Name: face recognition and upside-down faces
Uploaded: 2023-04-30T06:46:13.000Z
Duration: 6 min 13 s
Channel: JoVE
Description: Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

K12 Standards

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

High School

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-2.

The Inverted-face Effect

1. Sprzęt i bodźce
<ol>
	<li>Ten eksperyment wymaga komputera i oprogramowania do skryptów eksperymentów. </li>
	<li>Ponadto eksperyment wymaga stosunkowo dużego zestawu obrazów twarzy, najlepiej w podobnych warunkach oświetleniowych i bez wyrazów emocji. Wiele baz danych takich obrazów jest dostępnych bezpłatnie w Internecie do celów badawczych. Dobrym zasobem jest baza danych twarzy MIT: http://web.mit.edu/emeyers/www/face_databases.html#oulu</li>
</ol>
2. Projekt
<ol>
	<li>Zbierz zestaw 80 obrazów twarzy. Podziel je na pół, na dwie grupy po 40 osób. Użyj jednej grupy w części eksperymentu dotyczącej przypadkowej ekspozycji, a drugą grupę zarezerwuj do użycia jako folie w części testowej.
	<ol>
		<li>Zauważ, że twoje dwie grupy powinny mieć takie same względne proporcje mężczyzn i kobiet. Innymi słowy, jeśli w jednej grupie 40 osób jest 25 męskich twarzy, w drugiej powinno być ich również 25. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Program przypadkowego narażenia
	<ol>
		<li>Pierwsza część eksperymentu polega na przypadkowym wystawieniu uczestnika na zestaw 40 twarzy za pomocą zadania zakrywającego. </li>
		<li>Eksperyment rozpoczyna się od ekranu "Gotowy". Naciśnięcie spacji rozpoczyna ekspozycję. </li>
		<li>Po naciśnięciu spacji każda z 40 twarzy jest wyświetlana pojedynczo przez 1 s. Po każdym obrazie pojawia się ekran z napisem "Mężczyzna/Kobieta?". (Zadaniem uczestnika jest zgłoszenie, czy twarz była męska czy żeńska).</li>
		<li>Ustaw program tak, aby przechodził do następnej ściany po naciśnięciu przez uczestnika klawisza M lub F (odpowiadającego męskiemu i żeńskiemu). Rysunek 1 przedstawia sekwencję zdarzeń w fazie ekspozycji eksperymentu. </li>
		<li>Ta faza eksperymentu to w sumie 40 prób – po jednej dla każdej twarzy w zestawie. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/10209/10209fig1.jpg"> 
Rysunek 1. Metody paradygmatu pamięci kodowania incydentalnego zaprojektowane w celu zademonstrowania efektu odwróconej twarzy. Eksperyment składa się z dwóch części. W pierwszej części, zwanej fazą kodowania incydentalnego, uczestnicy obserwują zestaw 40 twarzy, jedną po drugiej, i są proszeni o proste zgłoszenie, czy każda twarz jest męska czy żeńska. W drugiej fazie uczestnik otrzymuje niespodziewany test pamięciowy. W każdej próbie dwie twarze są pokazywane obok siebie. Jedna z każdej pary to jedna ze ścian pokazanych w fazie kodowania, a druga, zwana folią, to nowa twarz, nigdy wcześniej nie widziana przez obserwatora. Zadanie polega na użyciu klawiszy strzałek w prawo i w lewo, aby wskazać, która twarz w każdej parze jest tą, którą widziano wcześniej. Co najważniejsze, połowa par twarzy wydaje się odwrócona do góry nogami. Miarą zainteresowania jest dokładność raportu dla powierzchni odwróconych po prawej stronie w porównaniu z powierzchniami odwróconymi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/10209/10209fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku. </a>
<ol start="3">
	<li>Program fazy testowej
	<ol>
		<li>Część testowa eksperymentu obejmuje również 40 prób. </li>
		<li>Do każdej próby losowo wybierz jedną ze starych twarzy i jedną z wcześniej zarezerwowanych twarzy (tej samej płci). Umieść jeden po lewej stronie ekranu, a drugi po prawej. </li>
		<li>Zadanie polega na tym, aby uczestnik wskazał za pomocą klawisza strzałki w lewo lub w prawo, która z twarzy w parze była wcześniej widziana. </li>
		<li>Kluczowa manipulacja polega na tym, że w połowie prób dwie twarze są przedstawiane do góry nogami. </li>
		<li>Losowo mieszaj próby odwrócone do góry nogami i prawostronne. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Przeprowadzanie eksperymentu
<ol>
	<li>Przed rozpoczęciem eksperymentu dobrze jest zapytać uczestnika, czy ma jakiekolwiek znane wady lub trudności ze wzrokiem, a w szczególności, czy uważa, że ma jakiekolwiek trudności z rozpoznawaniem ludzi. </li>
	<li>Posadź uczestnika w odległości 60 cm od monitora komputera prezentacyjnego. </li>
	<li>Wyjaśnij uczestnikowi fazę kodowania w następujący sposób, nie wspominając o nadchodzącej fazie testowej:
	<ol>
		<li>"To jest eksperyment dotyczący percepcji twarzy. W każdej próbie zobaczysz pojedynczą twarz na jedną sekundę, po której nastąpi ekran, na którym zostaniesz poproszony o zidentyfikowanie płci twarzy, którą właśnie zobaczyłeś. Naciśnij klawisz M dla mężczyzn i klawisz F dla kobiet. Zadanie może wydawać się bardzo łatwe, ponieważ przeprowadzamy badanie z kilkoma eksperymentami, niektóre obejmują łatwe do zidentyfikowania bodźce, a niektóre z cyfrowo zmienionymi, trudniejszymi bodźcami. Zebrane razem wyniki pomogą nam zrozumieć rysy twarzy używane do rozpoznawania płci twarzy. Niezależnie od tego, czy wydaje ci się to łatwe, czy trudne, zrób wszystko, co w twojej mocy. Jest tylko 40 prób, a ich ukończenie zajmie mniej niż pięć minut."</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Rozpocznij program i stań w pobliżu, gdy uczestnik zakończy tę fazę eksperymentu. </li>
	<li>Kiedy uczestnik skończy, powiedz następujące słowa:
	<ol>
		<li>"Dziękuję za ukończenie tej części badania. Chciałbym, abyście teraz przeprowadzili drugi eksperyment, który również będzie trwał tylko pięć minut. W każdej próbie zobaczysz dwie twarze, jedną po lewej stronie ekranu, a drugą po prawej stronie. Jedna z twarzy w każdej parze będzie jedną z twarzy, które właśnie widziałeś, a druga będzie nową twarzą, taką, która nie pojawiła się w zadaniu oceny, które właśnie wykonałeś. Twoim zadaniem jest teraz zidentyfikowanie "starej" twarzy, tej, która pojawiła się w zadaniu oceny. Użyj klawisza strzałki w lewo, aby wskazać twarz po lewej stronie, a klawisza strzałki w prawo aby wskazać twarz po prawej stronie. W niektórych próbach dwie twarze są pokazane do góry nogami. To nie ma znaczenia - twoim zadaniem jest zawsze zrobić wszystko, co w twojej mocy, aby zidentyfikować twarz, którą wydaje ci się, że już kiedyś widziałeś."</li>
		<li>Czekaj, aż uczestnik zakończy test pamięciowy. </li>
	</ol>
	</li>
</ol>

Odkrycie, że odwrócone twarze są trudne do obróbki, ma wiele zastosowań. Na przykład badania neuroobrazowe wykorzystały ten efekt do zidentyfikowania regionów mózgu zaangażowanych w specjalistyczne przetwarzanie twarzy. Skany mózgu są wykonywane, gdy obserwatorzy oglądają zarówno wyprostowane, jak i odwrócone twarze. Następnie porównuje się reakcje na te dwa rodzaje bodźców. Oba zestawy bodźców mają ogólnie bardzo podobne właściwości wizualne, co prowadzi do podobnej aktywności w dużej części układu wzrokowego. Jednak w ...

efekt odwróconej twarzy

Źródło: Laboratorium Jonathana Flombauma – Uniwersytet Johnsa Hopkinsa
W percepcji często zdarza się, że zdolność do rozpoznawania i interpretowania złożonych bodźców wydaje się bezwysiłkowa, ale w rzeczywistości wymaga skomplikowanego i intensywnego przetwarzania. Dzieje się tak, ponieważ przetwarzanie jest wyspecjalizowane i zautomatyzowane dla niektórych rodzajów bardzo ważnych bodźców. Jednym z najlepszych przykładów tego zjawiska jest przetwarzanie twarzy. Ludzie nie próbują wykrywać i rozpoznawać twarzy. Wydaje się, że to się po prostu dzieje. Jednak wykrywanie twarzy i odróżnianie ich od siebie jest w rzeczywistości wymagającym zadaniem obliczeniowym. 

Zdolności rozpoznawania twarzy człowieka opierają się na wyspecjalizowanych obliczeniach i dedykowanych sieciach mózgowych. Jednym z prostych przejawów tego jest efekt odwróconej twarzy. Rozpoznawanie twarzy odwróconych do góry nogami jest znacznie trudniejsze niż rozpoznawanie ich prawą stroną do góry, ale to samo nie dotyczy wielu innych rodzajów obiektów wizualnych. Efekt odwróconej twarzy przejawia się na różne sposoby. Ten film pokazuje paradygmat pamięci kodowania incydentalnego do badania przetwarzania twarzy i efektu odwróconej twarzy.

Aby przeanalizować wyniki, wystarczy obliczyć odsetek twarzy prawidłowo zidentyfikowanych przez uczestnika w badaniach z odwróconymi (odwróconymi) i próbami z twarzami odwróconymi do góry nogami (wyprostowanymi). Porównaj wydajność za pomocą wykresu słupkowego, jak pokazano na Rysunek 2. Dla większości normalnych wizualnie obserwatorów dokładność będzie znacznie wyższa w przypadku pionowych niż odwróconych twarzy. Jest to jednak trudne zadanie, a wydajność może wynosić poniżej 0,9 nawet w przypadku wypro...

Efekt odwróconej twarzy

Source: Laboratory of Jonathan Flombaum&#8212;Johns Hopkins University
In perception, it is often the case that the ability to recognize and interpret ...

Nie próbujemy wykrywać i rozpoznawać twarzy – to się po prostu zdarza, przypadkowo. Imponujące jest to, że aby skutecznie rozpoznać, konieczne jest przeprowadzenie złożonych i wymagających obliczeń w dedykowanych sieciach mózgowych, aby zintegrować oddzielne cechy w spójną twarz. Podczas gdy rozpoznawanie twarzy prawą stroną do góry jest stosunkowo łatwe, identyfikacja ich w pozycji odwróconej jest znacznie trudniejsza, nawet jeśli nie dotyczy to innych rodzajów obiektów wizualnych. Jest to często określane jako efekt odwróconej twarzy i jest wykorzystywane w eksperymentach mających na celu zbadanie, w jaki sposób rozpoznawanie twarzy odbywa się zarówno poznawczo, jak i w mózgu. Ten film pokaże, jak zaprojektować i wykonać, a także jak analizować i interpretować eksperyment badający efekt odwróconej twarzy za pomocą paradygmatu pamięci kodowania incydentalnego. W tym eksperymencie uczestnicy są proszeni o ocenę męskich i żeńskich twarzy w dwóch różnych fazach: przypadkowej ekspozycji i testowania. Podczas pierwszej części przypadkowej ekspozycji uczestnikowi pokazuje się zestaw 40 twarzy, pojedynczo przez 1 s każda. Po wyświetleniu każdego obrazu uczestnik jest proszony o zgłoszenie, czy był to mężczyzna czy kobieta, poprzez naciśnięcie odpowiedniego klawisza. Proces ten naśladuje naszą naturalną zdolność do przetwarzania twarzy – nawiasem mówiąc, nie wiedząc o tym. Następnie, w drugiej, testowej fazie, uczestnikowi pokazywane są dwie twarze obok siebie. Jedna z nich jest losowo wybierana z części przypadkowo ekspozycji, a druga, zwana folią, jest dopasowana pod względem płci i nigdy wcześniej nie była widziana przez uczestnika. Twarze w okresie testowym są również losowo mieszane, przy czym połowa z nich jest odwrócona do góry nogami, a druga połowa prawą stroną do góry. Uczestnik proszony jest o wskazanie, który z nich był wcześniej widziany. W tym przypadku zmienną zależną jest liczba prawidłowo zidentyfikowanych twarzy – prosta miara dokładności pamięci – w orientacji pionowej i odwróconej. Oczekuje się, że uczestnicy będą lepiej radzić sobie z przypominaniem sobie wcześniej widzianych twarzy, gdy są pokazane w pozycji pionowej, a nie odwróconej. Słaba wydajność podczas identyfikowania odwróconych twarzy jest znana jako efekt odwróconej twarzy. Przed rozpoczęciem eksperymentu sprawdź, czy uczestnik nie ma żadnych znanych wad wzroku lub trudności w rozpoznawaniu ludzi. Aby rozpocząć, posadź uczestnika w odległości 60 cm od komputera prezentującego. Proszę wyjaśnić instrukcje dotyczące fazy przypadkowego narażenia, nie wspominając o kolejnej fazie testu. Rozpocznij program i stań w pobliżu, gdy uczestnik wykonuje pierwszą fazę eksperymentu i kończy 40 prób w ciągu 5 minut. Zauważ, że widzą pojedynczą twarz przez 1 s i identyfikują płeć twarzy, naciskając klawisz "M" dla mężczyzny lub "F" dla kobiety. Po fazie wstępnej podziękuj uczestnikowi za ukończenie tej części badania i poinformuj go o instrukcjach dotyczących następnej fazy testu. Jeszcze raz uruchom program i stań w pobliżu, gdy zakończą drugą fazę pamięci składającą się z 40 prób. W tej części zwróć uwagę, że uczestnik naciska klawisz strzałki w lewo lub w prawo, aby wskazać, którą twarz był wcześniej obserwowany. Aby przeanalizować dane, po prostu oblicz odsetek prawidłowo zidentyfikowanych twarzy i narysuj na wykresie wyniki dokładności pamięci według typu próby: wyprostowana kontra odwrócona. Zauważ, że w przypadku większości wzrokowo normalnych uczestników dokładność jest znacznie wyższa podczas identyfikowania twarzy, które są wyprostowane, a nie odwrócone, co demonstruje efekt odwróconej twarzy. Słaba wydajność z odwróconymi – prawie przypadkowa – sugeruje, że wyspecjalizowane mechanizmy przetwarzania twarzy są dostrojone tak, aby wykorzystać fakt, że prawie zawsze są one doświadczane w pionowej orientacji. Teraz, gdy jesteś już zaznajomiony ze złożonością związaną z przetwarzaniem odwróconych twarzy, przyjrzyjmy się dodatkowym scenariuszom badawczym, w których można zastosować ten efekt. W badaniach neuroobrazowych wykorzystano efekt odwróconej twarzy do identyfikacji obszarów mózgu zaangażowanych w specjalistyczne przetwarzanie twarzy. Pionowe twarze wywołują silniejszą odpowiedź neuronalną w wrzecionowatym obszarze twarzy (FFA) niż odwrócone, co sugeruje, że odwrócone twarze nie angażują wyspecjalizowanych neuronów przetwarzających twarz. Ponadto uszkodzenie mózgu przez FFA może skutkować zaburzeniem znanym jako prozopagnozja - niezdolność do rozpoznawania twarzy, w tym własnej. Zadanie to jest często wykorzystywane do diagnozowania ślepoty twarzy, ponieważ osoby prozopagnostyczne zazwyczaj mają takie same trudności z identyfikacją twarzy po prawej stronie, jak w przypadku tych, które są odwrócone. Właśnie obejrzałeś wprowadzenie JoVE do efektu odwróconej twarzy. Teraz powinieneś dobrze zrozumieć, jak zaprojektować i przeprowadzić tego typu eksperyment, implementując kodowanie serii twarzy i przywołując znajome twarze z pamięci. Powinieneś także wiedzieć, jak analizować i interpretować wyniki. Dzięki za oglądanie!

Education

JoVE Science Education

Psychology

Psychologia

Sensation and Perception

Wrażenia i percepcja

face recognition and upside-down faces

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

Face Recognition and Upside-Down Faces

color afterimages

Color Opponency and Afterimages

Color afterimages show how the brain uses opponent color signals to process vision. Human color vision can separate millions of hues, even though it depends on fairly simple hardware. A key part of that ability comes from an opponent system in the brain. In an opponent system, the presence of one kind of color signal is treated as evidence for the absence of another. The absence of one signal can also count as evidence for the other. For example, some brain cells respond when blue is present...

finding your blind spot and perceptual filling-in

finding-your-blind-spot-and-perceptual-filling-in

How the Brain Fills In the Blind Spot

The blind spot is a gap in vision created by the retina and optic nerve. The retina contains light-sensitive cells that detect light and send signals to the brain through the optic nerve, a bundle of neural fibers. In each retina, there is one area in the periphery where these outputs collect and the optic nerve exits. That spot has no photosensitivity, so light that lands there does not create a signal. This means humans have a blind spot, or a place in the visual field where incoming stimuli...

perspectives on sensation and perception

Sensory Illusions in Perception

Sensation and perception explain how the brain turns sensory signals into what we see, hear, feel, and taste. Sensation is the process of transducing signals from sensory organs, such as the eyes. Perception is how the brain interprets those messages. This field has a long history that reaches back to the 19th century. During that time, scientists made major progress in understanding the properties of light and how they connect to the visual system. Those findings helped shape modern ideas...

motion-induced blindness

Visual Awareness Through Motion Illusion

Visual awareness and motion-induced blindness show how the brain shapes what people see. In visual perception and sensation, what appears in the world is not a direct copy of physical reality. People may miss real objects, see things that are not there, or see them in a distorted way. Scientists use the word awareness to mean what people actually perceive. To study awareness, vision researchers often rely on illusions and misperceptions. These cases help reveal how the brain builds experience...

the rubber hand illusion

Body Mapping and the Rubber Hand Illusion

The Rubber Hand Illusion shows how the brain builds a map of the body in space. This body map helps people reach for objects, walk without hitting obstacles, and sit down without missing a chair. It depends on proprioception, which is the brain's sense of where the limbs are based on control and feedback signals. The brain does not rely on proprioception alone. It also uses vision, touch, and even sound to represent body parts in space. The classic illusion, first described by Botvinick and...

the ames room

How the Ames Room Warps Depth

The Ames Room is a visual illusion that changes how people judge depth and size. It is built to show how the brain uses assumptions to recover three-dimensional space from a two-dimensional image on the retina. The retina is the light-sensitive tissue inside the human eye. Light from objects in the world reflects onto the retina and creates patterns of stimulation. Objects that are side-by-side in the world usually create side-by-side stimulations on the retina. Distance is harder to recover,...

inattentional blindness

Visual Attention and Missed Objects

Visual attention helps determine which parts of the visual world the brain processes and how well it processes them. Because attention is limited, people cannot take in everything at once, even when an object is right in front of them. Researchers began showing this effect in the 1960s. Ulrich Neisser demonstrated that people can miss visible objects when their attention is distracted. Later, in the 1980s and 1990s, Arien Mack and Irvin Rock built on that work and developed a simple way to...

spatial cueing

Measuring Visual Attention with Cues

Visual attention is the limited ability to focus on some information while ignoring other stimuli in the environment. It is studied in many senses, including vision, hearing, touch, taste, and smell. Researchers most often examine it in vision because it is easy to test with controlled displays. A common method is the spatial cueing paradigm. In this task, a cue appears to guide attention toward one location, and researchers measure what happens when attention is focused there instead of...

the attentional blink

Measuring Visual Attention Lapses

Visual attention is needed to recognize a stimulus. Early in vision, objects are not seen as whole objects. They are processed as features such as lines, corners, texture changes, color, and light. Attention helps later processing combine those features into something the brain can identify. This makes attention a major topic in vision research. A key question is how people sustain attention over time. Sustained attention means keeping focus from moment to moment. It takes effort, especially...

crowding

Peripheral Vision and Letter Crowding

Peripheral vision and letter crowding are shown in this high school science video. The lesson connects how the eye samples light with why objects are harder to recognize at the edge of vision. Human vision depends on light-sensitive neurons in the back of the eye called the retina. These neurons are rods and cones, named for their shapes. They are not spread evenly across the retina. The center region, called the macula, has a dense pack of cones. Cones are especially concentrated in the...

the inverted-face effect

Face recognition is a specialized part of human perception. It often feels effortless, but it actually depends on complex and intensive processing. The brain uses dedicated networks to detect faces and tell them apart.

the mcgurk effect

How Lip Reading Shapes Speech Perception

Speech perception depends on both hearing and vision. In many face-to-face conversations, the mouth gives strong visual clues about what a person is saying. Those clues can help the brain sort out speech sounds that are hard to hear clearly. This reliance on visual input is one reason spoken language is easier to understand when the speaker’s face is visible and close up. The mouth can sometimes provide better information than the sound alone. When the brain combines what it sees with what it...

just-noticeable differences

Measuring Size Changes with JND

Psychophysics studies how physical changes become neural signals and mental ideas about magnitude. A key idea in this field is the just-noticeable difference, or JND. A JND is the smallest change people can perceive. Size is a clear way to study JND. Small changes in a child’s height may go unnoticed from day to day. After a longer absence, such as a return from sleep-away camp or a visit after many weeks, those same small changes can seem obvious because they have added up. Researchers...

the staircase procedure for finding a perceptual threshold

the-staircase-procedure-for-finding-a-perceptual-threshold

Measuring Auditory Thresholds with Staircase Testing

Psychophysics studies how the physical strength of a stimulus relates to what people actually perceive. It focuses on perceptual thresholds, which are the smallest amounts of stimulation a person can sense. Examples include the brightness needed to see a light, the pressure needed to feel touch, and the softness of a sound that can still be heard. The staircase procedure is an efficient method for finding a perceptual threshold. Here, the stimulus is adjusted step by step based on a person’s...

object substitution masking

Visual Masking with Object Substitution

Visual masking describes cases where one image is presented, but an observer does not perceive it because a second image appears. In vision science, this kind of interference helps researchers study how the brain selects and stores visual information. Object substitution masking is a surprising form of visual masking. It became an important topic in vision research after it was discovered relatively recently, around 1997, by Enns and Di Lollo. The effect has been studied because it shows that...

sensation and perception

This collection delves into a variety of procedures to study how the brain processes our complex sensory world and solves problems confronting conscious awareness and visual, tactile, and auditory perception. 

Explore how the brain processes faces and why upside-down faces are harder to recognize. Learn the inverted-face effect through incidental memory testing.

Face Recognition and Upside-Down Faces | JoVE K12

Jonathan Flombaum

Overview

Experimental Design

Running the Experiment

Representative Results

Applications

Summary

Characteristics of Life

Biology is a natural science that studies life and living organisms, including their structure, function, development, interactions, evolution, ...

https://cloudfront.jove.com/files/media/science-education/science-education-thumbs/10647.jpg

Cell Structure

Background
Cells represent the most basic biological units of all organisms, whether it be simple, single-celled organisms like bacteria, or large, ...

Visualizing Onion and Cheek Cells
ExpandImmediately before the experiment, wash and peel onion bulbs for the class.
Remove the entire brown outer skin and ...

Visualizing Onion and Human Cells
ExpandIn this experiment you will prepare different types of cells from a plant and animal, onion and human ...

What are Cells?

Cell Diversity

The concept of a cell started with microscopic observations of dead cork tissue by Robert Hooke in 1665. Hooke coined the term &#34;cell&#34; based on the ...

Cytoplasm

The cytoplasm consists of organelles and a framework of protein scaffolds called the cytoskeleton suspended in an aqueous solution, the cytosol. The ...

The Nucleus

The nucleus is a membrane-bound organelle that acts as a control center in a eukaryotic cell. It contains chromosomal DNA, which controls gene expression ...

The Central Dogma

The DNA Helix

Nucleic Acids

DNA as a Genetic Template

Structure of a Gene

A gene is the fundamental unit of heredity. Every individual has two copies of each gene, one inherited from each parent. Although most people contain the ...

Chromosome Structure

Base-pairing and DNA Repair

What is Gene Expression?

A gene is a stretch of DNA that serves as the blueprint for functional RNAs and proteins. Since DNA is comprised&#160; of nucleotides and proteins are ...

RNA Structure

The basic structure of RNA consists of a string of ribonucleotides attached by phosphodiester bonds. Although most RNA is single-stranded, it can form ...

Types of RNA

Three main types of RNA are involved in protein synthesis: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). These RNAs perform diverse ...

Transcription

Transcription is the synthesis of RNA from a DNA sequence by RNA polymerase. It is the first step in producing a protein from a gene sequence. ...

Translation

Translation is the process of synthesizing proteins from the genetic information carried by messenger RNA (mRNA). Following transcription, it constitutes ...

Ribosomes

Ribosomes translate genetic information encoded by messenger RNA (mRNA) into proteins. Both prokaryotic and eukaryotic cells have ribosomes. Cells that ...

Protein and Protein Structures

Proteins: From Genes to Degradation

From DNA to Protein

The flow of genetic information in cells from DNA to mRNA to protein is described by the central dogma, which states that genes specify the sequence of ...

Protein Folding

Proteins are chains of amino acids linked together by peptide bonds. Upon synthesis, a protein folds into a three-dimensional conformation, critical to ...

An Overview of Gene Expression

Gene expression is the complex process where a cell uses its genetic information to make functional products. This process is regulated at multiple ...

an-introduction-to-caenorhabditis-elegans

An Introduction to Caenorhabditis elegans

Caenorhabditis elegans is a microscopic, soil-dwelling roundworm that has been powerfully used as a model organism since the early 1970&rsquo;s.  It was ...

An Overview of Genetic Analysis

An organism&#8217;s physical traits, or phenotype, are a product of its genotype, which is the combination of alleles (gene variants) inherited from its ...

An Introduction to Cell Death

Necrosis, apoptosis, and autophagic cell death are all manners in which cells can die, and these mechanisms can be induced by different stimuli, such as ...

An Overview of Genetic Engineering

Genetic engineering &#8211; the process of purposefully altering an organism&#8217;s DNA &#8211; has been used to create powerful research tools and model ...

An Introduction to Cell Division

Cell division is the process by which a parent cell divides and gives rise to two or more daughter cells. It is a means of reproduction for single-cell ...

An Overview of Genetics and Disease

Many human diseases are associated with mutations or variations in genetic sequences. Some of these genetic variants are heritable, passed down from ...

an-introduction-to-cellular-and-molecular-neuroscience

An Introduction to Cellular and Molecular Neuroscience

Cellular and molecular neuroscience is one of the newest and fastest growing subdisciplines in neuroscience. By investigating the influences of genes, ...

Annexin V and Propidium Iodide Labeling

Staining with annexin V and propidium iodide (PI) provides researchers with a way to identify different types of cell death&#8212;either necrosis or ...

an-introduction-to-developmental-genetics

An Introduction to Developmental Genetics

Development is the complex process through which a single-celled embryo transforms into a multicellular organism. Developmental processes are guided by ...

Bacterial Transformation: Electroporation

The term &#x201C;transformation&#x201D; refers cellular ingestion of foreign DNA.  In nature, transformation can occur in certain types of bacteria.  In ...

an-introduction-to-molecular-developmental-biology

An Introduction to Molecular Developmental Biology

Molecular signals play a major role in the complex processes occurring during embryonic development. These signals regulate activities such as cell ...

bacterial-transformation-the-heat-shock-method

Bacterial Transformation: The Heat Shock Method

Transformation is the process that occurs when a cell ingests foreign DNA from its surroundings. Transformation can occur in nature in certain types of ...

an-introduction-to-saccharomyces-cerevisiae

An Introduction to Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cerevisiae (commonly known as baker&rsquo;s yeast) is a single-celled eukaryote that is frequently used in scientific research.  S. ...

Cell Cycle Analysis

Cell cycle refers to the set of events through which a cell grows, replicates its genome, and ultimately divides into two daughter cells through the ...

An Introduction to Transfection

Transfection is the process of inserting genetic material, such as DNA and double stranded RNA, into mammalian cells. The insertion of DNA into a cell ...

Chromatin Immunoprecipitation

Histones are proteins that help organize DNA in eukaryotic nuclei by serving as &#8220;scaffolds&#8221; around which DNA can be wrapped, forming a complex ...

An Overview of Epigenetics

Since the early days of genetics research, scientists have noted certain heritable phenotypic differences that are not due to differences in the ...

community-dna-extraction-from-bacterial-colonies

Community DNA Extraction from Bacterial Colonies

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - The University of Arizona
Demonstrating Author: Luisa Ikner
Traditional methods of analysis ...

Cytogenetics

Cytogenetics is the field of study devoted to chromosomes, and involves the direct observation of a cell&#8217;s chromosomal number and structure, ...

embryonic-stem-cell-culture-and-differentiation

Embryonic Stem Cell Culture and Differentiation

Culturing embryonic stem (ES) cells requires conditions that maintain these cells in an undifferentiated state to preserve their capacity for self-renewal ...

DNA Gel Electrophoresis

DNA gel electrophoresis is a technique used for the detection and separation of DNA molecules. An electric field is applied to a gel matrix comprised of ...

Enzyme Assays and Kinetics

Enzyme kinetics describes the catalytic effects of enzymes, which are biomolecules that facilitate chemical reactions necessary for living organisms. ...

DNA Ligation Reactions

In molecular biology, ligation refers to the joining of two DNA fragments through the formation of a phosphodiester bond.  An enzyme known as a ligase ...

explant-culture-for-developmental-studies

Explant Culture for Developmental Studies

Explant culture is a technique in which living cells or tissues are removed from an embryo for continued development outside of the organism. This ex vivo ...

DNA Methylation Analysis

Methylation at CpG dinucleotides is a chemical modification of DNA hypothesized to play important roles in regulating gene expression. In particular, the ...

Expression Profiling with Microarrays

Microarrays are important tools for profiling gene expression, and are based on complementary binding between probes that are attached to glass chips and ...

Density Gradient Ultracentrifugation

Density gradient ultracentrifugation is a common technique used to isolate and purify biomolecules and cell structures. This technique exploits the fact ...

F&#246;rster Resonance Energy Transfer (FRET)

F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) is a phenomenon used to investigate close-range biochemical interactions. In FRET, a donor photoluminescent ...

detecting-environmental-microorganisms-with-polymerase-chain-reaction

Detecting Environmental Microorganisms with the Polymerase Chain Reaction and Gel Electrophoresis

Source: Laboratories of Dr. Ian Pepper and Dr. Charles Gerba - Arizona University
Demonstrating Author: Bradley Schmitz
Polymerase chain reaction (PCR) is ...

Gel Purification

Gel purification is used to recover DNA fragments after electrophoretic separation. DNA recovery from an agarose gel includes three basic steps: binding, ...

Detecting Reactive Oxygen Species

Reactive oxygen species are chemically active, oxygen-derived molecules capable of oxidizing other molecules. Because of their reactive nature, there are ...

Gene Silencing with Morpholinos

Morpholino-mediated gene silencing is a common technique used to study roles of specific genes during development. Morpholinos inhibit gene expression by ...

development-and-reproduction-of-the-laboratory-mouse

Development and Reproduction of the Laboratory Mouse

Successful breeding of the laboratory mouse (Mus musculus) is critical to the establishment and maintenance of a productive animal colony. Additionally, ...

Construct an explanation based on evidence for how the structure of DNA determines the structure of proteins which carry out the essential functions of life through systems of specialized cells.

HS-LS1-1.

Face Recognition and Upside-Down Faces

Description

Transcript

Tags

More videos by Standards