Investigating the Interhemisphere 14C Offset in the 1st Millennium AD and Assessment of Laboratory Bias and Calibration Errors

Past measurements of the radiocarbon interhemispheric offset have been restricted to relatively young samples because of a lack of older dendrochronologically secure Southern Hemisphere tree-ring chronologies. The Southern Hemisphere calibration data set SHCal04 earlier than AD 950 utilizes a variable interhemispheric offset derived from measured 2nd millennium AD Southern Hemisphere/Northern Hemisphere sample pairs with the assumption of stable Holocene ocean/ atmosphere interactions. This study extends the range of measured interhemispheric offset values with 20 decadal New Zealand kauri and Irish oak sample pairs from 3 selected time intervals in the 1st millennium AD and is part of a larger program to obtain high-precision Southern Hemisphere 14C data continuously back to 200 BC. We found an average interhemispheric offset of 35 ± 6 yr, which although consistent with previously published 2nd millennium AD measurements, is lower than the offset of 55–58 yr utilized in SHCal04. We concur with McCormac et al. (2008) that the IntCal04 measurement for AD 775 may indeed be slightly too old but also suggest the McCormac results appear excessively young for the interval AD 755–785. In addition, we raise the issue of laboratory bias and calibration errors, and encourage all laboratories to check their consistency with appropriate calibration curves and invest more effort into improving the accuracy of those curves.

Vision Modulates Corticospinal Suppression in a Functionally Specific Manner during Movement of the Opposite Limb

The effect of vision on the excitability of corticospinal projections to the flexor carpi radialis (FCR) and extensor carpi radialis (ECR) muscles of right human forearm was investigated before and during discrete movement of the opposite limb. An external force opposed the initial phase of the movement (wrist flexion) and assisted the reverse phase, so that recruitment of the wrist extensors was minimized. Three conditions were used as follows: viewing the inactive right limb (Vision), viewing the mirror image of the moving left limb (Mirror), and with vision of the right limb occluded (No Vision). Transcranial magnetic stimulation was delivered to the left motor cortex: before, at the onset of, or during the left limb movement to obtain motor evoked potentials (MEPs) in the muscles of the right forearm. At and following movement onset, MEPs obtained in the right FCR were smaller in the Vision condition than in the Mirror and No Vision conditions. A distinct pattern of variation was obtained for the ECR. In all conditions, MEPs in this muscle were elevated upon or following movement of the opposite limb. An additional analysis of ipsilateral silent periods indicated that interhemispheric inhibition plays a role in mediating these effects. Activity-dependent changes in corticospinal output to a resting limb during discrete actions of the opposite limb are thus directly contingent upon where one looks. Furthermore, the extent to which vision exerts an influence upon projections to specific muscles varies in accordance with the functional contribution of their homologs to the intended action.

Corpus callosum size and inter-hemispheric function in schizophrenia

We studied the relationship between corpus callosum area and both inter-hemispheric facilitation and interference in schizophrenics and controls. Mid-sagittal sections through the corpus callosum were measured using structural magnetic resonance imaging on 42 patients and 43 normal controls, along with symptom profiles. In a sub-sample, a modified version of the Stroop Test was also performed (27 patients and 29 controls) to assess inter-hemispheric facilitation and interference of colour naming. In the larger sample (total subjects, n=85), there were no significant differences between patients and controls in CC area but a trend towards smaller values in patients in all but the posterior segment. In the sub-sample, bilateral facilitation was greater, and interference, less in schizophrenics compared with controls. There was a positive correlation between facilitation and posterior CC area, parallelled by a negative correlation between interference and posterior CC area, in both patients and controls, which only reached statistical significance when both groups were combined. These findings suggest that the link, between CC size and neuropsychological processes involving inter-hemispheric transfer of information, is common to both schizophrenics and normal controls. There were significant negative correlations between anterior CC area and psychomotor poverty (avolition, anhedonia and affective flattening), and a suggestion that the negative correlation between age and CC size in controls was not present in patients.

Language and crossed finger localization in patients with schizophrenia

Language deficits are frequently reported in studies of patients with schizophrenia. The present study sought to test the hypothesis that such deficits are related to callosal function in this group. The FAS test of verbal fluency and Perin's Spoonerisms test of phonological processing were the tests of language. Callosal function was assessed using a Crossed Finger Localisation Test (CFLT), which is a measure of the interhemispheric transfer of somatosensory information. Patients with schizophrenia performed less well than controls on measures of language function. as well as on the CFLT. Significant positive correlations between CFLT performance and language function were present in the patient group, but not the control group. These findings extend on previous studies that report functional abnormalities of the corpus callosum in schizophrenia and are consistent with the hypothesis that language deficits in schizophrenia are related to impaired callosal functioning in this group. However, other explanations cannot be ruled Out.

Neural pathways mediating cross education of motor function

Cross education is the process whereby training of one limb gives rise to enhancements in the performance of the opposite, untrained limb. Despite interest in this phenomenon having been sustained for more than a century, a comprehensive explanation of the mediating neural mechanisms remains elusive. With new evidence emerging that cross education may have therapeutic utility, the need to provide a principled evidential basis upon which to design interventions becomes ever more pressing. Generally, mechanistic accounts of cross education align with one of two explanatory frameworks. Models of the 'cross activation' variety encapsulate the observation that unilateral execution of a movement task gives rise to bilateral increases in corticospinal excitability. The related conjecture is that such distributed activity, when present during unilateral practice, leads to simultaneous adaptations in neural circuits that project to the muscles of the untrained limb, thus facilitating subsequent performance of the task. Alternatively, 'bilateral access' models entail that motor engrams formed during unilateral practise, may subsequently be utilised bilaterally - that is, by the neural circuitry that constitutes the control centres for movements of both limbs. At present there is a paucity of direct evidence that allows the corresponding neural processes to be delineated, or their relative contributions in different task contexts to be ascertained. In the current review we seek to synthesise and assimilate the fragmentary information that is available, including consideration of knowledge that has emerged as a result of technological advances in structural and functional brain imaging. An emphasis upon task dependency is maintained throughout, the conviction being that the neural mechanisms that mediate cross education may only be understood in this context. © 2013 Ruddy and Carson.

Evolving southwest African response to abrupt deglacial North Atlantic climate change events

Climate change during the last deglaciation was strongly influenced by the „bipolar seesaw‟, producing antiphase climate responses between the North and South Atlantic. However, mounting evidence demands refinements of this model, with the occurrence of abrupt events in southern low to mid latitudes occurring in-phase with North Atlantic climate. Improved constraints on the north-south phasing and spatial extent of these events are therefore critical to
understanding the mechanisms that propagate abrupt events within the climate system. We present a 19,400 year multi-proxy record of climate change obtained from a rock hyrax midden in southernmost Africa. Arid anomalies in phase with the Younger Dryas and 8.2 ka events are apparent, indicating a clear shift in the influence of the bipolar seesaw, which diminished as the Earth warmed, and was succeeded after ~14.6 ka by the emergence of a dominant interhemispheric atmospheric teleconnection.

O terrível nascimento da beleza: a criação literária em diversos autores

De onde brota a inspiração para baladas de amor e canções de guerra, lendas e narrativas, tragédias e comédias? Ao longo de séculos, escritores e leitores interrogaram-se acerca do nascimento da beleza. Neste artigo, abordo essa questão intrigante, em quatro etapas: a) Examino algumas personificações criadas por Hesíodo, Homero, Luís de Camões e Federico García Lorca para descreverem a inspiração; b) Exploro as estratégias utilizadas por Samuel Coleridge, Salvador Dalí e William Burroughs, para penetrar no reino da fantasia, o inconsciente; c) Apresento as explicações científicas propostas por Sigmund Freud, Carl Jung e Robert Sperry para o impulso criativo; d) Para concluir, menciono as razões que levaram Fernando Pessoa, Eugénio de Andrade e Emily Dickinson a desconfiarem da musa inspiradora, preferindo o esforço que corrige a emoção e gera a obra de arte. Seguindo uma perspectiva comparada, o meu objectivo é mostrar diferentes formas de perceber a criatividade literária. Para tanto, recorro ao trabalho dos escritores e cientistas atrás mencionados e, naturalmente, à minha opinião.

Intrahemispheric dysfunction in primary motor cortex without corpus callosum: a transcranial magnetic stimulation study

Affiliation: Département de Psychologie, Université de Montréal

Investigation des fonctions du corps calleux par l'étude du transfert interhémisphérique de l'information visuelle et motrice chez les individus normaux et callosotomisés

Le principal rôle du corps calleux est d’assurer le transfert de l’information entre les hémisphères cérébraux. Du support empirique pour cette fonction provient d’études investiguant la communication interhémisphérique chez les individus à cerveau divisé (ICD). Des paradigmes expérimentaux exigeant une intégration interhémisphérique de l’information permettent de documenter certains signes de déconnexion calleuse chez ces individus. La présente thèse a investigué le transfert de l’information sous-tendant les phénomènes de gain de redondance (GR), de différence croisé– non-croisé (DCNC) et d’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux, et a ainsi contribué à préciser le rôle du corps calleux. Une première étude a comparé le GR des individus normaux et des ICD ayant subi une section partielle ou totale du corps calleux. Dans une tâche de détection, le GR consiste en la réduction des temps de réaction (TR) lorsque deux stimuli sont présentés plutôt qu’un seul. Typiquement, les ICD présentent un GR beaucoup plus grand (supra-GR) que celui des individus normaux (Reuter-Lorenz, Nozawa, Gazzaniga, & Hughes, 1995). Afin d’investiguer les conditions d’occurrence du supra-GR, nous avons évalué le GR en présentation interhémisphérique, intrahémisphérique et sur le méridien vertical, ainsi qu’avec des stimuli requérant une contribution corticale différente (luminance, couleur équiluminante ou mouvement). La présence d’un supra-GR chez les ICD partiels et totaux en comparaison avec celui des individus normaux a été confirmée. Ceci suggère qu’une section antérieure du corps calleux, qui perturbe le transfert d’informations de nature motrice/décisionnelle, est suffisante pour produire un supra-GR chez les ICD. Nos données permettent aussi d’affirmer que, contrairement au GR des individus normaux, celui des ICD totaux est sensible aux manipulations sensorielles. Nous concluons donc que le supra-GR des ICD est à la fois attribuable à des contributions sensorielles et motrices/décisionnelles. Une deuxième étude a investigué la DCNC et l’asynchronie bimanuelle chez les ICD et les individus normaux. La DCNC réfère à la soustraction des TR empruntant une voie anatomique « non-croisée » aux TR empruntant une voie anatomique « croisée », fournissant ainsi une estimation du temps de transfert interhémisphérique. Dans le contexte de notre étude, l’asynchronie bimanuelle réfère à la différence de TR entre la main gauche et la main droite, sans égard à l’hémichamp de présentation. Les effets de manipulations sensorielles et attentionnelles ont été évalués pour les deux mesures. Cette étude a permis d’établir une dissociation entre la DCNC et l’asynchronie bimanuelle. Précisément, les ICD totaux, mais non les ICD partiels, ont montré une DCNC significativement plus grande que celle des individus normaux, alors que les deux groupes d’ICD se sont montrés plus asynchrones que les individus normaux. Nous postulons donc que des processus indépendants sous-tendent la DCNC et la synchronie bimanuelle. De plus, en raison de la modulation parallèle du GR et de l’asynchronie bimanuelle entre les groupes, nous suggérons qu’un processus conjoint sous-tend ces deux mesures.

Dynamique cérébrale et réserve cognitive en situation d’attention sélective dans le vieillissement normal et les troubles de la cognition : approche neurofonctionnelle

Réalisée en cotutelle avec l'Unité de Formation à la Recherche Lettres Arts et Sciences Humaines - Université Nice-Sophia Antipolis.

Interactions multimodales visuelles et tactiles dans l’espace

L’intégration de stimulations provenant de modalités sensorielles différentes nous offre des avantages perceptifs tels qu’une meilleure discrimination et une accélération des temps de réponse (TR) face aux évènements environnementaux. Cette thèse a investigué les effets de la position spatiale de stimulations visuelles et tactiles sur le gain de redondance (GR), qui correspond à une réduction du temps de réaction lorsque deux stimulations sont présentées simultanément plutôt qu’isolément. La première étude a comparé le GR lorsque les mêmes stimulations visuotactiles sont présentées dans une tâche de détection et une tâche de discrimination spatiale. Les stimulations étaient présentées unilatéralement dans le même hémichamp ou bilatéralement dans les hémichamps opposés. Dans la tâche de détection, les participants devaient répondre à toutes les stimulations, peu importe leur localisation. Les résultats de cette tâche démontrent que les stimulations unilatérales et bilatérales produisent un GR et une violation du modèle de course indissociables. Dans la tâche de discrimination spatiale où les participants devaient répondre seulement aux stimulations présentées dans l’hémichamp droit, les TR aux stimulations bilatérales étaient moins rapides. Nous n’avons pas observé de différence entre le GR maximal obtenu dans l’une ou l’autre des tâches de cette étude. Nous concluons que lorsque l’information spatiale n’est pas pertinente pour accomplir la tâche, les stimulations unilatérales et bilatérales sont équivalentes. La manipulation de la pertinence de l’information spatiale permet donc d’induire une altération du GR en fonction de la localisation des stimulations. Lors d’une seconde étude, nous avons investigué si la différence entre les gains comportementaux résultants de l’intégration multimodale et intramodale dépend de la configuration spatiale des stimulations. Les résultats montrent que le GR obtenu pour les conditions multimodales surpasse celui obtenu pour les stimulations intramodales. De plus, le GR des conditions multimodales n’est pas influencé par la configuration spatiale des stimulations. À l’opposé, les stimulations intramodales produisent un GR plus important iii lorsque les stimulations sont présentées bilatéralement. Nos résultats suggèrent que l’intégration multimodale et intramodale se distinguent quant au GR qu’ils produisent et quant aux conditions nécessaires à cette amélioration. La troisième étude examine le rôle du corps calleux (CC) dans l’observation du GR obtenu pour les stimulations multimodales et intramodales lorsque celles-ci sont présentées unilatéralement et bilatéralement. Quatre patients ayant une agénésie congénitale du corps calleux (AgCC) et un patient callosotomisé ont été comparés à des individus normaux dans une tâche de détection. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que le CC n’est pas nécessaire pour l’intégration interhémisphérique de stimulations multimodales. Sur la base d’études précédentes démontrant le rôle des collicules supérieurs (CS) dans l’intégration multimodale, nous concluons qu’en l’absence du CC, les bénéfices comportementaux résultants d’un traitement sous-cortical par les CS ne reflètent pas les règles d’intégration observées dans les études neurophysiologiques chez l’animal.

Transfert et traitement de l’information visuomotrice dans le cerveau autiste : intégrité et hétérogénéité

En plus de la triade de symptômes caractérisant l’autisme, ce trouble neurodévelopmental est associé à des particularités perceptives et motrices et, au niveau cérébral, par une connectivité atypique entre les différentes régions du cerveau. Au niveau anatomique, un des résultats les plus communs est la réduction du corps calleux. Toutefois, des effets directs de cette altération anatomique sur l’intégrité et l’efficacité du transfert interhémisphérique restent à être démontrés. Pour la présente thèse, trois différentes études investiguent différents aspects du traitement de l’information visuomotrice : le transfert interhémisphérique entre les régions bilatérales motrices et visuelles, la vitesse de traitement perceptif, et les habiletés motrices visuellement guidées. Dans la première étude, le paradigme visuomoteur de Poffenberger a été utilisé pour mesurer le temps de transfert interhémisphérique (TTIH). L’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf) et structurale ainsi que l’imagerie de diffusion ont aussi été utilisées pour étudier les réseaux cérébraux impliqués dans la tâche de Poffenberger. Les autistes ont été comparés à un groupe d’individus à développement typique. La deuxième étude avait pour but d’investiguer la vitesse de traitement perceptif en autisme. Dans la troisième étude, deux tâches motrices (Purdue et Annett) ont été utilisées pour examiner la nature et l’importance des déficits moteurs. La tâche de Purdue inclut deux conditions bimanuelles utilisées comme indice additionnel d’intégration interhémisphérique. Dans les études 2 et 3, le groupe d’autistes a aussi été comparé à un groupe d’individus Asperger afin de voir si, et comment, les deux sous-groupes peuvent être distingués en ce qui concerne le traitement visuel et les déficits moteurs. Aucune différence entre les groupes n’a été observée en termes de TTIH. Les résultats de l’étude IRMf révèlent des différences d’activations corticales en lien avec la tâche de Poffenberger. Dans les groupes d’autistes et de typiques, l’efficacité de la communication interhémisphérique était associée à différentes portions du corps calleux (frontales/motrices chez les typiques, postérieures/visuelles chez les autistes). De façon globale, les résultats de cette étude démontrent un patron atypique de transfert interhémisphérique de l’information visuomotrice en autisme, reflétant un rôle plus important des mécanismes visuels dans le comportement sensorimoteur possiblement en lien avec une réorganisation cérébrale. Les résultats des études comportementales 2 et 3 indiquent que les autistes excellent dans la tâche mesurant la vitesse de traitement perceptif alors que les Asperger accomplissent la tâche à des niveaux similaires à ceux des typiques. La nature des déficits moteurs diffère aussi entre les deux sous-groupes; la dextérité et la coordination bimanuelle est affectée chez les individus Asperger mais pas chez les autistes, qui eux sont plus atteints au niveau de la rapidité unimanuelle. Les sous-groupes d’autistes et de syndrome d’Asperger sont caractérisés par des profils cognitifs différents dont les particularités perceptives et motrices font partie intégrante.

Étude des interactions interhémisphériques entre les représentations des muscles de l'épaule et du tronc dans le cortex moteur primaire.

Après un accident vasculaire cérébral (AVC), 30% des personnes ont une atteinte de la fonction motrice du membre supérieur. Un des mécanismes pouvant intervenir dans la récupération motrice après un AVC est la réorganisation des interactions interhémisphériques. À ce jour, la plupart des études se sont intéressées aux interactions entre les représentations des muscles de la main. Or la réalisation de mouvements de la main nécessite une coordination précise des muscles proximaux de l’épaule et le maintien d’une stabilité assurée par les muscles du tronc. Cependant, il existe peu d’informations sur le contrôle interhémisphérique de ces muscles. Ainsi, l’objectif de cette étude était de caractériser les interactions entre les représentations corticales des muscles proximaux (Deltoïde antérieur (DA)), et axiaux (Erecteur spinal (ES L1)) chez le sujet sain et de les comparer avec les interactions interhémisphériques entre les représentations des muscles distaux (1er interosseux dorsal (FDI)). Deux techniques de stimulation magnétique transcrânienne ont été utilisées pour évaluer ces interactions. La stimulation du cortex moteur ipsilatéral évoque une période de silence ipsilatérale (iSP)-reflétant l’inhibition interhémiphérique-dans le FDI et le DA. Dans ES L1, l’iSP est précédée d’une facilitation. Le paradigme de l’impulsion pairée démontre aussi la présence d’inhibition interhémisphérique dans les trois muscles. Ces résultats suggèrent un patron distinct d’interactions réciproques entre les représentations des muscles distaux, proximaux et axiaux qui peut être expliqué à la fois par des changements d’excitabilité au niveau cortical et sous-cortical. Ces résultats pourraient servir de bases normatives afin d’évaluer les changements survenant suite à un AVC.

Estimulacion magnetica trascraneal en el desempeno motor en enfermedades del sistema nervioso central: Revision Sistematica

Introducción: El uso de la estimulación cerebral no invasiva en procesos de rehabilitación es de gran interés, por cuanto con mediación tecnológica se generan nuevas posibilidades de recuperación motora, a partir de la activación de la corteza cerebral. El objetivo del estudio es establecer la evidencia del uso terapéutico de la EMT, relacionado con el desempeño motor de pacientes con enfermedades del sistema nervioso central. Metodología: Se realizó una revisión sistemática de la literatura. Se incluyeron 10 estudios en el análisis cualitativo que incluyó la evaluación de calidad con la escala de Jadad y del riesgo de sesgo con la herramienta Cochrane. Fueron excluidos 1613 estudios. Se aplicó el protocolo del estudio para la extracción, revisión y validez de los estudios incluidos. Resultados: La evidencia disponible muestra resultados positivos del uso terapéutico de la EMT en el desempeño motor en aspectos como la aceleración, la fuerza de pinza y de agarre, la estabilidad y la fuerza muscular, así como una mejor velocidad de la marcha y una disminución en la frecuencia y severidad de los espasmos. Discusión: La EMT puede constituir una estrategia terapéutica para mejorar el desempeño motor en pacientes con ECV, Lesión Medular y enfermedad de Parkinson, que requiere más investigación por la heterogeneidad de los diseños y medidas de descenlace utilizados, así como por la alta variabilidad interindividual que hace complejo estandarizar los protocolos de su uso terapéutico.

Inter-hemispheric mesospheric coupling in a comprehensive middle atmosphere model

Observations of noctilucent clouds have revealed a surprising coupling between the winter stratosphere and the summer polar mesopause region. In spite of the great distance involved, this inter-hemispheric link has been suggested to be the principal reason for both the year-to-year variability and the hemispheric differences in the frequency of occurrence of these high-altitude clouds. In this study, we investigate the dynamical influence of the winter stratosphere on the summer mesosphere using simulations from the vertically extended version of the Canadian Middle Atmosphere Model (CMAM). We find that for both Northern and Southern Hemispheres, variability in the summer polar mesopause region from one year to another can be traced back to the planetary-wave flux entering the winter stratosphere. The teleconnection pattern is the same for both positive and negative wave-flux anomalies. Using a composite analysis to isolate the events, it is argued that the mechanism for interhemispheric coupling is a feedback between summer mesosphere gravity-wave drag (GWD) and zonal wind, which is induced by an anomaly in mesospheric cross-equatorial flow, the latter arising from the anomaly in winter hemisphere GWD induced by the anomaly in stratospheric conditions.