Structure-function relationship of three neurotoxins from the venom of Naja kaouthia: a comparison between the NMR-derived structure of NT2 with its homologues, NT1 and NT3

Three homologous short-chain neurotoxins, named NT1, NT2 and NT3, were purified from the venom of Naja kaouthia. NT1 has an identical amino acid sequence to cobrotoxin from Naja naja atra [Biochemistry 32 (1993) 2131]. NT3 shares the same sequence with cobrotoxin b [J. Biochem. (Tokyo) 122 (1997) 1252], whereas NT2 is a novel 6 1 -residue neurotoxin. Tests of their physiological functions indicate that NT1 shows a greater inhibition of muscle contraction induced by electrical stimulation of the nerve than do NT2 and NT3. Homonuclear proton two-dimensional NMR methods were utilized to study the solution tertiary structure of NT2. A homology model-building method was employed to predict the structure of NT3. Comparison of the structures of these three toxins shows that the surface conformation of NT1 facilitates the substituted base residues, Arg28, Arg30, and Arg36, to occupy the favorable spatial location in the central region of loop 11, and the cation groups of all three arginines face out of the molecular surface of NT1 This may contribute greatly to the higher binding of NT1 with AchR compared to NT2 and NT3. (C) 2002 Elsevier Science B,V. All rights reserved.

Target Selection by Frontal Cortex During Coordinated Saccadic and Smooth Pursuit Eye Movement

Oculomotor tracking of moving objects is an important component of visually based cognition and planning. Such tracking is achieved by a combination of saccades and smooth pursuit eye movements. In particular, the saccadic and smooth pursuit systems interact to often choose the same target, and to maximize its visibility through time. How do multiple brain regions interact, including frontal cortical areas, to decide the choice of a target among several competing moving stimuli? How is target selection information that is created by a bias (e.g., electrical stimulation) transferred from one movement system to another? These saccade-pursuit interactions are clarified by a new computational neural model, which describes interactions among motion processing areas MT, MST, FPA, DLPN; saccade specification, selection, and planning areas LIP, FEF, SNr, SC; the saccadic generator in the brain stem; and the cerebellum. Model simulations explain a broad range of neuroanatomical and neurophysiological data. These results are in contrast with the simplest parallel model with no interactions between saccades and pursuit than common-target selection and recruitment of shared motoneurons. Actual tracking episodes in primates reveal multiple systematic deviations from predictions of the simplest parallel model, which are explained by the current model.

Training of Reaching in Stroke Survivors With Severe and Chronic Upper Limb Paresis Using a Novel Nonrobotic Device: A Randomized Clinical Trial

Background and Purpose—Severe upper limb paresis is a major contributor to disability after stroke. This study investigated the efficacy of a new nonrobotic training device, the Sensorimotor Active Rehabilitation Training (SMART) Arm, that was used with or without electromyography-triggered electrical stimulation of triceps brachii to augment elbow extension, permitting stroke survivors with severe paresis to practice a constrained reaching task.

Methods—A single-blind, randomized clinical trial was conducted with 42 stroke survivors with severe and chronic paresis. Thirty-three participants completed the study, of whom 10 received training using the SMART Arm with electromyography-triggered electrical stimulation, 13 received training using the SMART Arm alone, and 10 received no intervention (control). Training consisted of 12 1-hour sessions over 4 weeks. The primary outcome measure was “upper arm function,” item 6 of the Motor Assessment Scale. Secondary outcome measures included impairment measures; triceps muscle strength, reaching force, modified Ashworth scale; and activity measures: reaching distance and Motor Assessment Scale. Assessments were administered before (0 weeks) and after training (4 weeks) and at 2 months follow-up (12 weeks).

Results—Both SMART Arm groups demonstrated significant improvements in all impairment and activity measures after training and at follow-up. There was no significant difference between these 2 groups. There was no change in the control group.

Conclusions—Our findings indicate that training of reaching using the SMART Arm can reduce impairment and improve activity in stroke survivors with severe and chronic upper limb paresis, highlighting the benefits of intensive task-oriented practice, even in the context of severe paresis.

PsT-1: A new Tryptophyllin peptide from the skin secretion of Waxy Monkey Leaf Frog, Phyllomedusa sauvagei

The Waxy Monkey Leaf Frog, Phyllomedusa sauvagei, has been extensively-studied for many years, and a broad spectrum of bioactive peptides has been found in its skin secretions. Here we report the discovery of a novel tryptophyllin (TPH) peptide, named PsT-1, from this frog species. Skin secretions from specimens of P. sauvagei were collected by mild electrical stimulation. Peptides were identified and characterized by transcriptome cloning, and the structure was confirmed by MALDI-TOF mass spectrometry and automated Edman degradation. This novel peptide was encoded by a single precursor of 61 amino acid residues, whose primary structure was deduced from cloned skin cDNA. Analysis of different amphibian tryptophyllins revealed that PsT-1 exhibited a high degree of primary structural similarity to its homologues, PdT-1 and PdT-2, from the Mexican giant leaf frog, Pachymedusa dacnicolor. A synthetic replicate of PsT-1 was found to inhibit bradykinin-induced vasorelaxation of phenylephrine pre-constricted rat tail artery smooth muscle. It was also found that PsT-1 had an anti-proliferative effect on three different human prostate cancer cell lines (LNCaP/PC3/DU145), by use of an MTT assay coupled with direct cell counting as measures of cell growth. These data indicate that PsT-1 is a likely bradykinin receptor antagonist and its biological effects are probably mediated through bradykinin receptors. As a BK antagonist, PST-1, with antagonistic effects on BK in artery smooth muscle, inhibition of proliferation in prostate cancer cells and lack of undesirable side effects, may have potential in cardiovascular, inflammatory and anticancer therapy.

Transcutaneous sacral neurostimulation for irritative voiding dysfunction

with refractory irritative voiding dysfunction. Following an initial response, patients may successfully apply this treatment themselves to ensure long-term relief. Objective: Patients with irritative voiding dysfunction are often unresponsive to standard clinical treatment. We evaluated the response of such individuals to transcutaneous electrical stimulation of the third sacral nerve. Methods: 32 patients with refractory irritative voiding dysfunction (31 female and 1 male; mean age 47 years) were recruited to the study. Ambulatory transcutaneous electrical neurostimulation was applied bilaterally to the third sacral dermatomes for 1 week. Symptoms of frequency, nocturia, urgency, and bladder pain were scored by each patient throughout and up to 6 months following treatment. Results: The mean daytime frequency was reduced from 11.3 to 7.96 (p = 0.01). Nocturia episodes were reduced from a mean of 2.6 to 1.8 (p = 0.01). Urgency and bladder pain mean symptom scores were reduced from 5.97 to 4.89 and from 1.48 to 0.64, respectively. After stopping therapy, symptoms returned to pretreatment levels within 2 weeks in 40% of the patients and within 6 months in 100%, Three patients who continued with neurostimulation remained satisfied with this treatment modality at 6 months. Conclusions: Transcutaneous third sacral nerve stimulation may be an effective and noninvasive ambulatory technique for the treatment of patients with refractory irritative voiding dysfunction. Following an initial response, patients may successfully apply this treatment themselves to ensure long-term relief.

Compósitos CNTs/biocerâmico para a estimulação elétrica óssea in situ

The present thesis aims to develop a biocompatible and electroconductor bone graft containing carbon nanotubes (CNTs) that allows the in situ regeneration of bone cells by applying pulsed external electrical stimuli. The CNTs were produced by chemical vapor deposition (CVD) by a semi-continuous method with a yield of ~500 mg/day. The deposition parameters were optimised to obtain high pure CNTs ~99.96% with controlled morphologies, fundamental requisites for the biomedical application under study. The chemical functionalisation of CNTs was also optimised to maximise their processability and biocompatibility. The CNTs were functionalised by the Diels-Alder cycloaddition of 1,3-butadiene. The biological behaviour of the functionalised CNTs was evaluated in vitro with the osteoblastic cells line MG63 and in vivo, by subcutaneous implantation in rats. The materials did not induce an expressed inflammatory response, but the functionalised CNTs showed a superior in vitro and in vivo biocompatibility than the non-functionalised ones. Composites of ceramic matrix, of bioglass (Glass) and hydroxyapatite (HA), reinforced with carbon nanotubes (CNT/Glass/HA) were processed by a wet approach. The incorporation of just 4.4 vol% of CNTs allowed the increase of 10 orders of magnitude of the electrical conductivity of the matrix. In vitro studies with MG63 cells show that the CNT/Glass/HA composites guarantee the adhesion and proliferation of bone cells, and stimulate their phenotype expression, namely the alkaline phosphate (ALP). The interactions between the composite materials and the culture medium (α-MEM), under an applied electrical external field, were studied by scanning vibrating electrode technique. An increase of the culture medium electrical conductivity and the electrical field confinement in the presence of the conductive samples submerged in the medium was demonstrated. The in vitro electrical stimulation of MG63 cells on the conductive composites promotes the increase of the cell metabolic activity and DNA content by 130% and 60%, relatively to the non-stimulated condition, after only 3 days of daily stimulation of 15 μA for 15 min. Moreover, the osteoblastic gene expression for Runx2, osteocalcin (OC) and ALP was enhanced by 80%, 50% and 25%, after 5 days of stimulation. Instead, for dielectric materials, the stimulus delivering was less efficient, giving an equal or lower cellular response than the non-stimulated condition. The proposed electroconductive bone grafts offer exciting possibilities in bone regeneration strategies by delivering in situ electrical stimulus to cells and consequent control of the new bone tissue formation rate. It is expected that conductive smart biomaterials might turn the selective bone electrotherapy of clinical relevance by decreasing the postoperative healing times.

Physical therapy with drug treatment in bell palsy: a focused review

ABSTRACT: The physical therapy (PT) associated with standard drug treatment (SDT) in Bell palsy has never been investigated. Randomized controlled trials or quasirandomized controlled trials have compared facial PT (except treatments such as acupuncture and osteopathic) combined with SDT against a control group with SDT alone. Participants included those older than 15 yrs with a clinical diagnosis of Bell palsy, and the primary outcome measure was motor function recovery by the House-Brackmann scale. The methodologic quality of each study was also independently assessed by two reviewers using the PEDro scale. Four studies met the inclusion criteria. Three trials indicate that PT in association with SDT supports higher motor function recovery than SDT alone between 15 days and 1 yr of follow-up. On the other hand, one trial showed that electrical stimulation added to conventional PT with SDT did not influence treatment outcomes. The present review suggests that the current practice of Bell palsy treatment by PT associated with SDT seems to have a positive effect on grade and time recovery compared with SDT alone. However, there is very little quality evidence from randomized controlled trials, and such evidence is insufficient to decide whether combined treatment is beneficial in the management of Bell palsy.

Mechanisms of long-term modulation of synaptic transmission in crayfish

Please consult the paper edition of this thesis to read. It is available on the 5th Floor of the Library at Call Number: Z 9999 B56 M68 2007

Modèles de dysfonction érectile chez le rat

Des modèles de dysfonction érectile (DE) ont été développés et étudiés chez le rat. Cependant, peu de choses sont connues dans certains modèles présentant des facteurs de risque de la DE, en l’occurrence le rat soumis à une diète riche en glucose, le rat avec une restriction de croissance intra-utérine (RCIU) et le rat avec l’infusion continue de l’angiotensine (Ang) II en ce qui concerne l’évaluation de la fonction érectile in vivo. C’est ainsi que nous nous sommes proposés cette étude. La fonction érectile a été mesurée par la stimulation électrique du nerf caverneux à des cohortes de rats mâles Sprague-Dawley de différents âges comme suit: 1) des rats jeunes de 12 semaines d’âge, adultes reproducteurs à la retraite d’environ 30 semaines d’âge et des rats de 27 et 29 semaines soumis à une diète riche en glucose par l’eau de breuvage (10%) à court (1 semaine), moyen (6 semaines) et long (12 ou 13 semaines) termes; 2) des rats jeunes âgés de 12 semaines recevant une infusion soit de l’Ang II (200ng/kg/min) soit de la saline par mini-pompes osmotiques sous-cutanées pendant 1 et 2 semaines; et 3) des rats adultes âgés de 36 semaines avec une RCIU. La fonction érectile a été représentée par des courbes de variations de pression intracaverneuse (PIC) et d’aire sous la courbe (ASC) normalisées avec la pression artérielle moyenne (PAM) en réponse à la stimulation nerveuse à différents volts. À la fin des expériences, les animaux ont été sacrifiés, le sang recueilli pour le dosage de la glycémie et de l’insulinémie; le pénis, l’aorte thoracique et le cœur prélevés à des fins d’analyses protéique et histologique. La diète riche en glucose à court terme a eu un effet néfaste sur la fonction érectile chez le jeune rat mais bénéfique chez le rat adulte reproducteur; de même que pour les études à long terme, la diète riche en glucose a amélioré ou renversé la DE associée au vieillissement. Les rats avec RCIU ont exhibé une baisse très significative de la fonction érectile. Ces détériorations ou améliorations de la fonction érectile avec le glucose ou dans la RCIU ont été principalement associées à des modifications de l’expression de l’Akt, en plus d’une augmentation de l’insuline sérique dans les groupes avec le glucose. L’Ang II a entraîné une baisse de la fonction érectile, statistiquement très significative après 1 semaine et maintenue après 2 semaines de traitement, sans causer des changements morphologiques au cœur et à l’aorte thoracique. En conclusion : l’atteinte du système érectile se fait précocement dans les complications cardiovasculaires liées à l’activation du SRA, l’implication de l’Akt dans la modulation de la fonction érectile dépend de type de vieillissement et de la diète, le RCIU est un facteur de risque pour la DE.

Transmission des voies olfactives aux cellules réticulospinales de la lamproie

Les informations olfactives sont connues pour leur capacité à induire des comportements moteurs spécifiques. En dépit de nombreuses observations comportementales chez les vertébrés, on ne connaît toujours pas les mécanismes et les voies nerveuses qui sous-tendent ces phénomènes de transformation olfacto-locomotrices. Chez la lamproie, des travaux récents ont permis de décrire cette voie, et les mécanismes responsables de la transformation des entrées olfactives en activité locomotrice (Derjean et al., 2010). Cette voie prend origine dans la partie médiane du bulbe olfactif, et envoie des projections vers le tubercule postérieur, une région qui se trouve dans le diencéphale. De là, les neurones projettent directement vers la Région Locomotrice Mésencéphalique, connue pour envoyer des connexions vers les neurones réticulospinaux, et activer la locomotion. L’objectif de cette étude était d’établir si l’ensemble des neurones réticulospinaux répond aux stimulations olfactives. Pour ce faire, nous avons utilisé sur une préparation de cerveau isolé de lamproie des techniques d’électrophysiologie et d’imagerie calcique. La stimulation électrique des nerfs olfactifs, de la région médiane du bulbe olfactif ou du tubercule postérieur a provoqué une activation de toutes les cellules réticulospinales qui se retrouvent dans les quatre noyaux réticulaires (ARRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Antérieur; MRN : Noyau Réticulaire Mésencéphalique; MRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Moyen; PRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Postérieur). Seule la partie médiane du bulbe olfactif est impliquée dans le passage de l’information olfactive vers les neurones réticulospinaux. Nous avons aussi découvert que le blocage des récepteurs GABAergiques dans la partie médiane du bulbe olfactif augmentait les réponses olfactives de façon considérable dans les cellules réticulospinales. Nous avons montré ainsi qu’il existe un tonus inhibiteur impliqué dans la dépression modulatrice de la voie olfacto-locomotrice. Ce travail a permis de montrer que la stimulation des afférences sensorielles olfactives active simultanément l’ensemble des populations de neurones réticulospinaux qui commandent la locomotion. De plus, il existerait un tonus inhibiteur GABAergique, au niveau de la partie médiane du bulbe olfactif, responsable d’une dépression modulatrice dans la voie olfacto-locomotrice.

Étude des mécanismes psychophysiologiques de la modulation volontaire de la douleur par le biofeedback et la respiration.

Bien que la douleur soit une expérience subjective universelle, la façon de la percevoir et de l’interpréter est modulée par une multitude de facteurs. Plusieurs interventions cognitives se sont montrées efficaces pour réduire la douleur dans des conditions cliniques et expérimentales. Cette thèse s’intéressera particulièrement aux mécanismes psychophysiologiques impliqués dans les stratégies de modulation volontaire de la douleur. Ces stratégies sont intéressantes puisqu’elles encouragent une prise en charge par l’individu, lui permettant de jouer un rôle actif dans la régulation de sa douleur. La première étude s’intéresse à l’efficacité du biofeedback comme moyen de modulation volontaire de la douleur. Il s’agissait de déterminer si le fait de présenter une rétroaction de l’amplitude du réflex RIII (évoqué par une stimulation électrique du nerf sural) au cours d’un entraînement de plusieurs essais permettrait au participant d’adopter des stratégies de modulation de la douleur et d’activer volontairement des mécanismes de contrôle descendant de la douleur. De façon à évaluer spécifiquement les changements induits par le biofeedback, la modulation du réflexe RIII et de la douleur était comparée dans trois groupes (biofeedback valide, faux biofeedback et groupe contrôle sans rétroaction). Dans les trois groupes, il était suggéré aux participants d’utiliser des stratégies cognitives de modulation de la douleur (attention, modulation de la respiration, réévaluation cognitive et imagerie mentale) afin d’augmenter ou de diminuer leur réflexe RIII comparativement à leur niveau de base. Les résultats de notre étude indiquent que les participants des 3 groupes ont réussi à moduler leur réflexe RIII (p<0,001) ainsi que leurs évaluations de douleur (p<0,001) (intensité et désagrément). Les résultats de notre étude montrent que l’entraînement au biofeedback n’était pas nécessaire pour obtenir une modulation du réflexe RIII et de la douleur, ce qui suggère que l’utilisation de stratégies cognitives pourrait être suffisante pour déclencher des mécanismes de contrôle de la douleur. La deuxième étude découle de la première et s’intéressait à l’influence de la fréquence et de la phase respiratoire sur la nociception spinale, l’activité cérébrale et la perception de douleur. Le contrôle volontaire de la respiration est un moyen commun de régulation des émotions et est fréquemment utilisé en combinaison avec d’autres techniques (ex. : relaxation, méditation) dans le but de réguler la douleur. Les participants étaient invités à synchroniser leur respiration à des indices sonores indiquant le moment de l’inspiration et de l’expiration. Trois patrons de respiration étaient proposés (respiration à 0,1Hz avec une inspiration de 4 secondes, respiration à 0,1Hz avec une inspiration de 2 secondes et respiration à 0,2Hz avec une inspiration de 2 secondes. La moitié des stimulations étaient données durant l’inspiration et l’autre moitié durant l’expiration. Afin d’évaluer l’effet de ces manipulations, l’amplitude du RIII, l’évaluation subjective d’intensité de la douleur et de l’anxiété suscitée par le choc en plus des potentiels évoqués étaient mesurés. Les résultats de cette étude démontrent que les évaluations d’intensité de la douleur n’étaient pas affectées par le patron respiratoire (p=0,3), mais étaient statistiquement plus basses durant l’inspiration comparativement à l’expiration (p=0,02). Un effet de phase (p=0,03) était également observé sur les potentiels évoqués durant la condition de respiration à 0,1hHz avec une inspiration de 2 secondes comparativement au patron de respiration de 0,2Hz. Paradoxalement, l’amplitude du réflexe RIII était augmenté durant l’inspiration (p=0,02) comparativement à l’expiration. Ces résultats montrent que la manipulation de la fréquence et de la phase respiratoires (par une synchronisation imposée) a un effet marginal sur les évaluations de douleur et sur l’activité cérébrale et spinale évoquée par une stimulation électrique (douleur aigüe). Cela suggère que d’autres mécanismes contribuent aux effets analgésiques observés dans la relaxation et la méditation. Plus largement, nos résultats font état de la nécessité d’études plus approfondies avec une méthodologie plus rigoureuse afin de contrôler les effets non spécifiques aux traitements évalués. Une meilleure connaissance des mécanismes sous-tendant chaque stratégie permettrait de mieux cibler les clientèles susceptibles d’y répondre et de mieux considérer le ratio coût bénéfice de chaque traitement.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Comparación entre analgesia epidural continua vs bloqueo nervio periférico en niños llevados a cirugía múltiple de miembros inferiores

Las cirugías reconstructivas múltiples de miembros inferiores son intervenciones quirúrgicas que implican un difícil manejo analgésico en el postoperatorio, actualmente la técnica analgésica usada es la analgesia peridural; sin embargo los efectos adversos asociados a esta no la hacen una técnica ideal para manejo de dolor. Los bloqueos de nervio periférico han aparecido como una alternativa para el manejo del dolor; pero no se ha difundido ampliamente su uso. Se pretende evaluar la disminución de efectos adversos con el uso de bloqueos de nervio periférico sobre la analgesia epidural. Este estudio piloto inicial se realizo para verificar efectividad técnicas a usar y problemas que se pudieran presentar. Se aplico el protocolo en 23 pacientes que fueron llevados a cirugía de miembros inferiores, se dividieron en 2 grupos 11 recibieron bloqueos de nervio periférico y 12 analgesia epidural. Se les realizo seguimiento por 48 horas y se evaluó el control del dolor, consumo de opioides y efectos adversos. El tiempo de colocación del bloqueo fue similar en ambos grupos, el grupo de bloqueos presento menos episodios de dolor y menos episodios de dolor severo. No se presento retención urinaria en ningún paciente pero en el grupo de epidural se presento mayor incidencia de nausea y vomito (60% vs 45%). Se encontró que los bloqueos de nervio periférico son una adecuada opción para el manejo del dolor en este tipo de cirugías; y al parecer disminuye la incidencia de eventos adversos asociados a la analgesia epidural.

H∞ robust control design for unsupported paraplegic standing: experimental evaluation

This paper is concerned with the design of robust feedback H~-control systems for the control of the upright posture of paraplegic persons standing. While the subject stands in a special apparatus, stabilising torque at the ankle joint is generated by electrical stimulation of the paralyzed calf muscles. Since the muscles acting as actuators in this setup show a significant degree of nonlinearity, a robust H~-control design is used. The design approach is implemented in experiments with a paraplegic subject. The results demonstrate good performance and closed loop stability over the whole range of operation.

The neurochemically diverse intermedius nucleus of the medulla as a source of excitatory and inhibitory synaptic input to the nucleus tractus solitarii

Sensory afferent signals from neck muscles have been postulated to influence central cardiorespiratory control as components of postural reflexes, but neuronal pathways for this action have not been identified. The intermedius nucleus of the medulla (InM) is a target of neck muscle spindle afferents and is ideally located to influence such reflexes but is poorly investigated. To aid identification of the nucleus, we initially produced three-dimensional reconstructions of the InM in both mouse and rat. Neurochemical analysis including transgenic reporter mice expressing green fluorescent protein in GABA-synthesizing neurons, immunohistochemistry, and in situ hybridization revealed that the InM is neurochemically diverse, containing GABAegric and glutamatergic neurons with some degree of colocalization with parvalbumin, neuronal nitric oxide synthase, and calretinin. Projections from the InM to the nucleus tractus solitarius (NTS) were studied electrophysiologically in rat brainstem slices. Electrical stimulation of the NTS resulted in antidromically activated action potentials within InM neurons. In addition, electrical stimulation of the InM resulted in EPSPs that were mediated by excitatory amino acids and IPSPs mediated solely by GABA(A) receptors or by GABA(A) and glycine receptors. Chemical stimulation of the InM resulted in (1) a depolarization of NTS neurons that were blocked by NBQX (2,3-dioxo-6-nitro-1,2,3,4-tetrahydrobenzo[f]quinoxaline-7-sulfonoamide) or kynurenic acid and (2) a hyperpolarization of NTS neurons that were blocked by bicuculline. Thus, the InM contains neurochemically diverse neurons and sends both excitatory and inhibitory projections to the NTS. These data provide a novel pathway that may underlie possible reflex changes in autonomic variables after neck muscle spindle afferent activation.