Increased audiovisual integration in cochlear-implanted deaf patients: independent components analysis of longitudinal positron emission tomography data.

It has been demonstrated in earlier studies that patients with a cochlear implant have increased abilities for audio-visual integration because the crude information transmitted by the cochlear implant requires the persistent use of the complementary speech information from the visual channel. The brain network for these abilities needs to be clarified. We used an independent components analysis (ICA) of the activation (H2 (15) O) positron emission tomography data to explore occipito-temporal brain activity in post-lingually deaf patients with unilaterally implanted cochlear implants at several months post-implantation (T1), shortly after implantation (T0) and in normal hearing controls. In between-group analysis, patients at T1 had greater blood flow in the left middle temporal cortex as compared with T0 and normal hearing controls. In within-group analysis, patients at T0 had a task-related ICA component in the visual cortex, and patients at T1 had one task-related ICA component in the left middle temporal cortex and the other in the visual cortex. The time courses of temporal and visual activities during the positron emission tomography examination at T1 were highly correlated, meaning that synchronized integrative activity occurred. The greater involvement of the visual cortex and its close coupling with the temporal cortex at T1 confirm the importance of audio-visual integration in more experienced cochlear implant subjects at the cortical level.

Genes for normal sleep and sleep disorders.

Sleep and wakefulness are complex behaviors that are influenced by many genetic and environmental factors, which are beginning to be discovered. The contribution of genetic components to sleep disorders is also increasingly recognized as important. Point mutations in the prion protein, period 2, and the prepro-hypocretin/orexin gene have been found as the cause of a few sleep disorders but the possibility that other gene defects may contribute to the pathophysiology of major sleep disorders is worth in-depth investigations. However, single gene disorders are rare and most common disorders are complex in terms of their genetic susceptibility, environmental effects, gene-gene, and gene-environment interactions. We review here the current progress in the genetics of normal and pathological sleep.

Induction of transendothelial migration in normal and malignant human T lymphocytes.

Activated CD 3+ enriched human peripheral blood T cells exhibited potent capacity for transendothelial migration through HUVEC layers in the absence of T cell ***. In contrast, malignant human T cell lines *** no or negligible ability of transendothelial migration in the absence of chemoattractants. Time lapse studies of transendothelial migration of activated CD 3+ enriched peripheral blood T cells through a HUVEC layer showed that the first T cells were detected in the lower compartment of a tissue culture insert after 1 hour and that migration increased to reach a maximum of 25 x 10(4) T cells/hr after 24 hours. Adhesion assays of human T cell lines demonstrated that all T cell lines were capable of adhesion to HUVEC and that adhesion of T cells to HUVECs was primarily mediated by CD11a/CD18 and ICAM-1 interactions. Furthermore, transendothelial migration of CD 3+ enriched human peripheral blood T cells was inhibited by pretreating the T cells with anti-CD 18 monoclonal antibodies. The inability of malignant T cells to migrate through HUVEC layers in the absence of chemoattractants was not due to poor motility per se, since both normal and malignant T cells migrated well on extracellular matrix components as determined by using Boyden chambers. Crosslinking of alpha 1 beta 2 and alpha 4 beta 1 with immobilized monoclonal antibodies induced motile behaviour in activated CD 3 enriched human peripheral blood T cells but not in malignant T cell lines. In conclusion, the differences in the ability of transendothelial migration between normal and malignant human T cells in the absence of chemoattractants is primarily due to the differences in the capacity of alpha 1 beta 2 and alpha 4 beta 1 to trigger motile behaviour in the separate cell types.

Retaining principal components for discrete variables

The present study discusses retention criteria for principal components analysis (PCA) applied to Likert scale items typical in psychological questionnaires. The main aim is to recommend applied researchers to restrain from relying only on the eigenvalue-than-one criterion; alternative procedures are suggested for adjusting for sampling error. An additional objective is to add evidence on the consequences of applying this rule when PCA is used with discrete variables. The experimental conditions were studied by means of Monte Carlo sampling including several sample sizes, different number of variables and answer alternatives, and four non-normal distributions. The results suggest that even when all the items and thus the underlying dimensions are independent, eigenvalues greater than one are frequent and they can explain up to 80% of the variance in data, meeting the empirical criterion. The consequences of using Kaiser"s rule are illustrated with a clinical psychology example. The size of the eigenvalues resulted to be a function of the sample size and the number of variables, which is also the case for parallel analysis as previous research shows. To enhance the application of alternative criteria, an R package was developed for deciding the number of principal components to retain by means of confidence intervals constructed about the eigenvalues corresponding to lack of relationship between discrete variables.

Defining molecular components of symbiotic phosphate uptake in rice

Phosphate (Pi) acquisition of crops via arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis acquires increasing importance due to the limited rock Pi reserves and the demand for environmentally sustainable agriculture. However, the symbiotic Pi uptake machinery has not been characterized in any monocotyledonous plant species. Among these, rice is the primary staple food for more than half of the human population and thus central for future food security. However, the relevance of the AM symbiosis for rice Pi nutrition is presently unclear. Here, we show that 70% of the overall Pi acquired by rice is delivered via the symbiotic route. To better understand this pathway we combined genetic, molecular and physiological approaches to determine the specific functions of the two rice Pi transporters, PT11 and PT13, which are expressed only during AM symbiosis. The PT11 lineage of proteins is present in mono- and dicotyledons whereas PT13, while found across the Poaceae, is absent from dicotyledons. Surprisingly, mutations in either PT11 or PT13 affected fungal colonization and arbuscule formation demonstrating that both genes are essential for AM symbiosis between rice and Glomus intra.rad.ices. Importantly, for symbiotic Pi uptake, only PT11 is necessary and sufficient. We found that mycorrhizal rice, remarkably, received almost all Pi via the symbiotic route. Such dominating mycorrhizal Pi uptake was found in plants grown under controlled conditions as well as in field soils, suggesting that the AM symbiosis is relevant for the Pi nutrition of field grown rice. Development of smaller arbuscules in PT11 mutants suggested that symbiotic Pi signaling is required for fungal nourishment by the plant. However, co-culture of mutant with wild type nurse plants did not restore normal arbuscule size in mutant roots, indicating that other factors than malnutrition accounted for the altered arbuscule phenotype. Surprisingly, the loss of PT13 did not affect symbiotic Pi uptake although it impacted arbuscule morphology, suggesting that PT13 is involved in signaling during arbuscule development. However, induction of PT13 was not only monitored in arbusculated cells but also in inner cortex cells of non-inoculated roots of plants grown under high Pi fertilization conditions. According to preliminary observations, PT13 localized at the tonoplast in arbusculated and non-arbusculated cells, suggesting that it might be involved in transporting Pi into the vacuole, possibly for maintaining cellular Pi homeostasis. The further investigation showed that fungal colonization level was significantly affected in the crown roots of two ptlS mutant alleles, but not in large lateral roots, implying the possible role of PT13 for maintaining Pi homeostasis in the crown roots. - L'acquisition de phosphate (Pi) par les plantes cultivées s'effectue grâce à une symbiose mycorhizienne arbasculaire (AM). L'étude de cette symbiose devient fondamentale puisque d'une part, les réserves en phosphate minéral sont limitées, et, d'autre part, la demande pour une agriculture écologiquement soutenable se renforce. La machinerie d'absorption symbiotique du phosphate n'est cependant pas encore élucidée chez les plantes monocotylédones. Parmi celles-ci, le riz occupe une place primordiale. Aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, il revêt de ce fait une dimension essentielle en termes de sécurité alimentaire. Pourtant, l'importance de la symbiose AM chez le riz dans le processus d'acquisition du phosphate n'est, encore de nos jours, que peu comprise. Dans cette étude, nous montrons que 70% du phosphate acquis par le riz est mis à disposition de la plante grâce à la symbiose AM. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, nous avons employé des approches physiologiques et génétiques nous permettant de déterminer les fonctions spécifiques de deux transporteurs de Pi, PT11 et PT13, présents chez le riz et exprimés uniquement durant la symbiose AM. La famille de gènes à laquelle appartient PT11 est présente chez les monocotylédones ainsi que chez les dicotylédones tandis que PT13, bien que retrouvé au sein des Poaceae, est absent chez les dicotylédones. Etonnamment, des versions mutées de PT11 ou de PT13 affectent la colonisation par le champignon endo-mycorhizien ainsi que la formation d'arbuscules, démontrant l'importance de ces deux gènes dans la symbiose AM entre le riz et Glomus intraradices. Il est à noter que seul PT11 se révèle nécessaire et suffisant pour l'apport de Pi grâce à la symbiose. Nous avons observé que la presque totalité du phosphate dont dispose le riz lors d'une symbiose AM provient du champignon. De telles proportions ont été observées tant chez des plantes cultivées en conditions contrôlées que chez des plantes cultivées dans les champs. Cela suggère l'importance de la symbiose AM dans le processus d'acquisition du Pi chez le riz cultivé à l'extérieur. Le développement d'arbuscules plus petits chez le mutant PT11 tend à montrer qu'une voie signalétique impliquant le Pi symbiotique est nécessaire pour l'entretien du champignon par la plante. Toutefois, une co-culture du mutant avec des plantes sauvages ne permet pas de restaurer des arbuscules de taille normale dans les racines du mutant. Ce résultat indique le rôle de facteurs autres que la malnutrition aboutissant à la formation d'arbuscules altérés. Si la perte de PT13 n'affecte pas l'acquisition de phosphate symbiotique, la morphologie de l'arbuscule est, quant à elle, modifiée. Ceci suggère un rôle de PT13 durant le développement de l'arbuscule. Or, l'induction de PT13 est non seulement détectée dans des cellules contenant des arbuscules mais également dans des cellules du cortex, ceci chez des plantes cultivées sans champignon mais dans des conditions de fortes concentrations en engrais phosphaté. En accord avec des observations précédentes, PT13 est localisé au niveau du tonoplaste des cellules contenant ou non des arbuscules. Ceci suggère que PT13 pourrait être impliqué dans le transport du Pi vers la vacuole, éventuellement pour maintenir une certaine homéostasie du phosphate. Dans cette étude, nous démontrons également que le niveau de colonisation par le champignon est affecté de manière significative dans les racines principales des deux allèles du mutants ptl3, mais pas dans les grosses racines latérales. Cela impliquerait un rôle possible de PT13 dans le maintien de l'homéostasie du phosphate dans les racines principales. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC Le phosphate (Pi), l'un des éléments minéraux essentiel au développement des plantes, se trouve généralement en faible quantité dans le sol, limitant ainsi la croissance des plantes. Le rendement de la production agricole dépend dès lors de l'addition d'engrais contenant du phosphate inorganique (Pi), obtenu à partir de ressources minières riches en phosphate. Or, ces ressources devraient être épuisées d'ici la fin du siècle. Les racines des plantes possèdent des transporteurs de phosphate efficaces leur permettant d'acquérir rapidement le Pi présent dans le sol. Comme le Pi s'avère immobile dans le sol, l'absorption rapide par les racines crée des zones pauvres en Pi autour des systèmes racinaires. Pour surmonter cet obstacle, les plantes ont développé une symbiose avec des champignons endomycorhiziens, la symbiose mycorhizienne arbusculaire (AM). Cette association leur donne accès à d'autres ressources en phosphate puisque le mycélium de ces champignons se développe sur une surface 100 fois supérieure à celle des racines. Cela augmente considérablement la surface de nutrition, dépassant ainsi la zone appauvrie en Pi. Le phosphate, transporté grâce au champignon jusqu'à l'intérieur des racines, est fourni à la plante par le biais de structures établies à l'intérieur des cellules végétales, appelées arbuscules. De leur côté, les plantes possèdent des transporteurs spécifiques afin de recevoir le Pi fourni par les champignons. A l'heure actuelle, la machinerie nécessaire à cette absorption a été uniquement décrite chez des plantes dicotylédones. Or, comprendre l'apport de phosphate par les champignons mycorhiziens s'avère particulièrement pertinent dans le cas des espèces monocotylédones cultivées telles que les céréales. Ces dernières constituent en effet la majeure partie de l'alimentation humaine. Parmi les céréales, le riz demeure l'aliment de base de la population mondiale, d'où son importance en terme de sécurité alimentaire. Durant mon travail de thèse, j'ai identifié et caractérisé le transporteur du riz impliqué dans l'apport de phosphate par ce type de symbiose AM. J'ai également démontré que le riz, lorsqu'il vit en symbiose, bénéficie de la presque totalité du Pi transporté par le champignon. Environ 40% de la production globale de riz est cultivée dans des conditions permettant la symbiose avec des mycorhizes arbusculaires. Les variétés de riz adaptées à ces conditions aérobiques deviennent des alternatives favorables aux cultivars actuels nécessitant une forte irrigation. Elles se révèlent en effet plus tolérantes aux pénuries d'eau et permettent l'utilisation de pratiques agricoles moins intensives. Les données présentées dans cette étude enrichissent nos connaissances concernant l'absorption du phosphate chez le riz grâce à la symbiose AM. Ces connaissances peuvent s'avérer décisives pour le développement de cultivars du riz plus adaptés à une agriculture écologiquement soutenable.

Computational and statistical analysis of copy number variants in normal and cancer genomes

AbstractAlthough the genomes from any two human individuals are more than 99.99% identical at the sequence level, some structural variation can be observed. Differences between genomes include single nucleotide polymorphism (SNP), inversion and copy number changes (gain or loss of DNA). The latter can range from submicroscopic events (CNVs, at least 1kb in size) to complete chromosomal aneuploidies. Small copy number variations have often no (lethal) consequences to the cell, but a few were associated to disease susceptibility and phenotypic variations. Larger re-arrangements (i.e. complete chromosome gain) are frequently associated with more severe consequences on health such as genomic disorders and cancer. High-throughput technologies like DNA microarrays enable the detection of CNVs in a genome-wide fashion. Since the initial catalogue of CNVs in the human genome in 2006, there has been tremendous interest in CNVs both in the context of population and medical genetics. Understanding CNV patterns within and between human populations is essential to elucidate their possible contribution to disease. But genome analysis is a challenging task; the technology evolves rapidly creating needs for novel, efficient and robust analytical tools which need to be compared with existing ones. Also, while the link between CNV and disease has been established, the relative CNV contribution is not fully understood and the predisposition to disease from CNVs of the general population has not been yet investigated.During my PhD thesis, I worked on several aspects related to CNVs. As l will report in chapter 3, ! was interested in computational methods to detect CNVs from the general population. I had access to the CoLaus dataset, a population-based study with more than 6,000 participants from the Lausanne area. All these individuals were analysed on SNP arrays and extensive clinical information were available. My work explored existing CNV detection methods and I developed a variety of metrics to compare their performance. Since these methods were not producing entirely satisfactory results, I implemented my own method which outperformed two existing methods. I also devised strategies to combine CNVs from different individuals into CNV regions.I was also interested in the clinical impact of CNVs in common disease (chapter 4). Through an international collaboration led by the Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) and the Imperial College London I was involved as a main data analyst in the investigation of a rare deletion at chromosome 16p11 detected in obese patients. Specifically, we compared 8,456 obese patients and 11,856 individuals from the general population and we found that the deletion was accounting for 0.7% of the morbid obesity cases and was absent in healthy non- obese controls. This highlights the importance of rare variants with strong impact and provides new insights in the design of clinical studies to identify the missing heritability in common disease.Furthermore, I was interested in the detection of somatic copy number alterations (SCNA) and their consequences in cancer (chapter 5). This project was a collaboration initiated by the Ludwig Institute for Cancer Research and involved other groups from the Swiss Institute of Bioinformatics, the CHUV and Universities of Lausanne and Geneva. The focus of my work was to identify genes with altered expression levels within somatic copy number alterations (SCNA) in seven metastatic melanoma ceil lines, using CGH and SNP arrays, RNA-seq, and karyotyping. Very few SCNA genes were shared by even two melanoma samples making it difficult to draw any conclusions at the individual gene level. To overcome this limitation, I used a network-guided analysis to determine whether any pathways, defined by amplified or deleted genes, were common among the samples. Six of the melanoma samples were potentially altered in four pathways and five samples harboured copy-number and expression changes in components of six pathways. In total, this approach identified 28 pathways. Validation with two external, large melanoma datasets confirmed all but three of the detected pathways and demonstrated the utility of network-guided approaches for both large and small datasets analysis.RésuméBien que le génome de deux individus soit similaire à plus de 99.99%, des différences de structure peuvent être observées. Ces différences incluent les polymorphismes simples de nucléotides, les inversions et les changements en nombre de copies (gain ou perte d'ADN). Ces derniers varient de petits événements dits sous-microscopiques (moins de 1kb en taille), appelés CNVs (copy number variants) jusqu'à des événements plus large pouvant affecter des chromosomes entiers. Les petites variations sont généralement sans conséquence pour la cellule, toutefois certaines ont été impliquées dans la prédisposition à certaines maladies, et à des variations phénotypiques dans la population générale. Les réarrangements plus grands (par exemple, une copie additionnelle d'un chromosome appelée communément trisomie) ont des répercutions plus grave pour la santé, comme par exemple dans certains syndromes génomiques et dans le cancer. Les technologies à haut-débit telle les puces à ADN permettent la détection de CNVs à l'échelle du génome humain. La cartographie en 2006 des CNV du génome humain, a suscité un fort intérêt en génétique des populations et en génétique médicale. La détection de différences au sein et entre plusieurs populations est un élément clef pour élucider la contribution possible des CNVs dans les maladies. Toutefois l'analyse du génome reste une tâche difficile, la technologie évolue très rapidement créant de nouveaux besoins pour le développement d'outils, l'amélioration des précédents, et la comparaison des différentes méthodes. De plus, si le lien entre CNV et maladie a été établit, leur contribution précise n'est pas encore comprise. De même que les études sur la prédisposition aux maladies par des CNVs détectés dans la population générale n'ont pas encore été réalisées.Pendant mon doctorat, je me suis concentré sur trois axes principaux ayant attrait aux CNV. Dans le chapitre 3, je détaille mes travaux sur les méthodes d'analyses des puces à ADN. J'ai eu accès aux données du projet CoLaus, une étude de la population de Lausanne. Dans cette étude, le génome de plus de 6000 individus a été analysé avec des puces SNP et de nombreuses informations cliniques ont été récoltées. Pendant mes travaux, j'ai utilisé et comparé plusieurs méthodes de détection des CNVs. Les résultats n'étant pas complètement satisfaisant, j'ai implémenté ma propre méthode qui donne de meilleures performances que deux des trois autres méthodes utilisées. Je me suis aussi intéressé aux stratégies pour combiner les CNVs de différents individus en régions.Je me suis aussi intéressé à l'impact clinique des CNVs dans le cas des maladies génétiques communes (chapitre 4). Ce projet fut possible grâce à une étroite collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois (CHUV) et l'Impérial College à Londres. Dans ce projet, j'ai été l'un des analystes principaux et j'ai travaillé sur l'impact clinique d'une délétion rare du chromosome 16p11 présente chez des patients atteints d'obésité. Dans cette collaboration multidisciplinaire, nous avons comparés 8'456 patients atteint d'obésité et 11 '856 individus de la population générale. Nous avons trouvés que la délétion était impliquée dans 0.7% des cas d'obésité morbide et était absente chez les contrôles sains (non-atteint d'obésité). Notre étude illustre l'importance des CNVs rares qui peuvent avoir un impact clinique très important. De plus, ceci permet d'envisager une alternative aux études d'associations pour améliorer notre compréhension de l'étiologie des maladies génétiques communes.Egalement, j'ai travaillé sur la détection d'altérations somatiques en nombres de copies (SCNA) et de leurs conséquences pour le cancer (chapitre 5). Ce projet fut une collaboration initiée par l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer et impliquant l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les Universités de Lausanne et Genève. Je me suis concentré sur l'identification de gènes affectés par des SCNAs et avec une sur- ou sous-expression dans des lignées cellulaires dérivées de mélanomes métastatiques. Les données utilisées ont été générées par des puces ADN (CGH et SNP) et du séquençage à haut débit du transcriptome. Mes recherches ont montrées que peu de gènes sont récurrents entre les mélanomes, ce qui rend difficile l'interprétation des résultats. Pour contourner ces limitations, j'ai utilisé une analyse de réseaux pour définir si des réseaux de signalisations enrichis en gènes amplifiés ou perdus, étaient communs aux différents échantillons. En fait, parmi les 28 réseaux détectés, quatre réseaux sont potentiellement dérégulés chez six mélanomes, et six réseaux supplémentaires sont affectés chez cinq mélanomes. La validation de ces résultats avec deux larges jeux de données publiques, a confirmée tous ces réseaux sauf trois. Ceci démontre l'utilité de cette approche pour l'analyse de petits et de larges jeux de données.Résumé grand publicL'avènement de la biologie moléculaire, en particulier ces dix dernières années, a révolutionné la recherche en génétique médicale. Grâce à la disponibilité du génome humain de référence dès 2001, de nouvelles technologies telles que les puces à ADN sont apparues et ont permis d'étudier le génome dans son ensemble avec une résolution dite sous-microscopique jusque-là impossible par les techniques traditionnelles de cytogénétique. Un des exemples les plus importants est l'étude des variations structurales du génome, en particulier l'étude du nombre de copies des gènes. Il était établi dès 1959 avec l'identification de la trisomie 21 par le professeur Jérôme Lejeune que le gain d'un chromosome supplémentaire était à l'origine de syndrome génétique avec des répercussions graves pour la santé du patient. Ces observations ont également été réalisées en oncologie sur les cellules cancéreuses qui accumulent fréquemment des aberrations en nombre de copies (telles que la perte ou le gain d'un ou plusieurs chromosomes). Dès 2004, plusieurs groupes de recherches ont répertorié des changements en nombre de copies dans des individus provenant de la population générale (c'est-à-dire sans symptômes cliniques visibles). En 2006, le Dr. Richard Redon a établi la première carte de variation en nombre de copies dans la population générale. Ces découvertes ont démontrées que les variations dans le génome était fréquentes et que la plupart d'entre elles étaient bénignes, c'est-à-dire sans conséquence clinique pour la santé de l'individu. Ceci a suscité un très grand intérêt pour comprendre les variations naturelles entre individus mais aussi pour mieux appréhender la prédisposition génétique à certaines maladies.Lors de ma thèse, j'ai développé de nouveaux outils informatiques pour l'analyse de puces à ADN dans le but de cartographier ces variations à l'échelle génomique. J'ai utilisé ces outils pour établir les variations dans la population suisse et je me suis consacré par la suite à l'étude de facteurs pouvant expliquer la prédisposition aux maladies telles que l'obésité. Cette étude en collaboration avec le Centre Hospitalier Universitaire Vaudois a permis l'identification d'une délétion sur le chromosome 16 expliquant 0.7% des cas d'obésité morbide. Cette étude a plusieurs répercussions. Tout d'abord elle permet d'effectuer le diagnostique chez les enfants à naître afin de déterminer leur prédisposition à l'obésité. Ensuite ce locus implique une vingtaine de gènes. Ceci permet de formuler de nouvelles hypothèses de travail et d'orienter la recherche afin d'améliorer notre compréhension de la maladie et l'espoir de découvrir un nouveau traitement Enfin notre étude fournit une alternative aux études d'association génétique qui n'ont eu jusqu'à présent qu'un succès mitigé.Dans la dernière partie de ma thèse, je me suis intéressé à l'analyse des aberrations en nombre de copies dans le cancer. Mon choix s'est porté sur l'étude de mélanomes, impliqués dans le cancer de la peau. Le mélanome est une tumeur très agressive, elle est responsable de 80% des décès des cancers de la peau et est souvent résistante aux traitements utilisés en oncologie (chimiothérapie, radiothérapie). Dans le cadre d'une collaboration entre l'Institut Ludwig de Recherche contre le Cancer, l'Institut Suisse de Bioinformatique, le CHUV et les universités de Lausanne et Genève, nous avons séquencés l'exome (les gènes) et le transcriptome (l'expression des gènes) de sept mélanomes métastatiques, effectués des analyses du nombre de copies par des puces à ADN et des caryotypes. Mes travaux ont permis le développement de nouvelles méthodes d'analyses adaptées au cancer, d'établir la liste des réseaux de signalisation cellulaire affectés de façon récurrente chez le mélanome et d'identifier deux cibles thérapeutiques potentielles jusqu'alors ignorées dans les cancers de la peau.

Dissociation between components of spatial memory in rats after recovery from the effects of retrohippocampal lesions

A series of 4 experiments examined the performance of rats with retrohippocampal lesions on a spatial water-maze task. The animals were trained to find and escape onto a hidden platform after swimming in a large pool of opaque water. The platform was invisible and could not be located using olfactory cues. Successful escape performance required the rats to develop strategies of approaching the correct location with reference solely to distal extramaze cues. The lesions encompassed the entire rostro-caudal extent of the lateral and medial entorhinal cortex, and included parts of the pre- and para-subiculum, angular bundle and subiculum. Groups ECR 1 and 2 sustained only partial damage of the subiculum, while Group ECR+S sustained extensive damage. These groups were compared with sham-lesion and unoperated control groups. In Expt 1A, a profound deficit in spatial localisation was found in groups ECR 1 and ECR+S, the rats receiving all training postoperatively. In Expt 1B, these two groups showed hyperactivity in an open-field. In Expt 2, extensive preoperative training caused a transitory saving in performance of the spatial task by group ECR 2, but comparisons with the groups of Expt 1A revealed no sustained improvement, except on one measure of performance in a post-training transfer test. All rats were then given (Expt 3) training on a cueing procedure using a visible platform. The spatial deficit disappeared but, on returning to the normal hidden platform procedure, it reappeared. Nevertheless, a final transfer test, during which the platform was removed from the apparatus, revealed a dissociation between two independent measures of performance: the rats with ECR lesions failed to search for the hidden platform but repeatedly crossed its correct location accurately during traverses of the entire pool. This partial recovery of performance was not (Expt 4) associated with any ability to discriminate between two locations in the pool. The apparently selective recovery of aspects of spatial memory is discussed in relation to O'Keefe and Nadel's (1978) spatial mapping theory of hippocampal function. We propose a modification of the theory in terms of a dissociation between procedural and declarative subcomponents of spatial memory. The declarative component is a flexible access system in which information is stored in a form independent of action. It is permanently lost after the lesion. The procedural component is "unmasked" by the retrohippocampal lesion giving rise to the partial recovery of spatial localisation performance.

Hemodynamic and humoral effects of the new renin inhibitor enalkiren in normal humans.

The effect of the renin inhibitor enalkiren (Abbott-64662) was evaluated in eight normal volunteer subjects on a standardized sodium diet (100 mmol/day) by measurement of various components of the renin-angiotensin system and drug levels in plasma. On day 1, vehicle and doses of 0.001, 0.003, and 0.01 mg/kg i.v. were administered within 2 minutes at 90-minute intervals. On day 2, vehicle and doses of 0.01, 0.03, and 0.1 mg/kg i.v. were given. With the higher doses, blood pressure tended to decrease slightly with no change in heart rate. Plasma renin activity and plasma angiotensin-(1-8)octapeptide (angiotensin II) fell markedly in a dose-dependent manner. Inhibition of plasma renin activity was maximal 5 minutes after administration of the drug and persisted 90 minutes after the doses of 0.03 and 0.1 mg/kg. Not surprisingly, there was a close correlation between plasma renin activity and plasma angiotensin II levels (r = 0.81, n = 28, p less than 0.001). In contrast, active and total renin measured directly by monoclonal antibodies rose in dose-related fashion in response to renin inhibition. Pharmacokinetic parameters were calculated using the plasma drug concentrations obtained up to 6 hours after the 0.1 mg/kg dose. By means of a two-compartment model, plasma mean half-life of the drug was estimated at 1.60 +/- 0.43 hours.

Identification of Some Additional Loss Components in High-Power Low-Voltage Permanent Magnet Generators

Permanent magnet generators (PMG) represent the cutting edge technology in modern wind mills. The efficiency remains high (over 90%) at partial loads. To improve the machine efficiency even further, every aspect of machine losses has to be analyzed. Additional losses are often given as a certain percentage without providing any detailed information about the actual calculation process; meanwhile, there are many design-dependent losses that have an effect on the total amount of additional losses and that have to be taken into consideration. Additional losses are most often eddy current losses in different parts of the machine. These losses are usually difficult to calculate in the design process. In this doctoral thesis, some additional losses are identified and modeled. Further, suggestions on how to minimize the losses are given. Iron losses can differ significantly between the measured no-load values and the loss values under load. In addition, with embedded magnet rotors, the quadrature-axis armature reaction adds losses to the stator iron by manipulating the harmonic content of the flux. It was, therefore, re-evaluated that in salient pole machines, to minimize the losses and the loss difference between the no-load and load operation, the flux density has to be kept below 1.5 T in the stator yoke, which is the traditional guideline for machine designers. Eddy current losses may occur in the end-winding area and in the support structure of the machine, that is, in the finger plate and the clamping ring. With construction steel, these losses account for 0.08% of the input power of the machine. These losses can be reduced almost to zero by using nonmagnetic stainless steel. In addition, the machine housing may be subjected to eddy current losses if the flux density exceeds 1.5 T in the stator yoke. Winding losses can rise rapidly when high frequencies and 10–15 mm high conductors are used. In general, minimizing the winding losses is simple. For example, it can be done by dividing the conductor into transposed subconductors. However, this comes with the expense of an increase in the DC resistance. In the doctoral thesis, a new method is presented to minimize the winding losses by applying a litz wire with noninsulated strands. The construction is the same as in a normal litz wire but the insulation between the subconductors has been left out. The idea is that the connection is kept weak to prevent harmful eddy currents from flowing. Moreover, the analytical solution for calculating the AC resistance factor of the litz-wire is supplemented by including an end-winding resistance in the analytical solution. A simple measurement device is developed to measure the AC resistance in the windings. In the case of a litz-wire with originally noninsulated strands, vacuum pressure impregnation (VPI) is used to insulate the subconductors. In one of the two cases studied, the VPI affected the AC resistance factor, but in the other case, it did not have any effect. However, more research is needed to determine the effect of the VPI on litz-wire with noninsulated strands. An empirical model is developed to calculate the AC resistance factor of a single-layer formwound winding. The model includes the end-winding length and the number of strands and turns. The end winding includes the circulating current (eddy currents that are traveling through the whole winding between parallel strands) and the main current. The end-winding length also affects the total AC resistance factor.

Normal median near nerve potential

In routine studies of sensory nerve conduction, only fibers e7 µm in diameter are analyzed. The late components which originate from thinner fibers are not detected. This explains why a normal sensory action potential (SAP) may be recorded in patients with peripheral neuropathies and sensory loss. In the present study we investigated the late component of the median SAP with a near nerve needle electrode technique in 14 normal volunteers (7 men and 7 women), aged 34.5 ± 14.8 years. The stimulus consisted of rectangular pulses of 0.2-ms duration at a frequency of 1 Hz with an intensity at least 6 times greater than the threshold value for the main component. Five hundred to 2000 sweep averagings were performed. The duration of analysis was 40 or 50 ms and the wave analysis frequency was 200 (-6 dB/oct) to 3000 Hz (-12 dB/oct). We used an apparatus with a two-channel amplifier system, 200 MW or more of entry impedance and a noise level of 0.7 µVrms or less. The main component mean amplitude, conduction velocity and latency and the late component mean amplitude, conduction velocity and latency were respectively (mean ± SD): 26.5 ± 5.42 µV, 56.8 ± 5.42 m/s, 3.01 ± 0.31 ms, 0.12 ± 0.04 µV, 16.4 ± 2.95 m/s and 10.6 ± 2.48 ms. More sophisticated equipment has an internal noise of 0.6 µVrms. These data demonstrate that the technique can now be employed to study thin fiber neuropathies, like in leprosy, using commercial electromyographs, even in non-academic practices

The effect of an aerobic training program on the electrical remodeling of the heart: high-frequency components of the signal-averaged electrocardiogram are predictors of the maximal aerobic power

Increased heart rate variability (HRV) and high-frequency content of the terminal region of the ventricular activation of signal-averaged ECG (SAECG) have been reported in athletes. The present study investigates HRV and SAECG parameters as predictors of maximal aerobic power (VO2max) in athletes. HRV, SAECG and VO2max were determined in 18 high-performance long-distance (25 ± 6 years; 17 males) runners 24 h after a training session. Clinical visits, ECG and VO2max determination were scheduled for all athletes during thew training period. A group of 18 untrained healthy volunteers matched for age, gender, and body surface area was included as controls. SAECG was acquired in the resting supine position for 15 min and processed to extract average RR interval (Mean-RR) and root mean squared standard deviation (RMSSD) of the difference of two consecutive normal RR intervals. SAECG variables analyzed in the vector magnitude with 40-250 Hz band-pass bi-directional filtering were: total and 40-µV terminal (LAS40) duration of ventricular activation, RMS voltage of total (RMST) and of the 40-ms terminal region of ventricular activation. Linear and multivariate stepwise logistic regressions oriented by inter-group comparisons were adjusted in significant variables in order to predict VO2max, with a P < 0.05 considered to be significant. VO2max correlated significantly (P < 0.05) with RMST (r = 0.77), Mean-RR (r = 0.62), RMSSD (r = 0.47), and LAS40 (r = -0.39). RMST was the independent predictor of VO2max. In athletes, HRV and high-frequency components of the SAECG correlate with VO2max and the high-frequency content of SAECG is an independent predictor of VO2max.

Exogenous normal lymph reduces liver injury induced by lipopolysaccharides in rats

The liver is one of the target organs damaged by septic shock, wherein the spread of endotoxins begins. This study aimed to investigate the effects of exogenous normal lymph (ENL) on lipopolysaccharide (LPS)-induced liver injury in rats. Male Wistar rats were randomly divided into sham, LPS, and LPS+ENL groups. LPS (15 mg/kg) was administered intravenously via the left jugular vein to the LPS and LPS+ENL groups. At 15 min after the LPS injection, saline or ENL without cell components (5 mL/kg) was administered to the LPS and LPS+ENL groups, respectively, at a rate of 0.5 mL/min. Hepatocellular injury indices and hepatic histomorphology, as well as levels of P-selectin, intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), myeloperoxidase (MPO), and Na+-K+-ATPase, were assessed in hepatic tissues. Liver tissue damage occurred after LPS injection. All levels of alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) in plasma as well as the wet/dry weight ratio of hepatic tissue in plasma increased. Similarly, P-selectin, ICAM-1, and MPO levels in hepatic tissues were elevated, whereas Na+-K+-ATPase activity in hepatocytes decreased. ENL treatment lessened hepatic tissue damage and decreased levels of AST, ALT, ICAM-1, and MPO. Meanwhile, the treatment increased the activity of Na+-K+-ATPase. These results indicated that ENL could alleviate LPS-induced liver injury, thereby suggesting an alternative therapeutic strategy for the treatment of liver injury accompanied by severe infection or sepsis.

La plasticité cérébrale dans le vieillissement normal : effet de l’éducation formelle et de l’entraînement cognitif sur les mesures de potentiels évoqués

Le vieillissement normal est souvent associé à des changements cognitifs négatifs, notamment sur les performances cognitives. Cependant, des changements comportementaux et cérébraux positifs ont aussi été observés. Ces modifications indiquent l’existence d’une plasticité cérébrale dans le vieillissement normal. Ainsi, plusieurs facteurs ont été étudiés afin de mieux connaitre les modulateurs de cette plasticité dite positive. La plupart des études évaluant ce phénomène ont utilisé la technique d’imagerie par résonance magnétique alors que la technique des potentiels évoqués a été beaucoup moins utilisée. Cette technique est basée sur les enregistrements de l’activité électrique cérébrale très sensible aux changements anatomiques associés au vieillissement et permet donc d’observer de manière précise les variations du décours temporel des ondes éléctrophysiologiques lors du traitement des informations. Les travaux de cette thèse visent à étudier les modifications de plasticité cérébrale induites par des facteurs protecteurs/préventifs du vieillissement normal et notamment lors de la réalisation de tâches impliquant le contrôle attentionnel, grâce à l’analyse de signaux électroencéphalographiques en potentiels évoqués. Dans un premier temps, une description de l’analyse des données EEG en potentiels évoqués sera fournie, suivie d’une revue de littérature sur le contrôle attentionnel et les facteurs de plasticité dans le vieillissement normal (Chapitre 1). Cette revue de littérature mettra en avant, d’une part la diminution des capacités de contrôle de l’attention dans le vieillissement et d’autre part, les facteurs protecteurs du vieillissement ainsi que la plasticité cérébrale qui leur est associée. Ces facteurs sont connus pour avoir un effet positif sur le déficit lié à l’âge. La première étude de ce projet (Chapitre 2) vise à définir l’effet d’un facteur de réserve cognitive, le niveau d’éducation, sur les composantes des potentiels évoqués chez les personnes âgées. Cette étude mettra en avant une composante des potentiels évoqués, la P200, comme indice de plasticité lorsqu’elle est liée au niveau d’éducation. Cet effet sera observé sur deux tâches expérimentales faisant intervenir des processus de contrôle attentionnel. De plus, une différence d’épaisseur corticale sera observée : les personnes âgées ayant un plus haut niveau d’éducation ont un cortex cingulaire antérieur plus épais. La deuxième étude (Chapitre 3) cherche à déterminer, chez les personnes âgées, les modifications comportementales et en potentiels évoqués induites par trois entraînements cognitifs, entrainements visant l’amélioration de processus attentionnels différents : l’attention focalisée, l’attention divisée, ainsi que la modulation de l’attention. Au niveau comportemental, les entraînements induisent tous une amélioration des performances. Cependant, l’entraînement en modulation de l’attention est le seul à induire une amélioration du contrôle attentionnel. Les résultats éléctrophysiologiques indiquent la N200 comme composante sensible à la plasticité cérébrale à la suite d’entraînements cognitifs. L’entraînement en modulation de l’attention est le seul à induire une modification de cette composante dans toutes les conditions des tests. Les résultats de ces études suggèrent que les facteurs protecteurs du vieillissement permettent des changements positifs observés en potentiels évoqués. En effet, nous mettons en évidence des phénomènes de plasticité cérébrale des personnes âgées qui diffèrent selon leurs origines. L’impact de ces résultats ainsi que les limites et perspectives futures seront présentés en fin de thèse (Chapitre 4).

What are the components of humanized childbirth in a highly specialized hospital? : an organizational case study

Many studies have focused on the concept of humanization of birth in normal pregnancy cases or at low obstetric risk, but no studies, at our knowledge, have so far specifically focused on the humanization of birth in both high-risk, and low risk pregnancies, in a highly specialized hospital setting. The present study thus aims to: 1) define the specific components of the humanized birth care model which bring satisfaction to women who seek obstetrical care in highly specialized hospitals; and 2) explore the organizational and cultural dimensions which act as barriers or facilitators for the implementation of humanized birth care practices in a highly specialized, university affiliated hospital in Quebec. A single case study design was chosen for this thesis. The data were collected through semi-structured interviews, field notes, participant observations, selfadministered questionnaire, relevant documents, and archives. The samples comprised: 11 professionals from different disciplines, 6 administrators from different hierarchical levels within the hospital, and 157 women who had given birth at the hospital during the study. The performed analysis covered both quantitative descriptive and qualitative deductive and inductive content analyses. The thesis comprises three articles. In the first article, we proposed a conceptual framework, based on Allaire and Firsirotu’s (1984) organizational culture theory. It attempts to examine childbirth patterns as an organizational cultural phenomenon. In our second article, we answered the following specific question: according to the managers and multidisciplinary professionals practicing in a highly specialized hospital as well as the women seeking perinatal care in this hospital setting, what is the definition of humanized care? Analysis of the data collected uncovered the following themes which explained the perceptions of what humanized birth was: personalized care, recognition of women’s rights, humanly care for women, family-centered care,women’s advocacy and companionship, compromise of security, comfort and humanity, and non-stereotyped pregnancies. Both high and low risk women felt more satisfied with the care they received if they were provided with informed choices, were given the right to participate in the decision-making process and were surrounded by competent care providers. These care providers who humanly cared for them were also able to provide relevant medical intervention. The professionals and administrators’ perceptions of humanized birth, on the other hand, mostly focused on personalized and family-centered care. In the third article of the thesis, we covered the dimensions of the internal and external components of an institution which can act as factors that facilitate or barriers that prevent, a specialized and university affiliated hospital in Quebec from adopting a humanized child birthing care. The findings revealed that both the external dimensions of a highly specialized hospital -including its history, society, and contingency-; and its internal dimensions -including culture, structure, and the individuals present in the hospital-, can all affect the humanization of birth care in such an institution, whether separately, simultaneously or in interaction. We thus hereby conclude that the humanization of birth care in a highly specialized hospital setting, should aim to meet all the physiological, as well as psychological aspects of birth care, including respect of the fears, beliefs, values, and needs of women and their families. Integration of competent and caring professionals and the use of obstetric technology to enhance the level of certainty and assurance in both high-risk and low risk women are both positive factors for the implementation of humanized care in a highly specialized hospital. Finally, the humanization of birth care approach in a highly specialized and university affiliated hospital setting demands a new healthcare policy. Such policy must offer a guarantee for women to have the place of birth, and the health care professional of their choice as well as those, which will enable women to make informed choices from the beginning of their pregnancy.

Substrats neuronaux de la mémoire épisodique et de la mémoire de travail dans le vieillissement normal et pathologique

La maladie d’Alzheimer (MA) est de loin le type de démence le plus répandu chez les personnes âgées. Il est maintenant possible de proposer un certain nombre d’interventions ou de stratégies préventives aux personnes portant un diagnostic de MA ou à risque de développer la maladie. Il est donc important de diagnostiquer cette maladie le plus tôt possible. Les personnes avec un trouble cognitif léger (TCL) représentent une population d’intérêt puisqu’elles sont à haut risque d’évoluer vers une démence et plusieurs d’entres elles seraient ainsi dans une phase prodromale de la MA. Les travaux de cette thèse visent à explorer les activations fonctionnelles associées à la mémoire épisodique et à la mémoire de travail dans le TCL ainsi qu’aux effets de la sévérité de la maladie et des caractéristiques de la tâche sur ces activations. Dans un premier temps, nous exposerons les connaissances relatives au niveau des atteintes cognitives, du patron d’activation fonctionnelle et des plus récents modèles élaborés pour expliquer les changements d’activation dans le vieillissement normal et pathologique (Chapitre 1). Par la suite, les études réalisées dans le cadre de cette thèse seront présentées. Nous avons d’abord étudié la fiabilité du signal d’activation chez les TCL et chez les personnes âgées saines (PA) à l’aide de tâches d’encodage et de récupération de mots (Chapitre 2). Nous avons ensuite comparé le patron d’activation cérébral des PA et des personnes TCL alors qu’elles réalisaient une tâche d’encodage et de récupération de mots. L’effet de la sévérité a été évalué en corrélant les activations des personnes TCL à leurs scores obtenu à une échelle évaluant leur cognition globale (Chapitre 3). L’effet de sévérité a ensuite été étudié de manière plus approfondie chez un plus grand nombre de TCL en utilisant la médiane du groupe à cette même échelle pour déterminer un groupe de TCL plus atteints et un groupe de TCL moins atteints. Ces deux groupes ont ensuite été comparés à un groupe de PA lors d’une tâche d’encodage de paires de mots reliés sémantiquement ou non-reliés (Chapitre 4), une tâche de reconnaissance de paires de mots mesurant principalement la familiarité ou principalement la recollection (Chapitre 5), ainsi que deux tâches impliquant des composantes différentes de la mémoire de travail et des fonctions exécutives, soit la manipulation de l’information et l’attention divisée (Chapitre 6). Les résultats présentés dans cette thèse ont mis en évidence une distinction entre le patron d’activation des TCL et des PA qui semble caractérisée par une interaction entre le niveau de sévérité de la maladie et les processus cognitifs impliqués dans la tâche. L’effet de sévérité a été observé lors de plusieurs tâches impliquant des processus cognitifs différents où les MCI moins atteints ont montré principalement des hyperactivations sous-tendant des mécanismes compensatoires et les MCI plus atteints ont montré principalement des hypoactivations soulignant la dégradation de ces mécanismes. Par ailleurs, les résultats de nos études ont aussi montré que cet effet de sévérité est modulé par le moment d’altération du processus cognitif impliqué dans la tâche: les processus altérés précocément dans le TCL sont caractériséees par des hyperactivations chez les TCL moins atteints tandis que les processus altérés plus tardivement ont plutôt élicité des hyperactivations chez les TCL plus atteints. Les implications de ces résultats, ainsi que les limites des études, sont discutés (Chapitre 7).