The auditory pathway in cat corpus callosum.

The cortical auditory fields of the two hemispheres are interconnected via the corpus callosum. We have investigated the topographical arrangement of auditory callosal axons in the cat. Following circumscribed biocytin injections in the primary (AI), secondary (AII), anterior (AAF) and posterior (PAF) auditory fields, labelled axons have been found in the posterior two-thirds of the corpus callosum. Callosal axons labelled by small individual cortical injections did not form a tight bundle at the callosal midsagittal plane but spread over as much as one-third of the corpus callosum. Axons originating from different auditory fields were roughly topographically ordered, reflecting to some extent the rostro-caudal position of the field of origin. Axons from AAF crossed on average more rostrally than axons from AI; the latter crossed more rostrally than axons from PAF and AII. Callosal axons originating in a discrete part of the cortex travelled first in a relatively tight bundle to the telo-diencephalic junction and then dispersed progressively. In conclusion, the cat corpus callosum does not contain a sector reserved for auditory axons, nor a strictly topographically ordered auditory pathway. This observation is of relevance to neuropsychological and neuropathological observations in man.

Étude du mécanisme de transport des cations par la Na, K-ATPase et de son implication dans la migraine familiale hémiplégique de type 2

Résumé La Na,K-ATPase est une protéine transmembranaire, présente dans toutes les cellules de mammifères et indispensable à la viabilité cellulaire. Elle permet le maintien des gradients sodiques et potassiques à l'origine du potentiel membranaire en transportant 3 Na+ en dehors de la cellule contre 2 K+, grâce à l'énergie fournie par l'hydrolyse d'une molécule d'ATP. Le potentiel membranaire est indispensable au maintien de l'excitabilité cellulaire et à la transmission de l'influx nerveux. Il semblerait que la Na,K-ATPase soit liée à l'hypertension et à certains troubles neurologiques comme la Migraine Familiale Hémiplégique (1VIFH). La MFH est une forme de migraine avec aura, qui se caractérise par une hémiparésie. Cette forme de migraine est très rare. Elle se transmet génétiquement sur un mode autosomique dominant. Plusieurs mutations localisées dans le gène de la Na,K-ATPase ont été identifiées durant ces 3 dernières années. C'est la première fois qu'une maladie génétique est associée au gène de la Na,K-ATPase. La compréhension du fonctionnement de cette protéine peut donner des informations sur les mécanismes conduisant à ces pathologies. On sait que la fonction d'une protéine est liée à sa structure. L'étude de sa fonction nécessite donc l'étude de sa structure. Alors que la structure de la SERCA a été déterminée à haute résolution, par cristallographie, celle de la Na,K-ATPase ne l'est toujours pas. Mais ces 2 ATPases présentent une telle homologie qu'un modèle de la Na,K-ATPase a pu être élaboré à partir de la structure de la SERCA. Les objectifs de cette étude sont d'une part, de comprendre le contrôle de l'accessibilité du K+ extracellulaire àses sites de liaison. Pour cela, nous avons ciblé cette étude sur la 2ìème et la 31eme boucle extracellulaire, qui relient respectivement les segments transmembranaires (STM) 3-4 et 5-6. Le choix s'est porté sur ces 2 boucles car elles bordent le canal des cations formés des 4ième' Sième et 6'ème hélices. D'autre part, nous avons également essayer de comprendre les effets des mutations, liées à la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2 (MFH2), sur la fonctionnalité de la Na,K-ATPase. Alors que les STM et les domaines cytoplasmiques sont relativement proches entre la Na,KATPase et la SERCA, les boucles extracellulaires présentent des différences. Le modèle n'est donc pas une approche fiable pour déterminer la structure et la fonction des régions extracellulaires. Nous avons alors utilisé une approche fonctionnelle faisant appel à la mutation dirigée puis à l'étude de l'activité fonctionnelle de la Na,K ATPase par électrophysiologie sur des ovocytes de Xenopus. En conclusion, nous pouvons dire que la troisième boucle extracellulaire participerait à la structure de la voie d'entrée des cations et que la deuxième boucle extracellulaire semble impliquée dans le contrôle de l'accessibilité des ions K+àses sites de liaison. Concernant les mutations associées à la MFH2, nos résultats ont montré une forte diminution de l'activité fonctionnelle de la pompe Na,K, inférieure aux conditions physiologiques de fonctionnement, et pour une des mutations nous avons observés une diminution de l'affmité apparente au K+ externe. Nous poumons faire l'hypothèse que l'origine pathologique de la migraine est liée à une diminution de l'activité de la pompe à Na+. Summary The Na,K-ATPase is a transmembrane protein, present in all mammalian cells and is necessary for the viability of the cells. It maintains the gradients of Na+ and K+ involved in the membrane potential, by transporting 3Na+ out the cell, and 2K+ into the cell, using the energy providing from one ATP molecule hydrolysis. The membrane potential is necessary for the cell excitability and for the transmission of the nervous signal. Some evidence show that Na,K-ATPase is involved in hypertension and neurological disorders like the Familial Hemiplegic Migraine (FHM). La FHM is a rare form of migraine characterised by aura and hemiparesis and an autosomal dominant transmission. Several mutations linked to the Na,KATPase gene have been identified during these 3 last years. It's the first genetic disorder associated with the Na,K-ATPase gene. Understand the function of this protein is important to elucidate the mechanisms implicated in these pathologies. The function of a protein is linked with its structure. Thus, to know the function of a protein, we need to know its structure. While the Ca-ATPase (SERCA) has been crystallised with a high resolution, the structure of the Na,K-ATPase is not known. Because of the great homology between these 2 ATPases, a model of the Na,K-ATPase was realised by comparing with the structure of the SERCA. The aim of this study is on one side, understand the control of the extracellular K+ accessibility to their binding sites. Because of theirs closed proximity with the cation pathway, located between the 4th, 5th and 6th helices, we have targeted this study on the 2nd and the 3rd extracellular loops linking respectively the transmembrane segment (TMS) 3 and 4, and the TMS 5 and 6. And on the other side, we have tried to understand the functional effects of mutations linked with the Familial Hemiplegic Migraine Type 2 (FHM2). In contrast with the transmembrane segments and the cytoplasmic domains, the extracellular loops show lots of difference between Na,K-ATPase and SERCA, the model is not a good approach to know the structure and the function of the extracellular loops. Thus, we have used a functional approach consisting in directed mutagenesis and the study of the functional activity of the Na,K-ATPase by electrophysiological techniques with Xenopus oocytes. In conclusion, we have demonstrated that the third extracellular loop could participate in the structure of the entry of the cations pathway and that the second extracellular loop could control the K+ accessibility to their binding sites. Concerning the mutations associated with the FHM2, our results showed a strong decrease in the functional activity of the Na,K-pump under physiological conditions and for one of mutations, induce a decrease in the apparent external K+ affinity. We could make the hypothesis that the pathogenesis of migraine is related to the decrease in Na,K-pump activity. Résumé au large publique De la même manière que l'assemblage des mots forme des phrases et que l'assemblage des phrases forme des histoires, l'assemblage des cellules forme des organes et l'ensemble des organes constitue les êtres vivants. La fonction d'une cellule dans le corps humain peut se rapprocher de celle d'une usine hydroélectrique. La matière première apportée est l'eau, l'usine électrique va ensuite convertir l'eau en énergie hydraulique pour fournir de l'électricité. Le fonctionnement de base d'une cellule suit le même processus. La cellule a besoin de matières premières (oxygène, nutriments, eau...) pour produire une énergie sous forme chimique, l'ATP. Cette énergie est utilisée par exemple pour contracter les muscles et permet donc à l'individu de se déplacer. Morphologiquement la cellule est une sorte de petit sac rempli de liquide (milieu intracellulaire) baignant elle-même dans le liquide (milieu extracellulaire) composant le corps humain (un adulte est constitué environ de 65 % d'eau). La composition du milieu intracellulaire est différente de celle du milieu extracellulaire. Cette différence doit être maintenue pour que l'organisme fonctionne correctement. Une des différences majeures est la quantité de sodium. En effet il y a beaucoup plus de sodium à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule. Bien que l'intérieur de la cellule soit isolé de l'extérieur par une membrane, le sodium arrive à passer à travers cette membrane, ce qui a tendance à augmenter la quantité de sodium dans la cellule et donc à diminuer sa différence de concentration entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire. Mais dans les membranes, il existe des pompes qui tournent et dont le rôle est de rejeter le sodium de la cellule. Ces pompes sont des protéines connues sous le nom de pompe à sodium ou Na,K-ATPase. On lui attribue le nom de Na,K-ATPase car en réalité elle rejette du sodium (Na) et en échange elle fait entrer dans la cellule du potassium (K), et pour fonctionner elle a besoin d'énergie (ATP). Lorsque les pompes à sodium ne fonctionnent pas bien, cela peut conduire à des maladies. En effet la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2, est une migraine très rare qui se caractérise par l'apparition de la paralysie de la moitié d'un corps avant l'apparition du mal de tête. C'est une maladie génétique (altération qui modifie la fonction d'une protéine) qui touche la pompe à sodium située dans le cerveau. On a découvert que certaines altérations (mutations) empêchent les pompes à sodium de fonctionner correctement. On pense alors que le développement des migraines est en partie dû au fait que ces pompes fonctionnent moins bien. Il est important de bien connaître la fonction de ces pompes car cela permet de comprendre des mécanismes pouvant conduire à certaines maladies, comme les migraines. En biologie, la fonction d'une protéine est étudiée à travers sa structure. C'est pourquoi l'objectif de cette thèse a été d'étudier la structure de la Na,K-ATPase afin de mieux comprendre son mécanisme d'action.

Procedure for human saphenous veins ex vivo perfusion and external reinforcement.

The mainstay of contemporary therapies for extensive occlusive arterial disease is venous bypass graft. However, its durability is threatened by intimal hyperplasia (IH) that eventually leads to vessel occlusion and graft failure. Mechanical forces, particularly low shear stress and high wall tension, are thought to initiate and to sustain these cellular and molecular changes, but their exact contribution remains to be unraveled. To selectively evaluate the role of pressure and shear stress on the biology of IH, an ex vivo perfusion system (EVPS) was created to perfuse segments of human saphenous veins under arterial regimen (high shear stress and high pressure). Further technical innovations allowed the simultaneous perfusion of two segments from the same vein, one reinforced with an external mesh. Veins were harvested using a no-touch technique and immediately transferred to the laboratory for assembly in the EVPS. One segment of the freshly isolated vein was not perfused (control, day 0). The two others segments were perfused for up to 7 days, one being completely sheltered with a 4 mm (diameter) external mesh. The pressure, flow velocity, and pulse rate were continuously monitored and adjusted to mimic the hemodynamic conditions prevailing in the femoral artery. Upon completion of the perfusion, veins were dismounted and used for histological and molecular analysis. Under ex vivo conditions, high pressure perfusion (arterial, mean = 100 mm Hg) is sufficient to generate IH and remodeling of human veins. These alterations are reduced in the presence of an external polyester mesh.

The role of actions in auditory object discrimination.

Action representations can interact with object recognition processes. For example, so-called mirror neurons respond both when performing an action and when seeing or hearing such actions. Investigations of auditory object processing have largely focused on categorical discrimination, which begins within the initial 100 ms post-stimulus onset and subsequently engages distinct cortical networks. Whether action representations themselves contribute to auditory object recognition and the precise kinds of actions recruiting the auditory-visual mirror neuron system remain poorly understood. We applied electrical neuroimaging analyses to auditory evoked potentials (AEPs) in response to sounds of man-made objects that were further subdivided between sounds conveying a socio-functional context and typically cuing a responsive action by the listener (e.g. a ringing telephone) and those that are not linked to such a context and do not typically elicit responsive actions (e.g. notes on a piano). This distinction was validated psychophysically by a separate cohort of listeners. Beginning approximately 300 ms, responses to such context-related sounds significantly differed from context-free sounds both in the strength and topography of the electric field. This latency is >200 ms subsequent to general categorical discrimination. Additionally, such topographic differences indicate that sounds of different action sub-types engage distinct configurations of intracranial generators. Statistical analysis of source estimations identified differential activity within premotor and inferior (pre)frontal regions (Brodmann's areas (BA) 6, BA8, and BA45/46/47) in response to sounds of actions typically cuing a responsive action. We discuss our results in terms of a spatio-temporal model of auditory object processing and the interplay between semantic and action representations.

External Fluctuations in Front Propagation

We study the effects of external noise in a one-dimensional model of front propagation. Noise is introduced through the fluctuations of a control parameter leading to a multiplicative stochastic partial differential equation. Analytical and numerical results for the front shape and velocity are presented. The linear-marginal-stability theory is found to increase its range of validity in the presence of external noise. As a consequence noise can stabilize fronts not allowed by the deterministic equation.

Separating mismatch negativity (MMN) response from auditory obligatory brain responses in school-aged children.

Mismatch negativity (MMN) overlaps with other auditory event-related potential (ERP) components. We examined the ERPs of 50 9- to 11-year-old children for vowels /i/, /y/ and equivalent complex tones. The goal was to separate MMN from obligatory ERP components using principal component analysis and equal probability control condition. In addition to the contrast of the deviant minus standard response, we employed the contrast of the deviant minus control response, to see whether the obligatory processing contributes to MMN in children. When looking for differences in speech deviant minus standard contrast, MMN starts around 112 ms. However, when both contrasts are examined, MMN emerges for speech at 160 ms whereas for nonspeech MMN is observed at 112 ms regardless of contrast. We argue that this discriminative response to speech stimuli at 112 ms is obligatory in nature rather than reflecting change detection processing.

Régulation du canal à sodium épithélial par le sodim extracellulaire et développement d'un microsystème intégré pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes de "Xenopus laevis"

Résumé : La première partie de ce travail de thèse est consacrée au canal à sodium épithélial (ENaC), l'élément clé du transport transépithélial de Na+ dans le néphron distal, le colon et les voies aériennes. Ce canal est impliqué dans certaines formes génétiques d'hypo- et d'hypertension (PHA I, syndrome de Liddle), mais aussi, indirectement, dans la mucoviscidose. La réabsorption transépithéliale de Na+ est principalement régulée par des hormones (aldostérone, vasopressine), mais aussi directement par le Na+, via deux phénomènes distincts, la « feedback inhibition » et la « self-inhibition » (SI). Ce second phénomène est dépendant de la concentration de Na+ extracellulaire, et montre une cinétique rapide (constante de temps d'environ 3 s). Son rôle physiologique serait d'assurer l'homogénéité de la réabsorption de Na+ et d'empêcher que celle-ci soit excessive lorsque les concentrations de Na+ sont élevées. Différents éléments appuient l'hypothèse de la présence d'un site de détection de la concentration du Na+ extracellulaire sur ENaC, gouvernant la SI. L'objectif de ce premier projet est de démontrer l'existence du site de détection impliqué dans la SI et de déterminer ses propriétés physiologiques et sa localisation. Nous avons montré que les caractéristiques de la SI (en termes de sélectivité et affinité ionique) sont différentes des propriétés de conduction du canal. Ainsi, nos résultats confirment l'hypothèse de l'existence d'un site de détection du Na+ (responsable de la transmission de l'information au mécanisme de contrôle de l'ouverture du canal), différent du site de conduction. Par ailleurs, ce site présente une affinité basse et indépendante du voltage pour le Na+ et le Li+ extracellulaires. Le site semble donc être localisé dans le domaine extracellulaire, plutôt que transmembranaire, de la protéine. L'étape suivante consiste alors à localiser précisément le site sur le canal. Des études précédentes, ainsi que des résultats préliminaires récemment obtenus, mettent en avant le rôle dans la self-inhibition du premiers tiers des boucles extracellulaires des sous-unités α et γ du canal. Le second projet tire son origine des limitations de la méthode classique pour l'étude des canaux ioniques, après expression dans les ovocytes de Xenopus laevis, par la méthode du voltage-clamp à deux électrodes, en particulier les limitations dues à la lenteur des échanges de solutions. En outre, cette méthode souffre de nombreux désavantages (manipulations délicates et peu rapides, grands volumes de solution requis). Plusieurs systèmes améliorés ont été élaborés, mais aucun ne corrige tous les désavantages de la méthode classique Ainsi, l'objectif ici est le développement d'un système, pour l'étude électrophysiologique sur ovocytes, présentant les caractéristiques suivantes : manipulation des cellules facilitée et réduite, volumes de solution de perfusion faibles et vitesse rapide d'échange de la perfusion. Un microsystème intégré sur une puce a été élaboré. Ces capacités de mesure ont été testées en utilisant des ovocytes exprimant ENaC. Des résultats similaires (courbes IV, courbes dose-réponse au benzamil) à ceux obtenus avec le système traditionnel ont été enregistrés avec le microsystème. Le temps d'échange de solution a été estimé à ~20 ms et des temps effectifs de changement ont été déterminés comme étant 8 fois plus court avec le nouveau système comparé au classique. Finalement, la SI a été étudiée et il apparaît que sa cinétique est 3 fois plus rapide que ce qui a été estimé précédemment avec le système traditionnel et son amplitude de 10 à 20 % plus importante. Le nouveau microsystème intégré apparaît donc comme adapté à la mesure électrophysiologique sur ovocytes de Xenopus, et possèdent des caractéristiques appropriées à l'étude de phénomènes à cinétique rapide, mais aussi à des applications de type « high throughput screening ». Summary : The first part of the thesis is related to the Epithelial Sodium Channel (ENaC), which is a key component of the transepithelial Na+ transport in the distal nephron, colon and airways. This channel is involved in hypo- and hypertensive syndrome (PHA I, Liddle syndrome), but also indirectly in cystic fibrosis. The transepithelial reabsorption of Na+ is mainly regulated by hormones (aldosterone, vasopressin), but also directly by Na+ itself, via two distinct phenomena, feedback inhibition and self-inhibition. This latter phenomenon is dependant on the extracellular Na+ concentration and has rapid kinetics (time constant of about 3 s). Its physiological role would be to prevent excessive Na+ reabsorption and ensure this reabsorption is homogenous. Several pieces of evidence enable to propose the hypothesis of an extracellular Na+ sensing site on ENaC, governing self-inhibition. The aim of this first project is to demonstrate the existence of the sensing site involved in self-inhibition and to determine its physiological properties and localization. We show self-inhibition characteristics (ionic selectivity and affinity) are different from the conducting properties of the channel. Our results support thus the hypothesis that the Na+ sensing site (responsible of the transmission of the information about the extracellular Na+ concentration to the channel gating mechanism), is different from the channel conduction site. Furthermore, the site has a low and voltage-insensitive affinity for extracellular Na+ or Li+. This site appears to be located in the extracellular domain rather than in the transmembrane part of the channel protein. The next step is then to precisely localize the site on the channel. Some previous studies and preliminary results we recently obtained highlight the role of the first third of the extracellular loop of the α and γ subunits of the channel in self-inhibition. The second project originates in the limitation of the classical two-electrode voltageclamp system classically used to study ion channels expressed in Xenopus /aevis oocytes, in particular limitations related to the slow solution exchange time. In addition, this technique undergoes several drawbacks (delicate manipulations, time consumption volumes). Several improved systems have been built up, but none corrected all these detriments. The aim of this second study is thus to develop a system for electrophysiological study on oocytes featuring an easy and reduced cell handling, small necessary perfusion volumes and fast fluidic exchange. This last feature establishes the link with the first project, as it should enable to improve the kinetics analysis of self-inhibition. A PDMS chip-based microsystem has been elaborated. Its electrophysiological measurement abilities have been tested using oocytes expressing ENaC. Similar measurements (IV curves of benzamil-sensitive currents, benzamil dose-response curves) have been obtained with this system, compared to the traditional one. The solution exchange time has been estimated at N20 ms and effective exchange times (on inward currents) have been determined as 8 times faster with the novel system compared to the classical one. Finally, self-inhibition has been studied and it appears its kinetics is 3 times faster and its amplitude 10 to 20 % higher than what has been previously estimated with the traditional system. The novel integrated microsystem appears therefore to be convenient for electrophysiological measurement on Xenopus oocytes, and displays features suitable for the study of fast kinetics phenomenon, but also high throughput screening applications. Résumé destiné large public : Le corps humain est composé d'organes, eux-mêmes constitués d'un très grand nombre de cellules. Chaque cellule possède une paroi appelée membrane cellulaire qui sépare l'intérieur de cette cellule (milieu intracellulaire) du liquide (milieu extracellulaire) dans lequel elle baigne. Le maintien de la composition stable de ce milieu extracellulaire est essentiel pour la survie des cellules et donc de l'organisme. Le sodium est un des composants majeurs du milieu extracellulaire, sa quantité dans celui-ci doit être particulièrement contrôlée. Le sodium joue en effet un rôle important : il conditionne le volume de ce liquide extracellulaire, donc, par la même, du sang. Ainsi, une grande quantité de sodium présente dans ce milieu va de paire avec une augmentation du volume sanguin, ce qui conduit l'organisme à souffrir d'hypertension. On se rend donc compte qu'il est très important de contrôler la quantité de sodium présente dans les différents liquides de l'organisme. Les apports de sodium dans l'organisme se font par l'alimentation, mais la quantité de sodium présente dans le liquide extracellulaire est contrôlée de manière très précise par le rein. Au niveau de cet organe, on appelle urine primaire le liquide résultant de la filtration du sang. Elle contient de nombreuses substances, des petites molécules, dont l'organisme a besoin (sodium, glucose...), qui sont ensuite récupérées dans l'organe. A la sortie du rein, l'urine finale ne contient plus que l'excédent de ces substances, ainsi que des déchets à éliminer. La récupération du sodium est plus ou moins importante, en fonction des ajustements à apporter à la quantité présente dans le liquide extracellulaire. Elle a lieu grâce à la présence de protéines, dans les membranes des cellules du rein, capables de le transporter et de le faire transiter de l'urine primaire vers le liquide extracellulaire, qui assurera ensuite sa distribution dans l'ensemble de l'organisme. Parmi ces protéines « transporteurs de sodium », nous nous intéressons à une protéine en particulier, appelée ENaC. Il a été montré qu'elle jouait un rôle important dans cette récupération de sodium, elle est en effet impliquée dans des maladies génétiques conduisant à l'hypo- ou à l'hypertension. De précédents travaux ont montré que lorsque le sodium est présent en faible quantité dans l'urine primaire, cette protéine permet d'en récupérer une très grande partie. A l'inverse, lorsque cette quantité de sodium dans l'urine primaire est importante, sa récupération par le biais d'ENaC est réduite. On parle alors d'autorégulation : la protéine elle-même est capable d'adapter son activité de transport en fonction des conditions. Ce phénomène d'autorégulation constitue a priori un mécanisme préventif visant à éviter une trop grande récupération de sodium, limitant ainsi les risques d'hypertension. La première partie de ce travail de thèse a ainsi consisté à clarifier le mécanisme d'autorégulation de la protéine ENaC. Ce phénomène se caractérise en particulier par sa grande vitesse, ce qui le rend difficile à étudier par les méthodes traditionnelles. Nous avons donc, dans une deuxième partie, développé un nouveau système permettant de mieux décrire et analyser cette « autorégulation » d'ENaC. Ce second projet a été mené en collaboration avec l'équipe de Martin Gijs de l'EPFL.

Statistical Modeling of the Eye for Multimodal Treatment Planning for External Beam Radiation Therapy of Intraocular Tumors.

PURPOSE: Ocular anatomy and radiation-associated toxicities provide unique challenges for external beam radiation therapy. For treatment planning, precise modeling of organs at risk and tumor volume are crucial. Development of a precise eye model and automatic adaptation of this model to patients' anatomy remain problematic because of organ shape variability. This work introduces the application of a 3-dimensional (3D) statistical shape model as a novel method for precise eye modeling for external beam radiation therapy of intraocular tumors. METHODS AND MATERIALS: Manual and automatic segmentations were compared for 17 patients, based on head computed tomography (CT) volume scans. A 3D statistical shape model of the cornea, lens, and sclera as well as of the optic disc position was developed. Furthermore, an active shape model was built to enable automatic fitting of the eye model to CT slice stacks. Cross-validation was performed based on leave-one-out tests for all training shapes by measuring dice coefficients and mean segmentation errors between automatic segmentation and manual segmentation by an expert. RESULTS: Cross-validation revealed a dice similarity of 95% ± 2% for the sclera and cornea and 91% ± 2% for the lens. Overall, mean segmentation error was found to be 0.3 ± 0.1 mm. Average segmentation time was 14 ± 2 s on a standard personal computer. CONCLUSIONS: Our results show that the solution presented outperforms state-of-the-art methods in terms of accuracy, reliability, and robustness. Moreover, the eye model shape as well as its variability is learned from a training set rather than by making shape assumptions (eg, as with the spherical or elliptical model). Therefore, the model appears to be capable of modeling nonspherically and nonelliptically shaped eyes.

Secular changes of spinal canal dimensions in Western Switzerland: a narrowing epidemic?

STUDY DESIGN: Computed tomography-based anatomical study. OBJECTIVE: To study the secular changes in lumbar spinal canal dimensions. SUMMARY OF BACKGROUND DATA: Development of symptomatic lumbar spinal stenosis, among other factors, is related to the dimensions of the bony canal. The canal reaches its adult size early on in life. Several factors, including protein intake, may influence its final dimensions. As with increases in human stature from improvements of socioeconomic conditions, we hypothesized that adult bony canal size has also grown larger in recent generations. METHODS: This study analyzes computed tomographic reconstructions from 184 subjects performed for either trauma (n = 81) or abdominal pathologies (n = 103) and born either between 1940 and 1949 (n = 88) or 1970 and 1979 (n = 96). The cross-sectional area of the bony canal was digitally measured at the level of the pedicle (i.e., at a level not influenced by degenerative changes) for each lumbar vertebra. Intra- and interobserver reliability was assessed. RESULTS: Intra- and interobserver measurement reliability were excellent (interclass correlation coefficient = 0.87) and good (interclass correlation coefficient = 0.61), respectively. Contrary to our hypothesis, the 1940-1949 generation patient group exhibited larger lumbar canals at all levels as compared with the 1970-1979 group. Statistically this difference was highly significant (P < 0.001) and particularly pronounced in the trauma subgroup. CONCLUSION: Given that human stature evolution has stabilized and adult height is established during the first 2 years of long bone growth, it is possible that antenatal factors are responsible for this surprising finding. Maternal smoking and age may be possible explanations. This finding may have significant implications. An increasing number of patients may emerge with lumbar spinal stenosis as degenerative changes develop, putting a strain on health resources. Further studies in different population groups and countries will be important to further confirm this trend. LEVEL OF EVIDENCE: 3.

Ruling out coronary heart disease in primary care: external validation of a clinical prediction rule.

BACKGROUND: The Marburg Heart Score (MHS) aims to assist GPs in safely ruling out coronary heart disease (CHD) in patients presenting with chest pain, and to guide management decisions. AIM: To investigate the diagnostic accuracy of the MHS in an independent sample and to evaluate the generalisability to new patients. DESIGN AND SETTING: Cross-sectional diagnostic study with delayed-type reference standard in general practice in Hesse, Germany. METHOD: Fifty-six German GPs recruited 844 males and females aged ≥ 35 years, presenting between July 2009 and February 2010 with chest pain. Baseline data included the items of the MHS. Data on the subsequent course of chest pain, investigations, hospitalisations, and medication were collected over 6 months and were reviewed by an independent expert panel. CHD was the reference condition. Measures of diagnostic accuracy included the area under the receiver operating characteristic curve (AUC), sensitivity, specificity, likelihood ratios, and predictive values. RESULTS: The AUC was 0.84 (95% confidence interval [CI] = 0.80 to 0.88). For a cut-off value of 3, the MHS showed a sensitivity of 89.1% (95% CI = 81.1% to 94.0%), a specificity of 63.5% (95% CI = 60.0% to 66.9%), a positive predictive value of 23.3% (95% CI = 19.2% to 28.0%), and a negative predictive value of 97.9% (95% CI = 96.2% to 98.9%). CONCLUSION: Considering the diagnostic accuracy of the MHS, its generalisability, and ease of application, its use in clinical practice is recommended.