Describes a study designed to assess a brain-computer interface (BCI), originally described by Farwell and Donchin in 1988. The system utilizes the fact that the rare events in the oddball paradigm elicit the P300 component of the event-related potential (ERP). The BCI presents the user with a matrix of 6 by 6 cells, each containing one letter of the alphabet. The user focuses attention on the cell containing the letter to be communicated while the rows and the columns of the matrix are intensified. Each intensification is an event in the oddball sequence, the row and the column containing the attended cell are "rare" items and, therefore, only these events elicit a P300. The computer thus detects the transmitted character by determining which row and which column elicited the P300. The authors report an assessment, using a bootstrapping approach, which indicates that an off line version of the system can communicate at the rate of 7.8 characters a minute and achieve 80% accuracy. The system's performance in real time was also assessed. The authors' data indicate that a P300-based BCI is feasible and practical. However, these conclusions are based on tests using healthy individuals.

Schizophrenia has been conceptualized as a failure of cognitive integration, and abnormalities in neural circuitry (particularly inhibitory interneurons) have been proposed as a basis for this disorder. We used measures of phase locking and phase coherence in the scalp-recorded electroencephalogram to examine the synchronization of neural circuits in schizophrenia. Compared with matched control subjects, schizophrenia patients demonstrated: (1) absence of the posterior component of the early visual gamma band response to Gestalt stimuli; (2) abnormalities in the topography, latency, and frequency of the anterior component of this response; (3) delayed onset of phase coherence changes; and (4) the pattern of anterior-posterior coherence increases in response to Gestalt stimuli found in controls was replaced by a pattern of interhemispheric coherence decreases in patients. These findings support the hypothesis that schizophrenia is associated with impaired neural circuitry demonstrated as a failure of gamma band synchronization, especially in the 40 Hz range.

Current views of schizophrenia suggest that it results from abnormalities in neural circuitry, but empirical evidence in the millisecond range of neural activity has been difficult to obtain. In pursuit of relevant evidence, we previously demonstrated that schizophrenia is associated with abnormal patterns of stimulus-evoked phaselocking of the electroencephalogram in the γ band (30–100 Hz). These patterns may reflect impairments in neural assemblies, which have been proposed to use γ-band oscillations as a mechanism for synchronization. Here, we report the unique finding that, in both healthy controls and schizophrenia patients, visual Gestalt stimuli elicit a γ-band oscillation that is phase-locked to reaction time and hence may reflect processes leading to conscious perception of the stimuli. However, the frequency of this oscillation is lower in schizophrenics than in healthy individuals. This finding suggests that, although synchronization must occur for perception of the Gestalt, it occurs at a lower frequency because of a reduced capability of neural networks to support high-frequency synchronization in the brain of schizophrenics. Furthermore, the degree of phase locking of this oscillation is correlated with visual hallucinations, thought disorder, and disorganization in the schizophrenia patients. These data provide support for linking dysfunctional neural circuitry and the core symptoms of schizophrenia.

Time, cost, and casualties associated with demining efforts underscore the need for improved detection techniques. Reduction in the number of false positives by directly detecting the explosive material, rather than casing material, is desirable. The desired field sensor must, at a minimum, demonstrate reproducibility, the necessary level of sensitivity, portability, instrumental stability, and fast system response times. Ideally, vibrational spectroscopic techniques have the potential to remove false positives, since every chemical has a unique bond structure. Herein, we demonstrate the capabilities of surface-enhanced Raman spectroscopy to detect the chemical vapor signature emanating from buried TNT-based landmines. We present reproducible results obtained from blind tests controlled by the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) that demonstrate vapor detection of 2,4-dinitrotoluene at concentration levels of 5 ppb or less. The results presented used acquisition times of 30 s on a fieldable system and showed that SERS can be a significant improvement over current landmine detection methods.

Abstract Objective To examine the potential impact of combining maternal age with fetal nuchal translucency thickness and maternal serum free β‐human chorionic gonadotropin (β‐hCG) and pregnancy‐associated plasma protein‐A (PAPP‐A) in screening for trisomy 21 at 10–14 weeks of gestation. Methods Maternal serum free β‐hCG and PAPP‐A were measured by Kryptor, a random access immunoassay analyzer using time‐resolved amplified cryptate emission, in 210 singleton pregnancies with trisomy 21 and 946 chromosomally normal controls, matched for maternal age, gestation and sample storage time. In all cases the fetal crown–rump length and nuchal translucency thickness had been measured by ultrasonography at 10–14 weeks of gestation and maternal blood had been obtained at the time of the scan. The distributions (in multiples of the median; MoM) of free β‐hCG and PAPP‐A (corrected for maternal weight) and fetal nuchal translucency (NT) were determined in the trisomy 21 group and the controls. Likelihood ratios for the various marker combinations were calculated and these were used together with the age‐related risk for trisomy 21 in the first trimester to calculate the expected detection rate of affected pregnancies, at a fixed false‐positive rate, in a population with the maternal age distribution of pregnancies in England and Wales. Results In a population with the maternal age distribution of pregnancies in England and Wales, it was estimated that, using the combination of maternal age, fetal nuchal translucency thickness and maternal serum free ß‐hCG and PAPP‐A, the detection of trisomy 21 pregnancies would be 89% at a fixed false‐positive rate of 5%. Alternatively, at a fixed detection rate of 70%, the false‐positive rate would be 1%. The inclusion of biochemical parameters added an additional 16% to the detection rate obtained using NT and maternal age alone. Conclusions Rapid diagnostic technology like Kryptor, which can provide automated reproducible biochemical measurements within 30 min of obtaining a blood sample, will allow the development of interdisciplinary one‐stop clinics for early fetal assessment. Such clinics will be able to deliver improved screening sensitivity, rapidly and more efficiently, leading to reduced patient anxiety and stress. Copyright © 1999 International Society of Ultrasound in Obstetrics and Gynecology

Abstract Objectives To evaluate the performance of first‐trimester screening for trisomy 21 by a combination of maternal age, fetal nuchal translucency (NT) and maternal serum free β‐human chorionic gonadotropin (β‐hCG) and pregnancy‐associated plasma protein‐A (PAPP‐A). In addition, the potential impact of a new individual risk‐orientated two‐stage approach to first‐trimester screening was examined. Methods First‐trimester combined screening for trisomy 21 was carried out in 75 821 singleton pregnancies with live fetuses at 11 + 0 to 13 + 6 gestational weeks. The detection and false‐positive rates for different risk cut‐offs were calculated. To examine the potential impact of an individual risk‐orientated two‐stage approach to first‐trimester screening it was assumed that, after first‐trimester combined screening, chorionic villus sampling (CVS) would be performed in all patients with a risk estimate of 1 in 100 or more and in none of those with a risk estimate of less than 1 in 1000. Those in the intermediate‐risk category, with a risk estimate of between 1 in 101 and 1 in 1000, would have further assessment of risk by first‐trimester ultrasound examination to determine presence/absence of the nasal bone, presence/absence of tricuspid regurgitation or normal/abnormal Doppler velocity waveform in the ductus venosus, and CVS would be performed if their adjusted risk became 1 in 100 or more. Results Fetal NT and maternal serum free β‐hCG and PAPP‐A were successfully measured in all cases. The median maternal age was 31 (range, 13–49) years, the median gestation at screening was 12 (range, 11 + 0 to 13 + 6) weeks and the median fetal crown–rump length was 62 (range, 45–84) mm. Chromosomal abnormalities were identified in 544 pregnancies, including 325 cases of trisomy 21. The estimated risk for trisomy 21 was 1 in 300 or greater in 5.2% of normal pregnancies, in 92.6% of those with trisomy 21, in 88.5% of those with trisomy 18 or 13 and in 85.6% of those with other chromosomal defects. The detection rates for trisomy 21 were about 75% and 80% for respective false‐positive rates of 1% and 2%. In the proposed individual risk‐orientated two‐stage screening for a risk cut‐off of 1 in 100 the total false‐positive rate would vary with the method used for the second stage of screening from 2.1% for absence of the nasal bone to 2.7% for increased impedance in the ductus venosus and 2.7% for tricuspid regurgitation and the respective detection rates would be 92.0%, 94.2% and 91.7%. Conclusions First‐trimester combined screening for trisomy 21 is associated with a detection rate of about 90% for a false‐positive rate of 5%. Individual risk‐orientated two‐stage screening for trisomy 21 can potentially identify, in the first trimester of pregnancy, more than 90% of affected fetuses for a false‐positive rate of 2–3%. Copyright © 2005 ISUOG. Published by John Wiley & Sons, Ltd.

We used a novel application of principal components analysis (spatiotemporal PCA) to decompose the event‐related brain potentials (ERPs) obtained with a dense electrode array, with the purpose of elucidating the late ERP components elicited by deviant stimuli under “attend” and “ignore” conditions. First, a “spatial” PCA was performed to identify a set of scalp distributions (spatial factors or “virtual electrodes”) that accounted for the spatial variance in the data set. The data were expressed as spatial factor scores or “virtual ERPs” measured at each of the virtual electrodes. These virtual ERPs were submitted to a “temporal” PCA, yielding a set of temporal factors or “virtual epochs.” Statistical analyses of the temporal factor scores found that (1) attended deviant stimuli elicited the P300 and Novelty P3 components, the latter being largest for highly salient nontargets; (2) “ignored” deviants elicited a small Novelty P3, and depending on the primary task, a small P300; and (3) the classical Slow Wave consisted of separate frontal‐negative and posterior‐positive components.

Abstract Objectives To use multiple regression analysis to define the contribution of maternal variables that influence the measured concentration of free beta‐human chorionic gonadotropin (β‐hCG) and pregnancy‐associated plasma protein‐A (PAPP‐A), and the interaction between these covariates, in first‐trimester biochemical screening for trisomy 21. Methods This was a multicenter study of prospective screening for trisomy 21 by a combination of fetal nuchal translucency thickness, and maternal serum free β‐hCG and PAPP‐A at 11 + 0 to 13 + 6 weeks of gestation. In the pregnancies subsequently found to have trisomy 21 and in those with no obvious chromosomal abnormality, we used multiple regression analysis to account for pregnancy characteristics that influence the measured concentrations of free β‐hCG and PAPP‐A. We fitted Gaussian distributions to the distribution of log multiples of the median (MoM) values in trisomy 21 and in unaffected pregnancies. Results There were 491 cases of trisomy 21 and 96 803 chromosomally normal pregnancies. Compared with values in Caucasian women, those who were parous, non‐smokers and those who conceived spontaneously, PAPP‐A was 57% higher in women of Afro‐Caribbean origin, 3% higher in South Asians, 9% higher in East Asians, 2% higher in nulliparous women, 17% lower in smokers and 10% lower in those conceiving by in‐vitro fertilization (IVF). Free β‐hCG was 12% higher in women of Afro‐Caribbean origin, 9% lower in South Asians, 8% higher in East Asians, 2% higher in nulliparous women, 4% lower in smokers and 9% higher in those conceiving by IVF. In screening for trisomy 21 by maternal age and serum free β‐hCG and PAPP‐A the estimated detection rate was 65% for a false‐positive rate of 5%. Conclusions In first‐trimester biochemical screening for trisomy 21 it is essential to adjust the measured values of free β‐hCG and PAPP‐A for maternal and pregnancy characteristics. Copyright © 2008 ISUOG. Published by John Wiley & Sons, Ltd.