Routine post-weaning handling of rats prevents isolation rearing-induced deficit in prepulse inhibition

Rats reared under isolation conditions from weaning present a number of behavioral changes compared to animals reared under social conditions (group housing). These changes include deficits in prepulse inhibition (PPI) of the startle reflex to a loud sound. PPI refers to the reduction of the magnitude of the startle reflex when a relatively weak stimulus (the prepulse) precedes by an appropriate time interval the intense startle-elicing stimulus (the pulse). PPI is useful for studying sensorimotor integration. The present study evaluated the effect of handling on the impairment of PPI induced by isolation-rearing. Male Wistar rats (N = 11-15/group) were housed in groups (5 per cage and handled three times a week) or isolated (housed individually) since weaning (21 days) for 10 weeks when they reach approximately 150 g. The isolated rats were divided into "minimally handled" animals (handled once a week for cleaning purposes only) or "handled" animals (handled three times a week). This handling consisted of grasping the rat by the tail and moving it to a clean cage (approximately 5 s). A statistically significant reduction (52%) in the PPI test was found only in the isolated group with minimal handling while no difference was seen between grouped animals and isolated handled animals. These results indicate that isolation rearing causes disruption in the PPI at adult age, which serves as an index of attention deficit. This change in the sensory processing of information induced by post-weaning isolation can be prevented by handling during the development of the animal.

Assymétries cérébrales lors de traitement de l’information visuelle rapide : investigations chez une population clinique et neurologiquement saine

Le phénomène de Clignement Attentionnel (Attentional Blink, AB), fait référence à une diminution transitoire du rapport exact d’une deuxième cible (C2) si celle-ci est présentée trop tôt après une première cible (C1) lors d’une présentation visuelle sérielle rapide (rapid serial visual presentation, RSVP), et ce, quand les deux cibles doivent être rapportées. Cette étude a examiné l’existence possible d’asymétries hémisphèriques dans le traitement attentionnel ainsi que l’éventualité que la présentation de cibles à deux hémisphères différents puisse diminuer le AB chez des participants neurologiquement sains et l’abolir dans le cas d’un patient callosotomisé. Pour ce faire, nous avons employé un paradigme modifié du AB dans lequel les cibles pouvaient apparaître dans n’importe quelle de quatre RSVP, une dans chaque quadrant du champ visuel, pour permettre des essais dans lesquels les deux cibles puissent être présentées au même hémisphère et d’autres où chaque cible était présentée à un hémisphère différent. Bien que nous n’ayons trouvé aucune diminution de l’effet AB lors de présentation inter-hémisphérique, dans les deux populations à l’étude, le taux de bonnes réponses globales à la deuxième cible était plus élevé quand les cibles étaient présentées à des hémisphères différents. Nous avons également trouvé un avantage de l’hémisphère gauche chez le patient callosotomisé.

Étude électrophysiologique de l’impact de la couleur dans le déploiement attentionnel

L’influence de la couleur dans les mécanismes perceptuels et attentionnels a été étudiée. Quatre couleurs (le rouge, le vert, le bleu et le jaune) ont été calibrées individuellement à travers la technique heterochromatic flicker photometry. Suivant cela, les participants ont déployé leur attention à une cible (un cercle de couleur avec une ligne orientée). Les données électrophysiologiques ont été enregistrées pendant que les sujets performaient la tâche de recherche visuelle, et les analyses ont été basées sur les potentiels évoqués (PÉs). Trois composantes des PÉs ont été examinées : la posterior contralateral positivity (Ppc); la N2pc, reflétant le déploiement de l’attention visuo-spatiale et la temporal and contralateral positivity (Ptc). Des conditions dans lesquelles la cible était bleu ou rouge, lorsque comparées à des conditions avec une cible jaune ou verte suscitaient une N2pc plus précoce. Une amplitude plus élevée est aussi observée pour les cibles rouges pour les composantes Ppc et Ptc, reflétant une sélectivité pré-attentionelle. Ces résultats suggèrent de la prudence dans l’interprétation de données comparant des cibles de différentes couleurs dans des tâches de PÉs, et ce même lorsque les couleurs sont équiluminantes.

Le sens du goût chez l'aveugle congénital

Thèse réalisée en collaboration avec le Département de neurosciences et pharmacologie de l'Université de Copenhague, Danemark.

Caractérisation et objectivation de l’acouphène subjectif chronique idiopathique

Objectif: Cette thèse avait pour objectif principal la mise en oeuvre et la validation de la faisabilité, chez l'humain, du paradigme de modulation du réflexe acoustique de sursaut par un court silence (GPIAS) afin de l'utiliser comme mesure objective de l'acouphène. Pour ce faire, trois expériences ont été réalisées. L'expérience 1 avait pour objectif de valider l'inhibition du réflexe de sursaut par un court silence chez des participants humains normo-entendants (sans acouphène) lors de la présentation d'un bruit de fond centré en hautes et en basses fréquences afin de déterminer les paramètres optimaux du paradigme. L'expérience 2 avait pour objectif de valider la précision et la fidélité d'une méthode de caractérisation psychoacoustique de l'acouphène (appariement en intensité et en fréquence). Finalement, l'expérience 3 avait pour objectif d'appliquer le paradigme d'objectivation de l'acouphène par le réflexe de sursaut à des participants atteints d'acouphènes chroniques en utilisant les techniques développées lors des expériences 1 et 2. Méthodologie : L'expérience 1 incluait 157 participants testés dans l'une des conditions de durée du court silence (5, 25, 50, 100, 200 ms) et dans l'un des deux paradigmes (court silence à l'intérieur du bruit de fond ou suivant celui-ci) à l'aide de bruits de fond en hautes et en basses fréquences. L'expérience 2 incluait deux groupes de participants avec acouphène, l'un musicien (n=16) et l'autre sans expérience musicale (n=16) ainsi qu'un groupe de simulateur sans acouphène (n=18). Ils tous ont été évalués sur leur capacité d'appariement en fréquence et en intensité de leur acouphène. Les mesures ont été reprises chez un sous-groupe de participants plusieurs semaines plus tard. L'expérience 3 incluait 15 participants avec acouphène et 17 contrôles évalués à l'aide du paradigme d'inhibition du réflexe de sursaut à l'aide d'un court silence (GPIAS). Les paramètres psychoacoustiques de l'acouphène ont également été mesurés. Toutes les mesures ont été reprises plusieurs mois plus tard chez un sous-groupe de participants. Résultats : Expérience 1 : le paradigme d'inhibition du réflexe acoustique de sursaut par un court silence est applicable chez l'humain normo-entendant. Expérience 2 : les mesures psychoacoustiques informatisées de l'acouphène incluant l'appariement en fréquence et en intensité sont des mesures précises et fidèles du percept de l'acouphène. Expérience 3 : un déficit d'inhibition au paradigme du GPIAS a été retrouvé chez le groupe de participants avec acouphène pour les bruits de fond en hautes et en basses fréquences au test et au retest. Les mesures d'appariement en fréquence ont révélé un acouphène dont la fréquence prédominante était d'environ 16 000 Hz chez la plupart des participants. Discussion : Il est possible d'appliquer le paradigme d'inhibition du réflexe acoustique de sursaut par un court silence à des participants humains atteints d'acouphène, tel qu'il est utilisé en recherche animale pour « objectiver » la présence d'acouphène. Toutefois, le déficit d'inhibition mesuré n'est pas spécifique à la fréquence de l'acouphène lorsque validé à partir des données d'appariement psychoacoustique. Nos résultats soulèvent des questions quant à l'interprétation originale du paradigme pour détecter la présence d'un acouphène chez les animaux.

Bases moléculaires et cellulaires d’un trouble neurodéveloppemental causé par l’haploinsuffisance de SYNGAP1.

La déficience intellectuelle est la cause d’handicap la plus fréquente chez l’enfant. De nombreuses évidences convergent vers l’idée selon laquelle des altérations dans les gènes synaptiques puissent expliquer une fraction significative des affections neurodéveloppementales telles que la déficience intellectuelle ou encore l’autisme. Jusqu’à récemment, la majorité des mutations associées à la déficience intellectuelle a été liée au chromosome X ou à la transmission autosomique récessive. D’un autre côté, plusieurs études récentes suggèrent que des mutations de novo dans des gènes à transmission autosomique dominante, requis dans les processus de la plasticité synaptique peuvent être à la source d’une importante fraction des cas de déficience intellectuelle non syndromique. Par des techniques permettant la capture de l’exome et le séquençage de l’ADN génomique, notre laboratoire a précédemment reporté les premières mutations pathogéniques dans le gène à transmission autosomique dominante SYNGAP1. Ces dernières ont été associées à des troubles comportementaux tels que la déficience intellectuelle, l’inattention, des problèmes d’humeur, d’impulsivité et d’agressions physiques. D’autres patients sont diagnostiqués avec des troubles autistiques et/ou des formes particulières d’épilepsie généralisée. Chez la souris, le knock-out constitutif de Syngap1 (souris Syngap1+/-) résulte en des déficits comme l’hyperactivité locomotrice, une réduction du comportement associée à l’anxiété, une augmentation du réflexe de sursaut, une propension à l’isolation, des problèmes dans le conditionnement à la peur, des troubles dans les mémoires de travail, de référence et social. Ainsi, la souris Syngap1+/- représente un modèle approprié pour l’étude des effets délétères causés par l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur le développement de circuits neuronaux. D’autre part, il est de première importance de statuer si les mutations humaines aboutissent à l’haploinsuffisance de la protéine. SYNGAP1 encode pour une protéine à activité GTPase pour Ras. Son haploinsuffisance entraîne l’augmentation des niveaux d’activité de Ras, de phosphorylation de ERK, cause une morphogenèse anormale des épines dendritiques et un excès dans la concentration des récepteurs AMPA à la membrane postsynaptique des neurones excitateurs. Plusieurs études suggèrent que l’augmentation précoce de l’insertion des récepteurs AMPA au sein des synapses glutamatergiques contribue à certains phénotypes observés chez la souris Syngap1+/-. En revanche, les conséquences de l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur les circuits neuronaux GABAergiques restent inconnues. Les enjeux de mon projet de PhD sont: 1) d’identifier l’impact de mutations humaines dans la fonction de SYNGAP1; 2) de déterminer si SYNGAP1 contribue au développement et à la fonction des circuits GABAergiques; 3) de révéler comment l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux circuits GABAergiques affecte le comportement et la cognition. Nous avons publié les premières mutations humaines de type faux-sens dans le gène SYNGAP1 (c.1084T>C [p.W362R]; c.1685C>T [p.P562L]) ainsi que deux nouvelles mutations tronquantes (c.2212_2213del [p.S738X]; c.283dupC [p.H95PfsX5]). Ces dernières sont toutes de novo à l’exception de c.283dupC, héritée d’un père mosaïque pour la même mutation. Dans cette étude, nous avons confirmé que les patients pourvus de mutations dans SYNGAP1 présentent, entre autre, des phénotypes associés à des troubles comportementaux relatifs à la déficience intellectuelle. En culture organotypique, la transfection biolistique de l’ADNc de Syngap1 wild-type dans des cellules pyramidales corticales réduit significativement les niveaux de pERK, en fonction de l’activité neuronale. Au contraire les constructions plasmidiques exprimant les mutations W362R, P562L, ou celle précédemment répertoriée R579X, n’engendre aucun effet significatif sur les niveaux de pERK. Ces résultats suggèrent que ces mutations faux-sens et tronquante résultent en la perte de la fonction de SYNGAP1 ayant fort probablement pour conséquences d’affecter la régulation du développement cérébral. Plusieurs études publiées suggèrent que les déficits cognitifs associés à l’haploinsuffisance de SYNGAP1 peuvent émerger d’altérations dans le développement des neurones excitateurs glutamatergiques. Toutefois, si, et auquel cas, de quelle manière ces mutations affectent le développement des interneurones GABAergiques résultant en un déséquilibre entre l’excitation et l’inhibition et aux déficits cognitifs restent sujet de controverses. Par conséquent, nous avons examiné la contribution de Syngap1 dans le développement des circuits GABAergiques. A cette fin, nous avons généré une souris mutante knockout conditionnelle dans laquelle un allèle de Syngap1 est spécifiquement excisé dans les interneurones GABAergiques issus de l’éminence ganglionnaire médiale (souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+). En culture organotypique, nous avons démontré que la réduction de Syngap1 restreinte aux interneurones inhibiteurs résulte en des altérations au niveau de leur arborisation axonale et dans leur densité synaptique. De plus, réalisés sur des coupes de cerveau de souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+, les enregistrements des courants inhibiteurs postsynaptiques miniatures (mIPSC) ou encore de ceux évoqués au moyen de l’optogénétique (oIPSC) dévoilent une réduction significative de la neurotransmission inhibitrice corticale. Enfin, nous avons comparé les performances de souris jeunes adultes Syngap1+/-, Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ à celles de leurs congénères contrôles dans une batterie de tests comportementaux. À l’inverse des souris Syngap1+/-, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ ne présentent pas d’hyperactivité locomotrice, ni de comportement associé à l’anxiété. Cependant, elles démontrent des déficits similaires dans la mémoire de travail et de reconnaissance sociale, suggérant que l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux interneurones GABAergiques dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale récapitule en partie certains des phénotypes cognitifs observés chez la souris Syngap1+/-. Mes travaux de PhD établissent pour la première fois que les mutations humaines dans le gène SYNGAP1 associés à la déficience intellectuelle causent la perte de fonction de la protéine. Mes études dévoilent, également pour la première fois, l’influence significative de ce gène dans la régulation du développement et de la fonction des interneurones. D’admettre l’atteinte des cellules GABAergiques illustre plus réalistement la complexité de la déficience intellectuelle non syndromique causée par l’haploinsuffisance de SYNGAP1. Ainsi, seule une compréhension raffinée de cette condition neurodéveloppementale pourra mener à une approche thérapeutique adéquate.

Economics course companion : IB diploma grogramme.

Libro de texto para estudiantes del bachillerato internacional (IBDP, International Baccalaureate Diploma Programme) en el área de Economía. Los contenidos están diseñados y organizados para que los alumnos desarrollen la capacidad de valorar la teoría económica y consigan una visión interna de cómo las decisiones económicas influyen en las distintas comunidades del mundo. Está estructurado en cinco secciones: introducción a la economía, microeconomía, macroeconomía, economía internacional y economías en desarrollo. Incluye preguntas tipo examen y prácticas.

Integrative views on dual-task costs

In this paper, we introduce a special issue about unique and shared mechanisms underlying the performance limitations observed in dual tasks. In particular, the relationship between task-switching costs, the attentional-blink effect, and the psychological refractory period effect is reviewed. These costs are traditionally attributed to fixed and unique capacity limitations for task set reconfiguration, target identification, and response selection, respectively However, we argue that more global attentional processes play a role that cuts across these paradigms. This is reason for a more paradigm-independent approach to processing limitations in dual tasks.

Adaptive control of event integration: evidence from event-related potentials

We investigated whether it is possible to control the temporal window of attention used to rapidly integrate visual information. To study the underlying neural mechanisms, we recorded ERPs in an attentional blink task, known to elicit Lag-1 sparing. Lag-1 sparing fosters joint integration of the two targets, evidenced by increased order errors. Short versus long integration windows were induced by showing participants mostly fast or slow stimuli. Participants expecting slow speed used a longer integration window, increasing joint integration. Difference waves showed an early (200 ms post-T2) negative and a late positive modulation (390 ms) in the fast group, but not in the slow group. The modulations suggest the creation of a separate event for T2, which is not needed in the slow group, where targets were often jointly integrated. This suggests that attention can be guided by global expectations of presentation speed within tens of milliseconds.

Memory operations in rapid serial visual presentation

Short-term memory (STM) has often been considered to be a central resource in cognition. This study addresses its role in rapid serial visual presentation (RSVP) tasks tapping into temporal attention-the attentional blink (AB). Various STM operations are tested for their impact on performance and, in particular, on the AB. Memory tasks were found to exert considerable impact on general performance but the size of the AB was more or less immune to manipulations of STM load. Likewise, the AB was unaffected by manipulating the match between items held in STM and targets or temporally close distractors in the RSVP stream. The emerging picture is that STM resources, or their lack, play no role in the AB. Alternative accounts assuming serial consolidation, selection for action, and distractor-induced task-set interference are discussed.

Neural competition for conscious representation across time: An fMRI study

Background The information processing capacity of the human mind is limited, as is evidenced by the attentional blink (AB) - a deficit in identifying the second of two temporally-close targets (T1 and T2) embedded in a rapid stream of distracters. Theories of the AB generally agree that it results from competition between stimuli for conscious representation. However, they disagree in the specific mechanisms, in particular about how attentional processing of T1 determines the AB to T2. Methodology/Principal Findings The present study used the high spatial resolution of functional magnetic resonance imaging (fMRI) to examine the neural mechanisms underlying the AB. Our research approach was to design T1 and T2 stimuli that activate distinguishable brain areas involved in visual categorization and representation. ROI and functional connectivity analyses were then used to examine how attentional processing of T1, as indexed by activity in the T1 representation area, affected T2 processing. Our main finding was that attentional processing of T1 at the level of the visual cortex predicted T2 detection rates Those individuals who activated the T1 encoding area more strongly in blink versus no-blink trials generally detected T2 on a lower percentage of trials. The coupling of activity between T1 and T2 representation areas did not vary as a function of conscious T2 perception. Conclusions/Significance These data are consistent with the notion that the AB is related to attentional demands of T1 for selection, and indicate that these demands are reflected at the level of visual cortex. They also highlight the importance of individual differences in attentional settings in explaining AB task performance.

A statistical approach to the problem of restoring damaged and contaminated images

We address the problem of automatically identifying and restoring damaged and contaminated images. We suggest a novel approach based on a semi-parametric model. This has two components, a parametric component describing known physical characteristics and a more flexible non-parametric component. The latter avoids the need for a detailed model for the sensor, which is often costly to produce and lacking in robustness. We assess our approach using an analysis of electroencephalographic images contaminated by eye-blink artefacts and highly damaged photographs contaminated by non-uniform lighting. These experiments show that our approach provides an effective solution to problems of this type.

Purpose in life predicts better emotional recovery from negative stimuli

Purpose in life predicts both health and longevity suggesting that the ability to find meaning from life’s experiences, especially when confronting life’s challenges, may be a mechanism underlying resilience. Having purpose in life may motivate reframing stressful situations to deal with them more productively, thereby facilitating recovery from stress and trauma. In turn, enhanced ability to recover from negative events may allow a person to achieve or maintain a feeling of greater purpose in life over time. In a large sample of adults (aged 36-84 years) from the MIDUS study (Midlife in the U.S., http://www.midus.wisc.edu/), we tested whether purpose in life was associated with better emotional recovery following exposure to negative picture stimuli indexed by the magnitude of the eyeblink startle reflex (EBR), a measure sensitive to emotional state. We differentiated between initial emotional reactivity (during stimulus presentation) and emotional recovery (occurring after stimulus offset). Greater purpose in life, assessed over two years prior, predicted better recovery from negative stimuli indexed by a smaller eyeblink after negative pictures offset, even after controlling for initial reactivity to the stimuli during the picture presentation, gender, age, trait affect, and other well-being dimensions. These data suggest a proximal mechanism by which purpose in life may afford protection from negative events and confer resilience is through enhanced automatic emotion regulation after negative emotional provocation.

Automated artifact removal from the electroencephalogram; a comparative study

Contamination of the electroencephalogram (EEG) by artifacts greatly reduces the quality of the recorded signals. There is a need for automated artifact removal methods. However, such methods are rarely evaluated against one another via rigorous criteria, with results often presented based upon visual inspection alone. This work presents a comparative study of automatic methods for removing blink, electrocardiographic, and electromyographic artifacts from the EEG. Three methods are considered; wavelet, blind source separation (BSS), and multivariate singular spectrum analysis (MSSA)-based correction. These are applied to data sets containing mixtures of artifacts. Metrics are devised to measure the performance of each method. The BSS method is seen to be the best approach for artifacts of high signal to noise ratio (SNR). By contrast, MSSA performs well at low SNRs but at the expense of a large number of false positive corrections.