Objective Assessment of Olfactory Function Using Functional Magnetic Resonance Imaging=Estudio objetivo del olfato mediante resonancia magnética funcional

Objective: To show the results of a device that generates automated olfactory stimuli suitable for functional magnetic resonance imaging (fMRI) experiments. Material and methods: Te n normal volunteers, 5 women and 5 men, were studied. The system allows the programming of several sequences, providing the capability to synchronise the onset of odour presentation with acquisition by a trigger signal of the MRI scanner. The olfactometer is a device that allows selection of the odour, the event paradigm, the time of stimuli and the odour concentration. The paradigm used during fMRI scanning consisted of 15-s blocks. The odorant event took 2 s with butanol, mint and coffee. Results: We observed olfactory activity in the olfactory bulb, entorhinal cortex (4%), amygdala (2.5%) and temporo-parietal cortex, especially in the areas related to emotional integration. Conclusions: The device has demonstrated its effectiveness in stimulating olfactory areas and its capacity to adapt to fMRI equipment.RESUMEN Objetivo: Mostrar los resultados del olfatómetro capaz de generar tareas olfativas en un equipo de resonancia magnética funcional (fMRI). Material y métodos: Estudiamos 10 sujetos normales: 5 varones y 5 mujeres. El olfatómetro está dise ̃ nado para que el estímulo que produce se sincronice con el equipo de fMRI mediante la se ̃ nal desencadenante que suministra el propio equipo. El olfatómetro es capaz de: selec- cionar el olor, secuenciar los distintos olores, programar la frecuencia y duración de los olores y controlar la intensidad del olor. El paradigma utilizado responde a un dise ̃ no de activación asociada a eventos, en el que la duración del bloque de activación y de reposo es de 15 s. La duración del estímulo olfativo (butanol, menta o café) es de 2 segundos, durante toda la serie que consta de 9 ciclos. Resultados: Se ha observado reactividad (contraste BOLD) en las diferentes áreas cerebrales involucradas en las tareas olfativas: bulbo olfatorio, córtex entorrinal (4%), amigdala (2,5%) y córtex temporoparietal. Las áreas relacionadas con integración de las emociones tienen una reactividad mayor. Conclusiones: El dispositivo propuesto nos permite controlar de forma automática y sincronizada los olores necesarios para estudiar la actividad de las áreas olfatorias cerebrales mediante fMRI.

Neurosteroids: Deficient cognitive performance in aged rats depends on low pregnenolone sulfate levels in the hippocampus

Pregnenolone sulfate (PREG S) is synthesized in the nervous system and is a major neurosteroid in the rat brain. Its concentrations were measured in the hippocampus and other brain areas of single adult and aged (22–24 month-old) male Sprague–Dawley rats. Significantly lower levels were found in aged rats, although the values were widely scattered and reached, in about half the animals, the same range as those of young ones. The spatial memory performances of aged rats were investigated in two different spatial memory tasks, the Morris water maze and Y-maze. Performances in both tests were significantly correlated and, accompanied by appropriate controls, likely evaluated genuine memory function. Importantly, individual hippocampal PREG S and distance to reach the platform in the water maze were linked by a significant correlation, i.e., those rats with lower memory deficit had the highest PREG S levels, whereas no relationship was found with the PREG S content in other brain areas (amygdala, prefrontal cortex, parietal cortex, striatum). Moreover, the memory deficit of cognitively impaired aged rats was transiently corrected after either intraperitoneal or bilateral intrahippocampal injection of PREG S. PREG S is both a γ-aminobutyric acid antagonist and a positive allosteric modulator at the N-methyl-d-aspartate receptor, and may reinforce neurotransmitter system(s) that decline with age. Indeed, intracerebroventricular injection of PREG S was shown to stimulate acetylcholine release in the adult rat hippocampus. In conclusion, it is proposed that the hippocampal content of PREG S plays a physiological role in preserving and/or enhancing cognitive abilities in old animals, possibly via an interaction with central cholinergic systems. Thus, neurosteroids should be further studied in the context of prevention and/or treatment of age-related memory disorders.

N-Methyl-d-aspartate antagonists and apoptotic cell death triggered by head trauma in developing rat brain

Morbidity and mortality from head trauma is highest among children. No animal model mimicking traumatic brain injury in children has yet been established, and the mechanisms of neuronal degeneration after traumatic injury to the developing brain are not understood. In infant rats subjected to percussion head trauma, two types of brain damage could be characterized. The first type or primary damage evolved within 4 hr and occurred by an excitotoxic mechanism. The second type or secondary damage evolved within 6–24 hr and occurred by an apoptotic mechanism. Primary damage remained localized to the parietal cortex at the site of impact. Secondary damage affected distant sites such as the cingulate/retrosplenial cortex, subiculum, frontal cortex, thalamus and striatum. Secondary apoptotic damage was more severe than primary excitotoxic damage. Morphometric analysis demonstrated that the N-methyl-d-aspartate receptor antagonists 3-(2-carboxypiperazin-4-yl)-propyl-1-phosphonate and dizocilpine protected against primary excitotoxic damage but increased severity of secondary apoptotic damage. 2-Sulfo-α-phenyl-N-tert-butyl-nitrone, a free radical scavenger, did not affect primary excitotoxic damage but mitigated apoptotic damage. These observations demonstrate that apoptosis and not excitotoxicity determine neuropathologic outcome after traumatic injury to the developing brain. Whereas free radical scavengers may prove useful in therapy of head trauma in children, N-methyl-d-aspartate antagonists should be avoided because of their propensity to increase severity of apoptotic damage.

Neural fate of seen and unseen faces in visuospatial neglect: A combined event-related functional MRI and event-related potential study

To compare neural activity produced by visual events that escape or reach conscious awareness, we used event-related MRI and evoked potentials in a patient who had neglect and extinction after focal right parietal damage, but intact visual fields. This neurological disorder entails a loss of awareness for stimuli in the field contralateral to a brain lesion when stimuli are simultaneously presented on the ipsilateral side, even though early visual areas may be intact, and single contralateral stimuli may still be perceived. Functional MRI and event-related potential study were performed during a task where faces or shapes appeared in the right, left, or both fields. Unilateral stimuli produced normal responses in V1 and extrastriate areas. In bilateral events, left faces that were not perceived still activated right V1 and inferior temporal cortex and evoked nonsignificantly reduced N1 potentials, with preserved face-specific negative potentials at 170 ms. When left faces were perceived, the same stimuli produced greater activity in a distributed network of areas including right V1 and cuneus, bilateral fusiform gyri, and left parietal cortex. Also, effective connectivity between visual, parietal, and frontal areas increased during perception of faces. These results suggest that activity can occur in V1 and ventral temporal cortex without awareness, whereas coupling with dorsal parietal and frontal areas may be critical for such activity to afford conscious perception.

The effects of practice on the functional anatomy of task performance

The effects of practice on the functional anatomy observed in two different tasks, a verbal and a motor task, are reviewed in this paper. In the first, people practiced a verbal production task, generating an appropriate verb in response to a visually presented noun. Both practiced and unpracticed conditions utilized common regions such as visual and motor cortex. However, there was a set of regions that was affected by practice. Practice produced a shift in activity from left frontal, anterior cingulate, and right cerebellar hemisphere to activity in Sylvian-insular cortex. Similar changes were also observed in the second task, a task in a very different domain, namely the tracing of a maze. Some areas were significantly more activated during initial unskilled performance (right premotor and parietal cortex and left cerebellar hemisphere); a different region (medial frontal cortex, “supplementary motor area”) showed greater activity during skilled performance conditions. Activations were also found in regions that most likely control movement execution irrespective of skill level (e.g., primary motor cortex was related to velocity of movement). One way of interpreting these results is in a “scaffolding-storage” framework. For unskilled, effortful performance, a scaffolding set of regions is used to cope with novel task demands. Following practice, a different set of regions is used, possibly representing storage of particular associations or capabilities that allow for skilled performance. The specific regions used for scaffolding and storage appear to be task dependent.

Neural correlates of mental transformations of the body-in-space.

Regional cerebral blood flow was measured with positron emission tomography in human subjects during the performance of a task requiring mental rotation of their hand and a perceptually equivalent control task that did not require such a process. Comparison of the distribution of cerebral activity between these conditions demonstrated significant blood flow increases in the superior parietal cortex, the intraparietal sulcus, and the adjacent rostralmost part of the inferior parietal lobule. These findings demonstrated that, in the human brain, there is a specific system of parietal areas that are involved in mental transformations of the body-in-space.

Réadaptation et performance visuelle chez la personne hémianopsique : une étude de cas portant sur les saccades oculaires et le blindsight

But: La perte unilatérale du cortex visuel postérieur engendre une cécité corticale controlatérale à la lésion, qu’on appelle hémianopsie homonyme (HH). Celle-ci est notamment accompagnée de problèmes d’exploration visuelle dans l’hémichamp aveugle dus à des stratégies oculaires déficitaires, qui ont été la cible des thérapies de compensation. Or, cette perte de vision peut s’accompagner d’une perception visuelle inconsciente, appelée blindsight. Notre hypothèse propose que le blindsight soit médié par la voie rétino-colliculaire extrastriée, recrutant le colliculus supérieur (CS), une structure multisensorielle. Notre programme a pour objectif d’évaluer l’impact d’un entraînement multisensoriel (audiovisuel) sur la performance visuelle inconsciente des personnes hémianopsiques et les stratégies oculaires. Nous essayons, ainsi, de démontrer l’implication du CS dans le phénomène de blindsight et la pertinence de la technique de compensation multisensorielle comme thérapie de réadaptation. Méthode: Notre participante, ML, atteinte d’une HH droite a effectué un entraînement d’intégration audiovisuel pour une période de 10 jours. Nous avons évalué la performance visuelle en localisation et en détection ainsi que les stratégies oculaires selon trois comparaisons principales : (1) entre l’hémichamp normal et l’hémichamp aveugle; (2) entre la condition visuelle et les conditions audiovisuelles; (3) entre les sessions de pré-entraînement, post-entraînement et 3 mois post-entraînement. Résultats: Nous avons démontré que (1) les caractéristiques des saccades et des fixations sont déficitaires dans l’hémichamp aveugle; (2) les stratégies saccadiques diffèrent selon les excentricités et les conditions de stimulations; (3) une adaptation saccadique à long terme est possible dans l’hémichamp aveugle si l’on considère le bon cadre de référence; (4) l’amélioration des mouvements oculaires est liée au blindsight. Conclusion(s): L’entraînement multisensoriel conduit à une amélioration de la performance visuelle pour des cibles non perçues, tant en localisation qu’en détection, ce qui est possiblement induit par le développement de la performance oculomotrice.

Le rôle de la méthylation de l’ADN dans les fonctions cérébrales fronto-limbiques et la réactivité au stress quotidien

La sérotonine (5-HT) joue un rôle crucial dans l'étiologie des troubles mentaux comme la dépression majeure, les troubles de comportement et les troubles anxieux. Des études ont montré que des altérations précoces du système 5-HT peuvent potentiellement influencer le développement du cerveau et le fonctionnement du système fronto-limbique, engendrant des conséquences pour la régulation émotionnelle. Il existe aussi des évidences que le stress précoce peut affecter la méthylation de l'ADN résultant d'une altération de l'expression génique. Toutefois, le lien entre la méthylation de l'ADN et la réactivité comportementale à des facteurs de stress de la vie quotidienne est inconnu. La méthylation du gène transporteur 5-HT (SLC6A4) est d'un intérêt particulier, étant donné le rôle de SLC6A4 dans le développement du cerveau, les troubles mentaux et la régulation du stress. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'association entre (1) les niveaux périphériques de méthylation de l'ADN dans le gène SLC6A4 et les réponses neurales aux stimuli émotionnels dans les circuits fronto-limbiques du cerveau, ainsi qu’entre (2) la méthylation périphérique de SLC6A4 et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne. Nous explorons également l'association entre les réponses neuronales fronto-limbique à des stimuli émotionnels et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne (3). À cette fin, vingt-deux personnes (11 femmes) d’âge moyen de 34,0 ans (SD : 1,5) avec différents niveaux de méthylation au gène SLC6A4 ont été recrutés à partir de deux études longitudinales. Les participants ont subi une analyse IRMf qui comprenait une tâche de traitement émotionnel. Un questionnaire en ligne sur la réactivité au stress quotidien de la vie a été réalisé pendant 5 jours consécutifs. Des analyses corrélationnelles et de régression ont été effectuées pour examiner les associations entre les variables primaires. Les résultats préliminaires de cette étude ont montré que la méthylation de l'ADN est associée à la désactivation significative du gyrus précentral et gyrus fusiforme respectivement face à des stimuli de peur et de tristesse. Aucune association significative n'a été observée entre les niveaux de méthylation et l'activation de l'amygdale. En outre, les scores obtenus aux variables de stress de la vie quotidienne tels que la détresse chronique ont été associées à la désactivation du précuneus et du cortex cingulaire postérieur face à la tristesse. Ces résultats suggèrent l'implication potentielle des processus épigénétiques dans l'activation cérébrale spécifique et la sensibilité au stress de la vie courante.

Corrélats neuronaux de la mémoire de travail en magnétoencéphalographie à l’état de repos

Purpose: There are few studies demonstrating the link between neural oscillations in magnetoencephalography (MEG) at rest and cognitive performance. Working memory is one of the most studied cognitive processes and is the ability to manipulate information on items kept in short-term memory. Heister & al. (2013) showed correlation patterns between brain oscillations at rest in MEG and performance in a working memory task (n-back). These authors showed that delta/theta activity in fronto-parietal areas is related to working memory performance. In this study, we use resting state MEG oscillations to validate these correlations with both of verbal (VWM) and spatial (SWM) working memory, and test their specificity in comparison with other cognitive abilities. Methods: We recorded resting state MEG and used clinical neuropsychological tests to assess working memory performance in 18 volunteers (6 males and 12 females). The other neuropsychological tests of the WAIS-IV were used as control tests to assess the specificity of the correlation patterns with working memory. We calculated means of Power Spectrum Density for different frequency bands (delta, 1-4Hz; theta, 4-8Hz; alpha, 8-13Hz; beta, 13-30Hz; gamma1, 30-59Hz; gamma2, 61-90Hz; gamma3, 90-120Hz; large gamma, 30-120Hz) and correlated MEG power normalised for the maximum in each frequency band at the sensor level with working memory performance. We then grouped the sensors showing a significant correlation by using a cluster algorithm. Results: We found positive correlations between both types of working memory performance and clusters in the bilateral posterior and right fronto-temporal regions for the delta band (r2 =0.73), in the fronto-middle line and right temporal regions for the theta band (r2 =0.63) as well as in the parietal regions for the alpha band (r2 =0.78). Verbal working memory and spatial working memory share a common fronto-parietal cluster of sensors but also show specific clusters. These clusters are specific to working memory, as compared to those obtained for other cognitive abilities and right posterior parietal areas, specially in slow frequencies, appear to be specific to working memory process. Conclusions: Slow frequencies (1-13Hz) but more precisely in delta/theta bands (1-8Hz), recorded at rest with magnetoencephalography, predict working memory performance and support the role of a fronto-parietal network in working memory.

Corrélats neuronaux du circuit des récompenses chez les jeunes à risque parental de troubles de l'humeur

Cette thèse a pour objectif l’investigation du circuit des récompenses, sur les plans comportementaux et neuronaux, chez des adolescents à risque parental élevé de dépression majeure et de trouble bipolaire, en comparaison à des jeunes à risque parental peu élevé. Plus précisément, le but est d’identifier des marqueurs comportementaux et neuronaux du risque de développer une dépression majeure ou un trouble bipolaire, afin d’être en mesure de détecter et de prévenir ces troubles le plus tôt possible pour éviter, ou du moins retarder, leur émergence. Pour ce faire, nous avons réalisé deux études, présentées ici dans deux articles empiriques. Dans le premier article, le fonctionnement comportemental et neuronal du circuit des récompenses a été investigué au moyen d’une tâche d’anticipation et d’obtention de gains et de pertes monétaires, chez des adolescents à risque parental de dépression majeure (i.e., jeunes asymptomatiques dont un des parents souffre de dépression majeure), des adolescents à risque parental de trouble bipolaire (i.e., jeunes asymptomatiques dont un des parents souffre de trouble bipolaire) et des adolescents contrôles (i.e., jeunes asymptomatiques dont les deux parents sont en bonne santé mentale). Au niveau comportemental, les résultats ont révélé une meilleure performance chez les jeunes à risque de dépression majeure lorsqu’ils devaient éviter d’obtenir des pertes monétaires de magnitude variée (0,20$, 1$ ou 5$), ainsi qu’une meilleure performance chez les jeunes à risque de trouble bipolaire sur les essais impliquant d’éviter des pertes monétaires de magnitude nulle (0$). Au niveau neuronal, les jeunes à risque de dépression majeure démontraient une diminution de l’activation du cortex préfrontal dorsolatéral lors de l’anticipation de potentielles pertes monétaires de magnitude variée, tandis que les jeunes à risque de trouble bipolaire démontraient une diminution de l’activation du cortex préfrontal dorsolatéral lors de l’anticipation de potentielles pertes monétaires de magnitude nulle. De plus, les jeunes à risque de dépression majeure tendaient à démontrer une augmentation de l’activité du cortex orbitofrontal durant l’évitement réussi de pertes monétaires, tandis que les jeunes à risque de trouble bipolaire tendaient à démontrer une augmentation de l’activité du cortex orbitofrontal lors de l’obtention de pertes monétaires. Dans le deuxième article, l’intégrité structurelle des régions fronto-limbiques a été investiguée, au moyen de mesures du volume, de l’épaisseur corticale et de la superficie corticale. Les résultats ont mis en évidence, chez les jeunes à risque de trouble bipolaire, un volume plus élevé du cortex préfrontal dorsolatéral, par rapport aux jeunes à risque de dépression majeure et contrôles. De plus, les jeunes à risque de trouble bipolaire présentaient un volume plus élevé du cortex cingulaire postérieur, en comparaison aux jeunes à risque de dépression majeure. Enfin, une diminution de l’épaisseur corticale du cortex orbitofrontal et du gyrus frontal moyen a été observée chez les adolescents à risque de trouble bipolaire, en comparaison au groupe contrôle. L’ensemble de ces résultats démontre ainsi l’existence de particularités comportementales et d’altérations neuronales sur les plans fonctionnel et structurel, chez des jeunes à risque élevé de troubles de l’humeur, et ce, avant même l’émergence des premiers symptômes thymiques. Plus particulièrement, ces caractéristiques pourraient constituer des marqueurs du risque de développer un trouble de l’humeur. Par conséquent, ces marqueurs pourraient aider à mieux identifier les jeunes qui sont le plus à risque de développer un trouble de l’humeur, et ainsi permettre la mise en place précoce de stratégies préventives adaptées, afin d’éviter des trajectoires développementales psychopathologiques.

Corrélats neuronaux du circuit des récompenses chez les jeunes à risque parental de troubles de l'humeur

Cette thèse a pour objectif l’investigation du circuit des récompenses, sur les plans comportementaux et neuronaux, chez des adolescents à risque parental élevé de dépression majeure et de trouble bipolaire, en comparaison à des jeunes à risque parental peu élevé. Plus précisément, le but est d’identifier des marqueurs comportementaux et neuronaux du risque de développer une dépression majeure ou un trouble bipolaire, afin d’être en mesure de détecter et de prévenir ces troubles le plus tôt possible pour éviter, ou du moins retarder, leur émergence. Pour ce faire, nous avons réalisé deux études, présentées ici dans deux articles empiriques. Dans le premier article, le fonctionnement comportemental et neuronal du circuit des récompenses a été investigué au moyen d’une tâche d’anticipation et d’obtention de gains et de pertes monétaires, chez des adolescents à risque parental de dépression majeure (i.e., jeunes asymptomatiques dont un des parents souffre de dépression majeure), des adolescents à risque parental de trouble bipolaire (i.e., jeunes asymptomatiques dont un des parents souffre de trouble bipolaire) et des adolescents contrôles (i.e., jeunes asymptomatiques dont les deux parents sont en bonne santé mentale). Au niveau comportemental, les résultats ont révélé une meilleure performance chez les jeunes à risque de dépression majeure lorsqu’ils devaient éviter d’obtenir des pertes monétaires de magnitude variée (0,20$, 1$ ou 5$), ainsi qu’une meilleure performance chez les jeunes à risque de trouble bipolaire sur les essais impliquant d’éviter des pertes monétaires de magnitude nulle (0$). Au niveau neuronal, les jeunes à risque de dépression majeure démontraient une diminution de l’activation du cortex préfrontal dorsolatéral lors de l’anticipation de potentielles pertes monétaires de magnitude variée, tandis que les jeunes à risque de trouble bipolaire démontraient une diminution de l’activation du cortex préfrontal dorsolatéral lors de l’anticipation de potentielles pertes monétaires de magnitude nulle. De plus, les jeunes à risque de dépression majeure tendaient à démontrer une augmentation de l’activité du cortex orbitofrontal durant l’évitement réussi de pertes monétaires, tandis que les jeunes à risque de trouble bipolaire tendaient à démontrer une augmentation de l’activité du cortex orbitofrontal lors de l’obtention de pertes monétaires. Dans le deuxième article, l’intégrité structurelle des régions fronto-limbiques a été investiguée, au moyen de mesures du volume, de l’épaisseur corticale et de la superficie corticale. Les résultats ont mis en évidence, chez les jeunes à risque de trouble bipolaire, un volume plus élevé du cortex préfrontal dorsolatéral, par rapport aux jeunes à risque de dépression majeure et contrôles. De plus, les jeunes à risque de trouble bipolaire présentaient un volume plus élevé du cortex cingulaire postérieur, en comparaison aux jeunes à risque de dépression majeure. Enfin, une diminution de l’épaisseur corticale du cortex orbitofrontal et du gyrus frontal moyen a été observée chez les adolescents à risque de trouble bipolaire, en comparaison au groupe contrôle. L’ensemble de ces résultats démontre ainsi l’existence de particularités comportementales et d’altérations neuronales sur les plans fonctionnel et structurel, chez des jeunes à risque élevé de troubles de l’humeur, et ce, avant même l’émergence des premiers symptômes thymiques. Plus particulièrement, ces caractéristiques pourraient constituer des marqueurs du risque de développer un trouble de l’humeur. Par conséquent, ces marqueurs pourraient aider à mieux identifier les jeunes qui sont le plus à risque de développer un trouble de l’humeur, et ainsi permettre la mise en place précoce de stratégies préventives adaptées, afin d’éviter des trajectoires développementales psychopathologiques.

Preserved obstacle avoidance during reaching in patients with left visual neglect

We asked 12 patients with left visual neglect to bisect the gap between two cylinders or to reach rapidly between them to a more distal target zone. Both tasks demanded a motor response but these responses were quite different in nature. The bisection response was a communicative act whereby the patient indicated the perceived midpoint. The reaching task carried no imperative to bisect the gap, only to maintain a safe distance from either cylinder while steering to the target zone. Optimal performance on either task could only be achieved by reference to the location of both cylinders. Our analysis focused upon the relative influence of the left and right cylinders on the lateral location of the response. In the bisection task, all neglect patients showed qualitatively the same asymmetry, with the left cylinder exerting less influence than the right. In the reaching task, the neglect group behaved like normal subjects, being influenced approximately equally by the two cylinders. This was true for all bar two of the patients, who showed clear neglect in both tasks. We conclude that the visuomotor processing underlying obstacle avoidance during reaching is preserved in most patients with left visual neglect. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Top-down influences on lexical selection during spoken word production: A 4T fMRI investigation of refractory effects in picture naming

Spoken word production is assumed to involve stages of processing in which activation spreads through layers of units comprising lexical-conceptual knowledge and their corresponding phonological word forms. Using high-field (4T) functional magnetic resonance imagine (fMRI), we assessed whether the relationship between these stages is strictly serial or involves cascaded-interactive processing, and whether central (decision/control) processing mechanisms are involved in lexical selection. Participants performed the competitor priming paradigm in which distractor words, named from a definition and semantically related to a subsequently presented target picture, slow picture-naming latency compared to that with unrelated words. The paradigm intersperses two trials between the definition and the picture to be named, temporally separating activation in the word perception and production networks. Priming semantic competitors of target picture names significantly increased activation in the left posterior temporal cortex, and to a lesser extent the left middle temporal cortex, consistent with the predictions of cascaded-interactive models of lexical access. In addition, extensive activation was detected in the anterior cingulate and pars orbitalis of the inferior frontal gyrus. The findings indicate that lexical selection during competitor priming is biased by top-down mechanisms to reverse associations between primed distractor words and target pictures to select words that meet the current goal of speech.

Differences in the density and spatial distribution of florid and diffuse plaques in variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD)

Objective: To determine whether in cases of variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD), the florid-type plaques are derived from the diffuse plaques or whether the 2 plaque types develop independently. Material: Blocks of frontal, parietal, occipital and temporal neocortex and cerebellar cortex from 11 cases of vCJD. Method: The density, distribution and spatial pattern of the florid and diffuse plaques were determined in each brain region using spatial pattern analysis. Results: The density of the diffuse plaques was significantly greater than that of the florid plaques in most areas. The ratio of the diffuse to florid plaques varied between brain regions and was maximal in the molecular layer of the cerebellum. The densities of the florid and diffuse plaques were positively correlated in the parietal cortex, occipital cortex, the inferior temporal gyrus and the dentate gyrus. Plaque densities were not related to disease duration. In the cerebral cortex, the diffuse plaques were more commonly evenly distributed or occurred in large clusters along the cortex parallel to the pia mater compared with the florid plaques which occurred more frequently in regularly distributed clusters. Conclusion: The florid plaques may not be derived from the diffuse plaques, the 2 plaque types appearing to develop independently with unique factors involved in their pathogenesis.

Quantification of vacuolation ('spongiform change'), surviving neurones and prion protein deposition in eleven cases of variant Creutzfeldt-Jakob disease

Vacuolation ('spongiform change') and prion protein (PrP) deposition were quantified in the cerebral cortex, hippocampus, dentate gyrus and molecular layer of the cerebellum in 11 cases of variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD). The density of vacuoles was greater in the cerebral cortex compared to the hippocampus, dentate gyrus and cerebellum. Within the cortex, vacuole density was significantly greater in the occipital compared to the temporal lobe and the density of surviving neurones was greatest in the occipital lobe. The density of the non-florid PrP plaques was greater in the cerebellum compared to the other brain areas. There were significantly more florid-type PrP plaques in the cerebral cortex compared to the hippocampus and the molecular layer of the cerebellum. No significant correlations were observed between the densities of the vacuoles and the PrP plaques. The densities of vacuoles in the parietal cortex and the non-florid plaques in the frontal cortex were positively correlated with the density of surviving neurones. The densities of the florid and the non-florid plaques were positively correlated in the parietal cortex, occipital cortex, inferior temporal gyrus and dentate gyrus. The data suggest: (i) vacuolation throughout the cerebral cortex, especially in the occipital lobe, but less evident in the hippocampus and molecular layer of the cerebellum; (ii) the non-florid plaques are more common than the florid plaques and predominate in the molecular layer of the cerebellum; and (iii) either the florid plaques develop from the non-florid plaques or both types are morphological variants resulting from the same degenerative process.