Bielevičius, Arūnas

Author: Emily Feldman Research title: Motion Perception Disorders Aim: To investigate the mechanisms, clinical presentation, and impact of motion perception disorders across different neurological and neurodevelopmental conditions. Objectives:

1. To identify specific neural regions and circuits prone to dysfunction in motion perception disorders.
2. To examine the clinical characteristics and symptoms of motion perception deficits within specific neurological and neurodevelopmental conditions.
3. To assess potential treatment strategies, including pharmacological and rehabilitative approaches that may alleviate symptoms of motion perception disorders. Methodology: A review of scientific articles was performed. The articles were found using structured searches in various databases using keywords such as motion perception, visual motion processing, akinetopsia, and more. The gathered articles focused on the mechanisms, clinical characteristics, and therapeutic approaches related to motion perception disorders. Later, the data was analyzed according to the defined objectives. Conclusions: Motion perception disorders involve abnormalities of the hMT+ complex and dorsal pathway, which affect motion integration. The abnormalities have been related to imbalances in excitatory and inhibitory responses and surround suppression. The clinical signs of motion perception disorders vary but may involve impairments in biological motion perception. The impairments affect daily life. The management of motion perception disorders is most successful when the underlying cause is treated. The rehabilitative management is limited. Recommendations: More large-scale clinical studies are required to improve evidence-based knowledge. Standardized approaches to new technologies should be developed. Integrated therapeutic approaches are recommended. Multimodal diagnostic methods should be employed for targeted thera- peutic approaches. Compensatory training should be included in therapeutic approaches. Further re- search is required in motion perception and social cognition.

SUMMARY Author: Michael Chetverikov Title: Neural Mechanisms of Biological Motion Perception Aim: To analyze and describe the neural mechanisms that enable humans to perceive visual motions through visual pathways and cortical regions. Objectives:

1. To explain the concept of biological motion and significance.
2. To review the early visual pathways in detecting and processing motion.
3. To understand the role of higher regions in the process.
4. To evaluate neural models motion processing.
5. To summarize the studies about humans’ perception and interpretation of motion. Methodology: This study is a literature review, based on PubMed and Google Scholar. The articles were selected on relevance to biological motion perception, neural mechanisms and visual processing. Selected 25 articles were analyzed on English language and summarized for the thesis topic. Results: The biological motion perception is a hierarchical system that involves several cortexes and areas divided into initial processing for basic vision of the motion, dorsal stream, middle temporal area, specialize in speed and direction of motion. The ventral stream regions such as inferior temporal region and fusiform gyrus specializing in processing shape and structure. The highest region posterior superior temporal sulcus concludes and interprets the action. Those pathways help in interpreting daily human motions. In several pathologies such as psychosis or akinetopsia some of the pathways are impaired demonstrating shift in perception of the individual. Conclusions:
6. Biological motion perception involves ventral and dorsal streams to form the processing of the vision.
7. The function of these neural pathways is essential for daily action recognition.
8. Impairment of those pathways in clinical conditions demonstrates the importance of them in mechanism of motion perception.

Eye-tracking is widely used to study visual perception and attention by measuring eye movements with high precision. This study aimed to evaluate the accuracy of locating the geometric center of visual stimuli represented by different contour elements (dot-defined and line-defined) using eye-tracking methods.

The objectives were to review relevant literature, collect and process eye-tracking data, quantify gaze localization accuracy and perception latency, compare dot-defined and line-defined stimuli while evaluating the effect of stimulus size, and interpret the findings in relation to previous research.

The study included 18 participants and a total of 24 recording sessions. Psychophysical experimental methods combined with eye-tracking were used to measure gaze position and response latency during visual tasks. Data analysis included statistical comparisons using Welch and Mann-Whitney tests, as well as pooled analysis.

Across 755 selected cases and 18 matched dot-line stimulus pairs, no consistent overall differences were found between dot-defined and line-defined stimuli. Some pairwise differences reached statistical significance; however, fewer remained significant when both statistical tests were applied. Pooled analysis demonstrated a significant difference in localization accuracy, with a greater mean distance from center for dot stimuli (35.509 px) compared to line stimuli (30.864 px). A clear size effect was observed, with increasing distance from center for small (25.42 px), medium (31.99 px), and large stimuli (43.03 px). Latency analysis also showed a significant effect of stimulus size, with shorter latencies for small stimuli (0.3896 s) compared to medium (0.4287 s) and large stimuli (0.4412 s).

In conclusion, dot-defined and line-defined stimuli did not show consistent differences in pairwise comparisons, whereas stimulus size had a clear and significant effect on both localization accuracy and perception latency.

Author’s name: Rahel Khurgel
Research title: The Causes and Mechanisms of Color Blindness
Aim and objectives: This study was designed to explore main causes of color blindness and their mechanisms with a focus on the biological aspect. This review research assessed: 1. Biochemistry and physiology of vision. 2. Different categories of color vision deficiencies (CVDs). 3. Pathophysiology processes of color blindness. 4. The most common neuro-ophthalmological disorders that lead to color blindness.
Methods: Color blindness was defined as any impairment with color discrimination ability, focusing on congenital and acquired forms of the results with any degree of dysfunction. PubMed and EMBASE databases were used. Studies addressing CVD, underlying mechanisms, diseases causing congenital or acquired color blindness, and management were included. Studies with insufficient data and studies not focused on color blindness were excluded.
Results: Creating color vision relies on a combination of, but is not limited to, phototransduction, cone and their opsins, and higher visual processing, with disruption anywhere along this pathway causing color deficits. Congenital CVDs are mainly a consequence of genetic abnormalities in opsin genes, particularly X-linked OPN1LW and OPN1MW mutations causing red-green deficiencies, as well as OPN1SW and CNGA3/CNGB3 mutations in other subtypes. Acquired CVDs result from retinal and optic nerve to cortical damage due to systemic, ophthalmic, neurological diseases, or drug toxicity. According to Köllner’s rule, outer retinal disease typically causes blue-yellow defects, while inner retinal or optic nerve pathology more often produces red-green impairment.
Conclusions: 1. Color vision relies on cone photoreceptors with opsins enabling trichromatic perception. 2. CVD is a heterogeneous group of disorders caused by disruption anywhere along the visual system, from retina to cortex. 3. Congenital CVD results from genetic abnormalities affecting opsin genes (e.g., OPN1LW) or phototransduction components (e.g., CNGA3), leading to reduced or absent cone function. 4. Acquired CVD develops later due to retinal, optic nerve, neurological, metabolic, or toxic etiologies and may indicate systemic disease. 5. Photoreceptors and the optic nerve are vulnerable to oxidative stress and ischemia, as seen in glaucoma and optic neuritis. 6. Neurodegenerative and systemic diseases can affect color vision as retina being part of the central nervous system. Examples include Parkinson’s disease, Alzheimer’s disease, diabetic retinopathy, and medication-induced mitochondrial toxicity, highlighting color vision changes as potential early biomarkers. Key words: vision, color blindness, biochemistry of vision, treatment of color blindness.

Santrauka

Autorius: Nadab Qaiser Pavadinimas: Pacientų pasitenkinimo ir regėjimo kokybės tyrimas ilgą laiką po LASIK operacijos

Šiame magistro darbe analizuojami ilgalaikiai LASIK regos korekcijos operacijos rezultatai, ypatingą dėmesį skiriant regėjimo kokybei, pacientų pasitenkinimui ir pooperaciniam saugumui. Atlikta struktūruota 33 recenzuotų mokslinių straipsnių, publikuotų 2015–2025 m., literatūros apžvalga. Tyrimo duomenys rodo, kad LASIK procedūra užtikrina puikią nepakoreguoto regėjimo aštrumą (UDVA): daugiau nei 90 % pacientų pasiekia 20/25 ar geresnį regėjimą. Tokie technologiniai patobulinimai kaip bangos frontu valdomas abliacijos metodas ir femtosekundinis lazeris atvėrė naujas galimybes mažinant komplikacijas – akinimą, šviesos aureoles ar ektaziją. Lyginamoji analizė parodė, kad LASIK pasižymi greitesniu atsistatymu ir aukštesniu pacientų pasitenkinimu ankstyvuoju pooperaciniu laikotarpiu, palyginti su SMILE ar PRK metodais, nors SMILE gali turėti pranašumų ilgalaikio komforto atžvilgiu. LASIK taip pat suteikia ženklių psichologinių ir gyvenimo kokybės pagerėjimų, įskaitant mažesnę regos įtampą ir didesnį pasitikėjimą savimi. Tyrimas patvirtina, kad kruopštus pacientų atrankos ir metodikos pasirinkimo procesas leidžia LASIK išlikti vienu iš saugiausių ir efektyviausių refrakcinės chirurgijos metodų.

This master thesis aims to review the characteristics and prevalence of visual hallucinations in neurological disease. The objectives were to review the clinical characteristics of visual hallucinations and find out the prevalence of visual hallucinations in Parkinson's disease. To elucidate the prevalence of visual hallucinations in Lewy body dementia and lastly to find out the incidence of visual hallucinations in patients with Alzheimer's disease.The publications and studies were chosen using the PubMed database, Update, and Google Scholar. The studies that were chosen were based upon initially answering the focus questions followed by the aim and objectives. Ultimately 25 articles were chosen and the references for each of those were examined for further context. Study participants included individuals with diagnosed neurological disease and documented reports of visual hallucinations. Visual hallucinations can present in different forms based on a variety of features and can thus be classified into broad categories such as formed and non-formed. In regard to the second objective the rate of Parkison’s disease was found to be highly variable. This was also seen in the case of Lewy body dementia which similarly exhibited wide ranges. Lastly, Alzheimer’s disease exhibited the lowest reported rate.

Regos dėmesio vietos tyrimas dviejų objektų grupėje naudojant akių sekimo įrangą Tyrimo tikslas: Psichofizikinio tyrimo metu nustatyti žvilgsnio vietą naudojant akių judesių sekimo įrangą. Uždaviniai: 1. Apžvelgti jau atliktus mokslinius darbus susijusius su regos dėmesio tyrimais. 2. Užduoties metu užregistruoti akių koordinates ir vaizdo suvokimo laiką, esant kontroliniams ir grupiniams objektų vaizdams. 3. Išanalizuoti akių judesių koncentracijos sritis ir suvokimo laikus. 4. Gautus duomenimis palyginti su literatūroje skelbtomis hipotezėmis. Metodai: Stebėtojai, dalyvavusieji eksperimentuose, buvo savanoriai. Psichofizikiniams eksperimentams atlikti buvo naudojama akių judesių sekimo įranga ir „Arduino“ mikrovaldiklis. Stimulai buvo pateikiami ekrane 1,5 s per kurias stebėtojas turėjo nuspręsti ar ekrane pateikto stimulo dalys yra vienodo ilgio. Užduoties metu buvo registruojami akių judesiai ir teisingas/klaidingas atsakymas. Duomenys apdoroti ir vizualizuoti MS Excel ir autorine programa. Tyrimo rezultatai: Nustatytos akių fiksacijos vietos esant dideliems, mažiems ir simetriškiems stimulams. Išmatuotas stebėtojų reakcijos laikas į pasikeitusį stimulą, bei nustatyti stebėtojų suvokiami stimulų dydžiai. Išvados: Stebėtojų žvilgsnio vieta didesnių stimulų atveju buvo fiksuota arba lyginimo atstumo viduryje arba arti stimulo centro, mažesnių stimulų atveju tik arti centro. Figūroms esant kairėje monitoriaus pusėje, stebėtojų žvilgsnio vieta buvo dešinėje pusėje, o stebint veidrodinius figūrų stimulus žvilgsnio vieta buvo kairėje centre, ar dešinėje pusėje. Simetrinių stimulų atveju stebėtojų žvilgsnio vieta buvo stimulo centre. Vidutinis stebėtojų vaizdo suvokimo laikas – 334 ms įskaitant ir įrangos pateikimo, vaizdavimo ir registravimo laiko vėlinimus. Stebėtojai 363 atvejais iš 431 teisingai įvertino figūrų ilgius kai šie buvo lyginami su ilgesniu ar trumpesniu vertinimo atstumu, tačiau vertindami figūras su tokio pačio ilgio atstumu - figūras vertino kaip ilgesnes 127 atvejais iš 206. Rekomendacijos: Tyrimo ir gautų rezultatų kokybė labai priklauso nuo akių judesių įrangos kalibravimo, stebėtojų paruošimo eksperimentams, stimulų pateikimo eiliškumo ir laiko. Gautų duomenų apdorojimas yra sudėtingas ir nevienareikšmis.

The emergence of genome editing technology represents a groundbreaking advancement in molecular biology, offering precise modification of DNA sequences within the genome. This technology holds immense potential for basic research and the development of novel therapies, spanning genetic diseases, hereditary diseases, neurological diseases and cancer and viral infections. The rapid pace of this field underscores the need for responsible use and the ethics required to address genetic modification in diseases effectively. Key techniques such as CRISPR-Cas9, ZFNs and TALENs enable precise modifications by targeting specific genomic loci. While classical genetic engineering laid the groundwork, the early attempts lacked efficiency for targeted genome editing. CRISPR-Cas9 in particular revolutionized genome editing by allowing programmable, site-specific modifications in mammalian cells. It employs RNA-guided endonuclease enzymes to cleave DNA at target sites, triggering repair mechanisms that introduce desired modifications. This technology, through in vivo and ex vivo, finds applications and great potential in diverse fields from viral infections such as HIV/AIDS treatment to hereditary diseases and cancer therapy.

Tyrimo tikslas: Išanalizuoti regos suvokimo sutrikimus ir jų klasifikaciją bei neuroplastiškumo galimybes regos žievės funkcijų sutrikimų atstatymo procese tiriant trumpalaikės monokulinės deprivacijos metodu. Uždaviniai: 1. Apžvelgti regos sistemą funkciniu ir anatominiu požiūriu. 2. Aptarti specifinius regos žievės pažeidimus bei jiems priskiriamus funkcijų sutrikimus. 3. Išanalizuoti esamus regos suvokimo sutrikimus ir jų klasifikaciją. 4. Įvertinti neuroplastiškumo poveikį suaugusiojo žmogaus regos žievėje pritaikant trumpalaikės monokulinės deprivacijos metodą. Metodai: Publikacijų paieška atlikta Lietuvos sveikatos mokslų universiteto prenumeruojamose duomenų bazėse: Pubmed, Medline. Paieška atlikta pagal PRISMA rekomendacijas. Į sisteminę literatūros analizę įtraukti 2018 – 2023 metais publikuoti moksliniai straipsniai, aptariantys monokulinės deprivacijos sąsajas su regos žievės plastiškumu. Mokslinės publikacijos atrinktos pagal raktinius žodžius ir jų derinius: „Monocular deprivation“, „Ocular dominance“, „Plasticity“, „Neuroplasticity“, „Functional reorganization“. Tiriamosios medžiagos atranka: Į literatūros analizę įtraukti moksliniai straipsniai, kuriuose aptariami trumpalaikės monokulinės deprivacijos sukelti pokyčiai suaugusių žmonių galvos smegenų regos kelyje. Tyrimo dalyviai neturi regos funkcijos sutrikimų, išreikštų gretutinių ligų, metabolinių ar psichiatrinių sutrikimų, kurie galėtų turėti įtakos plastiškumo procesui ar jo vertinimui po taikytos monokulinės deprivacijos. Neuroplastiškumo procesas po trumpalaikės monokulinės deprivacijos stebimas psichofiziniais, elektrofiziologiniais ar radiologiniais tyrimais. Tyrimo rezultatai: Sisteminei literatūros analizei atrinktos 13 publikacijų. Išanalizuoti rezultatai visose publikacijose, teigia, jog monokulinė deprivacija reikšmingai paveikia uždengtąją akį reprezentuojantį regos kelią ir siekia sustiprinti vaizdinės informacijos apdorojimą paveiktoje pusėje. Išvados: Trumpalaikės monokulinės deprivacijos sukeltas neuroplastiškumo atsakas daro teigiamą poveikį uždengtąją akį reprezentuojančio regos kelio naudai, kai pokyčiai stebimi pirminėje ir aukštesniosiose regos žievėse bei požievinėse struktūrose, o jos poveikis nepriklauso nuo monokulinės deprivacijos trukmės, uždengtosios akies dominavimo ar plastiškumo sąlygotų pokyčių vertinimo būdo. Rekomendacijos: Literatūros analizė turi apribojimų dėl siauros tiriamųjų grupės ir nestandartizuotų plastiškumo vertinimo metodų, todėl reikalingi tolimesni tyrimai, siekiant tyrinėti šią sritį.

Darbo autorius: Rytis Petrovas Mokslo vadovas: doc. Arūnas Bielevičius Darbo pavadinimas: Regimojo dėmesio modelių apžvalga. Darbo tikslas: Išanalizuoti regimojo dėmesio, kaip regimojo suvokimo proceso dalies, mechanizmus ir jų modelius. Uždaviniai:

1. Apžvelgti regos sistemą funkciniu ir anatominiu požiūriu.
2. Išanalizuoti regimojo dėmesio modelius ir regimojo suvokimo mechanizmus.
3. Apžvelgti regos dėmesio modelių panaudojimą praktikoje. Metodika: Atrenkant publikacijas naudota „Pubmed“ (MEDLINE) medicininė duomenų bazė, kurioje ieškota informacijos apie regimojo dėmesio formavimo anatominius ir fiziologinius ypatumus, regimojo dėmesio ir suvokimo modelius ir mechanizmus, bei regos dėmesio modelių panaudojimo praktikoje galimybes. Paieškos filtrai apima publikacijų datą, pasirinkus laikotarpį nuo 2014-04-01 iki 2024-04-01, straipsnius anglų kalba ir straipsnius, turinčius pilno teksto nemokamą prieigą. Rezultatai ir išvados: Atlikus straipsnių atranką į literatūros apžvalgą įtraukti 52 straipsniai. Regimojo dėmesio mechanizmai yra grindžiami žmogaus regos sistemos tyrimų empirinių duomenų teoriniu ar praktiniu panaudojimu. Regimojo dėmesio modelių kūrimo procesas apima šių mechanizmų integravimą. Priklausomai nuo tokių mechanizmų pasirinkimo modeliai įgyja skirtingą paskirtį ir pritaikymo galimybes. Taksonominis klasifikavimas leidžia standartizuoti modelių paskirtį ir juos tarpusavyje lyginti. Dauguma modelių dėl savo struktūros neturi kiekybinio palyginimo galimybių. Praktikoje ne visi regimojo dėmesio modeliai yra suderinami su dirbtinio intelekto sistemos, tačiau tokią integravimo galimybę turintys modeliai demonstruoja aukštą diagnostinį jautrumą ir specifiškumą. Praktinės rekomendacijos:

1. Išplėsti analitinių duomenų paketus, leidžiančius lyginti regimojo dėmesio modelius kiekybiškai. 2) Informuoti sveikatos priežiūros įstaigas apie naujas dirbtinio intelekto sistemas medicininėje diagnostikoje ir telemedicinoje. 3) Poreikis standartizuoti terminologiją siekiant padidinti informatyvumą.