Increase in Hippocampal Theta Oscillations during Spatial Decision Making

The processing of spatial and mnemonic information is believed to depend on hippocampal theta oscillations (5–12 Hz). However, in rats both the power and the frequency of the theta rhythm are modulated by locomotor activity, which is a major confounding factor when estimating its cognitive correlates. Previous studies have suggested that hippocampal theta oscillations support decision-making processes. In this study, we investigated to what extent spatial decision making modulates hippocampal theta oscillations when controlling for variations in locomotion speed. We recorded local field potentials from the CA1 region of rats while animals had to choose one arm to enter for reward (goal) in a four-arm radial maze. We observed prominent theta oscillations during the decision-making period of the task, which occurred in the center of the maze before animals deliberately ran through an arm toward goal location. In speed-controlled analyses, theta power and frequency were higher during the decision period when compared to either an intertrial delay period (also at the maze center), or to the period of running toward goal location. In addition, theta activity was higher during decision periods preceding correct choices than during decision periods preceding incorrect choices. Altogether, our data support a cognitive function for the hippocampal theta rhythm in spatial decision making

Människor som jag känt: personliga minnen, utdrag ur bref och anteckningar af Jac. Ahrenberg

Kannet painanut: Helsingfors : F. Tilgmanns bok- och stentryckeri, 1904.

The Effect of Dietary Tartrazine on Brain Dopamine and the Behavioral Symptoms of Attention Deficit Hyperactivity Disorder

Attention Deficit Hyperactivity Disorder is a neurodevelopmental disorder correlated with a decrease in brain dopamine and an increase in behavioral symptoms of hyperactivity and impulsivity. This experiment explored how tartrazine (Yellow #5) impacts these symptoms. After tartrazine administration to Spontaneously Hypertensive Rats (SHR), dopamine concentrations in regions of brain tissue were measured using Enzyme-Linked Immunosorbent Assay analysis. Behavioral testing with a T-maze and open field test measured impulsivity and hyperactivity, respectively. Results indicate that dietary tartrazine increases hyperactive behaviors in the SHR. However, results do not indicate a relationship between dietary tartrazine and brain dopamine. No conclusions regarding the relationship between dietary tartrazine and impulsivity were drawn.

Pre-treatment of Stegomyia aegypti mosquitoes with a sublethal dose of imidacloprid impairs behavioural avoidance induced by lemon oil and DEET

International audience

Idiotypic Immune Networks in Mobile Robot Control

Jerne's idiotypic network theory postulates that the immune response involves inter-antibody stimulation and suppression as well as matching to antigens. The theory has proved the most popular Artificial Immune System (AIS) model for incorporation into behavior-based robotics but guidelines for implementing idiotypic selection are scarce. Furthermore, the direct effects of employing the technique have not been demonstrated in the form of a comparison with non-idiotypic systems. This paper aims to address these issues. A method for integrating an idiotypic AIS network with a Reinforcement Learning based control system (RL) is described and the mechanisms underlying antibody stimulation and suppression are explained in detail. Some hypotheses that account for the network advantage are put forward and tested using three systems with increasing idiotypic complexity. The basic RL, a simplified hybrid AIS-RL that implements idiotypic selection independently of derived concentration levels and a full hybrid AIS-RL scheme are examined. The test bed takes the form of a simulated Pioneer robot that is required to navigate through maze worlds detecting and tracking door markers.

First insight into personality traits in Northern pike (Esox lucius) larvae: a basis for behavioural studies of early life stages

Personality traits have been studied for some decades in fish species. Yet, most often, studies focused on juveniles or adults. Thus, very few studies tried to demonstrate that traits could also be found in fish larvae. In this study, we aimed at identifying personality traits in Northern pike (Exos lucius) larvae. Twenty first-feeding larvae aged 21 days post hatch (16.1 +/− 0.4 mm in total length, mean +/− SD) were used to establish personality traits with two tests: a maze and a novel object. These tests are generally used for evaluating the activity and exploration of specimens as well as their activity and boldness, respectively. The same Northern pike twenty larvae were challenged in the two tests. Their performances were measured by their activity, their exploratory behaviour and the time spent in the different arms of the maze or near the novel object. Then, we used principal component analysis (PCA) and a hierarchical ascendant classification (HAC) for analysis of each data set separately. Finally, we used PCA reduction for the maze test data to analyse the relationship between a synthetic behavioural index (PCA1) and morphometric variables. Within each test, larvae could be divided in two sub groups, which exhibited different behavioural traits, qualified as bold (n = 7 for the maze test and n = 13 for the novel object test) or shy (n = 9 for the maze test and n = 11 for the novel object test). Nevertheless, in both tests, there was a continuum of boldness/shyness. Besides, some larvae were classified differently between the two tests but 40 % of the larvae showed cross context consistency and could be qualified as bold and/or proactive individuals. This study showed that it is possible to identify personality traits of very young fish larvae of a freshwater fish species.

Estudo da participação do receptor P2X7 no desempenho cognitivo de roedores: abordagens farmacológicas e genéticas

A memória é um fenômeno decorrente de um conjunto de processos fisiológicos denominado plasticidade. Várias formas de plasticidade são necessárias no processo de formação da memória e também são responsáveis pelo gerenciamento do comportamento. O fenômeno eletrofisiológico chamado potencialização de longa duração (PLD), cuja ocorrência no hipocampo merece destaque, foi proposto como sendo o mecanismo de plasticidade constitutivo das bases da consolidação da memória nesta região encefálica. A importância da plasticidade na região CA1 do hipocampo se manifesta em diversas formas de aprendizado, como espacial e condicionamento clássico. Os eventos bioquímicos que culminam na plasticidade e formação da memória sofrem influência de diversos sistemas de neurotransmissores e evidências indicam também a participação do sistema purinérgico, provavelmente através dos receptores ionotrópicos P2X. Receptores purinérgicos do subtipo P2X7 (P2X7R), largamente distribuídos no sistema nervoso central (SNC), além de possuírem várias características que os distinguem de outros subtipos de receptores P2X, estão envolvidos na regulação da liberação de neurotransmissores cruciais para a promoção da PLD na região hipocampal e formação da memória. Assim, este trabalho objetivou avaliar a participação dos P2X7R em camundongos geneticamente modificados (KO), que não expressam o receptor P2X7, e ratos através da exposição destes a diferentes tarefas comportamentais, bem como avaliar o efeito do enriquecimento ambiental sobre possíveis déficits mnemônicos resultantes da supressão gênica sobre o receptor P2X7. Os resultados sugerem que os P2X7R participam tanto da memória aversiva como da memória espacial: o bloqueio farmacológico com o antagonista específico de P2X7R A-740003 em diferentes janelas temporais causou prejuízos mnemônicos em ratos submetidos à tarefa do medo condicionado contextual (MCC), enquanto a deleção do P2X7R causou déficits mnemônicos a camundongos nas tarefas do labirinto aquático de Morris e no MCC, indicando prejuízos nas memórias espacial e aversiva, respectivamente. Experimentos com enriquecimento ambiental sugerem que esta forma de estimulação contribui na reversão dos déficits mnemônicos causado pela ausência do P2X7R. Por fim, nenhuma alteração na memória de habituação foi observada em animais com deleção gênica para o P2X7R.

Increase in Hippocampal Theta Oscillations during Spatial Decision Making

The processing of spatial and mnemonic information is believed to depend on hippocampal theta oscillations (5–12 Hz). However, in rats both the power and the frequency of the theta rhythm are modulated by locomotor activity, which is a major confounding factor when estimating its cognitive correlates. Previous studies have suggested that hippocampal theta oscillations support decision-making processes. In this study, we investigated to what extent spatial decision making modulates hippocampal theta oscillations when controlling for variations in locomotion speed. We recorded local field potentials from the CA1 region of rats while animals had to choose one arm to enter for reward (goal) in a four-arm radial maze. We observed prominent theta oscillations during the decision-making period of the task, which occurred in the center of the maze before animals deliberately ran through an arm toward goal location. In speed-controlled analyses, theta power and frequency were higher during the decision period when compared to either an intertrial delay period (also at the maze center), or to the period of running toward goal location. In addition, theta activity was higher during decision periods preceding correct choices than during decision periods preceding incorrect choices. Altogether, our data support a cognitive function for the hippocampal theta rhythm in spatial decision making

Mean structure of the North Atlantic subtropical permanent pycnocline from in-situ observations

In the north Atlantic subtropical gyre, the oceanic vertical structure of density is characterized by a region of rapid increase with depth. This layer is called the permanent pycnocline. The permanent pycnocline is found below a surface mode water ,which are ventilated every winter when penetrated locally by the mixed layer. Assessing the structure and variability of the permanent pycnocline is of a major interest in the understanding of the climate system because the pycnocline layer delimits important heat and anthropogenic reservoir. Moreover, the heat content structure translate into changes in the large scale stratification feature, such as the permanent pycnocline. We developed a new objective algorithm for the characterization of the large scale structure of the permanent pycnocline (OAC-P). Argo data have been used with OAC-P to provide a detailed description of the mean structure of the North-Atlantic subtropical pycnocline (e.g.: depth, thickness, temperature, salinity, density, potential vorticity). Results reveal a surprisingly complex structure with inhomogeneous properties. While the classical bowl shape of the pycnocline depth is captured, much more complex pycnocline structure emerges at the regional scale. In the southern recirculation gyre of the Gulf Stream Extension, the pycnocline is deep, thick, the maximum of stratification is found in the middle on the layer and follow an isopycnal surface. But local processes influence and modify this textbook description and the pycnocline is characterized by a vertically asymmetric structure and gradients in thermohaline properties. T/S distribution along the permanent pycnocline depth is complex and reveals a diversity of water masses resulting from mixing of different source waters. We will present the observed mean structure of the North-Atlantic subtropical permanent pycnocline and relate it to physical processes that constraint it.

“Deep-Arvor”: A new profiling float to extend the Argo observations down to 4000m depth.

The international Argo program, consisting of a global array of more than 3000 free-drifting profiling floats, has now been monitoring the upper 2000 meters of the ocean for several years. One of its main proposed evolutions is to be able to reach the deeper ocean in order to better observe and understand the key role of the deep ocean in the climate system. For this purpose, Ifremer has designed the new “Deep-Arvor” profiling float: it extends the current operational depth down to 4000 meters, and measures temperature and salinity for up to 150 cycles with CTD pumping continuously and 200 cycles in spot sampling mode. High resolution profiles (up to 2000 points) can be transmitted and data are delivered in near real time according to Argo requirements. Deep-Arvor can be deployed everywhere at sea without any pre-ballasting operation and its light weight (~ 26kg) makes its launching easy. Its design was done to target a cost effective solution. Predefined spots have been allocated to add an optional oxygen sensor and a connector for an extra sensor. Extensive laboratory tests were successful. The results of the first at sea experiments showed that the expected performances of the operational prototypes had been reached (i.e. to perform up to 150 cycles). Meanwhile, the industrialization phase was completed in order to manufacture the Deep-Arvor float for the pilot experiment in 2015. In this paper, we detail all the steps of the development work and present the results from the at sea experiments.

Idiotypic Immune Networks in Mobile Robot Control

Jerne's idiotypic network theory postulates that the immune response involves inter-antibody stimulation and suppression as well as matching to antigens. The theory has proved the most popular Artificial Immune System (AIS) model for incorporation into behavior-based robotics but guidelines for implementing idiotypic selection are scarce. Furthermore, the direct effects of employing the technique have not been demonstrated in the form of a comparison with non-idiotypic systems. This paper aims to address these issues. A method for integrating an idiotypic AIS network with a Reinforcement Learning based control system (RL) is described and the mechanisms underlying antibody stimulation and suppression are explained in detail. Some hypotheses that account for the network advantage are put forward and tested using three systems with increasing idiotypic complexity. The basic RL, a simplified hybrid AIS-RL that implements idiotypic selection independently of derived concentration levels and a full hybrid AIS-RL scheme are examined. The test bed takes the form of a simulated Pioneer robot that is required to navigate through maze worlds detecting and tracking door markers.

La déconstruction de l'onto-théologie par Jacques Derrida : détour littéraire et mise en relief de la matrice langagière comme "différance"

Le mouvement derridien de la différance marque la rupture avec l'affirmation de la métaphysique de la présence, avec l'autorité du signifié transcendantal. Dans cet univers mouvant de signifiants qui se renvoient perpétuellement les uns aux autres, la logique d'univocité se disloque. La "présence" n'est que fantomatique, s'esquissant au sein d'une chaîne ininterrompue de signifiants et se laissant toujours creuser par la marque d'un irréductible manque. Face au logocentrisme, corollaire de l'affirmation de la présence, l'écriture se veut siège et articulation de la trace, d'une origine qui ne peut être que raturée, véhicule d'une irrémédiable fêlure. La volet littéraire de la déconstruction a pour but de mettre en évidence le fonctionnement de l'"indécidabilité" du discours, soit une certaine ambivalence dans la signification qui caractérise tout texte. L'objectif principal de la présente recherche est de fournir une compréhension plus approfondie de la déconstruction en insistant sur l'ancrage langagier de tout texte. Le discours philosophique n'échappe ainsi pas au mécanisme différentiel du langage et de la dérive métaphorique. La parenté entre la perspective déconstructiviste derridienne et la conception mallarméenne du langage poétique semble frappante. La mise en oeuvre, par Mallarmé, d'une dislocation de l'espace textuel, son minutieux "creusement" du vers après renoncement à toute quête d'"Idéal", la mise en relief du leurre de l'appropriation langagière, voilà qui trouve un écho particulier dans les thèses derridiennes. La "mimésis" platonicienne se voit au travers du prisme de la "mimique" mallarméenne. La déconstruction poursuit son travail de "luxation" de l'oreille philosophique, insérant les philosophèmes dans la matrice langagière, les livrant ainsi au hasard du cheminement textuel et les confrontant à l'aporie. La philosophie n'a alors d'autre choix que d'abandonner ses prétentions transcendantales. La marche de la "différance" instaure une inexorable distance qui prive le sujet de tout rapport direct avec une origine assurée et lui ôte toute possibilité de maîtrise sur le monde. Au travers de la langue, se profile la question de l'altérité, de la relation dissymétrique qui nous lie à cet "autre", ce "tout-autre" qui nous fonde et nous constitue. L'accueil inconditionnel de cette altérité nous mènera à l'étude de la "religion", la déconstruction se tournant vers le "religieux" tout en effectuant un "retournement" habile de tout credo essentialiste.

Le rôle des acides gras oméga-3 sur la balance énergétique, la régulation de l’appétit, l’état émotionnel et l’implication du récepteur GPR120

L’obésité est un facteur de risque lié à des problèmes physiques, émotionnels et comportementaux. Aujourd’hui, l’alimentation est composée d’un régime typiquement occidental «Western diet» qui est riche en acides gras saturés (AGS) et pauvre en acides gras polyinsaturés (AGPI) tel que les oméga-3 (N-3) et occasionnant un déséquilibre du ratio alimentaire N-6/N-3. Ce déséquilibre est une des causes de la prévalence des maladies mentales y compris celles des troubles de l'humeur et de l’anxiété. L’acide docosahexaénoïque (ADH, 22: 6 n-3) est l’acide gras (AG) le plus abondant dans le cerveau et son accumulation est particulièrement élevée pendant la période périnatale. Il joue un rôle important dans le développement neuronal et d'autres fonctions du cerveau tel l'apprentissage et la mémoire. Des perturbations de l’environnement périnatal peuvent influencer à très long terme l’avenir de la descendance en la rendant plus susceptible de développer des problèmes d’obésité dans un contexte nutritionnel riche. On ignore cependant si le déficit alimentaire chez la mère et particulièrement en ADH aura un impact sur la motivation alimentaire de la progéniture. L’objectif principal de cette thèse est d’étudier le rôle potentiel des N-3 sur la balance énergétique, la motivation alimentaire, la dépression et le niveau d’anxiété des descendants de souris mâles adultes assujetties à une alimentation riche en gras. Nos données ont démontré qu‘un régime maternel déficitaire en ADH durant la période périnatale incitait la descendance à fournir plus d’effort afin d’obtenir un aliment palatable. Ceci entraînerait un dérèglement de l’homéostasie énergétique en augmentant le gain de poids et en diminuant l’activité locomotrice tout en exacerbant le comportement de type anxieux dès que les souris sont exposées à un milieu obésogène. Les acides gras libres (AGL) sont des nutriments essentiels fonctionnant comme des molécules de signalisation dans le cerveau en ayant des récepteurs qui jouent un rôle important dans le contrôle du métabolisme énergétique. Parmi eux, on distingue un récepteur couplé à la protéine G (GPCR), le GPR120. Ce récepteur activé par les AGPI ω-3 intervient dans les mécanismes anti-inflammatoires et insulino-résistants via les N-3. Une mutation dans le gène GPR120 occasionnée par une réduction de l’activité de signalisation du gène est liée à l’obésité humaine. L'objectif premier de cette deuxième étude était d’évaluer l'impact de la stimulation pharmacologique de GPR120 dans le système nerveux central (SNC) sur l'alimentation, les dépenses d'énergie, le comportement de type anxieux et la récompense alimentaire. Nos résultats démontrent qu’une injection centrale aiguë d'agoniste GPR120 III réduit la prise alimentaire ad libitum et la motivation alimentaire pour un aliment riche en gras et en sucre; ainsi que les comportements de type anxieux. L’injection centrale chronique (21 jours) de ce même agoniste GPR120 III transmis par une pompe osmotique a démontré que les souris placées sous diète hypercalorique (HFD n’ont présenté aucune modification lors de la prise alimentaire ni de gain de poids mais qu’il y avait comparativement au groupe de véhicule, une réduction du comportement de type anxieux, que ce soit dans le labyrinthe en croix surélevé (LCS) ou dans le test à champ ouvert (OFT). L’ADH est reconnu pour ses propriétés anorexigènes au niveau central. De plus, la stimulation des récepteurs de GPR120 au niveau du cerveau avec un agoniste synthétique peut produire un effet intense intervenir sur le comportement lié à l'alimentation des rongeurs. Trouver une approche visant à contrôler à la fois la neuroinflammation, la récompense alimentaire et les troubles émotionnels aiderait assurément au traitement de l'obésité et du diabète de type 2.

Genetic algorithm seeding of idiotypic networks for mobile-robot navigation

Robot-control designers have begun to exploit the properties of the human immune system in order to produce dynamic systems that can adapt to complex, varying, real-world tasks. Jerne’s idiotypic-network theory has proved the most popular artificial-immune-system (AIS) method for incorporation into behaviour-based robotics, since idiotypic selection produces highly adaptive responses. However, previous efforts have mostly focused on evolving the network connections and have often worked with a single, preengineered set of behaviours, limiting variability. This paper describes a method for encoding behaviours as a variable set of attributes, and shows that when the encoding is used with a genetic algorithm (GA), multiple sets of diverse behaviours can develop naturally and rapidly, providing much greater scope for flexible behaviour-selection. The algorithm is tested extensively with a simulated e-puck robot that navigates around a maze by tracking colour. Results show that highly successful behaviour sets can be generated within about 25 minutes, and that much greater diversity can be obtained when multiple autonomous populations are used, rather than a single one.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.