Efeito agudo da respiração abdominal lenta sobre a atividade cerebral, respostas emocionais e cardiovasculares

Introduction: Slow abdominal breathing (SAB) stimulates baroreflex and generates respiratory sinus arrhythmia, changing cardiovascular, emotional and cerebral systems acute and chronically. However, although meditative practices have been receiving increasingly attention in the last years, there is no agreement on the neurophysiological changes underlying them, mainly because of the lack of topographical pieces of information. Purpose: We aimed to analyze the acute effect of SAB on brain activity, emotional and cardiovascular responses in untrained subjects in meditative techniques. Methods: Seventeen healthy adults’ men were assessed into two different sessions in a random and crossed order. Into experimental session, they breathed in 6 cycles/minute and in control session they kept breathing in normal rate, both for 20 minutes. xi Before, during, and after each session we assessed brain activity using electroencephalography (EEG), anxiety, mood, heart rate variability (HRV) and blood pressure. The sLORETA software was used to analyze EEG data for source localization of brain areas in which activity was changed. Results: The sLORETA showed that beta band frequency was reduced in frontal gyrus (P<0.01) and anterior cingulate cortex (P<0.05) both during and after SAB (P<0.05) compared to the moment before it. There was no change in brain activity in control session. Additionally, a two-way repeated measures ANOVA showed that there was no effect on anxiety (P>0.8) and mood (P>0.08). There were improvements in HRV (P<0.03), with increased RR interval and decreased HR after SAB, as well as increased SDNN, RMSSD, pNN50, low frequency, LF/HF ratio, and total power during it, with no changes in SBP and DBP. Conclusions: We conclude that SAB is able to change brain activity in areas responsible for emotional processing, even without behavioral changes. Furthermore, SAB improves HRV and does not change blood pressure in normotensive.

Noradrenergic modulatoins of odor learning and odor representation in the rat

How experience alters neuronal ensemble dynamics and how locus coeruleus-mediated norepinephrine release facilitates memory formation in the brain are the topics of this thesis. Here we employed a visualization technique, cellular compartment analysis of temporal activity by fluorescence in situ hybridization (catFISH), to assess activation patterns of neuronal ensembles in the olfactory bulb (OB) and anterior piriform cortex (aPC) to repeated odor inputs. Two associative learning models were used, early odor preference learning in rat pups and adult rat go-no-go odor discrimination learning. With catFISH of an immediate early gene, Arc, we showed that odor representation in the OB and aPC was sparse (~5-10%) and widely distributed. Odor associative learning enhanced the stability of the rewarded odor representation in the OB and aPC. The stable component, indexed by the overlap between the two ensembles activated by the rewarded odor at two time points, increased from ~25% to ~50% (p = 0.004-1.43E⁻4; Chapter 3 and 4). Adult odor discrimination learning promoted pattern separation between rewarded and unrewarded odor representations in the aPC. The overlap between rewarded and unrewarded odor representations reduced from ~25% to ~14% (p = 2.28E⁻⁵). However, learning an odor mixture as a rewarded odor increased the overlap of the component odor representations in the aPC from ~23% to ~44% (p = 0.010; Chapter 4). Blocking both α- and β-adrenoreceptors in the aPC prevented highly similar odor discrimination learning in adult rats, and reduced OB mitral and granule ensemble stability to the rewarded odor. Similar treatment in the OB only slowed odor discrimination learning. However, OB adrenoceptor blockade disrupted pattern separation and ensemble stability in the aPC when the rats demonstrated deficiency in discrimination (Chapter 5). In another project, the role of α₂-adrenoreceptors in the OB during early odor preference learning was studied. OB α2-adrenoceptor activation was necessary for odor learning in rat pups. α₂-adrenoceptor activation was additive with β-adrenoceptor mediated signalling to promote learning (Chapter 2). Together, these experiments suggest that odor representations are highly adaptive at the early stages of odor processing. The OB and aPC work in concert to support odor learning and top-down adrenergic input exerts a powerful modulation on both learning and odor representation.

Counteractive effects of antenatal glucocorticoid treatment on D1 receptor modulation of spatial working memory

RATIONALE: Antenatal exposure to the glucocorticoid dexamethasone dramatically increases the number of mesencephalic dopaminergic neurons in rat offspring. However, the consequences of this expansion in midbrain dopamine (DA) neurons for behavioural processes in adulthood are poorly understood, including working memory that depends on DA transmission in the prefrontal cortex (PFC). OBJECTIVES: We therefore investigated the influence of antenatal glucocorticoid treatment (AGT) on the modulation of spatial working memory by a D1 receptor agonist and on D1 receptor binding and DA content in the PFC and striatum. METHODS: Pregnant rats received AGT on gestational days 16-19 by adding dexamethasone to their drinking water. Male offspring reared to adulthood were trained on a delayed alternation spatial working memory task and administered the partial D1 agonist SKF38393 (0.3-3 mg/kg) by systemic injection. In separate groups of control and AGT animals, D1 receptor binding and DA content were measured post-mortem in the PFC and striatum. RESULTS: SKF38393 impaired spatial working memory performance in control rats but had no effect in AGT rats. D1 binding was significantly reduced in the anterior cingulate cortex, prelimbic cortex, dorsal striatum and ventral pallidum of AGT rats compared with control animals. However, AGT had no significant effect on brain monoamine levels. CONCLUSIONS: These findings demonstrate that D1 receptors in corticostriatal circuitry down-regulate in response to AGT. This compensatory effect in D1 receptors may result from increased DA-ergic tone in AGT rats and underlie the resilience of these animals to the disruptive effects of D1 receptor activation on spatial working memory.

Pratiques parentales coercitives, anxiété et traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé: corrélats neuronaux, biologiques, physiologiques et comportementaux

L’adversité tôt dans la vie est associée au développement de symptômes anxieux pouvant perdurer jusqu’à l’âge adulte (Casey et el, 2010, Pine 2003). Des études chez l’adulte suggèrent que ces liens pourraient être associés à des altérations du « circuit de la peur » qui inclut l’amygdale, l’hippocampe antérieur, l’insula et le cortex préfrontal (Marek, 2013, Etkin & Wager, 2007). Ceci a cependant peu été étudié chez les jeunes. L’objectif principal de cette thèse était de définir les corrélats comportementaux, physiologiques, biologiques et neuronaux du traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé, en lien ou non avec un historique d’adversité -- sous la forme de pratiques parentales coercitives -- et d’anxiété. D’abord, puisque nous nous intéressions aux pratiques parentales coercitives chroniques, nous avons examiné leur évolution et facteurs de risque, en nous concentrant sur la période de 17 à 72 mois. Un total de 2045 dyades mère-enfant ont été incluses dans une analyse de courbe de croissance latente. Nous avons démontré que la coercition maternelle suit une évolution non linéaire durant cette période et atteint un sommet à 42 mois. Les facteurs de risque relatifs à l’enfant et à la mère, mesurés à 17 mois, permettent de prédire les niveaux de coercition à 42 mois. Finalement, les prédicteurs relatifs à l’enfant et l’efficacité maternelle prédisent l’évolution des pratiques parentales coercitives entre 17 et 72 mois. Ensuite, afin de définir une méthodologie solide pour étudier le traitement de la peur chez des jeunes, nous avons adapté une tâche développée par Lau et ses collaborateurs (2008), employant des visages féminins comme stimuli. Le sexe des participants et des visages employés comme stimuli pouvant potentiellement moduler le traitement de la peur (Kret & de Gelder, 2012; McClure, 2000), nous avons étudié leurs influences respectives sur les réponses électrodermales et subjectives de peur durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 117 jeunes. Nous avons démontré que les stimuli féminins suscitent des réponses davantage comparables entre les garçons et les filles que les stimuli masculins. De plus, nous avons observé un effet du « même sexe », caractérisé par un conditionnement différentiel uniquement face aux stimuli du même sexe que le participant. Finalement, nous avons exploré les différences individuelles et conjointes associées aux différents niveaux de pratiques parentales coercitives et d’anxiété en termes de réponses de peur et d’activité cérébrale, durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 84 jeunes. Nous avons démontré que la coercition est spécifiquement associée au fonctionnement du lobe temporal médian et aux interactions entre l’amygdale et l’insula, durant le conditionnement. Durant l’extinction, les niveaux d’anxiété étaient associés à des différences spécifiques d’activation du gyrus cingulaire antérieur (GCA) dorsal. Enfin, les pratiques parentales coercitives et l’anxiété interagissent et viennent moduler la connectivité fonctionnelle amygdale - GCA rostral, l’activation d’une sous-région du GCA dorsal et les réponses subjectives de peur. Ces résultats ajoutent une pièce au casse-tête des neurosciences développementales et fournissent des pistes intéressantes pour le développement d’interventions futures.

Facteurs de risque de développement de troubles intériorisés : études en Imagerie par Résonance Magnétique structurelle

Plusieurs facteurs de risque de développement de troubles intériorisés, tels que les troubles d’anxiété et de l’humeur, ont été identifiés dans la littérature. Les deux plus importants facteurs de risques regroupent l’adversité vécue durant l’enfance (par exemple la maltraitance) et le risque parental (c’est-à-dire la présence d’un trouble intériorisé chez l’un ou les deux parents). Ces facteurs de risque ont été liés à des changements neuroanatomiques similaires à ceux observés en lien avec les troubles intériorisés. Ainsi, en présence de ces facteurs de risque, des anomalies anatomiques pourraient laisser présager l’apparition prochaine d’une symptomatologie de troubles intériorisés chez des individus encore asymptomatiques. Chez les quelques populations de jeunes investiguées, les participants présentaient des comorbidités et/ou étaient sous médication, ce qui rend difficile l’interprétation des atteintes cérébrales observées. Ce travail de thèse s’est intéressé aux liens entre ces deux facteurs de risque et les substrats neuroanatomiques associés à chacun d’eux, chez des adolescents asymptomatiques et n’étant sous aucune médication. Une première étude a examiné le lien entre le niveau de pratiques parentales coercitives et le niveau de symptômes d’anxiété, mesurés de manière longitudinale depuis la naissance, et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 2). Une deuxième étude a examiné le lien entre le risque parental de développer des troubles d’anxiété et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 3). Une troisième étude s’est intéressée au lien entre le risque parental de développer un trouble de dépression ou un trouble bipolaire et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 4). Les résultats démontrent des différences de volume et/ou d’épaisseur corticale dans plusieurs structures clés impliquées dans le traitement et la régulation des émotions. C’est le cas du cortex préfrontal, de l’amygdale, de l’hippocampe et du striatum. Ces résultats suggèrent que certaines des différences neuroanatomiques observées dans les troubles intériorisés peuvent être présentes avant que le trouble ne se manifeste, et représenter des marqueurs neuronaux du risque de développer le trouble. Les implications théoriques et les limites de ces trois études sont finalement discutées dans le Chapitre 5.

Pratiques parentales coercitives, anxiété et traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé: corrélats neuronaux, biologiques, physiologiques et comportementaux

L’adversité tôt dans la vie est associée au développement de symptômes anxieux pouvant perdurer jusqu’à l’âge adulte (Casey et el, 2010, Pine 2003). Des études chez l’adulte suggèrent que ces liens pourraient être associés à des altérations du « circuit de la peur » qui inclut l’amygdale, l’hippocampe antérieur, l’insula et le cortex préfrontal (Marek, 2013, Etkin & Wager, 2007). Ceci a cependant peu été étudié chez les jeunes. L’objectif principal de cette thèse était de définir les corrélats comportementaux, physiologiques, biologiques et neuronaux du traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé, en lien ou non avec un historique d’adversité -- sous la forme de pratiques parentales coercitives -- et d’anxiété. D’abord, puisque nous nous intéressions aux pratiques parentales coercitives chroniques, nous avons examiné leur évolution et facteurs de risque, en nous concentrant sur la période de 17 à 72 mois. Un total de 2045 dyades mère-enfant ont été incluses dans une analyse de courbe de croissance latente. Nous avons démontré que la coercition maternelle suit une évolution non linéaire durant cette période et atteint un sommet à 42 mois. Les facteurs de risque relatifs à l’enfant et à la mère, mesurés à 17 mois, permettent de prédire les niveaux de coercition à 42 mois. Finalement, les prédicteurs relatifs à l’enfant et l’efficacité maternelle prédisent l’évolution des pratiques parentales coercitives entre 17 et 72 mois. Ensuite, afin de définir une méthodologie solide pour étudier le traitement de la peur chez des jeunes, nous avons adapté une tâche développée par Lau et ses collaborateurs (2008), employant des visages féminins comme stimuli. Le sexe des participants et des visages employés comme stimuli pouvant potentiellement moduler le traitement de la peur (Kret & de Gelder, 2012; McClure, 2000), nous avons étudié leurs influences respectives sur les réponses électrodermales et subjectives de peur durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 117 jeunes. Nous avons démontré que les stimuli féminins suscitent des réponses davantage comparables entre les garçons et les filles que les stimuli masculins. De plus, nous avons observé un effet du « même sexe », caractérisé par un conditionnement différentiel uniquement face aux stimuli du même sexe que le participant. Finalement, nous avons exploré les différences individuelles et conjointes associées aux différents niveaux de pratiques parentales coercitives et d’anxiété en termes de réponses de peur et d’activité cérébrale, durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 84 jeunes. Nous avons démontré que la coercition est spécifiquement associée au fonctionnement du lobe temporal médian et aux interactions entre l’amygdale et l’insula, durant le conditionnement. Durant l’extinction, les niveaux d’anxiété étaient associés à des différences spécifiques d’activation du gyrus cingulaire antérieur (GCA) dorsal. Enfin, les pratiques parentales coercitives et l’anxiété interagissent et viennent moduler la connectivité fonctionnelle amygdale - GCA rostral, l’activation d’une sous-région du GCA dorsal et les réponses subjectives de peur. Ces résultats ajoutent une pièce au casse-tête des neurosciences développementales et fournissent des pistes intéressantes pour le développement d’interventions futures.

Facteurs de risque de développement de troubles intériorisés : études en Imagerie par Résonance Magnétique structurelle

Plusieurs facteurs de risque de développement de troubles intériorisés, tels que les troubles d’anxiété et de l’humeur, ont été identifiés dans la littérature. Les deux plus importants facteurs de risques regroupent l’adversité vécue durant l’enfance (par exemple la maltraitance) et le risque parental (c’est-à-dire la présence d’un trouble intériorisé chez l’un ou les deux parents). Ces facteurs de risque ont été liés à des changements neuroanatomiques similaires à ceux observés en lien avec les troubles intériorisés. Ainsi, en présence de ces facteurs de risque, des anomalies anatomiques pourraient laisser présager l’apparition prochaine d’une symptomatologie de troubles intériorisés chez des individus encore asymptomatiques. Chez les quelques populations de jeunes investiguées, les participants présentaient des comorbidités et/ou étaient sous médication, ce qui rend difficile l’interprétation des atteintes cérébrales observées. Ce travail de thèse s’est intéressé aux liens entre ces deux facteurs de risque et les substrats neuroanatomiques associés à chacun d’eux, chez des adolescents asymptomatiques et n’étant sous aucune médication. Une première étude a examiné le lien entre le niveau de pratiques parentales coercitives et le niveau de symptômes d’anxiété, mesurés de manière longitudinale depuis la naissance, et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 2). Une deuxième étude a examiné le lien entre le risque parental de développer des troubles d’anxiété et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 3). Une troisième étude s’est intéressée au lien entre le risque parental de développer un trouble de dépression ou un trouble bipolaire et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 4). Les résultats démontrent des différences de volume et/ou d’épaisseur corticale dans plusieurs structures clés impliquées dans le traitement et la régulation des émotions. C’est le cas du cortex préfrontal, de l’amygdale, de l’hippocampe et du striatum. Ces résultats suggèrent que certaines des différences neuroanatomiques observées dans les troubles intériorisés peuvent être présentes avant que le trouble ne se manifeste, et représenter des marqueurs neuronaux du risque de développer le trouble. Les implications théoriques et les limites de ces trois études sont finalement discutées dans le Chapitre 5.

THE INFLUENCE OF MOTIVATION ON EMOTION REGULATION AND MOTOR PERFORMANCE: EXAMINATION OF A NEURO-AFFECTIVE MODEL

Mental stress is known to disrupt the execution of motor performance and can lead to decrements in the quality of performance, however, individuals have shown significant differences regarding how fast and well they can perform a skilled task according to how well they can manage stress and emotion. The purpose of this study was to advance our understanding of how the brain modulates emotional reactivity under different motivational states to achieve differential performance in a target shooting task that requires precision visuomotor coordination. In order to study the interactions in emotion regulatory brain areas (i.e. the ventral striatum, amygdala, prefrontal cortex) and the autonomic nervous system, reward and punishment interventions were employed and the resulting behavioral and physiological responses contrasted to observe the changes in shooting performance (i.e. shooting accuracy and stability of aim) and neuro-cognitive processes (i.e. cognitive load and reserve) during the shooting task. Thirty-five participants, aged 18 to 38 years, from the Reserve Officers’ Training Corp (ROTC) at the University of Maryland were recruited to take 30 shots at a bullseye target in three different experimental conditions. In the reward condition, $1 was added to their total balance for every 10-point shot. In the punishment condition, $1 was deducted from their total balance if they did not hit the 10-point area. In the neutral condition, no money was added or deducted from their total balance. When in the reward condition, which was reportedly most enjoyable and least stressful of the conditions, heart rate variability was found to be positively related to shooting scores, inversely related to variability in shooting performance and positively related to alpha power (i.e. less activation) in the left temporal region. In the punishment (and most stressful) condition, an increase in sympathetic response (i.e. increased LF/HF ratio) was positively related to jerking movements as well as variability of placement (on the target) in the shots taken. This, coupled with error monitoring activity in the anterior cingulate cortex, suggests evaluation of self-efficacy might be driving arousal regulation, thus affecting shooting performance. Better performers showed variable, increasing high-alpha power in the temporal region during the aiming period towards taking the shot which could indicate an adaptive strategy of engagement. They also showed lower coherence during hit shots than missed shots which was coupled with reduced jerking movements and better precision and accuracy. Frontal asymmetry measures revealed possible influence of the prefrontal lobe in driving this effect in reward and neutral conditions. The possible interactions, reasons behind these findings and implications are discussed.

Stimulation-Produced Analgesia From the Occipital or Retrosplenial Cortex of Rats Involves Serotonergic and Opioid Mechanisms in the Anterior Pretectal Nucleus

The electrical stimulation of the occipital (OC) or retrosplenial (RSC) cortex produces antinociception in the rat tail-flick test. These cortices send inputs to the anterior pretectal nucleus (APtN) which is implicated in antinociception and nociception. At least muscarinic cholinergic, opioid, and serotonergic mechanisms in the APtN are involved in stimulation-produced antinociception (SPA) from the nucleus. In this study, the injection of 2% lidocaine (.25 mu L) or methysergide (40 and 80 ng/.25 mu L) into the APtN reduced the duration but did not change the intensity of SPA from the OC, whereas both duration and intensity of SPA from the RSC were significantly reduced in rats treated with lidocaine or naloxone (10 and 50 ng/.25 mu L), injected into the ANN. Naloxone or methysegide injected into the APtN was ineffective against SPA from the OC or RSC, respectively. Atropine (100 ng/.25 mu L) injected into the ANN was ineffective against SPA from either the OC or RSC. We conclude that the APtN acts as an intermediary for separate descending pain inhibitory pathways activated from the OC and RSC, utilizing at least serotonin and endogenous opioid as mediators in the nucleus. Perspective: Stimulation-induced antinociception from the retrosplenial or occipital cortex in the rat tail-flick test depends on the activation of separate descending pain inhibitory pathways that utilize the APtN as a relay station. (C) 2011 by the American Pain Society

mu(1)- and 5-HT1-dependent mechanisms in the anterior pretectal nucleus mediate the antinociceptive effects of retrosplenial cortex stimulation in rats

Aim: This study examines if injection of cobalt chloride (CoCl2) or antagonists of muscarinic cholinergic (atropine), mu(1)-opioid (naloxonazine) or 5-HT1 serotonergic (methiothepin) receptors into the dorsal or ventral portions of the anterior pretectal nucleus (APtN) alters the antinociceptive effects of stimulating the retrosplenial cortex (RSC) in rats. Main method: Changes in the nociceptive threshold were evaluated using the tail flick or incision pain tests in rats that were electrically stimulated at the RSC after the injection of saline, CoCl2 (1 mM, 0.10 mu L) or antagonists into the dorsal or ventral APtN. Key findings: The injection of CoCl2, naloxonazine (5 mu g/0.10 mu L) or methiothepin (3 mu g/0.10 mu L) into the dorsal APtN reduced the stimulation-produced antinociception from the RSC in the rat tail flick test. Reduction of incision pain was observed following stimulation of the RSC after the injection of the same substances into the ventral APtN. The injection of atropine (10 ng/0.10 mu L) or ketanserine (5 mu g/0.10 mu L) into the dorsal or ventral APtN was ineffective against the antinociception resulting from RSC stimulation. Significance: mu(1)-opioid- and 5-HT1-expressing neurons and cell processes in dorsal and ventral APtN are both implicated in the mediation of stimulation-produced antinociception from the RSC in the rat tail flick and incision pain tests, respectively. (c) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Specialization in pyramidal cell structure in the cingulate cortex of the Chacma baboon (Papio ursinus): An intracellular injection study of the posterior and anterior cingulate gyrus with comparative notes on the macaque and vervet monkeys

This study forms part of an ongoing investigation of pyramidal cell structure in the cingulate cortex of primates. Recently we have demonstrated that layer III pyramidal cells in the anterior cingulate gyrus are considerably larger, more branched and more spinous than those in the posterior cingulate gyrus (areas 24 and 23, respectively) in the macaque and vervet monkeys. Moreover, the extent of the interareal difference in specialization in pyramidal cell structure differed between the two species. These data suggest that pyramidal cell circuitry may have evolved differently in these closely related species. Presently there are too few data to speculate on what is selecting for this specialization in structure. Here we extend the basis for comparison by studying pyramidal cell structure in cingulate gyrus of the Chacma baboon (Papio ursinus). Methodology used here is the same as that for our previous studies: intracellular injection of Lucifer Yellow in flat-mounted cortical slices. We found that pyramidal cells in anterior cingulate gyrus (area 24) were more branched and more spinous than those in posterior cingulate gyrus (area 23). Moreover, the complexity in pyramidal cell structure in both the anterior and posterior cingulate gyrus of the baboon differed to that in the corresponding regions in either the macaque or vervet monkeys. (C) 2005 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Regional specialization in pyramidal cell structure in the limbic cortex of the vervet monkey (Cercopithecus pygerythrus): an intracellular injection study of the anterior and posterior cingulate gyrus

The pyramidal cell phenotype varies quite dramatically in structure among different cortical areas in the primate brain. Comparative studies in visual cortex, in particular, but also in sensorimotor and prefrontal cortex, reveal systematic trends for pyramidal cell specialization in functionally related cortical areas. Moreover, there are systematic differences in the extent of these trends between different primate species. Recently we demonstrated differences in pyramidal cell structure in the cingulate cortex of the macaque monkey; however, in the absence of other comparative data it remains unknown as to whether the neuronal phenotype differs in cingulate cortex between species. Here we extend the basis for comparison by studying the structure of the basal dendritic trees of layer III pyramidal cells in the posterior and anterior cingulate gyrus of the vervet monkey (Brodmann's areas 23 and 24, respectively). Cells were injected with Lucifer Yellow in flat-mounted cortical slices, and processed for a light-stable DAB reaction product. Size, branching pattern, and spine density of basal dendritic arbors were determined, and somal areas measured. As in the macaque monkey, we found that pyramidal cells in anterior cingulate gyrus (area 24) were more branched and more spinous than those in posterior cingulate gyrus (area 23). In addition, the extent of the difference in pyramidal cell structure between these two cortical regions was less in the vervet monkey than in the macaque monkey.

Antinociceptive effect of stimulating the occipital or retrosplenial cortex in rats

A role for the occipital or retrosplenial cortex in nociceptive processing has not been demonstrated yet, but connections from these cortices to brain structures involved in descending pain-inhibitory mechanisms were already demonstrated. This study demonstrated that the electrical stimulation of the occipital or retrosplenial cortex produces antinociception in the rat tail-flick and formalin tests. Bilateral lesions of the dorsolateral funiculus abolished the effect of cortical stimulation in the tail-flick test. Injection of glutamate into the same targets was also antinociceptive in the tail-flick test. No rats stimulated in the occipital or retrosplenial cortex showed any change in motor performance on the Rota-rod test, or had epileptiform changes in the EEG recording during or up to 3 hours after stimulation. The antinociception induced by occipital cortex stimulation persisted after neural block of the retrosplenial cortex. The effect of retrosplenial cortex stimulation also persisted after neural block of the occipital cortex. We conclude that stimulation of the occipital or retrosplenial cortex in rats leads to antinociception activating distinct descending pain-inhibitory mechanisms, and this is unlikely to result from a reduced motor performance or a postictal phenomenon. Perspective: This study presents evidence that stimulation of the retrosplenial or occipital cortex produces antinociception in rat models of acute pain. These findings enhance our understanding of the role of the cerebral cortex in control of pain. (C) 2010 by the American Pain Society

rTMS treatment for depression in Parkinson`s disease increases BOLD responses in the left prefrontal cortex

The mechanisms underlying the effects of antidepressant treatment in patients with Parkinson`s disease (PD) are unclear. The neural changes after successful therapy investigated by neuroimaging methods can give insights into the mechanisms of action related to a specific treatment choice. To study the mechanisms of neural modulation of repetitive transcranial magnetic Stimulation (rTMS) and fluoxetine, 21 PD depressed patients were randomized into only two active treatment groups for 4 wk: active rTMS over left dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) (5 Hz rTMS; 120% motor threshold) with placebo pill and sham rTMS with fluoxetine 20mg/d. Event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) with emotional stimuli was performed before and after treatment - in two sessions (test and re-test) at each time-point. The two groups of treatment had a significant, similar mood improvement. After rTMS treatment, there were brain activity decreases in left fusiform gyrus, cerebellum and right DLPFC and brain activity increases in left DLPFC and anterior cingulate gyrus compared to baseline. In contrast, after fluoxetine treatment, there were brain activity increases in right premotor and right medial prefrontal cortex. There was a significant interaction effect between groups vs. time in the left medial prefrontal cortex, suggesting that the activity in this area changed differently in the two treatment groups. Our findings show that antidepressant effects of rTMS and fluoxetine in PD are associated with changes in different areas of the depression-related neural network.

Anterior genu corpus callosum and impulsivity in suicidal patients with bipolar disorder

Suicidality is a life-threatening symptom in patients with bipolar disorder (BD). Impulsivity and mood instability are associated with suicidality in mood disorders. Evidence suggests that gray and white matter abnormalities are linked with impulsivity in mood disorders, but little is known about the association between corpus callosum (CC) and impulsivity in BID. We examined the relationship between CC areas, impulsivity and suicidality in BID patients. We studied 10 female BD patients with a history of suicide attempt (mean +/- SD age 36.2 +/- 10.1 years), 10 female BD patients without suicide attempt history (44.2 +/- 12.5 years) and 27 female healthy subjects (36.9 +/- 13.8 years). Impulsivity was evaluated by the Barratt Impulsivity Scale (BIS). We traced MR images to measure the areas of the CC genu, anterior body, posterior body, isthmus and splenium. The genu was divided into anterior, middle and posterior regions. The suicidal and non-suicidal BID patients had significantly higher BIS total, attention and non-planning scores than the healthy subjects (ps < 0.01), and the suicidal BID patients had significantly higher BIS motor scores than the non-suicidal BD and healthy subjects (ps < 0.01). There were no significant differences among the three groups on any regional CC areas, although the suicidal BD patients had the smallest areas. The suicidal BD patients showed a significant inverse correlation between anterior genu area and the BIS total (r = -0.75, p = 0.04), motor (r = -0.79, p = 0.02) and non-planning scores (r = -0.79, p = 0.02). These correlations were not found in the non-suicidal BID patients or healthy subjects. The results suggest that the anterior medial frontal region may be involved in the pathophysiology of impulsive and suicidal behaviors in BD. (C) 2009 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.