Over the last couple of years, face recognition researchers have been developing new techniques. These developments are being fueled by advances in computer vision techniques, computer design, sensor design, and interest in fielding face recognition systems. Such advances hold the promise of reducing the error rate in face recognition systems by an order of magnitude over Face Recognition Vendor Test (FRVT) 2002 results. The face recognition grand challenge (FRGC) is designed to achieve this performance goal by presenting to researchers a six-experiment challenge problem along with data corpus of 50,000 images. The data consists of 3D scans and high resolution still imagery taken under controlled and uncontrolled conditions. This paper describes the challenge problem, data corpus, and presents baseline performance and preliminary results on natural statistics of facial imagery.

In the social world, multiple sensory channels are used concurrently to facilitate communication. Among human and nonhuman primates, faces and voices are the primary means of transmitting social signals (Adolphs, 2003; Ghazanfar and Santos, 2004). Primates recognize the correspondence between species-specific facial and vocal expressions (Massaro, 1998; Ghazanfar and Logothetis, 2003; Izumi and Kojima, 2004), and these visual and auditory channels can be integrated into unified percepts to enhance detection and discrimination. Where and how such communication signals are integrated at the neural level are poorly understood. In particular, it is unclear what role “unimodal” sensory areas, such as the auditory cortex, may play. We recorded local field potential activity, the signal that best correlates with human imaging and event-related potential signals, in both the core and lateral belt regions of the auditory cortex in awake behaving rhesus monkeys while they viewed vocalizing conspecifics. We demonstrate unequivocally that the primate auditory cortex integrates facial and vocal signals through enhancement and suppression of field potentials in both the core and lateral belt regions. The majority of these multisensory responses were specific to face/voice integration, and the lateral belt region shows a greater frequency of multisensory integration than the core region. These multisensory processes in the auditory cortex likely occur via reciprocal interactions with the superior temporal sulcus.

Conversion of new memories into a lasting form may involve the gradual refinement and linking together of neural representations stored widely throughout neocortex. This consolidation process may require coordinated reactivation of distributed components of memory traces while the cortex is “offline,” i.e., not engaged in processing external stimuli. Simultaneous neural ensemble recordings from four sites in the macaque neocortex revealed such coordinated reactivation. In motor, somatosensory, and parietal cortex (but not prefrontal cortex), the behaviorally induced correlation structure and temporal patterning of neural ensembles within and between regions were preserved, confirming a major tenet of the trace-reactivation theory of memory consolidation.

HippocampusVolume 15, Issue 5 p. 579-586 Research Article Sparse, environmentally selective expression of Arc RNA in the upper blade of the rodent fascia dentata by brief spatial experience M.K. Chawla, M.K. Chawla Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorJ.F. Guzowski, J.F. Guzowski Department of Neurosciences, University of New Mexico, Health Sciences Center, Albuquerque, New MexicoSearch for more papers by this authorV. Ramirez-Amaya, V. Ramirez-Amaya Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorP. Lipa, P. Lipa Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorK.L. Hoffman, K.L. Hoffman Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorL.K. Marriott, L.K. Marriott Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorP.F. Worley, P.F. Worley Departments of Neuroscience and Neurology, Johns Hopkins University, Baltimore, MarylandSearch for more papers by this authorB.L. McNaughton, B.L. McNaughton Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Psychology, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Physiology, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorC.A. Barnes, Corresponding Author C.A. Barnes carol@nsma.arizona.edu Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Physiology, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Neurology, University of Arizona, Tucson, ArizonaLife Sciences North Bldg., Rm. 384, University of Arizona, Tucson, AZ 85724Search for more papers by this author M.K. Chawla, M.K. Chawla Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorJ.F. Guzowski, J.F. Guzowski Department of Neurosciences, University of New Mexico, Health Sciences Center, Albuquerque, New MexicoSearch for more papers by this authorV. Ramirez-Amaya, V. Ramirez-Amaya Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorP. Lipa, P. Lipa Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorK.L. Hoffman, K.L. Hoffman Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorL.K. Marriott, L.K. Marriott Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorP.F. Worley, P.F. Worley Departments of Neuroscience and Neurology, Johns Hopkins University, Baltimore, MarylandSearch for more papers by this authorB.L. McNaughton, B.L. McNaughton Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Psychology, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Physiology, University of Arizona, Tucson, ArizonaSearch for more papers by this authorC.A. Barnes, Corresponding Author C.A. Barnes carol@nsma.arizona.edu Arizona Research Laboratories Division of Neural Systems, Memory & Aging, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Physiology, University of Arizona, Tucson, Arizona Department of Neurology, University of Arizona, Tucson, ArizonaLife Sciences North Bldg., Rm. 384, University of Arizona, Tucson, AZ 85724Search for more papers by this author First published: 26 May 2005 https://doi.org/10.1002/hipo.20091Citations: 245AboutPDF ToolsRequest permissionExport citationAdd to favoritesTrack citation ShareShare Give accessShare full text accessShare full-text accessPlease review our Terms and Conditions of Use and check box below to share full-text version of article.I have read and accept the Wiley Online Library Terms and Conditions of UseShareable LinkUse the link below to share a full-text version of this article with your friends and colleagues. Learn more.Copy URL Share a linkShare onFacebookTwitterLinked InRedditWechat Abstract After a spatial behavioral experience, hippocampal CA1 pyramidal cells express the activity-regulated, immediate early gene Arc in an environment-specific manner, and in similar proportions (˜40%) to cells exhibiting electrophysiologically recorded place fields under similar conditions. Theoretical accounts of the function of the fascia dentata suggest that it plays a role in pattern separation during encoding. The hypothesis that the dentate gyrus (DG) uses a sparse, and thus more orthogonal, coding scheme has been supported by the observation that, while granule cells do exhibit place fields, most are silent in a given environment. To quantify the degree of sparsity of DG coding and its corresponding ability to generate distinct environmental representations, behaviorally induced Arc expression was assessed using in situ hybridization coupled with confocal microscopy. The proportion of Arc+ cells in the “upper blade” of the fascia dentata (i.e., the portion that abuts CA1) increased in an environment-specific fashion, approximately 4-fold above cage-control activity, after behavioral exploration. Surprisingly, cells in the lower blade of the fascia dentata, which are capable of expressing Arc following electrical stimulation, exhibited virtually no behaviorally-induced Arc expression. This difference was confirmed using “line scan” analyses, which also revealed no patterns or gradients of activity along the upper blade of the DG. The expression of Arc in the upper blade was quantitatively similar after exploring familiar or novel environments. When animals explored two different environments, separated by 20 min, a new group of cells responded to the second environment, whereas two separated experiences in the same environment did not activate a new set of granular cells. Thus, granule cells generate distinct codes for different environments. These findings suggest differential contribution of upper and lower blade neurons to plastic networks and confirm the hypothesis that the DG uses sparse coding that may facilitate orthogonalization of information. © 2005 Wiley-Liss, Inc. Citing Literature Volume15, Issue52005Pages 579-586 RelatedInformation

Abstract Wireless recordings in macaque neocortex and hippocampus showed stronger theta oscillations during early-stage sleep than during alert volitional movement including walking. In contrast, hippocampal beta and gamma oscillations were prominent during walking and other active behaviors. These relations between hippocampal rhythms and behavioral states in the primate differ markedly from those observed in rodents. Primate neocortex showed similar changes in spectral content across behavioral state as the hippocampus.

The electrophysiological signatures of encoding and retrieval recorded from mesial temporal lobe (MTL) structures are observed as event related potentials (ERPs) during visual memory tasks. The waveforms of the ERPs associated with the onset of visual stimuli (image-onset) and eye movements (saccades and fixations) provide insights into the mechanisms of their generation. We hypothesized that since eye movements and image-onset (common methods of stimulus presentation when testing memory) provide MTL structures with salient visual information, that perhaps they both engage similar neural mechanisms. To explore this question, we used intracranial electroencephalographic (iEEG) data from the MTLs of 11 patients with medically refractory epilepsy who participated in a visual search task. We sought to characterize electrophysiological responses of MTL structures to saccades, fixations and image onset. We demonstrate that the image-onset response is an evoked/additive response with a low-frequency power increase and post-stimulus phase clustering. In contrast, ERPs following eye movements appeared to arise from phase resetting of higher frequencies than the image onset ERP. Intriguingly, this reset was associated with saccade onset and not saccade termination (fixation), suggesting it is likely the MTL response to a corollary discharge, rather than a response to visual stimulation - in stark contrast to the image onset response. The distinct mechanistic underpinnings of these two ERP may help guide future development of visual memory tasks.

Abstract Background Nonhuman primates (NHPs) are self-motivated to perform cognitive tasks on touchscreens in their animal housing setting. To leverage this ability, fully integrated hardware and software solutions are needed, that work within housing and husbandry routines while also spanning cognitive task constructs of the Research Domain Criteria (RDoC). New Method We describe a Kiosk Station (KS-1) that provides robust hardware and software solutions for running cognitive tasks in cage-housed NHPs. KS-1 consists of a frame for mounting flexibly on housing cages, a touchscreen animal interface with mounts for receptables, reward pumps and cameras, and a compact computer cabinet with an interface for controlling behavior. Behavioral control is achieved with a unity3D program that is virtual-reality capable, allowing semi-naturalistic visual tasks to assess multiple cognitive domains. Results KS-1 is fully integrated into the regular housing routines of monkeys. A single person can operate multiple KS-1s. Monkeys engage with KS-1 at high motivation and cognitive performance levels at high intra-individual consistency. Comparison with Existing Methods KS-1 is optimized for flexible mounting onto standard apartment cage systems. KS-1 has a robust animal interface with options for gaze/reach monitoring. It has an integrated user interface for controlling multiple cognitive task using a common naturalistic object space designed to enhance task engagement. All custom KS-1 components are open-sourced. Conclusions KS-1 is a versatile tool for cognitive profiling and enrichment of cage-housed monkeys. It reliably measures multiple cognitive domains which promises to advance our understanding of animal cognition, inter-individual differences and underlying neurobiology in refined, ethologically meaningful behavioral foraging contexts.

SUMMARY To understand the neural activity behind recollections of the distant past, we recorded from the hippocampus and retrosplenial cortex of macaques as they retrieved year-old and newly-acquired object-scene associations. Year-old memoranda preferentially evoked retrosplenial sigma oscillations (10-15 Hz), and phase-locking between RSC and eye movements during retrieval. In contrast, gamma-band retrosplenial-hippocampal synchrony was stronger during retrieval of new items. Primate retrosplenial oscillations may therefore guide retrieval of visuospatial events long past.

Abstract Despite the critical link between visual exploration and memory, little is known about how single-unit activity (SUA) in the human mesial temporal lobe (MTL) is modulated by saccadic eye movements (SEMs). Here we characterize SEM associated SUA modulations, unit-by-unit, and contrast them to image onset, and to occipital lobe SUA. We reveal evidence for a corollary discharge (CD)-like modulatory signal that accompanies SEMs, inhibiting/exciting a unique population of broad/narrow spiking units, respectively, before and during SEMs, and with directional selectivity. These findings comport well with the timing, directional nature, and inhibitory circuit implementation of a CD. Additionally, by linking SUA to event-related potentials (ERPs), which are directionally modulated following SEMs, we recontextualize the ERP associated with SEM as a proxy for both the strength of inhibition and saccade direction, providing a mechanistic underpinning for the more commonly recorded SEM-related ERP in the human brain.

ABSTRACT Nested hippocampal oscillations in the rodent give rise to temporal dynamics that may underlie learning, memory, and decision making. Although theta/gamma coupling in rodent CA1 occurs during exploration, in contrast to sharp-wave ripples that emerge in quiescence, it is less clear that these oscillatory regimes extend to primates. We, therefore, sought to identify correspondences in frequency bands, nesting, and behavioral coupling taken from the macaque hippocampus. We found that, in contrast to rodent oscillations, theta and gamma frequency bands in macaque CA1 were segregated by behavioral states. Beta2/gamma (15-70 Hz) had greater power during visual search while the theta band (3-10 Hz; peak ∼8 Hz) dominated during quiescence. Moreover, theta band amplitude was strongest when beta2/slow gamma (20-35 Hz) amplitude was weakest, occurring instead concomitant with higher frequencies (60-150 Hz). Spike-field coherence was most frequently seen in these three bands, (3-10 Hz, 20-35 Hz, and 60-150 Hz); however, the theta-band coherence was largely due to spurious coupling during sharp-wave ripples. Accordingly, no intrinsic theta spiking rhythmicity was apparent. These results support a role for beta2/slow gamma modulation in CA1 during active exploration in the primate that is decoupled from theta oscillations. The apparent difference to the rodent oscillatory canon calls for a shift in focus of frequency when considering the primate hippocampus.