Brain structure in movement disorders: a neuroimaging perspective.

Purpose of review: An overview of recent advances in structural neuroimaging and their impact on movement disorders research is presented. Recent findings: Novel developments in computational neuroanatomy and improvements in magnetic resonance image quality have brought further insight into the pathophysiology of movement disorders. Sophisticated automated techniques allow for sensitive and reliable in-vivo differentiation of phenotype/genotype related traits and their interaction even at presymptomatic stages of disease. Summary: Voxel-based morphometry consistently demonstrates well defined patterns of brain structure changes in movement disorders. Advanced stages of idiopathic Parkinson's disease are characterized by grey matter volume decreases in basal ganglia. Depending on the presence of cognitive impairment, volume changes are reported in widespread cortical and limbic areas. Atypical Parkinsonian syndromes still pose a challenge for accurate morphometry-based classification, especially in early stages of disease progression. Essential tremor has been mainly associated with thalamic and cerebellar changes. Studies on preclinical Huntington's disease show progressive loss of tissue in the caudate and cortical thinning related to distinct motor and cognitive phenotypes. Basal ganglia volume in primary dystonia reveals an interaction between genotype and phenotype such that brain structure changes are modulated by the presence of symptoms under the influence of genetic factors. Tics in Tourette's syndrome correlate with brain structure changes in limbic, motor and associative fronto-striato-parietal circuits. Computational neuroanatomy provides useful tools for in-vivo assessment of brain structure in movement disorders, allowing for accurate classification in early clinical stages as well as for monitoring therapy effects and/or disease progression.

Of housing and politics : mapping political opportunities for mobilising in Bangalore, India

Quelles sont les conditions pour l'émergence d'une mobilisation sociale en faveur du logement convenable dans la métropole de Bangalore (Inde)? Cette question, qui est au coeur de cette thèse, est particulièrement pertinente dans le contexte d'une ville où 1,7 million de personnes, soit un cinquième de la population, vit dans des bidonvilles. L'absence d'un mouvement mettant en cause l'échec des politiques publiques du logement est intéressante dans la mesure où l'Inde a hérité un système de gouvernance colonial et d'une tradition de mouvements sociaux. Pour répondre à ce questionnement, un cadre théorique issu de la littérature sur les mouvements sociaux est développé. Il s'articule autour des liens entre les opportunités politiques au niveau macro et les répertoires d'action des organisations de mouvement social (OMS) au niveau méso, de la tension entre la formalité de la loi et des politiques publiques et l'informalité des circuits d'échange, de la corruption et du clientélisme, et enfin, se focalise sur les systèmes de discours de caste et de la citoyenneté et de leur concrétisation dans des systèmes d'organisations et de réseaux sociaux. Ce cadre théorique permet d'étudier empiriquement la question à travers quatre OMS dans la ville de Bangalore. Les résultats mettent en avant l'existence de mécanismes complexes. Les opportunités politiques formelles n'étant ouvertes que sur le plan rhétorique, elles ne peuvent être véritablement utilisées que par des moyens légaux ou contentieux, ce qui nécessite des compétences sociales dont la plupart des habitants des bidonvilles sont dépourvus. L'inadéquation entre les ressources à disposition pour les logements sociaux et les besoins très importants des pauvres, donne un poids politique considérable aux acteurs en charge de l'attribution de ces ressources rares. Cet état de fait a des répercussions sur la politique électorale. Les habitants des bidonvilles représentant un poids électoral important, ils sont mobilisés à travers de pratiques clientélistes. La corruption et le clientélisme se nourrissent mutuellement pour maintenir une certaine dépendance des habitants. Les OMS qui développent un répertoire discursif remettant en cause le système de caste et qui encouragent une conscience citoyenne, se sont avérées les plus durables pour résister à la cooptation des forces politiques. Cette recherche empirique met en lumière l'inadéquation entre les prescriptions formelles dans le domaine de la gouvernance des besoins humains, tels que le logement, et les pratiques réelles sur le terrain. Cette recherche appelle à réfléchir au-delà de la diffusion du discours sur la « bonne gouvernance » vers des formes de « gouvernance vernaculaire » qui prendrait au sérieux l'informalité en développant une compréhension des avantages à court terme pour les personnes marginalisées dans la ville et les effets à long terme sur la pratique démocratique. - What are the conditions for the emergence of a social movement on the issue of adequate housing in the metropolitan city of Bangalore (India)? This question is at the heart of this dissertation and is particularly pertinent against the background that an estimated 1.7 million or about 20% of the city's population lives in slums. The absence of a movement addressing the failure of public housing policy despite India having inherited colonial systems of governance and traditions of movement is noteworthy. Answers are sought within a theoretical framework stemming from social movement theories that incorporates three linkages articulating around: Macro-level political opportunities and meso-level action repertoires of social movement organisations (SMOs), tensions between the formality of law, policy and the informality of exchange circuits of corruption and clientelism and finally around systems of discourses of caste and citizenship and their instantiation in concrete systems of social organisations and networks. This thesis is empirically investigated through a qualitative case study research design involving four sampled social movement organisations. The results bring complex mechanisms to the fore. Formal political opportunities are only rhetorically open and have to be cracked through legal weaponry or contentious escalation, which requires considerable social skills that slum-dwellers often lack. The inadequacy between the few housing resources and the vast number of slum-dwellers transform housing benefits and urban service provisions into political currency. Such a state of affairs has serious repercussions on conditions for mobilisation. They become imbricated with electoral logic, in which slum-dwellers represent large vote-banks and where corruption and clientelism feed each other to maintain a certain dependency of the poor. SMOs deploying a discursive repertoire that questioned the caste system and encouraged a pursuit of citizenship proved to be the most sustainable to resist co-option from political forces. This empirical investigation brings to light the mismatch between the formal prescriptions in the domain of the governance of basic human needs such as housing and the real practices on the ground. This research calls to reflect beyond the inadequacy of the diffused « good governance » discourse towards forms of « vernacular governance » that take informality seriously in understanding the short-term benefits for the marginalised in the city and the long-term effects on democratic practice.

Molecular evolution of the Drosophila olfactory system

The olfactory system is an attractive model to study the genetic mechanisms underlying evolution of the nervous system. This sensory system mediates the detection and behavioural responses to an enormous diversity of volatile chemicals in the environment and displays rapid evolution, as species acquire, modify and discard olfactory receptors and circuits to adapt to new olfactory stimuli. Drosophilids provide an attractive model to study these processes. The availability of 12 sequenced genomes of Drosophila species occupying diverse ecological niches provides a rich resource for genomic analyses. Moreover, one of these species, Drosophila melanogaster, is amenable to a powerful combination of genetic and electrophysiological analyses. D. melanogaster has two distinct families of olfactory receptors to detect odours, the well-characterised Odorant Receptors (ORs) and the recently identified lonotropic Receptors (IRs). In my thesis, I have provided new insights into the genetic mechanisms underlying olfactory system evolution through three distinct, but interrelated projects. First, I performed a comparative genomic analysis of the IR repertoire in 12 sequenced Drosophila species, which has revealed that the olfactory IRs are highly conserved across species. By contrast, a large fraction of IRs that are not expressed in the olfactory system - and which may be gustatory receptors - are much more variable in sequence and gene copy number. Second, to identify ligands for IR expressing olfactory sensory neurons, I have performed an electrophysiological screen in D. melanogaster using a panel of over 160 odours. I found that the IRs respond to a number of amines, aldehydes and acids, contrasting with the chemical specificity of the OR repertoire, which is mainly tuned to esters, alcohols and ketones. Finally, the identification of ligands for IRs in this species allowed me to investigate in detail the molecular and functional evolution of a tandem array of IRs, IR75a/IR75b/IR75c, in D. sechellia. This species is endemic to the Seychelles archipelago and highly specialised to breed on the fruits of Morinda citrifolia, which is repulsive and toxic for other Drosophila species. These studies led me to discover that receptor loss, changes in receptor specificity and changes in receptor expression have likely played an important role during the evolution of these IRs in D. sechellia. These changes may explain, in part, the unique chemical ecology of this species. - Le système olfactif est un excellent modèle pour étudier les mécanismes génétiques impliqués dans l'étude de l'évolution du système nerveux. Ce système sensoriel permet la détection de nombreux composés volatils présents dans l'environnement et est à la base des réponses comportementales. Il est propre à chaque espèce et évolue rapidement en modifiant ou en éliminant des récepteurs et leurs circuits olfactifs correspondants pour s'adapter à de nouvelles odeurs. Pour étudier le système olfactif et son évolution, nous avons décidé d'utiliser la drosophile comme modèle. Le séquençage complet de 12 souches de drosophiles habitant différentes niches écologiques permet une analyse génomique conséquente. De plus, l'une de ces espèces Drosophila melanogaster permet la combinaison d'analyses génétiques et électrophysiologiques. En effet, D. melanogaster possède 2 familles distinctes de récepteurs olfactifs qui permettent la détection d'odeurs: les récepteurs olfactifs (ORs) étant les mieux caractérisés et les récepteurs ionotropiques (IRs), plus récemment identifiés. Au cours de ma thèse, j'ai apporté des nouvelles connaissances qui m'ont permis de mieux comprendre les mécanismes génétiques à la base de l'évolution du système olfactif au travers de trois projets différents, mais interdépendants. Premièrement, j'ai réalisé une analyse génomique comparative de l'ensemble des IRs dans les 12 souches de drosophiles séquencées jusqu'à présent. Ceci a montré que les récepteurs olfactifs IRs sont hautement conservés parmi l'ensemble de ces espèces. Au contraire, une grande partie des IRs qui ne sont pas exprimés dans le système olfactif, et qui semblent être des récepteurs gustatifs, sont beaucoup plus variables dans leur séquence et dans le nombre de copie de gènes. Deuxièmement, pour identifier les ligands des récepteurs IRs exprimés par les neurones sensoriels olfactifs, j'ai réalisé une étude électrophysiologique chez D. melanogaster e η testant l'effet de plus de 160 composés chimiques sur les IRs. J'ai trouvé que les IRs répondent à un nombre d'amines, d'aldéhydes et d'acides, contrairement aux récepteurs olfactifs ORs qui eux répondent principalement aux esthers, alcools et cétones. Finalement, l'identification de ligands pour les IRs dans ces espèces m'a permis d'étudier en détail l'évolution fonctionnelle et moléculaire des IR75a/IR75b/IR75c dans D. sechellia. Cette espèce est endémique de l'archipel des Seychelles et se nourrit spécifiquement du fruit Morinda citrifolia qui est répulsif et toxique pour d'autres souches de drosophiles. Ces études m'ont poussé à découvrir que, la perte de IR75a, le changement dans la spécificité de IR75b ainsi que le changement dans l'expression de IR75c ont probablement joué un rôle important dans l'évolution des IRs chez D. sechellia. Ces changements peuvent expliquer, en partie, l'écologie chimique propre à cette espèce. Résumé français large public Le système olfactif permet aux animaux de détecter des milliers de molécules odorantes, les aidant ainsi à trouver de la nourriture, à distinguer si elle est fraîche ou avariée, à trouver des partenaires sexuels, ainsi qu'à éviter les prédateurs. Selon l'environnement et le mode de vie des espèces, le système olfactif doit détecter des odeurs très diverses ; en effet, un moustique qui recherche du sang humain pour se nourrir doit détecter des odeurs bien différentes d'une abeille qui recherche des fleurs. Dans ma thèse, j'ai essayé de comprendre comment les systèmes olfactifs d'une espèce évoluent pour s'adapter aux exigences induites par son environnement. Un très bon modèle pour étudier cela est la drosophile dont les différentes espèces se nichent dans des habitats très divers. Pour ce faire, j'ai étudié les récepteurs olfactifs de différentes espèces de la drosophile. Ces récepteurs sont des protéines qui se lient à des odeurs spécifiques. Lorsqu'ils se lient, ils activent un neurone qui envoie un signal électrique au cerveau. Ce signal est ensuite traité par ce dernier qui indique à la mouche si l'odeur est attractive ou répulsive. J'ai identifié les récepteurs olfactifs de plusieurs espèces de drosophile et étudié s'il y avait des différences entre elles. La plupart des récepteurs sont similaires entre les espèces, cependant dans l'une d'entre elles, certains récepteurs sont différents. Ce fait est particulièrement intéressant car cette espèce de drosophile se nourrit de fruits que les autres espèces n'apprécient pas. Comme nous ne savons pas quels récepteurs se lient à quelles odeurs, j'ai testé un grand nombre de composants odorants. Ceci m'a permis de constater que, effectivement, certains changements produits dans ces récepteurs expliquent pourquoi cette espèce aime particulièrement ces fruits. En outre, mes résultats contribuent à mieux comprendre les changements génétiques qui sont impliqués dans l'évolution du système olfactif.

Schizophrenia connectivity: correlation between cognitive deficits and reduced thalamo-cortical fibers

Introduction: Schizophrenia is associated with multiple neuropsychological dysfunctions, such as disturbances of attention, memory, perceptual functioning, concept formation and executive processes. These cognitive functions are reported to depend on the integrity of the prefrontal and thalamo-prefrontal circuits. Multiple lines of evidence suggest that schizophrenia is related to abnormalities in neural circuitry and impaired structural connectivity. Here, we report a preliminary case-control study that showed a correlation between thalamo-frontal connections and several cognitive functions known to be impaired in schizophrenia. Materials and Methods: We investigated 9 schizophrenic patients (DSM IV criteria, Diagnostic Interview for Genetic Studies) and 9 age and sex matched control subjects. We obtained from each volunteer a DT-MRI dataset (3 T, _ _ 1,000 s/mm2), and a high resolution anatomic T1. The thalamo- frontal tracts are simulated with DTI tractography on these dataset, a method allowing inference of the main neural fiber tracks from Diffusion MRI data. In order to see an eventual correlation with the thalamo-frontal connections, every subject performs a battery of neuropsychological tests including computerized tests of attention (sustained attention, selective attention and reaction time), working memory tests (Plane test and the working memory sub-tests of the Wechsler Adult Intelligence Scale), a executive functioning task (Tower of Hanoï) and a test of visual binding abilities. Results: In a pilot case-control study (patients: n _ 9; controls: n _ 9), we showed that this methodology is appropriate and giving results in the excepted range. Considering the relation of the connectivity density and the neuropsychological data, a correlation between the number of thalamo- frontal fibers and the performance in the Tower of Hanoï was observed in the patients (Pearson correlation, r _ 0.76, p _ 0.05) but not in control subjects. In the most difficult item of the test, the least number of fibers corresponds to the worst performance of the test (fig. 2, number of supplementary movements of the elements necessary to realize the right configuration). It's interesting to note here that in an independent study, we showed that schizophrenia patients (n _ 32) perform in the most difficult item of the Tower of Hanoï (Mann-Whitney, p _ 0.005) significantly worse than control subjects (n _ 29). This has been observed in several others neuropsychological studies. Discussion: This pilot study of schizophrenia patients shows a correlation between the number of thalam-frontal fibers and the performance in the Tower of Hanoï, which is a planning and goal oriented actions task known to be associated with frontal dysfonction. This observation is consistent with the proposed impaired connectivity in schizophrenia. We aim to pursue the study with a larger sample in order to determine if other neuropsychological tests may be associated with the connectivity density.

The costs of crossing paths and switching tasks between audition and vision.

Switching from one functional or cognitive operation to another is thought to rely on executive/control processes. The efficacy of these processes may depend on the extent of overlap between neural circuitry mediating the different tasks; more effective task preparation (and by extension smaller switch costs) is achieved when this overlap is small. We investigated the performance costs associated with switching tasks and/or switching sensory modalities. Participants discriminated either the identity or spatial location of objects that were presented either visually or acoustically. Switch costs between tasks were significantly smaller when the sensory modality of the task switched versus when it repeated. This was the case irrespective of whether the pre-trial cue informed participants only of the upcoming task, but not sensory modality (Experiment 1) or whether the pre-trial cue was informative about both the upcoming task and sensory modality (Experiment 2). In addition, in both experiments switch costs between the senses were positively correlated when the sensory modality of the task repeated across trials and not when it switched. The collective evidence supports the independence of control processes mediating task switching and modality switching and also the hypothesis that switch costs reflect competitive interference between neural circuits.

Prescriptions de protection incendie en Suisse : étude de leur domaine d'application et de leur respect par l'investigation d'incendies

Avant - Propos Le feu et la protection incendie Quel que soit l'usage d'un bâtiment, chaque étape de la construction est soumise à l'application de normes. Certaines, utilisées par les architectes et les ingénieurs, concernent le gros oeuvre ; en simplifiant leur rôle, elles assurent la solidité et la stabilité de l'immeuble. Si celui-ci est ouvert au public, des aménagements particuliers concernant la sécurité des personnes sont imposés. D'autres comme les prescriptions sur les installations électriques intérieures, précisent la manière de construire une alimentation, le type de matériel utilisable en fonction du courant et de la tension, les sécurités destinées à éviter toute détérioration des circuits et tout risque d'électrocution, etc. Enfin, les prescriptions en matière de protection incendie jouent évidemment un rôle préventif et, dans le domaine judiciaire, servent de références pour qualifier une éventuelle infraction ; elles évitent qu'une source de chaleur installée dans un bâtiment - tel qu'un appareil de chauffage ou des plaques de cuisson - ou susceptible d'apparaître consécutivement à l'usure d'un matériau ou à son vieillissement - disparition d'un isolant thermique, défaut d'étanchéité d'un conduit transportant les gaz chauds de combustion, par exemple - ne communiquent une partie de l'énergie calorifique dégagée à un combustible et ne l'enflamme. Le concept de protection incendie implique d'exposer et de développer les principales notions relatives à l'inflammation d'un matériau, à sa combustion ainsi qu'au transport de l'énergie calorifique. Fréquemment, le milieu dans lequel le générateur de chaleur est installé joue un rôle dans la phase d'allumage de l'incendie. Il est évident que les prescriptions de protection incendie s'appliquent à chaque élément de construction et, par conséquent, doivent être respectées par toute personne participant à la réalisation d'un ouvrage : le chauffagiste, l'électricien, l'installateur sanitaire, le constructeur de cuisine, mais également le maçon qui construit la cheminée, le peintre et le décorateur qui posent des revêtements ou des garnitures inflammables, le menuisier qui utilise le bois pour dissimuler des conduites de fumée, etc. Dès lors, tout sinistre, hormis celui qui est perpétré délibérément, ne peut s'expliquer que par : - le non-respect ou le défaut d'application d'une prescription de protection incendie; - une lacune de la norme qui ignore une source d'échauffement et/ou un mode de transfert de l'énergie calorifique. Le but premier de ce travail consiste à : - analyser les sinistres survenus durant les années 1999 à 2005 dans plusieurs cantons suisses qui ont fait l'objet d'une investigation de la part d'un service technique de la police ou d'un expert ; - examiner les éléments retenus pour expliquer la cause de l'incendie à la norme afin de répondre à la question : « l'application d'une ou de plusieurs directives lors de l'installation ou de l'utilisation du générateur d'énergie calorifique aurait-elle évité à ce dernier de communiquer une partie de la chaleur dégagée à un combustible et à l'enflammer ? » Le second objectif visé est d'apporter une solution à la question précédente : - si la norme existe, c'est un défaut d'installation ou d'utilisation de la source de chaleur qui est à l'origine de l'incendie. Il importe donc de connaître la raison pour laquelle la prescription a été ignorée ou appliquée de manière erronée ou lacunaire; - si la norme n'existe pas, ce sont les prescriptions en matière de protection incendie qui doivent être complétées. Le chapitre suivant abordera ces thèmes en proposant divers postulats destinés à évaluer l'efficacité actuelle du concept de protection incendie en Suisse.

Recovery of biological motion perception and network plasticity after cerebellar tumor removal.

Visual perception of body motion is vital for everyday activities such as social interaction, motor learning or car driving. Tumors to the left lateral cerebellum impair visual perception of body motion. However, compensatory potential after cerebellar damage and underlying neural mechanisms remain unknown. In the present study, visual sensitivity to point-light body motion was psychophysically assessed in patient SL with dysplastic gangliocytoma (Lhermitte-Duclos disease) to the left cerebellum before and after neurosurgery, and in a group of healthy matched controls. Brain activity during processing of body motion was assessed by functional magnetic resonance imaging (MRI). Alterations in underlying cerebro-cerebellar circuitry were studied by psychophysiological interaction (PPI) analysis. Visual sensitivity to body motion in patient SL before neurosurgery was substantially lower than in controls, with significant improvement after neurosurgery. Functional MRI in patient SL revealed a similar pattern of cerebellar activation during biological motion processing as in healthy participants, but located more medially, in the left cerebellar lobules III and IX. As in normalcy, PPI analysis showed cerebellar communication with a region in the superior temporal sulcus, but located more anteriorly. The findings demonstrate a potential for recovery of visual body motion processing after cerebellar damage, likely mediated by topographic shifts within the corresponding cerebro-cerebellar circuitry induced by cerebellar reorganization. The outcome is of importance for further understanding of cerebellar plasticity and neural circuits underpinning visual social cognition.

Synaptic Plasticity at Intrathalamic Connections via CaV3.3 T-type Ca2+ Channels and GluN2B-Containing NMDA Receptors.

The T-type Ca(2+) channels encoded by the Ca(V)3 genes are well established electrogenic drivers for burst discharge. Here, using Ca(V)3.3(-/-) mice we found that Ca(V)3.3 channels trigger synaptic plasticity in reticular thalamic neurons. Burst discharge via Ca(V)3.3 channels induced long-term potentiation at thalamoreticular inputs when coactivated with GluN2B-containing NMDA receptors, which are the dominant subtype at these synapses. Notably, oscillatory burst discharge of reticular neurons is typical for sleep-related rhythms, suggesting that sleep contributes to strengthening intrathalamic circuits.

La 'saga Metock', ou des inconvénients du pragmatisme helvétique dans la gestion des rapports entre droit européen, droit bilatéral et droit interne

«Sélective» et «statique» en théorie, la reprise de l'acquis de l'Union européenne dans le cadre de la voie bilatérale n'en donne pas moins lieu à une dynamique évolutive et expansive, exigeant un travail constant de coordination entre le droit européen, le droit bilatéral et le droit interne. Appelés à gérer ce travail de coordination, le juge et le législateur fédéraux ont traditionnellement opté pour un suivi «au cas par cas» de l'acquis, propre à préserver leur marge de manoeuvre ou à tout le moins l'image qu'il est politiquement convenable d'en donner. Cette approche pragmatique est toutefois inapte à maîtriser les dynamiques de la voie bilatérale. Elle est par ailleurs dommageable pour la cohérence de l'ordre juridique suisse tout comme pour sa lisibilité et prévisibilité, comportant de surcroît un risque accru de courts-circuits entre droit et politique. Les vicissitudes du régime du regroupement familial en Suisse, sous l'impulsion de la jurisprudence de la Cour de justice de l'Union européenne et notamment de l'arrêt Metock de 2007, fournissent une illustration exemplaire de ces propos. En retraçant les étapes de cette saga politico-judiciaire, le présent article met en exergue les choix stratégiques effectués par les autorités fédérales et, surtout, l'évolution de leur approche à l'égard du «suivi» du droit européen - évolution dont l'ATF 136 II 5, qui énonce la «nouvelle doctrine» du Tribunal fédéral en la matière, représente à ce jour l'aboutissement.

Diffusion Spectrum Imaging after stroke shows structural changes in the contra-lateral motor network correlating with functional recovery

There is growing interest in understanding the role of the non-injured contra-lateral hemisphere in stroke recovery. In the experimental field, histological evidence has been reported that structural changes occur in the contra-lateral connectivity and circuits during stroke recovery. In humans, some recent imaging studies indicated that contra-lateral sub-cortical pathways and functional and structural cortical networks are remodeling, after stroke. Structural changes in the contra-lateral networks, however, have never been correlated to clinical recovery in patients. To determine the importance of the contra-lateral structural changes in post-stroke recovery, we selected a population of patients with motor deficits after stroke affecting the motor cortex and/or sub-cortical motor white matter. We explored i) the presence of Generalized Fractional Anisotropy (GFA) changes indicating structural alterations in the motor network of patientsâeuro? contra-lateral hemisphere as well as their longitudinal evolution ii) the correlation of GFA changes with patientsâeuro? clinical scores, stroke size and demographics data iii) and a predictive model.

Irritability in pre-clinical Huntington's disease.

Irritability, together with depression and anxiety, form three salient clinical features of pre-symptomatic Huntington's disease (HD). To date, the understanding of irritability in HD suffers from a paucity of experimental data and is largely based on questionnaires or clinical anecdotes. Factor analysis suggests that irritability is related to impulsivity and aggression and is likely to engage the same neuronal circuits as these behaviours, including areas such as medial orbitofrontal cortex (OFC) and amygdala. 16 pre-symptomatic gene carriers (PSCs) and 15 of their companions were asked to indicate the larger of two squares consecutively shown on a screen while undergoing functional magnetic resonance imaging (fMRI). Despite correct identification of the larger square, participants were often told that they or their partner had given the wrong answer. Size differences were subtle to make negative feedback credible but detectable. Although task performance, baseline irritability, and reported task-induced irritation were the same for both groups, fMRI revealed distinct neuronal processing in those who will later develop HD. In controls but not PSCs, task-induced irritation correlated positively with amygdala activation and negatively with OFC activation. Repetitive negative feedback induced greater amygdala activations in controls than PSCs. In addition, the inverse functional coupling between amygdala and OFC was significantly weaker in PSCs compared to controls. Our results argue that normal emotion processing circuits are disrupted in PSCs via attenuated modulation of emotional status by external or internal indicators. At later stages, this dysfunction may increase the risk for developing recognised, HD-associated, psychiatric symptoms such as irritability.

Optical probing of sodium dynamics in neurons and astrocytes.

Changes in intracellular Na(+) concentration underlie essential neurobiological processes, but few reliable tools exist for their measurement. Here we characterize a new synthetic Na(+)-sensitive fluorescent dye, Asante Natrium Green (ANG), with unique properties. This indicator was excitable in the visible spectrum and by two-photon illumination, suffered little photobleaching and located to the cytosol were it remained for long durations without noticeable unwanted effects on basic cell properties. When used in brain tissue, ANG yielded a bright fluorescent signal during physiological Na(+) responses both in neurons and astrocytes. Synchronous electrophysiological and fluorometric recordings showed that ANG produced accurate Na(+) measurement in situ. This new Na(+) indicator opens innovative ways of probing neuronal circuits.

Mechanosensory interactions drive collective behaviour in Drosophila.

Collective behaviour enhances environmental sensing and decision-making in groups of animals. Experimental and theoretical investigations of schooling fish, flocking birds and human crowds have demonstrated that simple interactions between individuals can explain emergent group dynamics. These findings indicate the existence of neural circuits that support distributed behaviours, but the molecular and cellular identities of relevant sensory pathways are unknown. Here we show that Drosophila melanogaster exhibits collective responses to an aversive odour: individual flies weakly avoid the stimulus, but groups show enhanced escape reactions. Using high-resolution behavioural tracking, computational simulations, genetic perturbations, neural silencing and optogenetic activation we demonstrate that this collective odour avoidance arises from cascades of appendage touch interactions between pairs of flies. Inter-fly touch sensing and collective behaviour require the activity of distal leg mechanosensory sensilla neurons and the mechanosensory channel NOMPC. Remarkably, through these inter-fly encounters, wild-type flies can elicit avoidance behaviour in mutant animals that cannot sense the odour--a basic form of communication. Our data highlight the unexpected importance of social context in the sensory responses of a solitary species and open the door to a neural-circuit-level understanding of collective behaviour in animal groups.

Evidence for segregated and integrative connectivity patterns in the human Basal Ganglia.

Detailed knowledge of the anatomy and connectivity pattern of cortico-basal ganglia circuits is essential to an understanding of abnormal cortical function and pathophysiology associated with a wide range of neurological and neuropsychiatric diseases. We aim to study the spatial extent and topography of human basal ganglia connectivity in vivo. Additionally, we explore at an anatomical level the hypothesis of coexistent segregated and integrative cortico-basal ganglia loops. We use probabilistic tractography on magnetic resonance diffusion weighted imaging data to segment basal ganglia and thalamus in 30 healthy subjects based on their cortical and subcortical projections. We introduce a novel method to define voxel-based connectivity profiles that allow representation of projections from a source to more than one target region. Using this method, we localize specific relay nuclei within predefined functional circuits. We find strong correlation between tractography-based basal ganglia parcellation and anatomical data from previously reported invasive tracing studies in nonhuman primates. Additionally, we show in vivo the anatomical basis of segregated loops and the extent of their overlap in prefrontal, premotor, and motor networks. Our findings in healthy humans support the notion that probabilistic diffusion tractography can be used to parcellate subcortical gray matter structures on the basis of their connectivity patterns. The coexistence of clearly segregated and also overlapping connections from cortical sites to basal ganglia subregions is a neuroanatomical correlate of both parallel and integrative networks within them. We believe that this method can be used to examine pathophysiological concepts in a number of basal ganglia-related disorders.

Brain glucose sensing, counterregulation, and energy homeostasis.

Neuronal circuits in the central nervous system play a critical role in orchestrating the control of glucose and energy homeostasis. Glucose, beside being a nutrient, is also a signal detected by several glucose-sensing units that are located at different anatomical sites and converge to the hypothalamus to cooperate with leptin and insulin in controlling the melanocortin pathway.