Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Experiencia de la desaparición en Lumpérica de Diamela Eltit, Los planetas de Sergio Chejfec y Los rubios de Albertina Carri

Cette thèse analyse l’articulation de l’expérience de la perte d’expérience à laquelle donnent lieu les dictatures et les post-dictatures au Chili et en Argentine dans Lumpérica (1983) de Diamela Eltit, Los planetas (1999) de Sergio Chejfec, et Los rubios (2003) d’Albertina Carri. Les dernières dictatures militaires dans le Cône sud latino-américain imposent ou préparent le terrain pour l’implantation d’un nouvel ordre néolibéral qui s’intensifie sous les régimes démocratiques postérieurs. Au cours de cette transition, le terrorisme d’État au moyen duquel les gouvernements militaires visent à éliminer toute forme de résistance à la reconfiguration de la société nécessaire à la mise en place de politiques néolibérales, donne lieu à une expérience inédite, difficile à communiquer. De plus, autant les dictatures que les démocraties post-dictatoriales mettent en oeuvre des mécanismes d’oubli du passé, soit par la répression, le consensus politique ou les moyens de communication de masse. C’est dans ce contexte que l’expérience disparaît. Le questionnement sur l’expérience de la perte d’expérience est basé principalement sur deux axes théoriques: le concept de transition de l’État au Marché dans le Cône sud latino-américain développé par des intellectuels tels que Willy Thayer, Idelber Avelar ou Brett Levinson, parmi d’autres, ainsi que sur les réflexions sur l’expérience dictatoriale de Sergio Rojas et sur la crise de l’expérience dans la modernité de Walter Benjamin. Le premier chapitre, dédié à Lumpérica, interprète le rituel nocturne où la protagoniste, une femme appelée L. Iluminada, séduit le protagoniste masculin du roman, un panneau électrique appelé “el luminoso” qui projette des messages publicitaires au milieu d’une place publique de Santiago, pour que celui-ci la blesse et marque sa peau, comme la mise en scène d’un “désir photographique” de garder une empreinte de la transition que d’autres moyens de communication tendent à effacer. Le deuxième chapitre traite de la figuration de l’excès dans Los planetas et analyse comment l’écriture, la photographie et l’espace urbain, en assumant une fonction de suppléments de la voix et de la présence de M, séquestré et disparu pendant la dictature argentine, rendent compte de l’expérience de la perte de l’expérience d’une plénitude. Après avoir exposé le rôle des jouets dans la polémique générée par Los rubios, le troisième chapitre analyse comment le film de Carri sur la mémoire de ses parents disparus transmet l’expérience des générations post-dictatoriales et fait face à l’héritage du passé par le jeu.

Supramolecular polymers azo-containing : photo-responsive block copolymer elastomers and homopolymers

Beaucoup d'efforts dans le domaine des matériaux polymères sont déployés pour développer de nouveaux matériaux fonctionnels pour des applications spécifiques, souvent très sophistiquées, en employant des méthodes simplifiées de synthèse et de préparation. Cette thèse porte sur les polymères photosensibles – i.e. des matériaux fonctionnels qui répondent de diverses manières à la lumière – qui sont préparés à l'aide de la chimie supramoléculaire – i.e. une méthode de préparation qui repose sur l'auto-assemblage spontané de motifs moléculaires plus simples via des interactions non covalentes pour former le matériau final désiré. Deux types de matériaux photosensibles ont été ciblés, à savoir les élastomères thermoplastiques à base de copolymères à blocs (TPE) et les complexes d'homopolymères photosensibles. Les TPEs sont des matériaux bien connus, et même commercialisés, qui sont généralement composés d’un copolymère tribloc, avec un bloc central très flexible et des blocs terminaux rigides qui présentent une séparation de phase menant à des domaines durs isolés, composés des blocs terminaux rigides, dans une matrice molle formée du bloc central flexible, et ils ont l'avantage d'être recyclable. Pour la première fois, au meilleur de notre connaissance, nous avons préparé ces matériaux avec des propriétés photosensibles, basé sur la complexation supramoléculaire entre un copolymère tribloc simple parent et une petite molécule possédant une fonctionnalité photosensible via un groupe azobenzène. Plus précisément, il s’agit de la complexation ionique entre la forme quaternisée d'un copolymère à blocs, le poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle)-poly(acrylate de n-butyle)-poly(méthacrylate de diméthylaminoéthyle) (PDM-PnBA-PDM), synthétisé par polymérisation radicalaire par transfert d’atomes (ATRP), et l'orange de méthyle (MO), un composé azo disponible commercialement comportant un groupement SO3 -. Le PnBA possède une température de transition vitreuse en dessous de la température ambiante (-46 °C) et les blocs terminaux de PDM complexés avec le MO ont une température de transition vitreuse élevée (140-180 °C, en fonction de la masse molaire). Des tests simples d'élasticité montrent que les copolymères à blocs complexés avec des fractions massiques allant de 20 à 30% présentent un caractère élastomère. Des mesures d’AFM et de TEM (microscopie à force atomique et électronique à ii transmission) de films préparés à l’aide de la méthode de la tournette, montrent une corrélation entre le caractère élastomère et les morphologies où les blocs rigides forment une phase minoritaire dispersée (domaines sphériques ou cylindriques courts). Une phase dure continue (morphologie inversée) est observée pour une fraction massique en blocs rigides d'environ 37%, ce qui est beaucoup plus faible que celle observée pour les copolymères à blocs neutres, dû aux interactions ioniques. La réversibilité de la photoisomérisation a été démontrée pour ces matériaux, à la fois en solution et sous forme de film. La synthèse du copolymère à blocs PDM-PnBA-PDM a ensuite été optimisée en utilisant la technique d'échange d'halogène en ATRP, ainsi qu’en apportant d'autres modifications à la recette de polymérisation. Des produits monodisperses ont été obtenus à la fois pour la macroamorceur et le copolymère à blocs. À partir d'un seul copolymère à blocs parent, une série de copolymères à blocs partiellement/complètement quaternisés et complexés ont été préparés. Des tests préliminaires de traction sur les copolymères à blocs complexés avec le MO ont montré que leur élasticité est corrélée avec la fraction massique du bloc dur, qui peut être ajustée par le degré de quaternisation et de complexation. Finalement, une série de complexes d'homopolymères auto-assemblés à partir du PDM et de trois dérivés azobenzènes portant des groupes (OH, COOH et SO3) capables d'interactions directionnelles avec le groupement amino du PDM ont été préparés, où les dérivés azo sont associés avec le PDM, respectivement, via des interactions hydrogène, des liaisons ioniques combinées à une liaison hydrogène à travers un transfert de proton (acidebase), et des interactions purement ioniques. L'influence de la teneur en azo et du type de liaison sur la facilité d’inscription des réseaux de diffraction (SRG) a été étudiée. L’efficacité de diffraction des SRGs et la profondeur des réseaux inscrits à partir de films préparés à la méthode de la tournette montrent que la liaison ionique et une teneur élevée en azo conduit à une formation plus efficace des SRGs.

Copper Doped Methylene Blue Sensitized Poly(vinyl alcohol)–Acrylamide Films for Stable Diffraction Efficiency

Copper doped methylene blue sensitized poly(vinyl alcohol) (MBPVA)–acrylamide films were fabricated to improve the storage life of recorded gratings. The films were fabricated using gravity settling method and the copper chloride concentration was optimized as 3:18 10 3 mol/l for a dye concentration of 6:2 10 4 mol/l. The gratings recorded on the optimized film constitution could be stored for months with stable diffraction efficiency (24%) without any chemical or thermal fixing techniques. The resolution of the material is found to be unaffected with the addition of copper chloride.

Copper Doped Methylene Blue Sensitized Poly(vinyl alcohol)–Acrylamide Films for Stable Diffraction Efficiency

Copper doped methylene blue sensitized poly(vinyl alcohol) (MBPVA)–acrylamide films were fabricated to improve the storage life of recorded gratings. The films were fabricated using gravity settling method and the copper chloride concentration was optimized as 3:18 10 3 mol/l for a dye concentration of 6:2 10 4 mol/l. The gratings recorded on the optimized film constitution could be stored for months with stable diffraction efficiency (24%) without any chemical or thermal fixing techniques. The resolution of the material is found to be unaffected with the addition of copper chloride.

New Simulated Corrugated Scaltering Surface Giving Widebandcharacter I Sti Cs

Simultaneous elimination of specular reflection and backscattered power from a plane metallic surface by simulated corrugated surfaces of constant period and variable strip width for TM polarisation is reported. This new configuration offers almost a ten-fold frequency bandwidth compared with a regularly spaced strip grating of the same size.

Polarisation agile active microstrip patch arrays

Two three-clement polarisation-agile active microstrip patch arrays have been developed . The radiating elements are square patches each with two transistors mounted on adjacent edges. The patches radiate orthogonal modes , the relative phase of which can be varied. Radiation patterns show good agreement with predictions from theory, in both linear and circular polarization, and no grating lobes were observed

Analysis and Testing of a Novel Oadm Based on FBG and Machzehnder Interferometer

A novel optical add-drop multiplexer (OADM) based on the Mach-Zelauler interferometer (MZI) and the fiber Bragg grating (FBG) is proposed for the first tittle to the authors ' knowledge. In the structure, the Mach-Zehnder interferometer acts as an optical switch. The principle of the OADM is analyzed in this paper. The OADM can add/drop one of the multi-input channels or pass the channel directly by adjusting the difference of the two arms of the interferometer. The channel isolation is more than 20 dB

Design. Fabrication and Characterization of Fiber Optic Sensors for Physical and Chemical Applications

Advent of lasers together with the advancement in fiber optics technology has revolutionized the sensor technology. Advancement in the telemetric applications of optical fiber based measurements is an added bonus. The present thesis describes variety of fiber based sensors using techniques like micro bending, long period grating and evanescent waves. Sensors to measure various physical and chemical parameters are described in this thesis.

Fabrication and characterisation of polymer optical fibers for smart sensing and optical amplification

The thesis presented the fabrication and characterisation of polymer optical fibers in their applications as optical amplifier and smart sensors.Optical polymers such as PMMA are found to be a very good host material due to their ability to incorporate very high concentration of optical gain media like fluorescent dyes and rare earth compounds. High power and high gain optical amplification in organic dye-doped polymer optical fibers is possible due to extremely large emission cross sections of oyes. Dye doped (Rhodamine 6G) optical fibers were fabricated by using indigenously developed polymer optical fiber drawing tower. Loss characterization of drawn dye doped fibers was carried out using side illumination technique. The advantage of the above technique is that it is a nondestructive method and can also be used for studying the uniformity in fiber diameter and doping. Sensitivity of the undoped polymer fibers to temperature and microbending were also studied in its application in smart sensors.Optical amplification studies using the dye doped polymer optical fibers were carried out and found that an amplification of l8dB could be achieved using a very short fiber of length lOcm. Studies were carried out in fibers with different dye concentrations and diameter and it was observed that gain stability was achieved at relatively high dye concentrations irrespective of the fiber diameter.Due to their large diameter, large numerical aperture, flexibility and geometrical versatility of polymer optical fibers it has a wide range of applications in the field of optical sensing. Just as in the case of conventional silica based fiber optic sensors, sensing techniques like evanescent wave, grating and other intensity modulation schemes can also be efficiently utilized in the case of POF based sensors. Since polymer optical fibers have very low Young's modulus when compared to glass fibers, it can be utilized for sensing mechanical stress and strain efficiently in comparison with its counterpart. Fiber optic sensors have proved themselves as efficient and reliable devices to sense various parameters like aging, crack formation, weathering in civil structures. A similar type of study was carried out to find the setting characteristics of cement paste used for constructing civil structures. It was found that the measurements made by using fiber optic sensors are far more superior than that carried out by conventional methods. More over,POF based sensors were found to have more sensitivity as well.

Long period gratings in multimode optical fibers: application in chemical sensing

We propose and demonstrate a new technique for evanescent wave chemical sensing by writing long period gratings in a bare multimode plastic clad silica fiber. The sensing length of the present sensor is only 10 mm, but is as sensitive as a conventional unclad evanescent wave sensor having about 100 mm sensing length. The minimum measurable concentration of the sensor reported here is 10 nmol/l and the operating range is more than 4 orders of magnitude. Moreover, the detection is carried out in two independent detection configurations viz., bright field detection scheme that detects the core-mode power and dark field detection scheme that detects the cladding mode power. The use of such a double detection scheme definitely enhances the reliability and accuracy of the results. Furthermore, the cladding of the present fiber need not be removed as done in conventional evanescent wave fiber sensors.

Rotational analysis of the C1Π-X1 Σ+ system of indium monofluoride

Indium monofluoride was excited in a high-frequency discharge and the C-X system was photographed at a reciprocal dispersion of 0.3 AA mm-1 using a plane-grating spectrograph. Rotational analyses of the 0,0 1,0 2,2 3,3 4,4 2,4 3,5 4,6 and 5,7 bands have been carried out and the following molecular constants have been evaluated. Be'=0.2670(+or-3) cm-1, Be"=0.2628(+or-4) cm-1, alpha e'=0.0050(+or-4) cm-1, alpha e"=0.0020(+or-1) cm-1, De'=3.65(+or-5)*10-7 cm-1, De"=2.5(+or-3)*10-7 cm-1, beta e'=0.5(+or-2)*10-7 cm-1, beta e"=0.2(+or-1)*10-7 cm-1, re'=1.9672(+or-3) AA, re"=1.9853(+or-2) AA. The re" value agrees with the microwave absorption value 1.9854 AA.

Fabrication And Parametric Measurements Of N2 Laser Pumped Dye Laser And Its Application To Energy Transfer Studies In Mixed Dyes

Eventhough a large number of schemes have been proposed and develoned for N9 laser ouined dye lasers the relatively low efficiency compelled the scientists to device new methods to improve the system efficiencs. Energy transfer mechanism has been shown to he a convenien tool for the enhancement of efficiency of dye lasers. Th p resent work covers a detailed study of the performance characteristics of a N2 laser pumped dye laser in the con— ventional mode and also, when pumped by the energy transfer mechanism. For .th.e present investigations a dye laser pumped by a'N2 laser (A4200 kw peak power) was fabricated. The grating at grazing incidence was used as the beam expanding device; A t its best performance the system was giving an output peak power of l5 kW for a 5 X lC"3H/l Rh—€ solution in methanol. T he conversion efficiency was 7.5; The output beam was having 3 divergence of 2 mrad and bandwidth o.9 A. Suitable modifications were suggested for obtaining better conversion efficiency and bandwidth.

Investigation on the panchromaticity of silver-doped poly(vinyl alcohol)/acrylamide photopolymer

An investigation on the panchromaticity of a silver-doped poly(vinyl alcohol)/acrylamide photopolymer system is presented in this paper. Frequency-doubled Nd:YAG (532 nm) and Arþ (488 nm) lasers were used for the characterization of the films. Previous studies using an He–Ne laser (632:8 nm) showed that plane-wave transmission grating with a high diffraction efficiency of 75% could be stored in the optimized film. From the present study, it was noted that transmission gratings with 70% diffraction efficiency could be recorded using Arþ and Nd:YAG lasers, thereby elucidating the possibility of using the developed photopolymer system as a competent panchromatic recording medium

Effect of Concentration of DYE on the Storage Life of Plane Wave Gratings on Photopolymer Film

Holographic grating with good storage life in poly(vinyl alcohol) based photopolymer film, prepared by gravity settling method, with reduced concentration of the dye was found to give good diffraction efficiency without crosslinking. The material was found to show good diffraction efficiency and sensitivity (75% diffraction efficiency at exposure energy of 80 mJ/cm2). The shelf life of the photopolymer solution could be improved by storage at a temperature 4 C in refrigerator