Strokes restricted to the insular cortex

Résumé: L'objectif de l'étude est de caractériser la manifestation clinique d'une atteinte vasculaire cérébrale ischémique aiguë limitée au cortex insulaire, région intrigante et méconnue du cerveau humain. Dans la pratique clinique, une atteinte vasculaire aiguë limitée à l'insula, sans compromission d'autres régions cérébrales, est exceptionnelle et sa manifestation clinique neurologique est souvent non reconnue. L'étude est focalisée sur quatre patients, inscrits dans le Lausanne Stroke Registry, présentant une nouvelle atteinte vasculaire cérébrale avec une lésion unique purement limitée au cortex insulaire, objectivée à l'aide de la résonance magnétique (IRM). L'étude a mis en évidence cinq manifestations cliniques principales : 1) Troubles de la sensibilité corporelle sont révélé chez trois patients avec une atteinte insulaire postérieure (deux avec un syndrome pseudothalamique, un avec un déficit à distribution partielle). 2) Un patient avec une lésion insulaire postérieure gauche présent des troubles du goût. 3) Un syndrome pseudovestibulaire avec vertiges non rotatoires, instabilité à la marche sans nystagmus, est mis en évidence chez trois patients avec une atteinte ischémique insulaire postérieure. 4) Un patient avec atteinte de l'insula postérieure droite présente des épisodes d'hypertension artérielle d'origine cryptique. 5) Des troubles neuropsychologiques tels qu'aphasie et dysarthrie sont détectés chez les patients avec une atteinte insulaire postérieure gauche, un épisode de somatoparaphrénie est rapporté avec une atteinte insulaire postérieure droite. En conclusion, les atteintes vasculaires cérébrales ischémiques aiguës limitées au cortex insulaire postérieur peuvent se manifester principalement avec un tableau clinique caractérisé par un syndrome pseudothalamique associé à une symptomatologie pseudovertigineuse. Les lésions insulaires postérieures peuvent se manifester avec une dysarthrie et des troubles du goût, une aphasie (gauche), une somatoparaphrénie et une dysfonction hypertensive (droite). L'étude n'a pas mis en évidence de dysphagie, reportée dans les atteintes insulaires antérieures. Abstract: Objective: To characterize clinically acute insular strokes from four patients with, a first ever acute stroke restricted to the insula on MRI. Methods: The authors studied the clinical presentation of four patients with a first ever acute stroke restricted to the insula on MRI. Results: The authors found five main groups of clinical presentations: 1) somatosensory deficits in three patients with posterior insular stroke (two with a transient pseudothalamic sensory syndrome, one with partial distribution); 2) gustatory disorder in a patient with left posterior insular infarct; 3) vestibular-like syndrome, with dizziness, gait instability, and tendency to fall, but no nystagmus, in three patients with posterior insular strokes; 4) cardiovascular disturbances, consisting of hypertensive episodes in a patient with a right posterior insular infarct; and 5) neuropsychological disorders, including aphasia (left posterior insula), dysarthria, and transient somatoparaphrenia (right posterior insula). Conclusion: Strokes restricted to the posterior insula may present with pseudothalamic sensory and vestibular-like syndromes as prominent clinical manifestations, but also dysarthria and aphasia (in left lesions), somatoparaphrenia (right lesions) and gustatory dysfunction and blood pressure with hypertensive episodes in right lesions; we did not find acute dysphagia reported in anterior, insular strokes.

Un oeil sur la langue : aspects neuro-cognitifs du processus de la navigation chez l'aveugle-né

La vision est un élément très important pour la navigation en général. Grâce à des mécanismes compensatoires les aveugles de naissance ne sont pas handicapés dans leurs compétences spatio-cognitives, ni dans la formation de nouvelles cartes spatiales. Malgré l’essor des études sur la plasticité du cerveau et la navigation chez les aveugles, les substrats neuronaux compensatoires pour la préservation de cette fonction demeurent incompris. Nous avons démontré récemment (article 1) en utilisant une technique d’analyse volumétrique (Voxel-Based Morphometry) que les aveugles de naissance (AN) montrent une diminution de la partie postérieure de l’hippocampe droit, structure cérébrale importante dans la formation de cartes spatiales. Comment les AN forment-ils des cartes cognitives de leur environnement avec un hippocampe postérieur droit qui est significativement réduit ? Pour répondre à cette question nous avons choisi d’exploiter un appareil de substitution sensorielle qui pourrait potentiellement servir à la navigation chez les AN. Cet appareil d’affichage lingual (Tongue display unit -TDU-) retransmet l’information graphique issue d’une caméra sur la langue. Avant de demander à nos sujets de naviguer à l’aide du TDU, il était nécessaire de nous assurer qu’ils pouvaient « voir » des objets dans l’environnement grâce au TDU. Nous avons donc tout d’abord évalué l’acuité « visuo »-tactile (article 2) des sujets AN pour les comparer aux performances des voyants ayant les yeux bandées et munis du TDU. Ensuite les sujets ont appris à négocier un chemin à travers un parcours parsemé d’obstacles i (article 3). Leur tâche consistait à pointer vers (détection), et contourner (négociation) un passage autour des obstacles. Nous avons démontré que les sujets aveugles de naissance non seulement arrivaient à accomplir cette tâche, mais encore avaient une performance meilleure que celle des voyants aux yeux bandés, et ce, malgré l’atrophie structurelle de l’hippocampe postérieur droit, et un système visuel atrophié (Ptito et al., 2008). Pour déterminer quels sont les corrélats neuronaux de la navigation, nous avons créé des routes virtuelles envoyées sur la langue par le biais du TDU que les sujets devaient reconnaitre alors qu’ils étaient dans un scanneur IRMf (article 4). Nous démontrons grâce à ces techniques que les aveugles utilisent un autre réseau cortical impliqué dans la mémoire topographique que les voyants quand ils suivent des routes virtuelles sur la langue. Nous avons mis l’emphase sur des réseaux neuronaux connectant les cortex pariétaux et frontaux au lobe occipital puisque ces réseaux sont renforcés chez les aveugles de naissance. Ces résultats démontrent aussi que la langue peut être utilisée comme une porte d’entrée vers le cerveau en y acheminant des informations sur l’environnement visuel du sujet, lui permettant ainsi d’élaborer des stratégies d’évitement d’obstacles et de se mouvoir adéquatement.

Les habiletés spatio-cognitives des aveugles de naissance : résolution de labyrinthes tactiles

La navigation repose en majeure partie sur la vision puisque ce sens nous permet de rassembler des informations spatiales de façon simultanée et de mettre à jour notre position par rapport à notre environnement. Pour plusieurs aveugles qui se fient à l’audition, le toucher, la proprioception, l’odorat et l’écholocation pour naviguer, sortir à l’extérieur de chez soi peut représenter un défi considérable. Les recherches sur le circuit neuronal de la navigation chez cette population en particulier s’avèrent donc primordiales pour mieux adapter les ressources aux handicapés visuels et réussir à les sortir de leur isolement. Les aveugles de naissance constituent aussi une population d’intérêt pour l’étude de la neuroplasticité. Comme leur cerveau s’est construit en absence d’intrant visuel, la plupart des structures reliées au sens de la vue sont réduites en volume par rapport à ceux de sujets voyants. De plus, leur cortex occipital, une région normalement dédiée à la vision, possède une activité supramétabolique au repos, ce qui peut représenter un territoire vierge pouvant être recruté par les autres modalités pour exécuter diverses tâches sensorielles. Plusieurs chercheurs ont déjà démontré l’implication de cette région dans des tâches sensorielles comme la discrimination tactile et la localisation auditive. D’autres changements plastiques de nature intramodale ont aussi été observés dans le circuit neuronal de la navigation chez ces aveugles. Par exemple, la partie postérieure de l’hippocampe, impliquée dans l’utilisation de cartes mentales, est réduite en volume alors que la section antérieure est élargie chez ces sujets. Bien que ces changements plastiques anatomiques aient bel et bien été observés chez les aveugles de naissance, il reste toutefois à les relier avec leur aspect fonctionnel. Le but de la présente étude était d’investiguer les corrélats neuronaux de la navigation chez l’aveugle de naissance tout en les reliant avec leurs habiletés spatio-cognitives. La première étude comportementale a permis d’identifier chez les aveugles congénitaux une difficulté d’apprentissage de routes tactiles construites dans des labyrinthes de petite échelle. La seconde étude, employant la technique d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, a relié ces faiblesses au recrutement de régions cérébrales impliquées dans le traitement d’une perspective égocentrique, comme le lobule pariétal supérieur droit. Alors que des sujets voyants aux yeux bandés excellaient dans la tâche des labyrinthes, ces derniers recrutaient des structures impliquées dans un traitement allocentrique, comme l’hippocampe et le parahippocampe. Par ailleurs, la deuxième étude a confirmé le recrutement du cortex occipital dans une tâche de navigation chez les aveugles seulement. Ceci confirme l’implication de la plasticité intermodale dans des tâches cognitives de plus haut niveau, comme la navigation.

Étude de la perfusion cérébrale régionale dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Le trouble comportemental en sommeil paradoxal (TCSP) se caractérise par une perte de l’atonie musculaire en sommeil paradoxal et par des manifestations motrices élaborées souvent associées au contenu onirique. Le TCSP peut apparaître sous une forme idiopathique (TCSPi), mais il est fréquemment lié à certains désordres neurodégénératifs, dont les synucléinopathies. Des marqueurs biologiques des synucléinopathies, tels que la présence d’anomalies au plan de la motricité, de la détection des odeurs ainsi que de la discrimination des couleurs, ont été retrouvés dans le TCSPi. De plus, des perturbations de l’activité cérébrale en neuroimagerie ainsi que du fonctionnement cognitif ont été observées chez ces patients. Des études ont démontré que le TCSPi pouvait précéder l’apparition d’une maladie de Parkinson (MP) ou d’une démence à corps de Lewy (DCL). Ceci suggère que le TCSPi représenterait un facteur de risque des synucléinopathies. L’objectif principal du présent projet est d’étudier les anomalies du débit sanguin cérébral régional (DSCr) de repos avec la tomographie par émission monophotonique (TEM) dans le TCSPi. Deux études ont été réalisées. La première visait à comparer le DSCr entre des patients avec un TCSPi et des sujets sains, puis d’explorer la relation entre l’activité cérébrale et la présence de marqueurs biologiques des synucléinopathies. Les résultats ont montré une diminution de la perfusion cérébrale dans les régions frontales et pariétales ainsi qu’une augmentation de la perfusion au niveau du pont, du putamen et des hippocampes chez les patients avec un TCSPi. Une relation significative entre la performance des sujets avec un TCSPi à une épreuve de discrimination des couleurs et la perfusion cérébrale au niveau des régions frontales et occipitales a été mise en évidence. Dans l’ensemble, ces résultats ont démontré des anomalies du DSCr chez les patients avec un TCSPi qui sont similaires à celles observées par d’autres études en neuroimagerie dans la MP. Ceci suggère des atteintes neuroanatomiques semblables entre ces pathologies. La seconde étude en TEM a été effectuée dans le but d’examiner les modifications du DSCr associées aux perturbations du fonctionnement cognitif dans le TCSPi. Pour ce faire, le DSCr a été comparé entre un sous-groupe de patients avec un TCSPi et un trouble cognitif léger (TCL), un sous-groupe de patients avec un TCSPi sans TCL et un groupe de sujets sains. Les résultats ont montré que seuls les patients avec un TCSPi et un TCL présentaient une diminution de la perfusion cérébrale dans les aires corticales postérieures (occipitales et temporo-pariétales). Ces observations sont similaires à celles rapportées dans la MP avec démence et la DCL dans les études en neuroimagerie. En conclusion, les résultats de ces deux études ont montré des perturbations du DSCr dans le TCSPi, similaires à celles observées dans les synucléinopathies. Par ailleurs, nos résultats ont mis en évidence que les patients avec un TCSPi et un TCL présentaient les mêmes anomalies de la perfusion cérébrale que les patients avec une MP avec démence et/ou une DCL. La présence de tels marqueurs des synucléinopathies dans le TCSPi suggère que ces patients pourraient être plus à risque d’évoluer vers ce type de maladie neurodégénérative.

Hemodynamic changes during posterior epilepsies: an eeg-fnirs study

Posterior epilepsies are relatively rare, mainly suspected clinically by the presence of visual auras. Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) is an emerging non-invasive imaging technique that has the potential to monitor hemodynamic changes during epileptic activity. Combined with electroencephalography (EEG), 9 patients with posterior epilepsies were recorded using EEG-fNIRS with large sampling (19 EEG electrodes and over 100 fNIRS channels). Spikes and seizures were carefully marked on EEG traces, and convolved with a standard hemodynamic response function for general linear model (GLM) analysis. GLM results for seizures (in 3 patients) and spikes (7 patients) were broadly sensitive to the epileptic focus in 7/9 patients, and specific in 5/9 patients with fNIRS deoxyhemoglobin responses lateralized to the correct lobe, and to plausible locations within the occipital or parietal lobes. This work provides evidence that EEG-fNIRS is a sensitive technique for monitoring posterior epileptic activity.

Origine des projections sensorimotrices dans des sous-régions du cortex moteur primaire chez le singe capucin.

Certaines études ont démontrés que les connexions entre l’aire prémotrice ventrale (PMv) et la région de la main du cortex moteur primaire (M1) sont distribuées non-uniformément, ciblant des sous-régions spécifiques dans M1. Dans la présente étude nous avons voulu développer ces résultats en étudiant la distribution au sein de M1 des projections corticales issues de PMv, l’aire prémotrice dorsale (PMd), l’aire motrice supplémentaire (SMA) et les aires pariétales 1, 2 et 5. Pour se faire, nous avons combiné des approches électrophysiologiques et anatomiques chez trois singes naïfs du Nouveau Monde (Cebus apella) pour examiner l’organisation et la spécificité topographique des projections corticales dans M1. Nos résultats indiquent que quatre sous-régions à l’intérieur de la région dédiée à la main reçoivent des inputs prédominants de différentes aires sensorimotrices. Ces résultats suggèrent que des sous-régions de M1 puissent avoir des fonctions spécifiques pour le contrôle moteur de la main et des doigts.

Further characterization of muscarinic agonist-induced epileptiform bursting activity in immature rat piriform cortex, in vitro

The characteristics of muscarinic acetylcholine receptor agonist-induced epileptiform bursting seen in immature rat piriform cortex slices in vitro were further investigated using intracellular recording, with particular focus on its postnatal age-dependence (P+14-P+30), pharmacology, site(s) of origin and the likely contribution of the muscarinic acetylcholine receptor agonist-induced post-stimulus slow afterdepolarization and gap junction functionality toward its generation. The muscarinic agonist, oxotremorine-M (10 microM), induced rhythmic bursting only in immature piriform cortex slices; however, paroxysmal depolarizing shift amplitude, burst duration and burst incidence were inversely related to postnatal age. No significant age-dependent changes in neuronal membrane properties or postsynaptic muscarinic responsiveness accounted for this decline. Burst incidence was higher when recorded in anterior and posterior regions of the immature piriform cortex. In adult and immature neurones, oxotremorine-M effects were abolished by M1-, but not M2-muscarinic acetylcholine receptor-selective antagonists. Rostrocaudal lesions, between piriform cortex layers I and II, or layer III and endopiriform nucleus in adult or immature slices did not influence oxotremorine-M effects; however, the slow afterdepolarization in adult (but not immature) lesioned slices was abolished. Gap junction blockers (carbenoxolone or octanol) disrupted muscarinic bursting and diminished the slow afterdepolarization in immature slices, suggesting that gap junction connectivity was important for bursting. Our data show that neural networks within layers II-III function as primary oscillatory circuits for burst initiation in immature rat piriform cortex during persistent muscarinic receptor activation. Furthermore, we propose that muscarinic slow afterdepolarization induction and gap junction communication could contribute towards the increased epileptiform susceptibility of this brain area.

Individual differences in the effects of perceived controllability on pain perception: critical role of the prefrontal cortex

The degree to which perceived controllability alters the way a stressor is experienced varies greatly among individuals. We used functional magnetic resonance imaging to examine the neural activation associated with individual differences in the impact of perceived controllability on self-reported pain perception. Subjects with greater activation in response to uncontrollable (UC) rather than controllable (C) pain in the pregenual anterior cingulate cortex (pACC), periaqueductal gray (PAG), and posterior insula/SII reported higher levels of pain during the UC versus C conditions. Conversely, subjects with greater activation in the ventral lateral prefrontal cortex (VLPFC) in anticipation of pain in the UC versus C conditions reported less pain in response to UC versus C pain. Activation in the VLPFC was significantly correlated with the acceptance and denial subscales of the COPE inventory [Carver, C. S., Scheier, M. F., & Weintraub, J. K. Assessing coping strategies: A theoretically based approach. Journal of Personality and Social Psychology, 56, 267–283, 1989], supporting the interpretation that this anticipatory activation was associated with an attempt to cope with the emotional impact of uncontrollable pain. A regression model containing the two prefrontal clusters (VLPFC and pACC) predicted 64% of the variance in pain rating difference, with activation in the two additional regions (PAG and insula/SII) predicting almost no additional variance. In addition to supporting the conclusion that the impact of perceived controllability on pain perception varies highly between individuals, these findings suggest that these effects are primarily top-down, driven by processes in regions of the prefrontal cortex previously associated with cognitive modulation of pain and emotion regulation.

Shared neural circuits for mentalizing about the self and others

Although many examples exist for shared neural representations of self and other, it is unknown how such shared representations interact with the rest of the brain. Furthermore, do high-level inference-based shared mentalizing representations interact with lower level embodied/simulation-based shared representations? We used functional neuroimaging (fMRI) and a functional connectivity approach to assess these questions during high-level inference-based mentalizing. Shared mentalizing representations in ventromedial prefrontal cortex, posterior cingulate/precuneus, and temporo-parietal junction (TPJ) all exhibited identical functional connectivity patterns during mentalizing of both self and other. Connectivity patterns were distributed across low-level embodied neural systems such as the frontal operculum/ventral premotor cortex, the anterior insula, the primary sensorimotor cortex, and the presupplementary motor area. These results demonstrate that identical neural circuits are implementing processes involved in mentalizing of both self and other and that the nature of such processes may be the integration of low-level embodied processes within higher level inference-based mentalizing.

Neural mechanisms of visual object priming: evidence for perceptual and semantic distinctions in fusiform cortex

Previous functional imaging studies have shown that facilitated processing of a visual object on repeated, relative to initial, presentation (i.e., repetition priming) is associated with reductions in neural activity in multiple regions, including fusiforin/lateral occipital cortex. Moreover, activity reductions have been found, at diminished levels, when a different exemplar of an object is presented on repetition. In one previous study, the magnitude of diminished priming across exemplars was greater in the right relative to the left fusiform, suggesting greater exemplar specificity in the right. Another previous study, however, observed fusiform lateralization modulated by object viewpoint, but not object exemplar. The present fMRI study sought to determine whether the result of differential fusiform responses for perceptually different exemplars could be replicated. Furthermore, the role of the left fusiform cortex in object recognition was investigated via the inclusion of a lexical/semantic manipulation. Right fusiform cortex showed a significantly greater effect of exemplar change than left fusiform, replicating the previous result of exemplar-specific fusiform lateralization. Right fusiform and lateral occipital cortex were not differentially engaged by the lexical/semantic manipulation, suggesting that their role in visual object recognition is predominantly in the. C visual discrimination of specific objects. Activation in left fusiform cortex, but not left lateral occipital cortex, was modulated by both exemplar change and lexical/semantic manipulation, with further analysis suggesting a posterior-to-anterior progression between regions involved in processing visuoperceptual and lexical/semantic information about objects. The results are consistent with the view that the right fusiform plays a greater role in processing specific visual form information about objects, whereas the left fusiform is also involved in lexical/semantic processing. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Perceiving time to collision activates the sensorimotor cortex

The survival of many animals hinges upon their ability to avoid collisions with other animals or objects or to precisely control the timing of collisions. Optical expansion provides a compelling impression of object approach and in principle can provide the basis for judgments of time to collision (TTC) [1]. It has been demonstrated that pigeons [2] and houseflies [3] have neural systems that can initiate rapid coordinated actions on the basis of optical expansion. In the case of humans, the linkage between judgments of TTC and coordinated action has not been established at a cortical level. Using functional magnetic resonance imaging (fMRI), we identified superior-parietal and motor-cortex areas that are selectively active during perceptual TTC judgments, some of which are normally involved in producing reach-to-grasp responses. These activations could not be attributed to actual movement of participants. We demonstrate that networks involved in the computational problem of extracting TTC from expansion information have close correspondence with the sensorimotor systems that would be involved in preparing a timed motor response, such as catching a ball or avoiding collision.

Motor brain regions are involved in the encoding of delayed intentions: a fMRI study

In studies of prospective memory, recall of the content of delayed intentions is normally excellent, probably because they contain actions that have to be enacted at a later time. Action words encoded for later enactment are more accessible from memory than those encoded for later verbal report [Freeman, J.E., and Ellis, J.A. 2003a. The representation of delayed intentions: A prospective subject-performed task? Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 29, 976-992.]. As this higher assessibility is lost when the intended actions have to be enacted during encoding, or when a motor interference task is introduced concurrent to intention encoding, Freeman and Ellis suggested that the advantage of to-be-enacted actions is due to additional preparatory motor operations during encoding. Accordingly, in a fMRI study with 10 healthy young participants, we investigated whether motor brain regions are differentially activated during verbal encoding of actions for later enactment with the right hand in contrast to verbal encoding of actions for later verbal report. We included an additional condition of verbal encoding of abstract verbs for later verbal report to investigate whether the semantic motor information inherent in action verbs in contrast to abstract verbs activates motor brain regions different from those involved in the verbal encoding of actions for later enactment. Differential activation for the verbal encoding of to-be-enacted actions in contrast to to-be-reported actions was found in brain regions known to be involved in covert motor preparation for hand movements, i.e. the postcentral gyrus, the precuneus, the dorsal and ventral premotor cortex, the posterior middle temporal gyrus and the inferior parietal lobule. There was no overlap between these brain regions and those differentially activated during the verbal encoding of actions in contrast to abstract verbs for later verbal report. Consequently, the results of this fMRI study suggest the presence of preparatory motor operations during the encoding of delayed intentions requiring a future motor response, which cannot be attributed to semantic information inherent to action verbs. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Fetal testosterone influences sexually dimorphic gray matter in the human brain

In nonhuman species, testosterone is known to have permanent organizing effects early in life that predict later expression of sex differences in brain and behavior. However, in humans, it is still unknown whether such mechanisms have organizing effects on neural sexual dimorphism. In human males, we show that variation in fetal testosterone (FT) predicts later local gray matter volume of specific brain regions in a direction that is congruent with sexual dimorphism observed in a large independent sample of age-matched males and females from the NIH Pediatric MRI Data Repository. Right temporoparietal junction/posterior superior temporal sulcus (RTPJ/pSTS), planum temporale/parietal operculum (PT/PO), and posterior lateral orbitofrontal cortex (plOFC) had local gray matter volume that was both sexually dimorphic and predicted in a congruent direction by FT. That is, gray matter volume in RTPJ/pSTS was greater for males compared to females and was positively predicted by FT. Conversely, gray matter volume in PT/PO and plOFC was greater in females compared to males and was negatively predicted by FT. Subregions of both amygdala and hypothalamus were also sexually dimorphic in the direction of Male > Female, but were not predicted by FT. However, FT positively predicted gray matter volume of a non-sexually dimorphic subregion of the amygdala. These results bridge a long-standing gap between human and nonhuman species by showing that FT acts as an organizing mechanism for the development of regional sexual dimorphism in the human brain.

The primary somatosensory cortex largely contributes to the early part of the cortical response elicited by nociceptive stimuli.

Research on the cortical sources of nociceptive laser-evoked brain potentials (LEPs) began almost two decades ago (Tarkka and Treede, 1993). Whereas there is a large consensus on the sources of the late part of the LEP waveform (N2 and P2 waves), the relative contribution of the primary somatosensory cortex (S1) to the early part of the LEP waveform (N1 wave) is still debated. To address this issue we recorded LEPs elicited by the stimulation of four limbs in a large population (n=35). Early LEP generators were estimated both at single-subject and group level, using three different approaches: distributed source analysis, dipolar source modeling, and probabilistic independent component analysis (ICA). We show that the scalp distribution of the earliest LEP response to hand stimulation was maximal over the central-parietal electrodes contralateral to the stimulated side, while that of the earliest LEP response to foot stimulation was maximal over the central-parietal midline electrodes. Crucially, all three approaches indicated hand and foot S1 areas as generators of the earliest LEP response. Altogether, these findings indicate that the earliest part of the scalp response elicited by a selective nociceptive stimulus is largely explained by activity in the contralateral S1, with negligible contribution from the secondary somatosensory cortex (S2).

Causal evidence for frontal involvement in memory target maintenance by posterior brain areas during distracter interference of visual working memory

Dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) is recruited during visual working memory (WM) when relevant information must be maintained in the presence of distracting information. The mechanism by which DLPFC might ensure successful maintenance of the contents of WM is, however, unclear; it might enhance neural maintenance of memory targets or suppress processing of distracters. To adjudicate between these possibilities, we applied time-locked transcranial magnetic stimulation (TMS) during functional MRI, an approach that permits causal assessment of a stimulated brain region's influence on connected brain regions, and evaluated how this influence may change under different task conditions. Participants performed a visual WM task requiring retention of visual stimuli (faces or houses) across a delay during which visual distracters could be present or absent. When distracters were present, they were always from the opposite stimulus category, so that targets and distracters were represented in distinct posterior cortical areas. We then measured whether DLPFC-TMS, administered in the delay at the time point when distracters could appear, would modulate posterior regions representing memory targets or distracters. We found that DLPFC-TMS influenced posterior areas only when distracters were present and, critically, that this influence consisted of increased activity in regions representing the current memory targets. DLPFC-TMS did not affect regions representing current distracters. These results provide a new line of causal evidence for a top-down DLPFC-based control mechanism that promotes successful maintenance of relevant information in WM in the presence of distraction.