Nurture versus nature: long-term impact of forced right-handedness on structure of pericentral cortex and basal ganglia.

Does a conflict between inborn motor preferences and educational standards during childhood impact the structure of the adult human brain? To examine this issue, we acquired high-resolution T1-weighted magnetic resonance scans of the whole brain in adult "converted" left-handers who had been forced as children to become dextral writers. Analysis of sulcal surfaces revealed that consistent right- and left-handers showed an interhemispheric asymmetry in the surface area of the central sulcus with a greater surface contralateral to the dominant hand. This pattern was reversed in the converted group who showed a larger surface of the central sulcus in their left, nondominant hemisphere, indicating plasticity of the primary sensorimotor cortex caused by forced use of the nondominant hand. Voxel-based morphometry showed a reduction of gray matter volume in the middle part of the left putamen in converted left-handers relative to both consistently handed groups. A similar trend was found in the right putamen. Converted subjects with at least one left-handed first-degree relative showed a correlation between the acquired right-hand advantage for writing and the structural changes in putamen and pericentral cortex. Our results show that a specific environmental challenge during childhood can shape the macroscopic structure of the human basal ganglia. The smaller than normal putaminal volume differs markedly from previously reported enlargement of cortical gray matter associated with skill acquisition. This indicates a differential response of the basal ganglia to early environmental challenges, possibly related to processes of pruning during motor development.

Effect of data acquisition accuracy on timing of stand harvests and expected net present value

Abstract

Photocatalytic oxidation of humic substances and lignins in aqueous solutions

Tässä tutkimuksessa tarkastellaan kahden yleisen, veden ympäristökuormitusta aiheuttavan kemikaaliryhmän, ligniinin ja humusaineiden, fotokatalyyttistahapetusta (photocatalytic oxidation, PCO) vesiliuoksessa. Fotokatalyyttina käytettiin titaanidioksidia, jota säteilytettiin ultraviolettivalolla. Työssä selvitettiin useiden eri olosuhdeparametrien vaikutusta fotokatalyysiin. Tutkittavia parametreja olivat mm. kontaminanttien alkukonsentraatio, pH, vetyperoksidilisäys, rauta-ionien lisäys, fotokatalyysimenetelmä, fotokatalyytin pintakonsentraatioja titaanidioksidin määrä lasisissa mikropartikkeleissa. Ultraviolettivalon lähteinä käytettiin sekä keinovaloa että auringonvaloa. Katalyytin kantoaineena käytettiin huokoisia lasisia mikropartikkeleita, joiden pintaan kiinnittynyt titaanidioksidi pystyi hyvin vähentämään kontaminanttien määrää vedessä. Fotokatalyysin tehokkuus kasvoi humusaine- ja ligniinikonsentraatioiden kasvaessa. Korkeimmat hapetustehokkuudet kumallakin kontaminantilla saavutettiin neutraaleissa jalievästi emäksisissä olosuhteissa huolimatta siitä, että paras adsorboituminen tapahtui happamissa olosuhteissa. Tämän perusteella voidaan olettaa, että humusaineiden ja ligniinin hapetus tapahtuu pääosin radikaalimekanismilla. Vetyperoksidin lisääminen humusaineliuokseen lisäsi hapettumisnopeutta, vaikka näennäinen hapetustehokkuus ei muuttunut. Tämän perusteella vetyperoksidi hapetti myös humusaineita referenssinäytteessä. Ligniinin fotokatalyyttinen hapettuminen parani vetyperoksidilisäyksellä happamissa olosuhteissa johtuen lisääntyneestä OH-radikaalien muodostumisesta. Ligniini ei hapettunut vetyperoksidilla, jos fotokatalyyttiä ei¿ollut läsnä. Rauta-ionit eivät lisänneet humushappojen fotokatalyyttistähapettumista, mutta Fe2+-ionien lisäys aina konsentraatioon 0.05 mM johti ligniinin hapettumistehokkuuden voimakkaaseen kasvuun. Rauta-ionikonsentraation kasvattaminen edelleen johti ligniinin hapetustehokkuuden alenemiseen.

Effect of n-3 fatty acids on markers of brain injury and incidence of sepsis-associated delirium in septic patients.

BACKGROUND: Data regarding immunomodulatory effects of parenteral n-3 fatty acids in sepsis are conflicting. In this study, the effect of administration of parenteral n-3 fatty acids on markers of brain injury, incidence of sepsis-associated delirium, and inflammatory mediators in septic patients was investigated. METHODS: Fifty patients with sepsis were randomized to receive either 2 ml/kg/day of a lipid emulsion containing highly refined fish oil (equivalent to n-3 fatty acids 0.12 mg/kg/day) during 7 days after admission to the intensive care unit or standard treatment. Markers of brain injury and inflammatory mediators were measured on days 1, 2, 3 and 7. Assessment for sepsis-associated delirium was performed daily. The primary outcome was the difference in S-100β from baseline to peak level between both the intervention and the control group, compared by t-test. Changes of all markers over time were explored in both groups, fitting a generalized estimating equations model. RESULTS: Mean difference in change of S-100β from baseline to peak level was 0.34 (95% CI: -0.18-0.85) between the intervention and control group, respectively (P = 0.19). We found no difference in plasma levels of S-100β, neuron-specific enolase, interleukin (IL)-6, IL-8, IL-10, and C-reactive protein between groups over time. Incidence of sepsis-associated delirium was 75% in the intervention and 71% in the control groups (risk difference 4%, 95% CI -24-31%, P = 0.796). CONCLUSION: Administration of n-3 fatty acids did not affect markers of brain injury, incidence of sepsis-associated delirium, and inflammatory mediators in septic patients.

Dyrk1A is dynamically expressed on subsets of motor neurons and in the neuromuscular junction: possible role in Down syndrome

Individuals with Down syndrome (DS) present important motor deficits that derive from altered motor development of infants and young children. DYRK1A, a candidate gene for DS abnormalities has been implicated in motor function due to its expression in motor nuclei in the adult brain, and its overexpression in DS mouse models leads to hyperactivity and altered motor learning. However, its precise role in the adult motor system, or its possible involvement in postnatal locomotor development has not yet been clarified. During the postnatal period we observed time-specific expression of Dyrk1A in discrete subsets of brainstem nuclei and spinal cord motor neurons. Interestingly, we describe for the first time the presence of Dyrk1A in the presynaptic terminal of the neuromuscular junctions and its axonal transport from the facial nucleus, suggesting a function for Dyrk1A in these structures. Relevant to DS, Dyrk1A overexpression in transgenic mice (TgDyrk1A) produces motor developmental alterations possibly contributing to DS motor phenotypes and modifies the numbers of motor cholinergic neurons, suggesting that the kinase may have a role in the development of the brainstem and spinal cord motor system.

Redox dysregulation in schizophrenia : effect on myelination of cortical structures and connectivity

Cette thèse traite du rôle qu'un facteur de risque génétique développé chez les patients souffrant de schizophrénie, à savoir un déficit de la synthèse du glutathion, peut jouer dans les anomalies de la connectivité cérébrale trouvées chez ces patients. L'essentiel du travail a été consacré à évaluer la structure de la substance blanche dans l'ensemble du cerveau chez un modèle animal par une méthode similaire à celle utilisée en recherche clinique avec l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Cette approche de translation inverse chez la souris knock-out de glutamate-cystéine ligase modulateur sous-unité (Gclm KO), avait l'objectif d'étudier l'effet des défenses redox déficientes sur le développement des connexions cérébrales, tout en excluant celui des facteurs non liés au génotype. Après avoir établi le protocole de recherche, l'influence d'une manipulation environnementale a également été étudiée. Pour effectuer une analyse statistique fiable des données d'IRM obtenues, nous .avons d'abord créé un atlas du cerveau de la souris afin de l'utiliser comme modèle pour une segmentation précise des différentes régions du cerveau sur les images IRM obtenues in vivo. Les données provenant de chaque région d'intérêt ont ensuite été étudiées séparément. La qualité de cette méthode a été évaluée dans une expérience de simulation pour déduire la puissance statistique réalisable dans chaque région en fonction du nombre d'animaux utilisés. Ces outils d'analyse nous ont permis d'évaluer l'intégrité de la substance blanche dans le cerveau des souris durant le développement grâce à une expérience longitudinale, en utilisant l'imagerie du tenseur de diffusion (DTI). Nous avons ainsi observé des anomalies dans les paramètres dérivés du tenseur (diffusivité et anisotropie) dans la Commissure Antérieure et le Fimbria/Fornix des souris Gclm KO, par rapport aux animaux contrôles. Ces résultats suggèrent une substance blanche endommagée dans ces régions. Dans une expérience électrophysiologique, Pascal Steullet a montré que ces anomalies ont des conséquences fonctionnelles caractérisées par une réduction de la vitesse de conduction dans les fibres nerveuses. Ces données renforcent les conclusions des analyses d'imagerie. Le mécanisme par lequel une dérégulation redox affecte la structure de la substance blanche reste encore à définir, car une analyse immunohistochimique des protéines constituantes de la couche de myéline des fibres concernées n'a pas donné de résultats concluants. Nous avons également constaté un élargissement des ventricules dans les jeunes souris Gclm KO, mais pas chez les adultes et des anomalies neurochimiques déjà connues chez ces animaux (Duarte et al. 2011), à savoir une réduction du Glutathion et une augmentation de l'acide N-acétylaspartique, de l'Alanine et du ratio Glutamine/Glutamate. Nous avons ensuite testé l'effet d'un stress environnemental supplémentaire, l'élevage en isolement social, sur le phénotype. Ce stress n'a eu aucun effet sur la structure de la substance blanche évaluée par DTI, mais a réduit la concentration de myo-Inositol et augmenté le ratio de Glutamine/Glutamate dans le cortex frontal. Nous avons aussi reproduit dans ce groupe indépendant d'animaux les effets du génotype sur le profil neurochimique, sur la taille des ventricules et aussi sur les paramètres dérivés du tenseur de diffusion dans le Fimbria/Fornix, mais pas dans la Commissure Antérieure. Nos résultats montrent qu'une dérégulation redox d'origine génétique perturbe la structure et la fonction de la substance blanche dans des régions spécifiques, causant ainsi l'élargissement des ventricules. Ces phénotypes rassemblent certaines caractéristiques neuro-anatomiques de la schizophrénie, mais les mécanismes qui en sont responsables demeurent encore inconnus. L'isolement social n'a pas d'effet sur la structure de la substance blanche évaluée par DTI, alors qu'il est prouvé qu'il affecte la maturation des oligodendrocytes. La neurochimie corticale et en particulier le rapport Glutamine/Glutamate a été affecté par le dérèglement redox ainsi que par l'isolement social. En conséquence, ce ratio représente un indice prometteur dans la recherche sur l'interaction du stress environnemental avec le déséquilibre redox dans le domaine de la schizophrénie. -- The present doctoral thesis is concerned with the role that a genetic risk factor for the development of schizophrenia, namely a deficit in Glutathione synthesis, may play in the anomalies of brain connectivity found in patients. Most of the effort was devoted to perform a whole-brain assessment of white matter structure in the Glutamate-Cysteine ligase modulatory knockout mouse model (Gclm KO) using Magnetic Resonance Imaging (MRI) techniques similar to those used in state-of-the-art clinical research. Such reverse translational approach taking brain imaging from the bedside to the bench aimed to investigate the role that deficient redox defenses may play in the development of brain connections while excluding all influencing factors beside the genotype. After establishing the protocol, the influence of further environmental manipulations was also studied. Analysis of MRI images acquired in vivo was one of the main challenges of the project. Our strategy consisted in creating an atlas of the mouse brain to use as segmentation guide and then analyze the data from each region of interest separately. The quality of the method was assessed in a simulation experiment by calculating the statistical power achievable in each brain region at different sample sizes. This analysis tool enabled us to assess white matter integrity in the mouse brain along development in a longitudinal experiment using Diffusion Tensor Imaging (DTI). We discovered anomalies in diffusivity parameters derived from the tensor in the Anterior Commissure and Fimbria/Fornix of Gclm KO mice when compared to wild-type animals, which suggest that the structure of these tracts is compromised in the KO mice. In an elegant electrophysiological experiment, Pascal Steullet has provided evidence that these anomalies have functional consequences in form of reduced conduction velocity in the concerned tracts, thus supporting the DTI findings. The mechanism by which redox dysregulation affects WM structure remains unknown, for the immunohistochemical analysis of myelin constituent proteins in the concerned tracts produced inconclusive results. Our experiments also detected an enlargement of the lateral ventricles in young but not adult Gclm KO mice and confirmed neurochemical anomalies already known to affect this animals (Duarte et al. 2011), namely a reduction in Glutathione and an increase in Glutamine/Glutamate ratio, N-acetylaspartate and Alanine. Using the same methods, we tested the effect of an additional environmental stress on the observed phenotype: rearing in social isolation had no effect on white matter structure as assessed by DTI, but it reduced the concentration of myo-Inositol and increased the Glutamine/Glutamate ratio in the frontal cortex. We could also replicate in this separate group of animals the effects of genotype on the frontal neurochemical profile, ventricular size and diffusivity parameters in the Fimbria/Fornix but not in the Anterior Commissure. Our data show that a redox dysregulation of genetic origin may disrupt white matter structure and function in specific tracts and cause a ventricular enlargement, phenotypes that resemble some neuroanatomical features of schizophrenia. The mechanism responsible remains however unknown. We have also demonstrated that environmental stress in form of social isolation does not affect white matter structure as assessed by DTI even though it is known to affect oligodendrocyte maturation. Cortical neurochemistry, and specifically the Glutamine to Glutamate balance was affected both by redox dysregulation and social isolation, and is thus a good target for further research on the interaction of redox imbalance and environmental stress in schizophrenia.

Physicochemical and antioxidative properties of black, brown and red rice varieties of northern Thailand

Rice, the seed of Oryza species, is the major cereal crop in most of the developing countries. Nearly 95% of global rice production is done in Asian countries, and about half of the world’s population consumes it. Some speciality rices are not commonly consumed. Colored rice is one of such variety. In these varieties, high amounts of anthocyanin pigment are deposited in the rice coat to form its black (also known as purple), brown and red colors. Minimum studies are there to explain the properties of these rice varieties of Thailand. Thus, the current study was aimed to assess the physicochemical and antioxidative properties of three rice varieties (Chiang Mai Black rice, Mali Red rice and Suphanburi-1 Brown rice) of different cultivars of northern Thailand. Rice bran extracts of these three cultivars were prepared with different solvents (polar and non-polar) for the evaluation of total phytochemical content and anti-oxidant free-radical-scavenging properties. Chiang Mai Black rice contained higher concentration of phenolic acid, flavonoids, and anthocyanins (Cyanidin 3-glucoside, peonidin 3-glucoside, cyanidin chloride). Chiang Mai Black rice is richer in free-radical-scavenging compounds and activities than the other tested varieties. Polar extractions of rice bran are high in anti-oxidative compounds and activities than non-polar extractions.

Three essays on metamorphoses of social capital and associational culture in Eastern Europe

Ce triptyque d’essais présente le caractère versatile et évasif du concept moderne de capital social à plusieurs niveaux – global, national et régional, ainsi que dans le présent et dans le passé. Le premier article conteste l’hypothèse prédominante selon laquelle il y a une cohabitation entre l’engagement civique et la démocratie. Malgré sa validité au niveau général, la relation n’est pas confirmée si les catégories hétérogènes sont désagrégées. Pour les pays post-communistes de l'Europe, la relation entre le type de régime et la tendance de s'associer ressemble à celle des démocraties latines consolidées si la participation dans les associations volontaires est choisie comme mesure de la vitalité du capital social. Par conséquent, la vie civique moins intense ne prédit pas de difficultés pour la démocratie. Le deuxième article est une compilation originale de plus de 100 organisations classifiées selon les standards contemporains et une collection de présentations d'une douzaine d'organisations bulgares, les plus populaires depuis le XIXème siècle. Cette contribution importante à l’historiographie de la vie associative bulgare jusqu’à 1944 est le résultat d'un travail qui combine des entrevues avec des historiens et une recherche dans les archives. Le panoptique organisationnel sert de réfutation empirique de l’hypothèse qui attribue la faiblesse organisationnelle présente du poste-communisme à la pénurie de vie organisationnelle développée par le passé. ii Les mérites du troisième article sont doubles. Au niveau empirique on démontre que l’organisation culturelle la plus importante en Bulgarie a apparu comme une institution nationaliste imitant les organisations similaires des autres pays Européens. Elle s’est développée graduellement par une adaptation des expériences étrangères aux conditions locales. La collection des références bulgares est unique et représente le produit d’un travail méticuleux sur les documents et les entrevues. Au niveau abstrait, on confirme l’applicabilité de la théorie du transfert de la politique publique à un cas historique existant avant la théorie elle-même. Finalement, l’analyse détaillée des précurseurs du cabinet de lecture bulgare représente une contribution à la sociologie politique de l’histoire de la lecture. Mots clés: Europe de l’Est, poste-communisme, démocratie, société civile, engagement civique, organisations volontaires, troisième secteur, affiliation, transfert d'idées, apprentissage organisationnel.

Improved Mechanical Properties of NR/EPDM and NR/Butyl Blends by Precuring EPDM and Butyl

Ethylene-propylene-diene rubber (EPDM) and isobutylene-isoprene rubber (IIR) were compounded, precured to a low degree, and then were blended with natural rubber (NR). The compounding ingredients for NR were then added and the final curing was done. NR/ EPDM and NR/IIR blends, prepared using this method, were found to possess much improved mechanical properties as compared to their conventional counterparts. The optimum precuring crosslink density that has to be given to the EPDM and IIR phases has been determined.

Studies on phytoplankton of the estuarine and marine environments

This thesis deals with the results oi’ investigations on phytoplankton productivity and related aspects conducted in various ecoaystms such as estuarine, inshore and oceanic enviroments and certain special ecosytans including the pu.-awn culture fields and associated many-eves, mud bank and the seas around the Andaman-Nicobar Islands. This study also includes the qualitative and quantitative variations of phytoplankton production, their seasonal abundance, factors controlling the same and the magnitude of the potential resources derived 1!:-om it