubo una alteración en el torque. Las enzimas AST y ALT presentaran aumento en la actividad, en las luchas de 90s (p = 0,0033/p = 0,00059), 180s (p = 0,0044/p = 0,0033) y 300s (p = 0,0044/p = 0,0033). Un aumento (p = 0,0180) de la actividad de CK después de que la lucha de 300s fue verificada. LDH disminuyó después de la lucha de 90s (p = 0,0392). En el análisis intermuscular se observó después de la lucha 90s un aumento de la señal electromiográfica del agonista (p = 0,005), en la lucha 180s un aumento de la del antagonista (p = 0,0129) y en la lucha 300s una disminución (p = 0,0137) de la actividad del músculo agonista. Fue observado, además, que los esfuerzos de la lucha de 300s podrían haber inducido lesiones en el tejido muscular caracterizado por una elevación de CK plasmático, aunque la lesión no ha sido bastante para descubrir la fatiga a través de la dinamometría isocinética. Ha mostrado que el protocolo propuesto era bastante para determinar las alteraciones enzimáticas y eletromiográficas, mientras hace pensar en las adaptaciones metabólicas y neurológicas que ocurren por la tensión de las luchas del judo.