Cognitive mechanisms and motor control during a saccadic eye movement task: evidence from quantitative electroencephalography

Abstract

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.Key words: beta coherence, motor control, qEEG, saccadic eye movement, sensorimotor integration, visuospatial attention. RESUMOO 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 ta-

Ativação cortical do lobo frontal em adultos jovens e idosos: uma análise eletroencefalográfica durante um exergame para equilíbrio postural

“…Sabe-se que a onda alfa está relacionada com o estado de vigília relaxado, onde são Research, Society and Development, v. 9, n. 8, e225985726, 2020 (CC BY 4.0) | ISSN 2525-3409 | DOI: http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5726 necessários menores níveis de atenção e concentração na tarefa. Enquanto isso, a onda beta é associada com o processamento de informações, resolução de problemas e tomadas de decisões, estando vinculada com a ativação motora, realização de atividades que demandam muita atenção e processamento cognitivo, preparação do movimento e percepção visual (Diniz et al, 2012;Oliveira et al, 2018). Luft et al (2006) identificaram que os indivíduos com maior habilidade em uma tarefa, apresentavam menor esforço neural nos lobos frontais e temporal; e que, quanto maior a atividade da onda alfa, melhor era a sincronia neural, menor o esforço mental com melhor desempenho.…”

Gamma absolute power reveals activation of motor areas after hand immobilization

“…Frontal cortical areas are associated motivation, planning, reasoning, problem solving and execution of voluntary movements. 25,26 Specifically F3 and F4 derivations (middle frontal gyrus) correspond to manual planning areas; 27,28 F3 is associated with the cortical area corresponding to right hand (the immobilized hand),while F4 associated with the left hand. Increased gamma band absolute power at F3 after hand immobilization indicates more activation at this cortical region in order to elicit the index finger movement required by the task.…”

Gamma-Band Modulation and Coherence in the EEG by Involuntary Eye Movements in Patients in Unresponsive Wakefulness Syndrome

“…20 Neuronal activity serves the purpose of internally monitoring the eye movement throughout its trajectory in healthy individuals at the beginning of a saccade and evaluates its error and prepares for the subsequent fixation. 10 Diniz et al 22 describe an important role of the interconnection of the 2 hemispheres in visual search and movement preparation. Zirnsak et al 23 state that the visual space is compressed in prefrontal cortex before eye movements.…”