Pronounced species divergence in corticospinal tract reorganization and functional recovery after lateralized spinal cord injury favors primates.

Experimental and clinical studies suggest that primate species exhibit greater recovery after lateralized compared to symmetrical spinal cord injuries. Although this observation has major implications for designing clinical trials and translational therapies, advantages in recovery of nonhuman primates over other species have not been shown statistically to date, nor have the associated repair mechanisms been identified. We monitored recovery in more than 400 quadriplegic patients and found that functional gains increased with the laterality of spinal cord damage. Electrophysiological analyses suggested that corticospinal tract reorganization contributes to the greater recovery after lateralized compared with symmetrical injuries. To investigate underlying mechanisms, we modeled lateralized injuries in rats and monkeys using a lateral hemisection, and compared anatomical and functional outcomes with patients who suffered similar lesions. Standardized assessments revealed that monkeys and humans showed greater recovery of locomotion and hand function than did rats. Recovery correlated with the formation of corticospinal detour circuits below the injury, which were extensive in monkeys but nearly absent in rats. Our results uncover pronounced interspecies differences in the nature and extent of spinal cord repair mechanisms, likely resulting from fundamental differences in the anatomical and functional characteristics of the motor systems in primates versus rodents. Although rodents remain essential for advancing regenerative therapies, the unique response of the primate corticospinal tract after injury reemphasizes the importance of primate models for designing clinically relevant treatments.

Neuroenergetic Response to Prolonged Cerebral Glucose Depletion after Severe Brain Injury and the Role of Lactate.

Lactate may represent a supplemental fuel for the brain. We examined cerebral lactate metabolism during prolonged brain glucose depletion (GD) in acute brain injury (ABI) patients monitored with cerebral microdialysis (CMD). Sixty episodes of GD (defined as spontaneous decreases of CMD glucose from normal to low [<1.0 mmol/L] for at least 2 h) were identified among 26 patients. During GD, we found a significant increase of CMD lactate (from 4±2.3 to 5.4±2.9 mmol/L), pyruvate (126.9±65.1 to 172.3±74.1 μmol/L), and lactate/pyruvate ratio (LPR; 27±6 to 35±9; all, p<0.005), while brain oxygen and blood lactate remained normal. Dynamics of lactate and glucose supply during GD were further studied by analyzing the relationships between blood and CMD samples. There was a strong correlation between blood and brain lactate when LPR was normal (r=0.56; p<0.0001), while an inverse correlation (r=-0.11; p=0.04) was observed at elevated LPR >25. The correlation between blood and brain glucose also decreased from r=0.62 to r=0.45. These findings in ABI patients suggest increased cerebral lactate delivery in the absence of brain hypoxia when glucose availability is limited and support the concept that lactate acts as alternative fuel.

Genome-wide DNA methylation detection by MethylCap-seq and Infinium HumanMethylation450 BeadChips: an independent large-scale comparison.

Two cost-efficient genome-scale methodologies to assess DNA-methylation are MethylCap-seq and Illumina's Infinium HumanMethylation450 BeadChips (HM450). Objective information regarding the best-suited methodology for a specific research question is scant. Therefore, we performed a large-scale evaluation on a set of 70 brain tissue samples, i.e. 65 glioblastoma and 5 non-tumoral tissues. As MethylCap-seq coverages were limited, we focused on the inherent capacity of the methodology to detect methylated loci rather than a quantitative analysis. MethylCap-seq and HM450 data were dichotomized and performances were compared using a gold standard free Bayesian modelling procedure. While conditional specificity was adequate for both approaches, conditional sensitivity was systematically higher for HM450. In addition, genome-wide characteristics were compared, revealing that HM450 probes identified substantially fewer regions compared to MethylCap-seq. Although results indicated that the latter method can detect more potentially relevant DNA-methylation, this did not translate into the discovery of more differentially methylated loci between tumours and controls compared to HM450. Our results therefore indicate that both methodologies are complementary, with a higher sensitivity for HM450 and a far larger genome-wide coverage for MethylCap-seq, but also that a more comprehensive character does not automatically imply more significant results in biomarker studies.

Bilateral deep brain stimulation : the placement of the second electrode is not necessarily less accurate than that of the first one

Introduction La stimulation cérébrale profonde est reconnue comme étant un traitement efficace des pathologies du mouvement. Nous avons récemment modifié notre technique chirurgicale, en limitant le nombre de pénétrations intracérébrales à trois par hémisphère. Objectif Le premier objectif de cette étude est d'évaluer la précision de l'électrode implantée des deux côtés de la chirurgie, depuis l'implémentation de cette technique chirurgicale. Le deuxième objectif est d'étudier si l'emplacement de l'électrode implantée était amélioré grâce à l'électrophysiologie. Matériel et méthode Il s'agit d'une étude rétrospective reprenant les protocoles opératoires et imageries à résonnance magnétique (IRM) cérébrales de 30 patients ayant subi une stimulation cérébrale profonde bilatérale. Pour l'électrophysiologie, nous avons utilisé trois canules parallèles du « Ben Gun », centrées sur la cible planifiée grâce à l'IRM. Les IRM pré- et post-opératoires ont été fusionnées. La distance entre la cible planifiée et le centre de l'artéfact de l'électrode implantée a été mesurée. Résultats Il n'y a pas eu de différence significative concernant la précision du ciblage des deux côtés (hémisphères) de la chirurgie. Il y a eu plus d'ajustements peropératoires du deuxième côté de la chirurgie, basé sur l'électrophysiologie, ce qui a permis d'approcher de manière significative la cible planifiée grâce à l'IRM, sur l'axe médio- latéral. Conclusion Il y a plus d'ajustements nécessaires de la position de la deuxième électrode, possiblement en lien avec le « brain shift ». Nous suggérons de ce fait d'utiliser une trajectoire d'électrode centrale accompagnée par de l'électrophysiologie, associé à une évaluation clinique. En cas de résultat clinique sub-optimal, nous proposons d'effectuer une exploration multidirectionnelle.

Vestibular Schwannoma: The Evolution of Hearing and Tumor Size in Natural Course and after Treatment by LINAC Stereotactic Radiosurgery.

OBJECTIVE: To review the natural course of tumor size and hearing during conservative management of 151 patients with unilateral vestibular schwannoma (VS), and to evaluate the same parameters for the part of the group (n = 84) who were treated by LINAC stereotactic radiosurgery (SRS). METHODS: In prospectively collected data, patients underwent MRI and complete audiovestibular tests at inclusion, during the conservative management period and after SRS. Hearing was graded according to the Gardner-Robertson (GR) scale and tumor size according to Koos. Statistics were performed using Kaplan-Meier survival analysis and multivariate analyses including linear and logistic regression. Specific insight was given to patients with serviceable hearing. RESULTS: During the conservative management period (mean follow-up time: 24 months, range: 6-96), the annual risk of GR class degradation was 6% for GRI and 15% for GR II patients. Hearing loss as an initial symptom was highly predictive of further hearing loss (p = 0.003). Tumor growth reached 25%. For SRS patients, functional hearing preservation was 51% at 1 year and 36% at 3 years. Tumor control was 94 and 91%, respectively. CONCLUSION: In VS patients, hearing loss at the time of diagnosis is a predictor of poorer hearing outcome. LINAC SRS is efficient for tumor control. Patients who preserved their pretreatment hearing presented less hearing loss per year after SRS than before treatment, suggesting a protective effect of SRS when cochlear function can be preserved.

Etude in vitro de l'activité électrique du tissu nerveux obtenu par culture de biopsies cérébrales humaines adultes

Récemment encore, la neuro-genèse chez le primate adulte était supposée limitée aux régions précises que sont le bulbe olfactif, la zone sous-granulaire de l'hippocampe et la région sous- ventriculaire. Depuis lors, des cellules neurales progénitrices distribuées dans l'ensemble du cortex du primate adulte furent mises en évidence. Cultivées in vitro, ces cellules forment des écosystèmes cellulaires nerveux constitués de progéniteurs neuronaux, d'astrocytes et d'oligo- dendrocytes. Transplantés sur un modèle de primate parkinsonien, certains progéniteurs complètent leur différentiation en neurones matures et développent des propriétés neuro- trophiques et neuro-protectrices. Injectées aux environs d'une lésion cérébrale, ces cellules offrent un bénéfice fonctionnel et comportemental significatif. Le présent projet mesure l'activité électro-physiologique du tissu nerveux obtenu par culture de biopsies corticales humaines adultes, de sorte à déterminer son aptitude à intégrer l'information. Des biopsies corticales humaines adultes furent cultivées in vitro avec succès sur un support Micro-Electrode-Array. Cette technologie permet l'acquisition d'enregistrements électro- physiologiques à l'échelle des circuits, au sein d'un tissu maintenu en culture. En parallèle, une mesure de l'activité à l'échelle cellulaire fut obtenue par l'application du Patch Clamp à des cellules cultivées sur un support de verre. Malgré une culture prolongée et l'induction d'une différentiation neuronale, aucune activité électro-physiologique significative ne put être démontrée. Une analyse phénotypique à un stade intermédiaire de culture montra l'expression prometteuse du marqueur neuronal précoce β-Tubulin-III. Cependant, après l'induction d'une différenciation neuronale, la surprenante co-expression de marqueurs astroglial (GFAP) et neuronal (MAP2) fut constatée. Le silence électro-physiologique issu des enregistrements sur MEA peut être l'oeuvre d'un isolement des cellules électriquement actives, et d'un défaut d'organisation en réseau. Une interposition de tissu glial entre neurones et électrodes peut également absorber le signal. Par ailleurs, les cellules enregistrées par Patch Clamp furent déterminées selon le seul critère morphologique ; leur nature exacte demeure inconnue. Les analyses phénotypiques laissent supposer l'entrée dans une voie de maturation neuronale par l'expression du marqueur β- Tubulin-III. Toutefois le phénotype exprimé au terme du processus de culture reste incertain. Des facteurs de maturation ou environnementaux semblent faire défaut à la complétion d'une différentiation neuronale. La culture de neurones bien différenciés et électriquement actifs appelle de nouvelles études in vivo, ainsi qu'une analyse fine des voies intracellulaires de maturation.