Five-year incidence and postoperative visual outcome of cataract surgery in urban southern China:The liwan eye study

Purpose. To determine the 5-year incidence and visual outcome of cataract surgery in an adult urban Chinese population. Methods. A comprehensive eye examination was performed at baseline and 5 years later on subjects participating in a population-based study. Incident cataract surgery was defined as having undergone surgery in either eye during the 5-year period. Postoperative visual impairment (PVI) was defined as visual acuity (VA) <6/18 based on both presenting VA (PVA) and best corrected VA (BCVA) in the operated eye. Results. Among the 1405 baseline participants, 75% (924) of survivors were seen at the 5-year follow-up visit. Forty-four returning participants (62 eyes) had undergone incident cataract surgery, an incidence of 4.84% (95% confidence interval [CI] - [3.53, 6.44]). Detailed medical and surgical records were available for 54/62 (87.1%) eyes, and of these, 5/ 54 (24.1%) had an immediate preoperative visual acuity <6/ 120. All recorded surgeries were performed at tertiary-level hospitals with phacoemulsification and foldable intraocular lens implantation. Those undergoing cataract surgery were more educated (P < 0.05) and had poorer baseline PVA in the worse-seeing eye (P < 0.001) than 54 persons with baseline PVA <6/18 due to cataract who had not had surgery. Among the 62 operated eyes, 22.6% (14/62) had PVI based on PVA and 9.6% (6/62) based on BCVA. Conclusions. Despite somewhat lower incidence, outcomes of cataract surgery in urban southern China are comparable with developed countries and better than for rural China. In urban China, emphasis should be on improving access to surgery. (Invest Ophthalmol Vis Sci. 2012;53:7936-7942) © 2012 The Association for Research in Vision and Ophthalmology, Inc.

A randomized, controlled trial of an intervention promoting cataract surgery acceptance in Rural China:The Guangzhou uptake of surgery trial (GUSTO)

PURPOSE. To evaluate an educational intervention promoting acceptance of cataract surgery in rural China using a randomized controlled design. METHODS. Patients aged 50 years or older with presenting visual acuity (PVA) less than 6/18 in one or both eyes due to cataract were recruited from 26 screening sessions (13 intervention, 13 control) conducted by five rural hospitals in Guangdong, China. At intervention sessions, subjects were shown a 5- minute informational video, and counseled about cataract, surgery, and surgical cost. During screening, all subjects answered questionnaires on knowledge and attitudes about cataract, their finances, and transportation, and were referred for definitive examination if eligible. Study outcomes were acceptance of surgery (principal outcome) and hospital followup. RESULTS. Subjects in the intervention group were younger than controls (P = 0.01), but the groups did not otherwise differ. Among 212 intervention patients and 222 controls, no differences in knowledge and attitude regarding cataract were found. Surgery was accepted by 31.1% of intervention patients and 34.2% of controls (P > 0.50). Predictors of acceptance included younger age, worse logMAR PVA, knowing that cataract can be treated surgically only, greater anticipated loss in income from hospitalization, and greater house floor space per person. Membership in the intervention group was not associated with accepting surgery (odds ratio [OR]=1.11, 95% confidence interval [CI] 0.67-1.84) or hospital follow-up (OR= 1.03, 95% CI = 0.63-1.67). CONCLUSIONS. Educational interventions that successfully impart the knowledge that cataract can be only treated surgically may be more effective in increasing uptake in this setting. © 2012 The Association for Research in Vision and Ophthalmology, Inc.

Getting in touch: segregated somatosensory what and where pathways in humans revealed by electrical neuroimaging.

Whether the somatosensory system, like its visual and auditory counterparts, is comprised of parallel functional pathways for processing identity and spatial attributes (so-called what and where pathways, respectively) has hitherto been studied in humans using neuropsychological and hemodynamic methods. Here, electrical neuroimaging of somatosensory evoked potentials (SEPs) identified the spatio-temporal mechanisms subserving vibrotactile processing during two types of blocks of trials. What blocks varied stimuli in their frequency (22.5 Hz vs. 110 Hz) independently of their location (left vs. right hand). Where blocks varied the same stimuli in their location independently of their frequency. In this way, there was a 2x2 within-subjects factorial design, counterbalancing the hand stimulated (left/right) and trial type (what/where). Responses to physically identical somatosensory stimuli differed within 200 ms post-stimulus onset, which is within the same timeframe we previously identified for audition (De Santis, L., Clarke, S., Murray, M.M., 2007. Automatic and intrinsic auditory "what" and "where" processing in humans revealed by electrical neuroimaging. Cereb Cortex 17, 9-17.). Initially (100-147 ms), responses to each hand were stronger to the what than where condition in a statistically indistinguishable network within the hemisphere contralateral to the stimulated hand, arguing against hemispheric specialization as the principal basis for somatosensory what and where pathways. Later (149-189 ms) responses differed topographically, indicative of the engagement of distinct configurations of brain networks. A common topography described responses to the where condition irrespective of the hand stimulated. By contrast, different topographies accounted for the what condition and also as a function of the hand stimulated. Parallel, functionally specialized pathways are observed across sensory systems and may be indicative of a computationally advantageous organization for processing spatial and identity information.

Codage de l’information visuelle par la plasticité et la synchronisation des réponses neuronales dans le cortex visuel primaire du chat

Les systèmes sensoriels encodent l’information sur notre environnement sous la forme d’impulsions électriques qui se propagent dans des réseaux de neurones. Élucider le code neuronal – les principes par lesquels l’information est représentée dans l’activité des neurones – est une question fondamentale des neurosciences. Cette thèse constituée de 3 études (E) s’intéresse à deux types de codes, la synchronisation et l’adaptation, dans les neurones du cortex visuel primaire (V1) du chat. Au niveau de V1, les neurones sont sélectifs pour des propriétés comme l’orientation des contours, la direction et la vitesse du mouvement. Chaque neurone ayant une combinaison de propriétés pour laquelle sa réponse est maximale, l’information se retrouve distribuée dans différents neurones situés dans diverses colonnes et aires corticales. Un mécanisme potentiel pour relier l’activité de neurones répondant à des items eux-mêmes reliés (e.g. deux contours appartenant au même objet) est la synchronisation de leur activité. Cependant, le type de relations potentiellement encodées par la synchronisation n’est pas entièrement clair (E1). Une autre stratégie de codage consiste en des changements transitoires des propriétés de réponse des neurones en fonction de l’environnement (adaptation). Cette plasticité est présente chez le chat adulte, les neurones de V1 changeant d’orientation préférée après exposition à une orientation non préférée. Cependant, on ignore si des neurones spatialement proches exhibent une plasticité comparable (E2). Finalement, nous avons étudié la dynamique de la relation entre synchronisation et plasticité des propriétés de réponse (E3). Résultats principaux — (E1) Nous avons montré que deux stimuli en mouvement soit convergent soit divergent élicitent plus de synchronisation entre les neurones de V1 que deux stimuli avec la même direction. La fréquence de décharge n’était en revanche pas différente en fonction du type de stimulus. Dans ce cas, la synchronisation semble coder pour la relation de cocircularité dont le mouvement convergent (centripète) et divergent (centrifuge) sont deux cas particuliers, et ainsi pourrait jouer un rôle dans l’intégration des contours. Cela indique que la synchronisation code pour une information qui n’est pas présente dans la fréquence de décharge des neurones. (E2) Après exposition à une orientation non préférée, les neurones changent d’orientation préférée dans la même direction que leurs voisins dans 75% des cas. Plusieurs propriétés de réponse des neurones de V1 dépendent de leur localisation dans la carte fonctionnelle corticale pour l’orientation. Les comportements plus diversifiés des 25% de neurones restants sont le fait de différences fonctionnelles que nous avons observé et qui suggèrent une localisation corticale particulière, les singularités, tandis que la majorité des neurones semblent situés dans les domaines d’iso-orientation. (E3) Après adaptation, les paires de neurones dont les propriétés de réponse deviennent plus similaires montrent une synchronisation accrue. Après récupération, la synchronisation retourne à son niveau initial. Par conséquent, la synchronisation semble refléter de façon dynamique la similarité des propriétés de réponse des neurones. Conclusions — Cette thèse contribue à notre connaissance des capacités d’adaptation de notre système visuel à un environnement changeant. Nous proposons également des données originales liées au rôle potentiel de la synchronisation. En particulier, la synchronisation semble capable de coder des relations entre objets similaires ou dissimilaires, suggérant l’existence d’assemblées neuronales superposées.

Rôle du système du trijumeau dans la locomotion chez le nouveau-né d’opossum (Monodelphis domestica)

L’opossum Monodelphis domestica naît très immature et grimpe sans aide de la mère, du sinus urogénital à une mamelle où il va s’attacher pour poursuivre son développement. Des informations sensorielles sont nécessaires pour guider le nouveau-né vers la mamelle et les candidats les plus probables sont le toucher, l’équilibre et l’olfaction. Pour tester l’action des différents systèmes sur la motricité chez l’opossum nouveau-né, des régions céphaliques du trijumeau, du vestibulaire et de l’olfaction ont été stimulées électriquement sur des préparations in vitro en comparaison avec une stimulation seuil T (intensité minimale de la stimulation à la moelle épinière cervicale induisant le mouvement des membres antérieurs). Par comparaison, un mouvement similaire était induit par des stimulations à ~2T du ganglion du trijumeau, à ~20 T du complexe vestibulaire, et à ~600 T des bulbes olfactifs. L’étude de l'innervation de la peau faciale et des voies relayant les informations du trijumeau vers la moelle épinière (ME) a été approfondie en utilisant de l’immunohistochimie pour les neurofilament-200 et du traçage rétrograde avec du Texas-Red couplé à des Dextrans Aminés. De nombreuses fibres nerveuses ont été révélées dans le derme de plusieurs régions de la tête. Quelques cellules du ganglion trigéminal projettent à la ME rostrale, mais la majorité projette vers la médulla caudale où se trouvent les neurones secondaires du trijumeau ou des cellules réticulospinales. Les résultats de cette étude indiquent une influence significative des systèmes du trijumeau et du vestibulaire, mais pas de l'olfaction, sur le mouvement des membres antérieurs des opossums nouveau-nés.

A virtual reality approach to the study of visually driven postural control in developing and aging humans

L'être humain utilise trois systèmes sensoriels distincts pour réguler le maintien de la station debout: la somesthésie, le système vestibulaire, et le système visuel. Le rôle de la vision dans la régulation posturale demeure peu connu, notamment sa variabilité en fonction de l'âge, du type développemental, et des atteintes neurologiques. Dans notre travail, la régulation posturale induite visuellement a été évaluée chez des participants au développement et vieillissement normaux âgés de 5-85 ans, chez des individus autistes (développement atypique) âgés de 12-33 ans, ainsi que chez des enfants entre 9-18 ans ayant subi un TCC léger. À cet effet, la réactivité posturale des participants en réponse à un tunnel virtuel entièrement immersif, se mouvant à trois niveaux de vélocité, a été mesurée; des conditions contrôles, où le tunnel était statique ou absent, ont été incluses. Les résultats montrent que la réactivité (i.e. instabilité) posturale induite visuellement est plus élevée chez les jeunes enfants; ensuite, elle s'atténue pour rejoindre des valeurs adultes vers 16-19 ans et augmente de façon linéaire en fonction de l'âge après 45 ans jusqu'à redevenir élevée vers 60 ans. De plus, à la plus haute vélocité du tunnel, les plus jeunes participants autistes ont manifesté significativement moins de réactivité posturale comparativement à leurs contrôles; cette différence n'était pas présente chez des participants plus âgés (16-33 ans). Enfin, les enfants ayant subi un TCC léger, et qui étaient initialement modérément symptomatiques, ont montré un niveau plus élevé d'instabilité posturale induite visuellement que les contrôles, et ce jusqu'à 12 semaines post-trauma malgré le fait que la majorité d'entre eux (89%) n'étaient plus symptomatiques à ce stade. En somme, cela suggère la présence d'une importante période de transition dans la maturation des systèmes sous-tendant l'intégration sensorimotrice impliquée dans le contrôle postural vers l'âge de 16 ans, et d'autres changements sensorimoteurs vers l'âge de 60 ans; cette sur-dépendance visuelle pour la régulation posturale chez les enfants et les aînés pourrait guider l'aménagement d'espaces et l'élaboration d'activités ajustés à l'âge des individus. De plus, le fait que l'hypo-réactivité posturale aux informations visuelles chez les autistes dépende des caractéristiques de l'environnement visuel et de l'âge chronologique, affine notre compréhension des anomalies sensorielles propres à l'autisme. Par ailleurs, le fait que les enfants ayant subi un TCC léger montrent des anomalies posturales jusqu'à 3 mois post-trauma, malgré une diminution significative des symptômes rapportés, pourrait être relié à une altération du traitement de l'information visuelle dynamique et pourrait avoir des implications quant à la gestion clinique des patients aux prises avec un TCC léger, puisque la résolution des symptômes est actuellement le principal critère utilisé pour la prise de décision quant au retour aux activités. Enfin, les résultats obtenus chez une population à développement atypique (autisme) et une population avec atteinte neurologique dite transitoire (TCC léger), contribuent non seulement à une meilleure compréhension des mécanismes d'intégration sensorimotrice sous-tendant le contrôle postural mais pourraient aussi servir comme marqueurs sensibles et spécifiques de dysfonction chez ces populations. Mots-clés : posture, équilibre, vision, développement/vieillissement sensorimoteur, autisme, TCC léger symptomatique, réalité virtuelle.

Contrôle postural et intégration sensorielle chez l’enfant en santé, chez l’adolescent atteint du syndrome Gilles de la Tourette ainsi que chez l’adulte atteint de la maladie de Huntington

Le contrôle postural et la perception des limites de la stabilité sont des processus complexes qui nécessitent le traitement et l’intégration d’informations sensorielles multimodales. Pendant l’enfance, le développement de la stabilité posturale s’effectue de façon non-monotonique. Plusieurs auteurs ont suggéré que ce profil non linéaire serait provoqué par une période de recalibration des systèmes sensoriels. Cette phase, nommée période de transition, est observée vers l’âge de 6-7 ans. Nous disposons toutefois de très peu d’information sur le rôle spécifique des afférences et des mécanismes d’intégration sensorielle au cours du développement postural. Les dysfonctions dans les noyaux gris centraux, telles que ceux observés dans la maladie de Parkinson, ont été associées à divers déficits dans le contrôle de la posture, dans le traitement et l’intégration sensoriel plus particulièrement, au niveau des informations proprioceptives. De plus, les limites fonctionnelles de la stabilité posturale des personnes atteintes de la maladie de Parkinson sont significativement réduites. Cependant, les connaissances concernant comment certaines pathologies des noyaux gris centraux, telles que le syndrome Gilles de la Tourette (SGT) et la maladie de Huntington (MH) affectent la capacité d’utiliser les informations sensorielles pour contrôler la posture demeurent à ce jour, incomplètes. Cette thèse porte sur le rôle des noyaux gris centraux dans les processus de traitements et d’intégration sensorielle, particulièrement les afférences proprioceptives dans le contrôle de la posture au cours du développement de l’enfant en santé, atteint du SGT et chez l’adulte atteint de la MH avec et sans symptôme clinique. Notre protocole expérimental a été testé chez ces trois populations (enfants en santé, SGT et MH). Nous avons utilisé des mesures quantitatives à partir de données issues d’une plateforme de force afin d’évaluer les ajustements posturaux dans les limites de la stabilité posturale. Les participants devaient s’incliner le plus loin possible dans quatre différentes directions (avant, arrière, droite et gauche) et maintenir l’inclinaison posturale maximale pendant 10 secondes. Afin de tester la capacité à traiter et à intégrer les informations sensorielles, la tâche expérimentale a été exécutée dans trois conditions sensorielles : 1) yeux ouverts, 2) yeux fermés et 3) yeux fermés, debout sur une mousse. Ainsi, la contribution relative de la proprioception pour le contrôle postural augmente à travers les conditions sensorielles. Dans la première étude, nous avons évalué la capacité à traiter et à intégrer les informations sensorielles avant (4 ans) et après (8-10 ans) la période de transition comparativement aux adultes. Dans la deuxième et la troisième étude, nous avons également évalué le traitement et l’intégration des informations sensorielles chez les patients atteints de désordres des noyaux gris centraux. La deuxième étude portera spécifiquement sur les adolescents atteints du SGT et la troisième, sur la MH avant et après l’apparition des symptômes cliniques. En somme, les résultats de la première étude ont démontré que la performance des enfants est affectée de façon similaire par les différentes conditions sensorielles avant et après la période de transition. Toutefois, le profil de développement des mécanismes responsables des ajustements posturaux de l’axe antéropostérieur est plus précoce comparativement à ceux de l’axe médiolatéral. Ainsi, nos résultats ne supportent pas l’hypothèse de la période de recalibration des systèmes sensoriels pendant cette période ontogénétique mais suggèrent que la période de transition peut être expliquée par la maturation précoce des mécanismes d’ajustements posturaux dans l’axe antéropostérieur. Dans l’ensemble, les résultats de nos études chez les populations atteintes de désordres des noyaux gris centraux (MH et SGT) démontrent non seulement qu’ils ont des déficits posturaux mais également que les ajustements posturaux dans les deux axes sont affectés par les conditions sensorielles. Pour la première fois, nos études démontrent des déficits globaux de traitements et d’intégration sensorielle accentués pour les signaux proprioceptifs. Ces résultats sont similaires à ceux observés dans la maladie de Parkinson. De plus, les adolescents atteints du SGT éprouvent également des troubles posturaux marqués dans la condition visuelle ce qui suggère des déficits d’intégrations visuelles et/ou multimodaux.

A feasible study of EEG-driven assistive robotic system for stroke rehabilitation

Stroke is a medical emergency and can cause a neurological damage, affecting the motor and sensory systems. Harnessing brain plasticity should make it possible to reconstruct the closed loop between the brain and the body, i.e., association of the generation of the motor command with the somatic sensory feedback might enhance motor recovery. In order to aid reconstruction of this loop with a robotic device it is necessary to assist the paretic side of the body at the right moment to achieve simultaneity between motor command and feedback signal to somatic sensory area in brain. To this end, we propose an integrated EEG-driven assistive robotic system for stroke rehabilitation. Depending on the level of motor recovery, it is important to provide adequate stimulation for upper limb motion. Thus, we propose an assist arm incorporating a Magnetic Levitation Joint that can generate a compliant motion due to its levitation and mechanical redundancy. This paper reports on a feasibility study carried out to verify the validity of the robot sensing and on EEG measurements conducted with healthy volunteers while performing a spontaneous arm flexion/extension movement. A characteristic feature was found in the temporal evolution of EEG signal in the single motion prior to executed motion which can aid in coordinating timing of the robotic arm assistance onset.

Fold-change detection in a whole-pathway model of Escherichia coli chemotaxis

There has been recent interest in sensory systems that are able to display a response which is proportional to a fold change in stimulus concentration, a feature referred to as fold-change detection (FCD). Here, we demonstrate FCD in a recent whole-pathway mathematical model of Escherichia coli chemotaxis. FCD is shown to hold for each protein in the signalling cascade and to be robust to kinetic rate and protein concentration variation. Using a sensitivity analysis, we find that only variations in the number of receptors within a signalling team lead to the model not exhibiting FCD. We also discuss the ability of a cell with multiple receptor types to display FCD and explain how a particular receptor configuration may be used to elucidate the two experimentally determined regimes of FCD behaviour. All findings are discussed in respect of the experimental literature.

VSImG: A high frame rate bitmap based display system for neuroscience research

This paper describes a visual stimulus generator (VSImG) capable of displaying a gray-scale, 256 x 256 x 8 bitmap image with a frame rate of 500 Hz using a boustrophedonic scanning technique. It is designed for experiments with motion-sensitive neurons of the fly`s visual system, where the flicker fusion frequency of the photoreceptors can reach up to 500 Hz. Devices with such a high frame rate are not commercially available, but are required, if sensory systems with high flicker fusion frequency are to be studied. The implemented hardware approach gives us complete real-time control of the displacement sequence and provides all the signals needed to drive an electrostatic deflection display. With the use of analog signals, very small high-resolution displacements, not limited by the image`s pixel size can be obtained. Very slow image displacements with visually imperceptible steps can also be generated. This can be of interest for other vision research experiments. Two different stimulus files can be used simultaneously, allowing the system to generate X-Y displacements on one display or independent movements on two displays as long as they share the same bitmap image. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

The differential roles of D-Pax2 variants in regulating Drosophila eye and bristle development

The ability to appropriately interact with the environment is crucial to an organism’s survival. The establishment of functional sensory systems, such as the bristles and eyes in Drosophila, is a critical event during the development of the organism. The transcription factor D Pax2 is involved in the differentiation of the shaft and glial cells in the developing bristle (Kavaler et al., Dev, 126:2261-2272, 1999) and of the cone and primary pigment cells in the developing eye (Fu and Noll, Genes Dev, 11:389-405, 1997). How D-Pax2 contributes to distinct differentiative pathways in different cell types is not known. Recent work by Anna Czechowski and Katherine Harmon (personal communication) identified a mutation in the D-Pax2 gene that introduced a stop codon at the end of exon 9, effectively truncating the protein. This mutation affects bristle, but not eye, development. We thus suspected regions after exon 9 are required for D-Pax2 function only in the bristles and may also be associated with alternative splicing of the D Pax2 transcript. We plan to assess the role of the carboxy terminal region of the protein by establishing transgenic lines bearing rescue constructs of D-Pax2 with either the complete coding sequence or with deletions of specific exons. To date, we have generated the first rescue construct bearing the complete coding region of the gene driven by a 3 KB upstream regulatory region of D-Pax2 and are currently generating transgenic fly lines with this construct.

Administração repetida de baixas doses de reserpina: um possível modelo para o estudo de déficits cognitivos e motores associados à Doença de Parkinson

Parkinson's disease (PD) is one of the most common neurodegenerative brain disorders and is characterized primarily by a progressive degeneration of dopaminergic neurons nigroestriatais. The main symptoms of this disease are motor alterations (bradykinesia, rigidity, tremor at rest), which can be highly disabling in advanced stages of the condition. However, there are symptomatic manifestations other than motor impairment, such as changes in cognition, mood and sensory systems. Animal models that attempt to mimic clinical features of PD have been used to understand the behavioral and neural mechanisms underlying neurophysiological disturbance of this disease. However, most models promote an intense and immediate motor impairment, consistent with advanced stages of the disease, invalidating these studies for the evaluation of its progressive nature. The administration of reserpine (a monoamine depletor) in rodents has been considered an animal model for studying PD. Recently we found that reserpine (in doses lower than those usually employed to produce the motor symptoms) promotes a memory deficit in an aversive discrimination task, without changing the motor activity. It was suggested that the administration of this drug in low doses can be useful for the study of memory deficits found in PD. Corroborating this data, in another study, acute subcutaneous administration of reserpine, while preserving motor function, led to changes in emotional context-related (but not neutral) memory tasks. The goal of this research was to study the cognitive and motor deficits in rats repeatedly treated with low doses of reserpine, as a possible model that simulates the progressive nature of the PD. For this purpose, 5-month-old male Wistar rats were submitted to a repeated treatment with vehicle or different doses of reserpine on alternate days. Cognitive and motor parameters and possible changes in neuronal function were evaluated during treatment. The main findings were: repeated administration of 0.1 mg / kg of reserpine in rats is able to induce the gradual appearance of motor signs compatible with progressive features found in patients with PD; an increase in striatal levels of oxidative stress and changes in the concentrations of glutamate in the striatum were observed five days after the end of treatment; in animals repeatedly-treated with 0. 1 mg/kg, cognitive deficits were observed only after the onset of motor symptoms, but not prior to the onset of these symptoms; 0.2 mg / kg reserpine repeated treatment has jeopardized the cognitive assessment due to the presence of severe motor deficits. Thus, we suggest that the protocol of treatment with reserpine used in this work is a viable alternative for studies of the progressive appearance of parkinsonian signs in rats, especially concerning motor symptoms. As for the cognitive symptoms, we suggest that more studies are needed, possibly using other behavioral models, and / or changing the treatment regimen

Alterações sensoriais e motoras associadas ao envelhecimento e controle postural de idosos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos da atividade física no controle postural e capacidade funcional de idosos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Interrelationships Between Bones, Muscles, and Performance: Biting in the Lizard Tupinambis merianae

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)