Mécanismes de plasticité synaptique dans l’amygdale lors de la réactivation de la mémoire de peur auditive chez le rat : interaction dynamique des récepteurs NMDA et AMPA

La plasticité synaptique est une propriété indispensable à l’acquisition de la mémoire chez toutes les espèces étudiées, des invertébrés aux primates. La formation d’une mémoire débute par une phase de plasticité qui inclut une restructuration synaptique ; ensuite elle se poursuit par la consolidation de ces modifications, contribuant à la mémoire à long terme. Certaines mémoires redeviennent malléables lorsqu’elles sont rappelées. La trace mnésique entre alors dans une nouvelle de phase de plasticité, au cours de laquelle certaines composantes de la mémoire peuvent être mises à jour, puis reconsolidées. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont activés lors du rappel d’une mémoire. Nous avons utilisé un modèle de conditionnement Pavlovien, combiné à l’administration d’agents pharmacologiques et à l’analyse quantitative de marqueurs de plasticité synaptique, afin d’étudier la dynamique de la mémoire de peur auditive chez des rats Sprague Dawley. La circuiterie neuronale et les mécanismes associatifs impliqués dans la neurobiologie de cette mémoire sont bien caractérisés, en particulier le rôle des récepteurs glutamatergiques de type NMDA et AMPA dans la plasticité synaptique et la consolidation. Nos résultats démontrent que le retour de la trace mnésique à un état de labilité nécessite l’activation des récepteurs NMDA dans l’amygdale baso-latérale à l’instant même du rappel, alors que les récepteurs AMPA sont requis pour l’expression comportementale de la réponse de peur conditionnée. D’autre part, les résultats identifient le rappel comme une phase bien plus dynamique que présumée, et suggèrent que l’expression de la peur conditionnée mette en jeu la régulation du trafic des récepteurs AMPA par les récepteurs NMDA. Le présent travail espère contribuer à la compréhension de la neurobiologie fondamentale de la mémoire. De plus, il propose une intégration des résultats aux modèles animaux d’étude des troubles psychologiques conséquents aux mémoires traumatiques chez l’humain, tels que les phobies et les syndromes de stress post-traumatiques.

The neurobiology of meditation for the control of pain

La douleur est une expérience multidimensionnelle comportant des aspects sensoriels, émotionnels et cognitifs. Il a été montré que cette expérience peut être modulée par des facteurs psychologiques ou des interventions cognitives comme l’attention, la distraction, l’hypnose ou les attentes. La tradition orientale suggère également que la pratique de la méditation pourrait avoir des effets analgésiques. D’un point de vue théorique, plusieurs mécanismes pourraient expliquer ces effets. Cependant, très peu d’études ont testé ces hypothèses. Les études présentées dans cette thèse avaient donc pour objectif d’examiner les mécanismes analgésiques de la méditation. Dans un premier temps, une étude psychophysique a été réalisée afin de comparer les réponses à la douleur entre des adeptes de la méditation Zen et des sujets contrôles, dans différentes conditions attentionnelles. Durant la condition attentionnelle de type « mindful », les adeptes de la méditation ont présenté une plus faible sensibilité à la douleur, des réponses attentionnelles à la douleur atypiques et une diminution de la perception de la douleur associée à l’entraînement à la méditation. Une deuxième étude a été réalisée en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) avec des groupes de participants similaires. Dans une condition sans méditation, les adeptes de la méditation ont présenté de plus fortes réponses nociceptives dans les régions primaires de la douleur. Les régions cérébrales associées aux processus d’évaluation, à la mémoire et aux émotions ont quant à elles montré une diminution d’activité. De plus, cette diminution était plus importante chez les adeptes de la méditation les plus expérimentés et elle était associée à des évaluations de douleur plus faibles. Par ailleurs, des changements de connectivité fonctionnelle entre le cortex préfrontal et une région primaires de la douleur étaient associés à la sensibilité à la douleur chez les adeptes de la méditation. Finalement, une étude d’imagerie cérébrale structurale (publiée comme deux études séparées) a été réalisée pour examiner les différences d’épaisseur corticale entre les groupes, pour des régions associées à la douleur. Les adeptes de la méditation ont présenté une épaisseur plus importante de matière grise dans plusieurs régions associées à la douleur et l’attention. De plus, ces différences étaient associées à une mesure expérientielle de l’attention, à la sensibilité à la douleur et à l’expérience de méditation. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que la méditation pourrait influencer la perception de la douleur par des changements fonctionnels et physiques dans le cerveau. De plus, le patron d’activation et la modulation de l’expérience paraissent uniques en comparaison à ceux d’autres interventions, ce qui suggère qu’un état de détachement et un focus mental favorisent la dissociation entre les aspects désagréables et sensoriels d’un stimulus nociceptif.

Identification of behavioral and creational design patterns through dynamic analysis

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Warfarin-induced vitamin K deficiency is associated with cognitive and behavioral perturbations, and alterations in brain sphingolipids in rats

La Vitamine K (VK) est largement reconnue pour son rôle dans la coagulation sanguine toutefois, de plus en plus de travaux indiquent son implication dans la fonction cérébrale. La VK est requise pour l'activation de différentes protéines, par exemple la protéine Gas6, et la ménaquinone-4 (MK-4), le principal vitamère K dans le cerveau, est impliquée dans le métabolisme des sphingolipides. Dans un rapport précédent, nous avons montré qu'un régime alimentaire faible en VK tout au long de la vie était associé à des déficits cognitifs chez des rats âgés. La warfarine sodique est un puissant antagoniste de la VK qui agit en bloquant le cycle de la VK, provoquant un «déficit relatif de VK » au niveau cellulaire. À la lumière du rôle émergent de la VK dans le cerveau, la warfarine pourrait représenter un facteur de risque pour la fonction cérébrale. Ce travail est donc pertinente en raison de la forte proportion d'adultes traîtés à la warfarine sodique. Dans la présente étude, 14 rats mâles Wistar ont été traités avec 14 mg de warfarine/kg /jour (dans l'eau potable) et des injections sous-cutanées de VK (85 mg/kg), 3x/sem, pendant 10 semaines. Quatorze rats témoins ont été traités avec de l'eau normale et injectés avec une solution saline. Les rats ont été soumis à différents tests comportementaux après quoi les niveaux de phylloquinone, MK-4, sphingolipides (cérébroside, sulfatide, sphingomyéline, céramide et gangliosides), et les sous-types de gangliosides (GT1b, GD1a, GM1, GD1b), ont été évalués dans différentes régions du cerveau. Comparativement aux rats du groupe contrôle, les rats traités à la warfarine présentaient des latences plus longues au test de la piscine de Morris (p <0,05) ainsi qu'une hypoactivité et un comportement exploratoire plus faible au test de « l’open field » (p <0,05). Le traitement par warfarine a également entraîné une diminution spectaculaire du niveau de MK-4 dans toutes les régions du cerveau (p <0,001), une altération des concentrations de sphingolipidiques, en particulier dans le cortex frontal et le mésencéphale (p <0,05), et une perte de différences régionales sphingolipidiques, notamment pour les gangliosides. Le traitement par warfarine a été associé à un niveau inférieur de GD1a dans l'hippocampe et un niveau supérieur de GT1b dans le cortex préfrontal et le striatum. En conclusion, la déficience en VK induite par warfarine altère les niveaux de VK et sphingolipides dans le cerveau, avec de potentiels effets néfastes sur les fonctions cérébrales.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Specificity of cognitive and behavioral complaints in post-traumatic stress disorder and mild traumatic brain injury.

Characterization of cognitive and behavioral complaints is explored in Post-traumatic stress disorder (PTSD) and mild traumatic brain injury (MTBI) samples according to the severity of PTSD, depression and general anxiety conditions. Self-reported questionnaires on cognitive and behavioral changes are administered to PTSD, MTBI, MTBI/PTSD and control groups. Confounding variables are controlled. All groups report more complaints since the traumatic event. PTSD and MTBI/PTSD groups report more anxiety symptoms, depression and complaints compared to the MTBI group. Relatives of the PTSD group confirm most of the behavioral changes reported. Results suggest the utility of self-reported questionnaires to personalize cognitive and behavioral interventions in PTSD and MTBI to cope with the impacts of the traumatic event.

Paraphilic Coercive Disorder : Behavioral Markers and Validity of Diagnostic Criteria

Le présent projet doctoral vise à considérer les lacunes dans la documentation scientifique sur le Trouble Paraphilique Coercitif (TPC) en mettant l’accent sur la validité des critères diagnostiques proposés pour inclusion dans le DSM-5 et les marqueurs comportementaux. À ce fait, les données archivées d’individus ayant sexuellement agressé des femmes adultes ont été étudiées. La thèse est constituée de trois articles empiriques. Le premier article présente des résultats clés découlant des analyses, élaborés dans les articles subséquents. Le second (N = 47) évalue les fréquences observées du TPC, la validité et l’impact du recours au nombre minimal de victimes comme critère diagnostique, ainsi que les indices prédisant la récidive sexuelle. Le troisième article (N = 52) compare les groupes diagnostiques sur une série de comportements délictuels, tels que les gestes sexuels et les comportements violents, dans le but d’identifier les marqueurs comportementaux associés avec la propension au viol qui pourraient assister dans le processus diagnostique. Dans le même ordre d’idées, nous avons créé des typologies de violeurs à partir des gestes sexuels commis, d’un côté, et des comportements violents, de l’autre côté. Conséquemment, les caractéristiques des typologies ainsi obtenues et leur association avec le TPC furent examinées. Dans l’ensemble, nos résultats ne soutiennent pas le recours au nombre de victimes. Nos données suggèrent que, globalement, les violeurs avec le TPC utilisent un niveau de gestes sexuels plus envahissant et un niveau de violence moindre que les violeurs n’ayant pas ce diagnostic, et que l’exhibitionnisme et l’attouchement pourraient servir de marqueurs comportementaux pour le TPC. En outre, les violeurs avec le TPC sont caractérisés davantage par demande indécente, exhibitionnisme, attouchement, masturbation, tentative de pénétration et pénétration digitale que par pénétration vaginale et sodomie. De plus, ces derniers font moins recours à l’utilisation d’armes, semblent ne pas frapper/donner des coups à la victime et sont caractérisés par la manipulation plutôt que par le recours aux menaces de mort, force excessive et utilisation d’armes. En somme, nos données soulignent la nécessité de s’appuyer sur une combinaison de méthodes d’évaluation afin d’améliorer la validité diagnostique et discriminante du TPC.

Neural changes associated with semantic processing in healthy aging despite intact behavioral performance

Semantic memory recruits an extensive neural network including the left inferior prefrontal cortex (IPC) and the left temporoparietal region, which are involved in semantic control processes, as well as the anterior temporal lobe region (ATL) which is considered to be involved in processing semantic information at a central level. However, little is known about the underlying neuronal integrity of the semantic network in normal aging. Young and older healthy adults carried out a semantic judgment task while their cortical activity was recorded using magnetoencephalography (MEG). Despite equivalent behavioral performance, young adults activated the left IPC to a greater extent than older adults, while the latter group recruited the temporoparietal region bilaterally and the left ATL to a greater extent than younger adults. Results indicate that significant neuronal changes occur in normal aging, mainly in regions underlying semantic control processes, despite an apparent stability in performance at the behavioral level.

Feasibility and preliminary effectiveness of a novel cognitive-behavioral couple therapy for provoked vestibulodynia: a pilot study.

Introduction Provoked vestibulodynia (PVD), a recurrent, localized vulvovaginal pain problem, carries a significant psychosexual burden for afflicted women, who report impoverished sexual function and decreased frequency of sexual activity and pleasure. Interpersonal factors such as partner responses to pain, partner distress, and attachment style are associated with pain outcomes for women and with sexuality outcomes for both women and partners. Despite these findings, no treatment for PVD has systematically included the partner. Aims This study pilot‐tested the feasibility and potential efficacy of a novel cognitive–behavioral couple therapy (CBCT) for couples coping with PVD. Methods Couples (women and their partners) in which the woman was diagnosed with PVD (N = 9) took part in a 12‐session manualized CBCT intervention and completed outcome measures pre‐ and post‐treatment. Main Outcome Measures The primary outcome measure was women's pain intensity during intercourse as measured on a numerical rating scale. Secondary outcomes included sexual functioning and satisfaction for both partners. Exploratory outcomes included pain‐related cognitions; psychological outcomes; and treatment satisfaction, feasibility, and reliability. Results One couple separated before the end of therapy. Paired t‐test comparisons involving the remaining eight couples demonstrated significant improvements in women's pain and sexuality outcomes for both women and partners. Exploratory analyses indicated improvements in pain‐related cognitions, as well as anxiety and depression symptoms, for both members of the couple. Therapists' reported high treatment reliability and participating couples' high participation rates and reported treatment satisfaction indicate adequate feasibility. Conclusions Treatment outcomes, along with treatment satisfaction ratings, confirm the preliminary success of CBCT in reducing pain and psychosexual burden for women with PVD and their partners. Further large‐scale randomized controlled trials are necessary to examine the efficacy of CBCT compared with and in conjunction with first‐line biomedical interventions for PVD.

A prospective two-year examination of cognitive and behavioral correlates of provoked vestibulodynia outcomes.

Note de l'éditeur : This article may not exactly replicate the final version published in the journal. It is not the copy of record. / Cet article ne constitue pas la version officielle, et peut différer de la version publiée dans la revue.

Partner behavioral responses to pain mediate the relationship between partner pain cognitions and pain outcomes in women with provoked vestibulodynia.

Partner behavioral responses to pain can have a significant impact on patient pain and depression, but little is known about why partners respond in specific ways. Using a cognitive-behavioral model, the present study examined whether partner cognitions were associated with partner behavioral responses, which prior work has found to predict patient pain and depressive symptoms. Participants were 354 women with provoked vestibulodynia and their partners. Partner pain-related cognitions were assessed using the partner versions of the Pain Catastrophizing Scale and Extended Attributional Style Questionnaire, whereas their behavioral responses to pain were assessed with the Multidimensional Pain Inventory. Patient pain was measured using a numeric rating scale, and depressive symptoms were assessed using the Beck Depression Inventory–II. Path analysis was used to examine the proposed model. Partner catastrophizing and negative attributions were associated with negative partner responses, which were associated with higher patient pain. It was also found that partner pain catastrophizing was associated with solicitous partner responses, which in turn were associated with higher patient pain and depressive symptoms. The effect of partner cognitions on patient outcomes was partially mediated by partner behavioral responses. Findings highlight the importance of assessing partner cognitions, both in research and as a target for intervention. Perspective The present study presents a cognitive-behavioral model to partially explain how significant others' thoughts about pain have an effect on patient pain and depressive symptoms. Findings may inform cognitive-behavioral therapy for couples coping with PVD.

Moderators of two Indicated Cognitive-Behavioral Depression Prevention Approaches for Adolescents in a School-Based Effectiveness Trial

Objective: Our aim was to identify moderators of the effects of a cognitive behavioral group-based prevention program (CB group) and CB bibliotherapy, relative to an educational brochure control condition and to one another, in a school-based effectiveness randomized controlled prevention trial. Method: 378 adolescents (M age ¼ 15.5, 68% female) with elevated depressive symptoms were randomized in one of three conditions and were assessed at pretest, posttest, and 6-month follow-up. We tested the moderating effect of three individual (baseline depressive symptoms, negative attributional style, substance use), three environmental (negative life events, parental support, peer support), and two sociodemographic (sex, age) characteristics. Results: Baseline depressive symptoms interacted with condition and time. Decomposition indicated that elevated baseline depressive symptoms amplified the effect of CB bibliotherapy at posttest (but not 6-month follow-up) relative to the control condition, but did not modify the effect of CB group relative to the control condition or relative to bibliotherapy. Specifically, CB bibliotherapy resulted in lower posttest depressive symptoms than the control condition in individuals with elevated, but not average or low baseline symptoms. We found no interaction effect for other putative moderators. Conclusions: Our findings suggest that bibliotherapy is effective only in participants who have elevated depressive symptoms at baseline. The fact that no study variable moderated the effects of CB group, which had a significant main effect in reducing depressive symptoms relative to the control condition, suggests that this indicated prevention intervention is effective for a wide range of adolescents.

Adolescent Trajectories of Depressive Symptoms : co-development of Behavioral and Academic Problems

Purpose: Increasing evidence suggests the existence of heterogeneity in the development of depressive symptoms during adolescence, but little remains known regarding the implications of this heterogeneity for the development of commonly co-occurring problems. In this study, we derived trajectories of depressive symptoms in adolescents and examined the codevelopment of multiple behavioral and academic problems in these trajectories. Methods: Participants were 6,910 students from secondary schools primarily located in disadvantaged areas of Quebec (Canada) who were assessed annually from the age 12 to 16 years. Trajectories were identified using growth mixture modeling. The course of behavioral (delinquency, substance use) and academic adjustment (school liking, academic achievement) in trajectories was examined by deriving latent growth curves for each covariate conditional on trajectory membership. Results: We identified five trajectories of stable-low (68.1%), increasing (12.1%), decreasing (8.7%), transient (8.7%), and stable-high (2.4%) depressive symptoms. Examination of conditional latent growth curves revealed that the course of behavioral and academic problems closely mirrored the course of depressive symptoms in each trajectory. Conclusions: This pattern of results suggests that the course of depressive symptoms and other adjustment problems over time is likely to involve an important contribution of shared underlying developmental process(es).