Browsing by Author "Ossandón, Tomás"
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- ItemBrain state-dependent recruitment of high-frequency oscillations in the human hippocampus(2017) Billeke, Pablo; Ossandón, Tomás; Stockle, Marcelo; Perrone-Bertolotti, Marcela; Kahane, Philippe; Lachaux, Jean-Philippe; Fuentealba, Pablo
- ItemDynamics of cortical computations underlying attentive states(2021) Medel Sierralta, Vicente; Ossandón, Tomás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de MedicinaSpontaneous fluctuations occur at different spatial and temporal scales in the brain. Depending on its scale, these activities can show characteristic hallmarks. From a mesoscale perspective, in spontaneous conditions, cortical neurons fire action potentials in a seemingly stochastic manner, which extrapolated to an entire population shows a dynamical state coined as the asynchronous irregular state. Interestingly, when a local population of balanced excitation and inhibition is recurrently connected, the asynchronous population generates a baseline of stochastic perturbation over the neuron’s membrane potential of that local population. These perturbations have been proposed as optimal for information computation and are associated with different states of attention at the behavioral level. Specifically, Locus-Coeruleus Noradrenergic (LC-NE) neuromodulation -which regulates brain states- has been highly implicated in the modulation of desynchronized activity. In this dissertation, we will use a modeling-driven analysis of attentional modulation of local electrophysiological desynchronization, hypothesizing that LC-NE neuromodulation shapes desynchronized background state and the balance between excitation and inhibition. We will show how the complexity of the electrophysiological signals depends on the excitation-inhibition balance of cortical activity, how it tracks behavioral performance, and how it can be related to LC-NE activity and arousal-related neuromodulation. Finally, we show how this complexity fluctuates at different spatial scales with low-dimensionality in attention, and how it is tracked by pupil diameter fluctuations -a non-invasive proxy of LC-NE activity and arousal- in a visuospatial working memory task in humans.
- ItemEffects of acute stress on behavioral adaptation and oscillatory brain activity associated to social bargaining(2023) Fabar Chagay, Catalina; Ossandón, Tomás; Billeke, Pablo; Pontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de MedicinaEl estrés agudo es una respuesta transitoria a factores estresantes físicos o fisiológicos que provoca cambios neuroendocrinos, los cuales pueden alterar el funcionamiento de diferentes áreas cerebrales, incluido el córtex prefrontal (CPF). Las funciones ejecutivas, como la toma de decisiones, la flexibilidad cognitiva, la cognición social y la monitorización de la retroalimentación, dependen de forma crucial de las redes frontales. Estas funciones cognitivas están estrechamente relacionadas con la línea media frontal theta, una banda neuronal de 4-8 Hz que se registra en las regiones frontales y aumenta tras las retroalimentaciones negativas. Se ha informado de que el estrés disminuye esta actividad. Actualmente, se debate si el estrés afecta a la compensación entre prosocialidad e interés propio, un elemento clave en situaciones de toma de decisiones sociales como el regateo. También se ha descrito ampliamente que el estrés elevado altera la flexibilidad al tiempo que disminuye la potencia theta, lo que podría repercutir en la forma en que nos adaptamos y actuamos en situaciones sociales. Sin embargo, aún no está claro cómo afecta el estrés a nuestra adaptabilidad estratégica durante contextos de creación social y cómo esto se asocia a theta como posible mecanismo neural. En este proyecto de tesis, recogimos datos neuroendocrinos, conductuales y electrofisiológicos para contribuir a este vacío de conocimiento con un enfoque integral. Utilizamos el Juego del Ultimátum (UG), un paradigma utilizado predominantemente en el campo de la teoría de juegos y la cognición social. Al utilizar una versión repetida de esta tarea en un contexto social y no social, esperábamos poder observar los cambios relacionados con la manipulación del estrés y aislar el componente social. En el primer estudio, examinamos cómo el estrés agudo afecta a las decisiones en términos de prosocialidad y flexibilidad conductual durante el regateo social. Nuestros resultados muestran que el estrés sólo tuvo efectos perjudiciales sobre el rendimiento en el contexto no social de la tarea, mientras que en el contexto social no hubo diferencias entre los participantes estresados y los no estresados. Esto sugiere que el contexto social puede actuar como un amortiguador que permite preservar la respuesta conductual y el rendimiento. En el segundo estudio, investigamos cómo afecta el estrés agudo a las decisiones en términos de flexibilidad cognitiva y conductual y la actividad de theta frontal de la línea media como posible mecanismo neural implicado en este proceso. Nuestros resultados mostraron que los participantes estresados presentaban una menor adaptación en el contexto no social, mientras que no se observaron diferencias en el contexto social. Aunque observamos una tendencia a un menor aumento de la potencia theta en el grupo de estrés tras la retroalimentación negativa, no alcanzó significación. La mayor adaptabilidad en el contexto no social entre los participantes no estresados no estuvo acompañada de un mayor aumento de la potencia theta tras los errores, que se esperaría que estuviera presente como marcador neural de la flexibilidad cognitiva. Sin embargo, observamos una mayor actividad alfa y beta en el contexto social que en el no social, lo que sugiere una mayor inhibición y reevaluación cognitiva de las emociones en los participantes no estresados.
- ItemElectrophysiological brain dynamics of visuospatial planning(2020) Domic Siede, Marcos Eduardo Ernesto; Ossandón, Tomás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de MedicinaLa planificación cognitiva, definida como la habilidad de desarrollar un plan secuenciado de pasos conductuales para alcanzar una meta, juega un rol crucial en la conducta dirigida a meta en humanos, por ejemplo, en el control cognitivo. Sin embargo, sus correlatos neurales, en particular sus dinámicas electrofisiológicas, permanecen desconocidas hasta la fecha. El diseño de paradigmas conductuales que evalúan esta función cognitiva continúa siendo un desafío para la neurociencia cognitiva. En esta tesis doctoral, la actividad electroencefalográfica (EEG) fue registrada mientras veintisiete sujetos adultos sanos rindieron un nuevo paradigma conductual diseñado para esta investigación (basado en el laberinto de Porteus y el Zoo Map Task, los cuales son pruebas tradicionales usadas en neuropsicología clínica), cuyo propósito buscó evaluar la función cognitiva de planificación de una forma ecológica. El paradigma conductual que diseñamos estuvo conformado por una tarea de planificación y una tarea control. A) La tarea de planificación tenía por objetivo resolver 36 ensayos/laberintos. Cada ensayo consistió en la presentación de un estímulo donde se representaba el mapa de un zoológico. Cada uno de los ensayos tenían cuatro periodos diferentes: i) un periodo de planificación, donde a los sujetos se les instruyó planificar una ruta que les permitiese visitar cuatro ubicaciones de animales al interior del mapa siguiendo un conjunto de reglas. Después de esto, le sucedió ii) el periodo de mantenimiento. Durante este periodo, los sujetos debían almacenar en su memoria de trabajo la ruta previamente planeada en el periodo anterior. Luego, durante iii) el periodo de ejecución, los sujetos dibujaron la ruta planificada sobre el mapa. Finalmente, hubo un iv) periodo de respuesta, donde los sujetos reportaron el orden de la secuencia de animales visitados de acuerdo con su plan ejecutado. B) La tarea control tuvo la misma estructura, pero el componente cognitivo de planificación fue removido al manipular el objetivo de la tarea. Los resultados conductuales mostraron que la tarea de planificación fue más compleja y cognitivamente demandante que la condición control, sugiriendo que nuestro paradigma conductual fue óptimo para evaluar la función de planificación. Además, encontramos diferencias significativas cuando los resultados de los ensayos pertenecientes a la condición de planificación fueron separados y comparados entre ensayos difíciles versus ensayos fáciles a nivel conductual, pero no a nivel electrofisiológico. Esto contribuyó a la idea de que la tarea de planificación mide aspectos cognitivos más intrínsecos de planificación, reflejados en cambios de la oscilación theta (4-8 Hz), en lugar de demanda cognitiva en general, o esfuerzo cognitivo, típicamente presente en tareas de control cognitivo. La actividad de EEG fue analizada en el dominio tiempo-frecuencia mediante la actividad oscilatoria inducida. Hipotetizamos que la planificación cognitiva induce actividad theta específicamente en sitios de electrodos de la línea media frontal. Por lo tanto, nuestros resultados mostraron, de acuerdo con nuestra hipótesis, un incremento progresivo y sostenido de la banda theta en el tiempo durante el periodo de planificación. Análisis de fuentes indicaron que el origen de esta actividad theta inducida provenía de regiones de la corteza prefrontal. Específicamente, desde fuentes bilaterales tales como la corteza frontopolar, la corteza cingulada anterior, y la corteza cingulada media. Adicionalmente, encontramos asociaciones diferenciables entre la actividad theta de regiones de la corteza prefrontal y el rendimiento conductual. Estos resultados sugieren que la actividad theta de la corteza frontopolar izquierda está asociada con la eficiencia y la precisión de la elaboración y ejecución de planes. Mientras que la actividad theta de la corteza cingulada media derecha y la corteza cingulada anterior izquierda estuvo asociada a la elaboración mental de un plan. Finalmente, encontramos un aumento significativo extendido de la conectividad en fase theta entre el electrodo Fz y sitios distantes de electrodos durante la condición de planificación. Por lo tanto, caracterizamos por primera vez, tanto espacial y temporalmente, las dinámicas de la actividad theta de línea media frontal (FMθ) asociadas a planificación cognitiva como un marcador de control cognitivo el cual podría estar coordinando información, tal como análisis visoespacial y preparación de control motor, a través de la corteza prefrontal y diferentes regiones cerebrales por medio de conectividad en fase theta durante el rendimiento conductual en planificación. La relación específica entre la actividad theta de la corteza frontopolar izquierda y el rendimiento en planificación podría reflejar la participación de esta área en la correcta elaboración de un plan. Además, las asociaciones entre la actividad theta desde la corteza cingulada media derecha y la corteza cingulada anterior izquierda con tiempos de reacción más lentos durante el periodo de planificación podría reflejar el enganche de control atencional y la implementación de monitoreo de conflicto respectivamente.
- ItemFrontal Midline Theta Reflects Cognitive Control During Planning(2019) Domic Siede, Marcos Eduardo Ernesto; Irani Cereceda, Martín; Valdés, Joaquín; Perrone Bertolotti, Marcela; Ossandón, TomásNeural correlates of cognitive planning are not understood well at present. Behavioral paradigms targeting this function are a current challenge in cognitive neuroscience. We recorded EEG activity while subjects were performing a novel behavioral paradigm that evaluates cognitive planning function. Participants showed longer reaction times and decreased accuracy during the planning condition compared to the control condition, suggesting that the planning condition is more time consuming, therefore reflecting higher cognitive demand. Moreover, cognitive planning induced a frontal midline theta (FMθ) frequency band originating in prefrontal cortex (PFC) as shown in previous cognitive control studies. When subjects began planning, there was a progressive and sustained increase in FMθ starting after 500 milliseconds (ms) of planning. Hence, we characterized for first time, both spatial and temporal FMθ dynamics of cognitive planning as a marker of cognitive control function.
- ItemIntelligence can grow in all dimensions: findings from an experiment in Latin America(2023) Claro, Susana; Santana Sepúlveda, Macarena Paz; Ossandón, Tomás; Cea, Sebastián; Amesti Mujica, José de; Santander Monsalve, Daniela Alejandra; Huerta, MauricioComputer-based interventions that aim to help students endorse a growth mindset have been designed and tested in high-income countries for a number of years. However, there is no evidence of their efectiveness in middle-income nations. In those studies, students’ growth mindset has traditionally been measured using surveys where students report the extent to which they believe intelligence is fxed or malleable, without linking intelligence with a more specifc dimension, such as math or language. In addition, these measurements have been undertaken without distinctions being made between personal ability (“my” intelligence) and more general abilities (everyone’s intelligence). Therefore, by means of a randomized experiment, this study assesses the impact of a single-session online growthmindset intervention in Chile on distinct measurements of the growth mindset of students (general, personal, and subject-specifc), as well as their propensity to seek out challenges. Accordingly, a sample of 248 students was recruited from 9 and 11th grades in three secondary schools, all of whom were randomly assigned to either a treatment or control group. The intervention was found to increase their propensity to seek out challenges and to experience an increase in growth mindset scores in all tested dimensions. No evidence of the heterogeneity of results by gender or prior growth mindset was identifed.
- ItemIrrelevant stimulus processing in ADHD : Catecholamine dynamics and attentional networks(2014) Aboitiz, Francisco; Ossandón, Tomás; Zamorano, F.; Palma, B.; Carrasco, X.
- ItemPerceptual fusion of musical notes by native Amazonians suggests universal representations of musical intervals(2020) McPherson, M. J.; Dolan, S. E.; Durango, A.; Ossandón, Tomás; Valdés Bize, Joaquín; Undurraga Fourcade, Eduardo Andrés; Jacoby, N.; Godoy, R. A.; McDermott, J. H.
- ItemPupil Size Tracks Attentional Performance In Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder(2017) Wainstein, G.; Rojas Libano, D.; Crossley, Nicolás; Carrasco, X.; Aboitiz, Francisco; Ossandón, Tomás
- ItemTemporal constraints of behavioral inhibition: relevance of inter-stimulus interval in a Go-Nogo task(2014) Zamorano, F.; Billeke, P.; Hurtado, J. M.; López Hernández, Vladimir; Carrasco, X.; Ossandón, Tomás; Aboitiz, Francisco
- ItemTheta activity from frontopolar cortex, mid-cingulate cortex and anterior cingulate cortex shows different roles in cognitive planning performance(2021) Domic Siede, Marcos Eduardo Ernesto; Irani, M.; Valdés Bize, Joaquín; Perrone-Bertolotti, M.; Ossandón, Tomás
- ItemTransitions between human functional brain networks reveal complex, cost-efficient and behaviorally-relevant temporal paths(2020) Ramírez Mahaluf, J. P.; Medel Sierralta, Vicente; Tepper, Angeles; Alliende, L. M.; Sato, J. R.; Ossandón, Tomás; Crossley, Nicolás
- ItemTurning visual shapes into sounds: Early stages of reading acquisition revealed in the ventral occipitotemporal cortex(2014) Perrone Bertolotti, M.; Vidal, J.; De Palma, L.; Hamame, C.; Ossandón, Tomás; Kahane, P.; Minotti, L.; Bertrand, O.; Lachaux, J.
- ItemUnderstanding dual task performance in humans : electrophysiological correlates of interferences and costs between motor and working memory tasks at different levels of workload(2019) Arriagada Tarifeño, David Andrés; Ossandón, Tomás; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de MedicinaThe simultaneous execution of two different tasks is associated with interference processes that produce a decrease in the performance of one or both duties, a common phenomenon whose neural mechanisms are not yet understood. We recorded electroencephalographic activity (EEG) during cognitive-motor interference in 24 subjects, using a working memory N-back task concurrent with a finger movement both tests were performed on 3 different workloads (easy, medium and hard) resulting in 9 dual tasks of different difficulty levels. A time-frequency analysis of the EEG showed a midline decrease of theta band activity and an increase of alpha band activity when both tasks progressed to a motor workload medium level. The current study shows the development of an opposing oscillatory pattern of alpha and theta, which can be linked to the interferential effects of cognitive-motor task, determining the fall in the overall performance of the test. These effects are only a product of the increase in the difficulty of the motor task.The simultaneous execution of two different tasks is associated with interference processes that produce a decrease in the performance of one or both duties, a common phenomenon whose neural mechanisms are not yet understood. We recorded electroencephalographic activity (EEG) during cognitive-motor interference in 24 subjects, using a working memory N-back task concurrent with a finger movement both tests were performed on 3 different workloads (easy, medium and hard) resulting in 9 dual tasks of different difficulty levels. A time-frequency analysis of the EEG showed a midline decrease of theta band activity and an increase of alpha band activity when both tasks progressed to a motor workload medium level. The current study shows the development of an opposing oscillatory pattern of alpha and theta, which can be linked to the interferential effects of cognitive-motor task, determining the fall in the overall performance of the test. These effects are only a product of the increase in the difficulty of the motor task.The simultaneous execution of two different tasks is associated with interference processes that produce a decrease in the performance of one or both duties, a common phenomenon whose neural mechanisms are not yet understood. We recorded electroencephalographic activity (EEG) during cognitive-motor interference in 24 subjects, using a working memory N-back task concurrent with a finger movement both tests were performed on 3 different workloads (easy, medium and hard) resulting in 9 dual tasks of different difficulty levels. A time-frequency analysis of the EEG showed a midline decrease of theta band activity and an increase of alpha band activity when both tasks progressed to a motor workload medium level. The current study shows the development of an opposing oscillatory pattern of alpha and theta, which can be linked to the interferential effects of cognitive-motor task, determining the fall in the overall performance of the test. These effects are only a product of the increase in the difficulty of the motor task.
- ItemUniversal and Non-universal Features of Musical Pitch Perception Revealed by Singing(2019) Jacoby, N.; Undurraga Fourcade, Eduardo Andrés; McPherson, M. J.; Valdés Bize, Joaquín; Ossandón, Tomás; McDermott, J. H.
- ItemVisualizando la dinámica intrinseca del cerebroGarreton Izquierdo, Manuela; Ossandón, Tomás