Molecular bases of circadian rhythmicity in renal physiology and pathology.

The physiological processes that maintain body homeostasis oscillate during the day. Diurnal changes characterize kidney functions, comprising regulation of hydro-electrolytic and acid-base balance, reabsorption of small solutes and hormone production. Renal physiology is characterized by 24-h periodicity and contributes to circadian variability of blood pressure levels, related as well to nychthemeral changes of sodium sensitivity, physical activity, vascular tone, autonomic function and neurotransmitter release from sympathetic innervations. The circadian rhythmicity of body physiology is driven by central and peripheral biological clockworks and entrained by the geophysical light/dark cycle. Chronodisruption, defined as the mismatch between environmental-social cues and physiological-behavioral patterns, causes internal desynchronization of periodic functions, leading to pathophysiological mechanisms underlying degenerative, immune related, metabolic and neoplastic diseases. In this review we will address the genetic, molecular and anatomical elements that hardwire circadian rhythmicity in renal physiology and subtend disarray of time-dependent changes in renal pathology.

Neuroligin-1 links neuronal activity to sleep-wake regulation.

Maintaining wakefulness is associated with a progressive increase in the need for sleep. This phenomenon has been linked to changes in synaptic function. The synaptic adhesion molecule Neuroligin-1 (NLG1) controls the activity and synaptic localization of N-methyl-d-aspartate receptors, which activity is impaired by prolonged wakefulness. We here highlight that this pathway may underlie both the adverse effects of sleep loss on cognition and the subsequent changes in cortical synchrony. We found that the expression of specific Nlg1 transcript variants is changed by sleep deprivation in three mouse strains. These observations were associated with strain-specific changes in synaptic NLG1 protein content. Importantly, we showed that Nlg1 knockout mice are not able to sustain wakefulness and spend more time in nonrapid eye movement sleep than wild-type mice. These changes occurred with modifications in waking quality as exemplified by low theta/alpha activity during wakefulness and poor preference for social novelty, as well as altered delta synchrony during sleep. Finally, we identified a transcriptional pathway that could underlie the sleep/wake-dependent changes in Nlg1 expression and that involves clock transcription factors. We thus suggest that NLG1 is an element that contributes to the coupling of neuronal activity to sleep/wake regulation.

Structure and dynamics of the membrane attaching nitric oxide transporter nitrophorin 7

Nitrophorins represent a unique class of heme proteins that are able to perform the delicate transportation and release of the free-radical gaseous messenger nitric oxide (NO) in a pH-triggered manner. Besides its ability to bind to phospholipid membranes, the N-terminus contains an additional Leu-Pro-Gly stretch, which is a unique sequence trait, and the heme cavity is significantly altered with respect to other nitrophorins. These distinctive features encouraged us to solve the X-ray crystallographic structures of NP7 at low and high pH and bound with different heme ligands (nitric oxide, histamine, imidazole). The overall fold of the lipocalin motif is well preserved in the different X-ray structures and resembles the fold of other nitrophorins. However, a chain-like arrangement in the crystal lattice due to a number of head-to-tail electrostatic stabilizing interactions is found in NP7. Furthermore, the X-ray structures also reveal ligand-dependent changes in the orientation of the heme, as well as in specific interactions between the A-B and G-H loops, which are considered to be relevant for the biological function of nitrophorins. Fast and ultrafast laser triggered ligand rebinding experiments demonstrate the pH-dependent ligand migration within the cavities and the exit route. Finally, the topological distribution of pockets located around the heme as well as from inner cavities present at the rear of the protein provides a distinctive feature in NP7, so that while a loop gated exit mechanism to the solvent has been proposed for most nitrophorins, a more complex mechanism that involves several interconnected gas hosting cavities is proposed for NP7.

The brain decade in debate: VI. Sensory and motor maps: dynamics and plasticity

This article is an edited transcription of a virtual symposium promoted by the Brazilian Society of Neuroscience and Behavior (SBNeC). Although the dynamics of sensory and motor representations have been one of the most studied features of the central nervous system, the actual mechanisms of brain plasticity that underlie the dynamic nature of sensory and motor maps are not entirely unraveled. Our discussion began with the notion that the processing of sensory information depends on many different cortical areas. Some of them are arranged topographically and others have non-topographic (analytical) properties. Besides a sensory component, every cortical area has an efferent output that can be mapped and can influence motor behavior. Although new behaviors might be related to modifications of the sensory or motor representations in a given cortical area, they can also be the result of the acquired ability to make new associations between specific sensory cues and certain movements, a type of learning known as conditioning motor learning. Many types of learning are directly related to the emotional or cognitive context in which a new behavior is acquired. This has been demonstrated by paradigms in which the receptive field properties of cortical neurons are modified when an animal is engaged in a given discrimination task or when a triggering feature is paired with an aversive stimulus. The role of the cholinergic input from the nucleus basalis to the neocortex was also highlighted as one important component of the circuits responsible for the context-dependent changes that can be induced in cortical maps.

A dose-response investigation of the attentional blink during sleep restriction /

Recent dose-response sleep restriction studies, in which nightly sleep is curtailed to varying degrees (e.g., 3-, 5-, 7-hours), have found cumulative, dose-dependent changes in sleepiness, mood, and reaction time. However, brain activity has typically not been measured, and attentionbased tests employed tend to be simple (e.g., reaction time). One task addressing the behavioural and electrophysiological aspects of a specific attention mechanism is the Attentional Blink (AB), which shows that the report accuracy of a second target (T2) is impaired when it is presented soon after a first target (Tl). The aim of the present study was to examine behavioural and electrophysioiogical responses to the AB task to elucidate how sleep restriction impacts attentional capacity. Thirty-six young-adults spent four consecutive days and nights in a sleep laboratory where sleep, food, and activity were controlled. Nightly sleep began with a baseline sleep (8 hours), followed by two nights of sleep restriction (3,5 or 8 hours of sleep), and a recovery sleep (8 hours). An AB task was administered each day at 11 am. Results from a basic battery oftests (e.g., sleepiness, mood, reaction time) confirmed the effectiveness of the sleep restriction manipulation. In terms of the AB, baseline performance was typical (Le., T2 accuracy impaired when presented soon after Tl); however, no changes in any AB behavioural measures were observed following sleep restriction for the 3- or 5-hour groups. The only statistically significant electrophysiological result was a decrease in P300 amplitude (for Tl) from baseline to the second sleep restriction night for the 3-hour group. Therefore, following a brief, two night sleep restriction paradigm, brain functioning was impaired for the TI of the AB in the absence of behavioural deficit. Study limitations and future directions are discussed.

The regulation of adult hippocampal neurogenesis by wheel running and environmental enrichment

Introduction: Chez les mammifères, la naissance de nouveaux neurones se poursuit à l’âge adulte dans deux régions du cerveau: 1) l’hippocampe et 2) la zone sous-ventriculaire du prosencéphale. La neurogenèse adulte n’est pas un processus stable et peut être affectée par divers facteurs tels que l’âge et la maladie. De plus, les modifications de la neurogenèse peuvent être à l’origine des maladies de sorte que la régulation ainsi que le rétablissement de la neurogenèse adulte doivent être considérés comme d’importants objectifs thérapeutiques. Chez la souris saine ou malade, la neurogenèse hippocampale peut être fortement régulée par l’enrichissement environnemental ainsi que par l’activité physique. Cependant, lors même que l’activité physique et l’enrichissement environnemental pourraient contribuer au traitement de certaines maladies, très peu d’études porte sur les mécanismes moléculaires et physiologiques responsables des changements qui sont en lien avec ces stimuli. Objectifs et hypothèses: Les principaux objectifs de cette étude sont de caractériser les effets de stimuli externes sur la neurogenèse et, par le fait même, d’élucider les mécanismes sous-jacents aux changements observés. En utilisant le modèle d’activité physique volontaire sur roue, cette étude teste les deux hypothèses suivantes: tout d’abord 1) qu’une période prolongée d’activité physique peut influencer la neurogenèse adulte dans le prosencéphale et l’hippocampe, et 2) que l’activité volontaire sur roue peut favoriser la neurogenèse à travers des stimuli dépendants ou indépendants de la course. Méthodes: Afin de valider la première hypothèse, nous avons utilisé un paradigme incluant une activité physique volontaire prolongée sur une durée de six semaines, ainsi que des analyses immunohistochimiques permettant de caractériser l’activité de précurseurs neuronaux dans la zone sous-ventriculaire et l’hippocampe. Ensuite, pour valider la seconde hypothèse, nous avons utlisé une version modifiée du paradigme ci-dessous, en plaçant les animaux (souris) soit dans des cages traditionnelles, soit dans des cages munies d’une roue bloquée soit dans des cages munies d’une roue fonctionnelle. Résultats: En accord avec la première hypothèse, l’activité physique prolongée volontaire a augmenté la prolifération des précurseurs neuronaux ainsi que la neurogenèse dans le gyrus dentelé de l’hippocampe comparativement aux animaux témoins, confirmant les résultats d’études antérieures. Par ailleurs, dans ce paradigme, nous avons aussi observé de la prolifération acrue au sein de la zone sous-ventriculaire du prosencéphale. De plus, en accord avec la seconde hypothèse, les souris placées dans une cage à roue bloquée ont montré une augmentation de la prolifération des précurseurs neuronaux dans l’hippocampe comparable à celle observée chez les souris ayant accès à une roue fonctionnelle (coureurs). Cependant, seuls les animaux coureurs ont présenté une augmentation de la neurogenèse hippocampale. Conclusions: Ces résultats nous ont permis de tirer deux conclusions nouvelles concernant les effets de l’activité physique (course) sur la neurogenèse. Premièrement, en plus de la prolifération et de la neurogenèse dans le gyrus dentelé de l’hippocampe, la prolifération dans la zone sous-ventriculaire du prosencéphale peut être augmentée par l’activité physique sur roue. Deuxièmement, l’environnement dans lequel l’activité physique a lieu contient différents stimuli qui peuvent influencer certains aspects de la neurogenèse hippocampale en l’absence d’activité physique sur roue (course).

Caractéristiques et origine fonctionnelle des propriétés fréquentielles du noeud auriculoventriculaire

Le nœud auriculoventriculaire (AV) joue un rôle vital dans le cœur normal et pathologique. Il connecte les oreillettes aux ventricules et, grâce à sa conduction lente, génère un délai entre les contractions auriculaire et ventriculaire permettant d’optimiser le pompage sanguin. Sa conduction lente et sa longue période réfractaire font du nœud AV un filtre d’impulsions auriculaires lors de tachyarythmies assurant ainsi une fréquence ventriculaire plus lente favorable au débit cardiaque. L’optimisation de ce filtrage est une cible dans le traitement de ces arythmies. Malgré ce rôle vital et de nombreuses études, le nœud AV demeure l’objet de plusieurs controverses qui en rendent la compréhension laborieuse. Nos études expérimentales sur des préparations isolées de cœurs de lapin visent à apporter des solutions à certains des problèmes qui limitent la compréhension des propriétés fréquentielles du nœud AV. Le premier problème concerne la définition de la propriété de récupération nodale. On s’accorde généralement sur la dépendance du temps de conduction nodale (intervalle auriculo-Hissien, AH) du temps de récupération qui le précède mais un débat presque centenaire persiste sur la façon de mesurer ce temps de récupération. Selon que l’on utilise à cette fin la longueur du cycle auriculaire (AA) ou l’intervalle His-auriculaire précédent (HA), la même réponse nodale montre des caractéristiques différentes, un paradoxe à ce jour inexpliqué. Le temps de conduction nodale augmente aussi avec le degré et la durée d'une fréquence rapide, un phénomène appelé fatigue. Or, les caractéristiques de la fatigue mesurée varient avec l’indice de récupération utilisé (AA vs. HA). De plus, une troisième propriété appelée facilitation qui entraîne un raccourcissement du temps de conduction diffère aussi avec l’indice de récupération utilisé. Pour établir l’origine de ce problème, nous avons déterminé les différences entre les courbes de récupération (AH compilé en fonction du AA ou HA) pour 30 états fonctionnels nodaux différents. Ces conditions étaient obtenues à l’aide de protocoles permettant la variation du cycle de base (BCL) et du cycle prétest (PTCL), deux paramètres connus pour altérer la fonction nodale. Nous avons pu établir que pour chaque état fonctionnel, la forme de la courbe de récupération et le niveau de fatigue étaient les mêmes pour les deux indices de récupération. Ceci s’applique aussi aux données obtenues à des BCL et PTCL égaux comme dans les protocoles de stimulation prématurée conventionnels couramment utilisés. Nos résultats ont établi pour la première fois que les propriétés nodales de récupération et de fatigue sont indépendantes de l’indice de récupération utilisé. Nos données montrent aussi que les différences entre les courbes de récupération en fonction de l’indice utilisé proviennent d’effets associés aux variations du PTCL. Notre deuxième étude établit à partir des mêmes données pourquoi les variations du PTCL altèrent différemment les courbes de récupération selon l’indice utilisé. Nous avons démontré que ces différences augmentaient en proportion directe avec l’augmentation du temps de conduction au battement prétest. Cette augmentation cause un déplacement systématique de la courbe construite avec l’intervalle AA vers la droite et de celle construite avec l’intervalle HA vers la gauche. Ce résultat met en évidence l’importance de tenir compte des changements du temps de conduction prétest dans l’évaluation de la fonction nodale, un paramètre négligé dans la plupart des études. Ce résultat montre aussi que chacun des deux indices a des limites dans sa capacité d’évaluer le temps de récupération nodale réel lorsque le temps de conduction prétest varie. Lorsque ces limites sont ignorées, comme c’est habituellement le cas, elles entraînent un biais dans l’évaluation des effets de fatigue et de facilitation. Une autre grande difficulté dans l’évaluation des propriétés fréquentielles du nœud AV concerne son état réfractaire. Deux indices sont utilisés pour évaluer la durée de la période réfractaire nodale. Le premier est la période réfractaire efficace (ERPN) définie comme l’intervalle AA le plus long qui n’est pas conduit par le nœud. Le deuxième est la période réfractaire fonctionnelle (FRPN) qui correspond à l’intervalle minimum entre deux activations mesurées à la sortie du nœud. Paradoxalement et pour des raisons obscures, l’ERPN augmente alors que la FRPN diminue avec l’augmentation de la fréquence cardiaque. De plus, ces effets varient grandement avec les sujets, les espèces et l’âge. À partir des mêmes données que pour les deux autres études, nous avons cherché dans la troisième étude l’origine des variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN. Le raccourcissement du BCL prolonge l’ERPN mais n’affecte pas la FRPN. L’allongement de l’ERPN provient principalement d’un allongement du temps de conduction prétest. Un PTCL court en comparaison avec un BCL court allonge encore plus substantiellement le temps de conduction prétest mais raccourcit en même temps l’intervalle His-auriculaire, ces deux effets opposés s’additionnent pour produire un allongement net de l’ERPN. Le raccourcissement de l’intervalle His-auriculaire par le PTCL court est aussi entièrement responsable pour le raccourcissement de la FRPN. Nous avons aussi établi que, lorsque la composante du temps de conduction prétest est retirée de l’ERPN, un lien linéaire existe entre la FRPN et l’ERPN à cause de leur dépendance commune de l’intervalle His-auriculaire. Le raccourcissement combiné du BCL et du PTCL produit des effets nets prévisibles à partir de leurs effets individuels. Ces effets reproduisent ceux obtenus lors de protocoles prématurés conventionnels. Ces observations supportent un nouveau schème fonctionnel des variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN à partir des effets distincts du BCL et du PTCL. Elles établissent aussi un nouveau lien entre les variations fréquentielles de l’ERPN et de la FRPN. En conclusion, la modulation fréquentielle de la fonction du nœud AV provient de la combinaison d’effets concurrents cumulatifs liés au cycle de base et non-cumulatifs liés au cycle prétest. Ces effets peuvent être interprétés de façon consistante indépendamment de l’indice de récupération en tenant compte des changements du temps de conduction au battement prétest. Les effets fréquentiels disparates sur l’ERPN et la FRPN sont aussi grandement liés aux changements du temps de conduction prétest. Lorsque l’analyse tient compte de ce facteur, l’ERPN et la FRPN montrent des variations parallèles fortement liées à celles de l’intervalle His-auriculaire. Le nouveau schème fonctionnel des propriétés fréquentielles du nœud AV supporté par nos données aidera à mieux cibler les études sur les mécanismes cellulaires contrôlant la modulation fréquentielle nodale. Nos données pourraient aider à l’interprétation et au contrôle des réponses nodales diverses associées aux tachyarythmies supraventriculaires et à leur traitement pharmacologique. En bref, nos travaux supportent une compréhension factuelle améliorée du comportement fréquentiel du nœud AV, un domaine aux applications multiples en rythmologie cardiaque.

Prostaglandine E2 et mesures du flux mésentérique par Doppler à la suite d’un traitement du canal artériel à l’ibuprofène par voie intraveineuse et entérale chez les bébés prématurés

En dépit du nombre croissant d’études cliniques sur le canal artériel (CA), des failles méthodologiques entretiennent plusieurs incertitudes concernant l’efficacité et la sécurité des traitements chez les bébés nés prématurés. L’objectif de cette recherche était de comparer les concentrations de prostaglandine E2 (PGE2) et les mesures du flux mésentérique par échographie Doppler chez les enfants nés prématurément et ayant un canal artériel traité à l’ibuprofène par voie intraveineuse ou entérale, en utilisant la méthodologie randomisée contrôlée et à double insu. Dans notre étude pilote, 20 nouveau-nés prématurés de moins de 34 semaines ayant un CA symptomatique confirmé par échocardiographie, furent randomisés au traitement à l’ibuprofène par voie intraveineuse ou entérale. La voie d’administration fut maintenue à l’insu de l’équipe traitante, des cardiologues et des investigateurs. Des dosages des prostaglandines plasmatiques ont été mesurés avant le début du traitement ainsi que 3, 24 et 48 h après le début du traitement. Les mesures du flux mésentérique ont été effectuées avant le traitement à l’ibuprofène ainsi que 1 h et 3 h après le traitement. Nous avons démontré à partir de nos observations que les niveaux plasmatiques de prostaglandines E2 diminuent chez les patients ayant répondu au traitement à l’ibuprofène, indépendamment de la voie d’administration. Nous n’avons pas observé de changement dans l’évolution des dosages de PGE2 chez les patients qui n’ont pas répondu au traitement. Les paramètres mesurés par échographie Doppler au niveau de l’artère mésentérique supérieure n’étaient pas affectés par la voie d’administration du traitement à l’ibuprofène, intraveineuse ou entérale. La présente étude suggère ainsi que le traitement du CA par ibuprofène intraveineux ou entéral n’influe pas sur le flux sanguin mesuré par échographie Doppler. La baisse de la prostaglandine E2 coïncide avec la fermeture du CA, et son dosage pourrait jouer un rôle dans la gestion du traitement. Nous avons démontré la faisabilité d’une étude clinique randomisée à double insu dans le traitement du canal artériel; une méthodologie qui devrait désormait être employé dans la recherche clinique sur les traitements de la persistance du CA.

Alteración de la atención y concentración en estudiantes de medicina que realizan turnos de noche

El sueño, es indispensable para la recuperación, física, mental y de procesos como la consolidación de memoria, atención y lenguaje. La privación de sueño (PS) incide en la atención y concentración. La PS es inherente a la formación médica, pero no es claro el papel de los turnos nocturnos en estudiantes, porque no cumplen con un objetivo académico, pero hay relación con disminución de la salud, productividad, accidentes, y alteraciones en diversas actividades. Está descrito el impacto de la PS sobre la capacidad de aprendizaje y aspectos como el ánimo y las relaciones interpersonales. MÉTODOS: Se realizó un estudio analítico observacional de cohorte longitudinal, con tres etapas de medición a 180 estudiantes de Medicina de la Universidad del Rosario, que evaluó atención selectiva y concentración mediante la aplicación de la prueba d2, validada internacionalmente para tal fin. RESULTADOS: Se estudiaron 180 estudiantes, 115 mujeres, 65 hombres, entre los 18 y 26 años (promedio 21). Al inicio del estudio dormían en promedio 7,9 horas, cifra que se redujo a 5,8 y 6,3 en la segunda y tercera etapa respectivamente. El promedio de horas de sueño nocturno, disminuyó en el segundo y tercer momento (p<0,001); Además se encontró mediante la aplicación de la prueba d2, que hubo correlación significativa directa débil, entre el promedio de horas de sueño, y el promedio del desempeño en la prueba (r=0.168, p=0.029) CONCLUSIONES: La PS, con períodos de sueño menores a 7,2 horas, impactan de manera importante la atención selectiva, la concentración

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.

Differences in phosphorus retention and release in soils amended with animal manures and sewage sludge

Excessive levels of P in agricultural soils pose a threat to local water quality. This study evaluated (i) time-dependent changes in soil P sorption (expressed as a phosphorus sorption index, PSI) and P availability (as resin P) during incubation (100 d) with poultry litter, cattle slurry, sewage sludge, or KH2PO4, added on a P-equivalent basis (100 mg P kg(-1)), and (ii) the subsequent kinetics of P release, measured by repeated extractions with a mixed cation-anion exchange resin. Soil exchangeable Ca and ammonium oxalate-extractable Fe and Al were also determined at 100 d of incubation. The small decrease in P sorption in the litter and sludge treatments (25%), compared with that in the slurry and KH2PO4 treatments (52%) between 20 and 100 d of incubation was attributed partly to the formation of new adsorption sites for P. Subsequent P release was described by a power equation: Resin P = a(extraction number)(b), where the constants a and b represent resin P obtained with a single extraction and the rate of P release per resin extraction, respectively. On average, the rate of P release decreased in the order: KH2PO4 and slurry > litter > sludge, and was inversely related to exchangeable Ca content of the incubated soils (R-2 = 0.57). The slower rates of P release in the litter and sludge treatments (P < 0.001) are attributed to the large values for exchangeable Ca (1050-2640 and 1070-2710 mg kg(-1), respectively) in these amended soils. Future research concerned with short-term declines in environmentally harmful levels of P in recently amended soils should consider the differential effects of the amendments on soil P dynamics.

Long-lived halocarbon trends and budgets from atmospheric chemistry modelling constrained with measurements in polar firn

The budgets of seven halogenated gases (CFC-11, CFC-12, CFC-113, CFC-114, CFC-115, CCl4 and SF6) are studied by comparing measurements in polar firn air from two Arctic and three Antarctic sites, and simulation results of two numerical models: a 2-D atmospheric chemistry model and a 1-D firn diffusion model. The first one is used to calculate atmospheric concentrations from emission trends based on industrial inventories; the calculated concentration trends are used by the second one to produce depth concentration profiles in the firn. The 2-D atmospheric model is validated in the boundary layer by comparison with atmospheric station measurements, and vertically for CFC-12 by comparison with balloon and FTIR measurements. Firn air measurements provide constraints on historical atmospheric concentrations over the last century. Age distributions in the firn are discussed using a Green function approach. Finally, our results are used as input to a radiative model in order to evaluate the radiative forcing of our target gases. Multi-species and multi-site firn air studies allow to better constrain atmospheric trends. The low concentrations of all studied gases at the bottom of the firn, and their consistency with our model results confirm that their natural sources are small. Our results indicate that the emissions, sinks and trends of CFC-11, CFC-12, CFC-113, CFC-115 and SF6 are well constrained, whereas it is not the case for CFC-114 and CCl4. Significant emission-dependent changes in the lifetimes of halocarbons destroyed in the stratosphere were obtained. Those result from the time needed for their transport from the surface where they are emitted to the stratosphere where they are destroyed. Efforts should be made to update and reduce the large uncertainties on CFC lifetimes.

A dynamic causal model of the coupling between pulse stimulation and neural activity

We present a dynamic causal model that can explain context-dependent changes in neural responses, in the rat barrel cortex, to an electrical whisker stimulation at different frequencies. Neural responses were measured in terms of local field potentials. These were converted into current source density (CSD) data, and the time series of the CSD sink was extracted to provide a time series response train. The model structure consists of three layers (approximating the responses from the brain stem to the thalamus and then the barrel cortex), and the latter two layers contain nonlinearly coupled modules of linear second-order dynamic systems. The interaction of these modules forms a nonlinear regulatory system that determines the temporal structure of the neural response amplitude for the thalamic and cortical layers. The model is based on the measured population dynamics of neurons rather than the dynamics of a single neuron and was evaluated against CSD data from experiments with varying stimulation frequency (1–40 Hz), random pulse trains, and awake and anesthetized animals. The model parameters obtained by optimization for different physiological conditions (anesthetized or awake) were significantly different. Following Friston, Mechelli, Turner, and Price (2000), this work is part of a formal mathematical system currently being developed (Zheng et al., 2005) that links stimulation to the blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) signal through neural activity and hemodynamic variables. The importance of the model described here is that it can be used to invert the hemodynamic measurements of changes in blood flow to estimate the underlying neural activity.

Lack of photoreceptor signaling alters the expression of specific synaptic proteins in the retina

Synaptic modulation by activity-dependent changes constitutes a cellular mechanism for neuronal plasticity. However, it is not clear how the complete lack of neuronal signaling specifically affects elements involved in the communication between neurons. In the retina, it is now well established that both chemical and electrical synapses are essential to mediate the transmission of visual signaling triggered by the photoreceptors. In this study, we compared the expression of synaptic proteins in the retinas of wild-type (WT) vs. rd/rd mice, an animal model that displays inherited and specific ablation of photoreceptors caused by a mutation in the gene encoding the beta-subunit of rod cGMP-phosphodiesterase (Pde6b(rd1)). We specifically examined the expression of connexins (Cx), the proteins that form the gap junction channels of electrical synapses, in addition to synaptophysin and synapsin 1, which are involved in the release of neurotransmitters at chemical synapses. Our results revealed that Cx36 gene expression levels are lower in the retinas of rd/rd when compared with WT. Confocal analysis indicated that Cx36 immunolabeling almost disappeared in the outer plexiform layer without significant changes in protein distribution within the inner plexiform layer of rd/rd retinas. Likewise, synaptophysin expression remarkably decreased in the outer plexiform layer of rd/rd retinas, and this down-regulation was also associated with diminished transcript levels. Furthermore, we observed down-regulation of Cx57 gene expression in rd/rd retinas when compared with WT and also changes in protein distribution. Interestingly, Cx45 and synapsin I expression in rd/rd retinas showed no noticeable changes when compared with WT. Taken together, our results revealed that the loss of photoreceptors leads to decreased expression of some synaptic proteins. More importantly, this study provides evidence that neuronal activity regulates, but is not essential to maintain, the expression of synaptic elements. (c) 2008 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

An explanatory mechanism for the different decline in limb strength in older women

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)