Effect of COMT Val108/158 Met genotype on frontal lobe function and risk for schizophrenia

Abnormalities of prefrontal cortical function are prominent features of schizophrenia and have been associated with genetic risk, suggesting that susceptibility genes for schizophrenia may impact on the molecular mechanisms of prefrontal function. A potential susceptibility mechanism involves regulation of prefrontal dopamine, which modulates the response of prefrontal neurons during working memory. We examined the relationship of a common functional polymorphism (Val108/158 Met) in the catechol-O-methyltransferase (COMT) gene, which accounts for a 4-fold variation in enzyme activity and dopamine catabolism, with both prefrontally mediated cognition and prefrontal cortical physiology. In 175 patients with schizophrenia, 219 unaffected siblings, and 55 controls, COMT genotype was related in allele dosage fashion to performance on the Wisconsin Card Sorting Test of executive cognition and explained 4% of variance (P = 0.001) in frequency of perseverative errors. Consistent with other evidence that dopamine enhances prefrontal neuronal function, the load of the low-activity Met allele predicted enhanced cognitive performance. We then examined the effect of COMT genotype on prefrontal physiology during a working memory task in three separate subgroups (n = 11–16) assayed with functional MRI. Met allele load consistently predicted a more efficient physiological response in prefrontal cortex. Finally, in a family-based association analysis of 104 trios, we found a significant increase in transmission of the Val allele to the schizophrenic offspring. These data suggest that the COMT Val allele, because it increases prefrontal dopamine catabolism, impairs prefrontal cognition and physiology, and by this mechanism slightly increases risk for schizophrenia.

A recuperação da informação da memória de trabalho: evidências baseadas em tarefas de imagem mental e de memória visual

A imagem mental e a memória visual têm sido consideradas como componentes distintos na codificação da informação, e associados a processos diferentes da memória de trabalho. Evidências experimentais mostram, por exemplo, que o desempenho em tarefas de memória baseadas na geração de imagem mentais (imaginação visual) sofre a interferência do ruído visual dinâmico (RVD), mas não se observa o mesmo efeito em tarefas de memória visual baseadas na percepção visual (memória visual). Embora várias evidências mostrem que tarefas de imaginação e de memória visual sejam baseadas em processos cognitivos diferentes, isso não descarta a possibilidade de utilizarem também processos em comum e que alguns resultados experimentais que apontam diferenças entre as duas tarefas resultem de diferenças metodológicas entre os paradigmas utilizados para estuda-las. Nosso objetivo foi equiparar as tarefas de imagem mental visual e memória visual por meio de tarefas de reconhecimento, com o paradigma de dicas retroativas espaciais. Sequências de letras romanas na forma visual (tarefa de memória visual) e acústicas (tarefa de imagem mental visual) foram apresentadas em quatro localizações espaciais diferentes. No primeiro e segundo experimento analisou-se o tempo do curso de recuperação tanto para o processo de imagem quanto para o processo de memória. No terceiro experimento, comparou-se a estrutura das representações dos dois componentes, por meio da apresentação do RVD durante a etapa de geração e recuperação. Nossos resultados mostram que não há diferenças no armazenamento da informação visual durante o período proposto, porém o RVD afeta a eficiência do processo de recuperação, isto é o tempo de resposta, sendo a representação da imagem mental visual mais suscetível ao ruído. No entanto, o processo temporal da recuperação é diferente para os dois componentes, principalmente para imaginação que requer mais tempo para recuperar a informação do que a memória. Os dados corroboram a relevância do paradigma de dicas retroativas que indica que a atenção espacial é requisitada em representações de organização espacial, independente se são visualizadas ou imaginadas.

Estudo das relações entre maus tratos na infância, prejuízo em funções executivas e transtornos do comportamento disruptivo em uma amostra comunitária de crianças

Evidências apontam para forte relação independente entre maus tratos na infância, comportamentos disruptivos e prejuízos em funções executivas. No entanto, ainda não é completamente compreendido como estes três fatores se relacionam entre si. Esta pesquisa avaliou a relação entre maus-tratos na infância e transtornos do comportamento disruptivo, testando desempenho em funções executivas como possível mediador e moderador desta relação. A presente pesquisa está inserida no estudo \"Coorte de escolares de alto risco para o desenvolvimento de psicopatologia e resiliência na infância e adolescência - projeto Prevenção\", projeto integrante do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Psiquiatria do Desenvolvimento para Infância e Adolescência (INCT-INPD), o qual incluiu 2500 crianças em idade escolar de São Paulo e Porto Alegre (Brasil). As crianças foram extensamente avaliadas com entrevistas diagnósticas, relatos de pais e da própria criança sobre maus tratos e com testes neuropsicológicos. Resultados indicam associação de maus tratos na infância e transtornos do comportamento disruptivo, porém não foi encontrada associação entre maus tratos e funções executivas. Crianças com transtornos do comportamento disruptivo apresentaram pior desempenho em teste específico para avaliação de flexibilidade cognitiva. Desempenho em funções executivas não agiu como mediador ou moderador da associação entre maus tratos e transtornos do comportamento disruptivo. Desta forma, os resultados indicam que a associação entre experiências de maus tratos e transtornos do comportamento disruptivo ocorre independentemente do desempenho em funções executivas. Futuros estudos longitudinais são fundamentais para confirmar estes resultados e elucidar os mecanismos cognitivos envolvidos nesta associação causal

Estudos comparativos sobre a elaboração de mapas conceituais durante processo de avaliação da aprendizagem: identificando a importância das demandas e do efeito de preparação

Os mapas conceituais são ferramentas gráficas que possibilitam a representação dos modelos mentais do aluno. Devido a essa capacidade, o mapa conceitual pode ser utilizado como ferramenta avaliativa de conhecimento. O uso dessa ferramenta em sala de aula gera cargas na memória de trabalho que podem ser referentes ao conteúdo (carga intrínseca) ou à forma como esse recurso está sendo trabalhado na sala de aula (carga extrínseca). Este trabalho tem por objetivo investigar como os mapas conceituais auxiliam na avaliação da aprendizagem da disciplina Ciências da Natureza: Ciência, Cultura e Sociedade ofertada na Universidade de São Paulo para alunos ingressantes de diversos cursos de graduação (n = 64) durante o período de 2013.1 sobre o conteúdo de Mudanças Climáticas. Nas turmas avaliadas o mapa conceitual poderia ser utilizado como ferramenta de preparação para prova (MCPREP) como também era utilizado como parte da avaliação formal da disciplina (MC-AVAL). Essa pesquisa se constitui de três Estudos que investigam: 1. As diferenças de perfis de mapas conceituais obtidos na condição de MC-PREP x MCAVAL; 2. Se o grupo de alunos que fizeram MC-PREP tiveram MC-AVAL com perfil diferente daqueles que não fizeram; 3. A existência de uma correlação entre as características do MC-AVAL com o conhecimento declarativo dos estudantes. Os mapas conceituais foram avaliados considerando aspectos estruturais e semânticos. As metodologias das análises realizadas foram retiradas de trabalhos presente na literatura. Entre os aspectos semânticos estavam o uso de materiais instrucionais, a natureza das proposições, a presença de erros e a aderência a pergunta focal. Além dessas análises, foi verificada a presença de agrupamentos naturais que pudessem ser explicados com uso das categorias teóricas. A análise dos resultados indica que os mapas conceituais das condições MC-PREP e MC-AVAL são bastante distintas entre si, pois atendiam a objetivos educacionais diferentes. No Estudo 2 verificou-se que o MC-PREP não influenciou fortemente a elaboração do MC-AVAL, pois a diminuição da carga extrínseca provocada pela elaboração de MC-PREP não foi suficiente para mostrar diferenças entre os grupos, já que ambos estavam altamente treinados na técnica de mapeamento conceitual. Por fim, no Estudo 3, o principal fator correlacionando o conhecimento declarativo com a complexidade dos mapas conceituais foi o percentual de proposições apropriadas. As conclusões do trabalho são que a demanda de elaboração do mapa conceitual é realmente orientadora de produto, a elaboração de um mapa conceitual a mais em um grupo bem treinado na técnica não altera seu desempenho e o principal meio de avaliar os mapas conceituais deve ser a leitura de suas proposições constituintes.

Programa de estimulação de linguagem oral para crianças com atraso de linguagem

A aquisição e o desenvolvimento da linguagem são primordiais na vida de uma criança, especialmente porque a linguagem possibilita a comunicação com o mundo, sendo um dos principais meios de integração social. Por isso é de grande importância que se assegure que as crianças tenham um bom desenvolvimento da linguagem e, quando necessário, uma boa intervenção em suas dificuldades. Atualmente, em linguagem infantil no Brasil, discute-se diferentes abordagens terapêuticas, mas se verifica a necessidade da elaboração de programas terapêuticos estruturados, confeccionados com qualidade técnica e cientifica que, estimulem as diversas habilidades de linguagem, de forma a considerar as especificidades de cada criança, a fim de minimizar as dificuldades na comunicação destas. Programas de intervenção deste tipo norteariam os fonoaudiólogos a planejarem suas terapias e proporcionaria maior eficácia no processo terapêutico. O objetivo principal deste trabalho foi elaborar, e testar a aplicabilidade de um programa de estimulação de linguagem oral para crianças com atraso de linguagem, na faixa-etária de 3 a 6 anos. Para isso, após a elaboração do programa de estimulação, o mesmo foi julgado por dois juízes, fonoaudiólogos mestres em Linguagem com experiência em Intervenção em Linguagem Infantil, quanto: (a) coerência das estratégias propostas com relação a meta de estimulação; e, (b) com relação ao nível de dificuldade de tais estratégias para o perfil das crianças. Em seguida o programa foi aplicado em 10 crianças com atraso de linguagem sem outros comprometimentos (sensoriais e/ou neurológicos), este programa foi composto de 20 sessões terapêuticas, realizadas com frequência de três vezes por semana, durando em média 60 minutos. As crianças realizaram uma pré-testagem e foram submetidas ao programa de estimulação proposto, ao termino foi realizada uma pós-testagem. Nesta avaliação pré e pós-estimulação, foram avaliados a organização fonológica, vocabulário receptivo e expressivo, habilidades pragmáticas e habilidades psicolinguísticas da criança. O programa foi julgado como adequado pelos juízes e as crianças submetidas à ele tiveram desempenho de acordo com esperado durante as sessões de estimulação. Observou-se também melhora estatisticamente significante (p<0,05) na pós-testagem na Linguagem Global, Linguagem Receptiva, Linguagem Expressiva, Vocabulário Expressivo, Memória de trabalho fonológica e habilidades comunicativas verbais. Conclui-se que o programa atingiu seus objetivos, sendo que o mesmo pode vir a nortear e aprimorar a estimulação fonoaudiológica nos casos de alterações em linguagem infantil, enfatizando a estimulação dos níveis fonético-fonológico, sintático, semântico-lexical e pragmático da linguagem e habilidades psicolinguisticas.

Relationship Maintenance in Couples with a Partner Who Has Attention Deficit Hyperactivity Disorder

The body of research on the relationship functioning of adults with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is relatively small; the aim of the present study is to advance our understanding of this topic. It has been estimated that three to ten percent of children and one to five percent of adults have impairing symptoms of ADHD, which is a total of 4 million children and 4-5 million adults in the U.S. (Wender, 2000). A recent prevalence study found that approximately 4.4% of adults in the U.S. meet the criteria for a diagnosis of ADHD (Kessler et al., 2006). Children with ADHD show innate temperamental characteristics, usually inattentiveness, distractibility, impulsivity, restlessness, demandingness, hyperreactivity, low tolerance for frustration, temperoutbursts, bossiness and stubbornness, and mood lability, along with an innate proclivity for academic underachievement. It has been estimated that one- to two-thirds of children with ADHD have symptoms that continue into adulthood, and for 40-50% of these adults, these symptoms are serious enough to cause impairment in functioning (Everett & Everett, 1999; Wender, 2000). Research suggests that the majority of cases are transmitted genetically, but some may be due to exposure to environmental toxins such as lead. Consumption of excess sugar or allergies to food may exacerbate or mimic ADHD symptoms in some children, but they are not a cause of ADHD (Wender, 2000). One hypothesized cause of the symptoms associated with ADHD is a deficit in the brain's executive functioning (Barkley & Gordon, 2002). Executive functioning can be conceptualized as the ability to inhibit, organize, and plan behaviors. Barkley and Gordon (2002) define it as the abilityto self-direct and regulate behaviors toward future goals, including social behaviors and goals. Other research suggests that executive functioning consists of inhibition, control of interference, verbal and nonverbal working memory, emotional regulation, attention, verbal fluency, visual scanning, and processing speed. Studies have shown impairments in these areas among adults with ADHD (Barkley & Gordon, 2002; Barkley, Murphy & Kwasnik, 1996; Goldstein, 2002).

The Role of Passage Topic Knowledge in Typical and Poor Comprehenders' Recall

This dissertation examines the role of topic knowledge (TK) in comprehension among typical readers and those with Specifically Poor Comprehension (SPC), i.e., those who demonstrate deficits in understanding what they read despite adequate decoding. Previous studies of poor comprehension have focused on weaknesses in specific skills, such as word decoding and inferencing ability, but this dissertation examined a different factor: whether deficits in availability and use of TK underlie poor comprehension. It is well known that TK tends to facilitate comprehension among typical readers, but its interaction with working memory and word decoding is unclear, particularly among participants with deficits in these skills. Across several passages, we found that SPCs do in fact have less TK to assist their interpretation of a text. However, we found no evidence that deficits in working memory or word decoding ability make it difficult for children to benefit from their TK when they have it. Instead, children across the skill spectrum are able to draw upon TK to assist their interpretation of a passage. Because TK is difficult to assess and studies vary in methodology, another goal of this dissertation was to compare two methods for measuring it. Both approaches score responses to a concept question to assess TK, but in the first, a human rater assigns a score whereas in the second, a computer algorithm, Latent Semantic Analysis (LSA; Landauer & Dumais, 1997) assigns a score. We found similar results across both methods of assessing TK, suggesting that a continuous measure is not appreciably more sensitive to variations in knowledge than discrete human ratings. This study contributes to our understanding of how best to measure TK, the factors that moderate its relationship with recall, and its role in poor comprehension. The findings suggest that teaching practices that focus on expanding TK are likely to improve comprehension across readers with a variety of abilities.

The Impact of Prefrontal Cortex "Warm Up" on Immediate Cognitive Reappraisal Ability in Older Adolescents with Elevated Symptoms of Depression

Cognitive Reappraisal (CR) is a central component of Cognitive Behavioral Therapy for adolescent depression. Yet, previous research indicates that a brain region highly associated with successful CR in adults, the Prefrontal Cortex (PFC), is not fully developed until early adulthood. Thus, there is growing concern that CBT interventions directed at building CR abilities in depressed teens might be constrained by PFC immaturity. However, CR is an effective strategy for regulating affect. The current study evaluated an intervention aimed at enhancing CR performance through PFC “warm up” with a working memory task. Additionally, the study examined moderators of intervention response, as well as cognitive correlates of self-reported CR use. Participants included 48 older adolescents (mean age=19.1, 89% female) with elevated symptoms of depression who were randomly assigned to a lab-based WM or control activity followed by a CR task. Overall, results failed to support the effectiveness of “warm up” to augment CR performance. However, current level of depression predicted negative bias and sadness ratings after CR instructions, and this effect was qualified by an interaction with condition. The moderator analysis showed that depressive symptoms interacted with condition such that in the control condition, participants with higher depressive symptoms had significantly lower negative bias scores than individuals with lower depressive symptoms, but this pattern was not found in the experimental condition. Contrary to hypotheses, history of depression did not moderate treatment response. Additional analyses explored alternative explanations for the lack of intervention effects. There was some evidence to suggest that the WM task was frustrating and cognitively taxing. However, irritation scores and overall WM task accuracy did not predict subsequent CR performance. Lastly, multiple cognitive variables emerged as correlates of self-reported CR use, with cognitive flexibility contributing unique variance to self-reported CR use. Results pointed to new directions for improving CR performance among youth with elevated symptoms of depression.

A relação inconsciente-consciente na produção do pensamento consciente

Tese de mestrado, Psicologia (Ciência Cognitiva), Universidade de Lisboa, Faculdade de Psicologia, Faculdade de Letras, Faculdade de Ciências, Faculdade de Medicina, 2016

Corrélats neuronaux de la mémoire de travail en magnétoencéphalographie à l’état de repos

Purpose: There are few studies demonstrating the link between neural oscillations in magnetoencephalography (MEG) at rest and cognitive performance. Working memory is one of the most studied cognitive processes and is the ability to manipulate information on items kept in short-term memory. Heister & al. (2013) showed correlation patterns between brain oscillations at rest in MEG and performance in a working memory task (n-back). These authors showed that delta/theta activity in fronto-parietal areas is related to working memory performance. In this study, we use resting state MEG oscillations to validate these correlations with both of verbal (VWM) and spatial (SWM) working memory, and test their specificity in comparison with other cognitive abilities. Methods: We recorded resting state MEG and used clinical neuropsychological tests to assess working memory performance in 18 volunteers (6 males and 12 females). The other neuropsychological tests of the WAIS-IV were used as control tests to assess the specificity of the correlation patterns with working memory. We calculated means of Power Spectrum Density for different frequency bands (delta, 1-4Hz; theta, 4-8Hz; alpha, 8-13Hz; beta, 13-30Hz; gamma1, 30-59Hz; gamma2, 61-90Hz; gamma3, 90-120Hz; large gamma, 30-120Hz) and correlated MEG power normalised for the maximum in each frequency band at the sensor level with working memory performance. We then grouped the sensors showing a significant correlation by using a cluster algorithm. Results: We found positive correlations between both types of working memory performance and clusters in the bilateral posterior and right fronto-temporal regions for the delta band (r2 =0.73), in the fronto-middle line and right temporal regions for the theta band (r2 =0.63) as well as in the parietal regions for the alpha band (r2 =0.78). Verbal working memory and spatial working memory share a common fronto-parietal cluster of sensors but also show specific clusters. These clusters are specific to working memory, as compared to those obtained for other cognitive abilities and right posterior parietal areas, specially in slow frequencies, appear to be specific to working memory process. Conclusions: Slow frequencies (1-13Hz) but more precisely in delta/theta bands (1-8Hz), recorded at rest with magnetoencephalography, predict working memory performance and support the role of a fronto-parietal network in working memory.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

The role of mechanistic target of rapamycin (mTOR) pathway and synaptic protein GABAA-R in cortical GABAergic cell connectivity

Quelque 30 % de la population neuronale du cortex mammalien est composée d’une population très hétérogène d’interneurones GABAergiques. Ces interneurones diffèrent quant à leur morphologie, leur expression génique, leurs propriétés électrophysiologiques et leurs cibles subcellulaires, formant une riche diversité. Après leur naissance dans les éminences ganglioniques, ces cellules migrent vers les différentes couches corticales. Les interneurones GABAergiques corticaux exprimant la parvalbumin (PV), lesquels constituent le sous-type majeur des interneurones GABAergiques, ciblent spécifiquement le soma et les dendrites proximales des neurones principaux et des neurones PV+. Ces interneurones sont nommés cellules à panier (Basket Cells –BCs) en raison de la complexité morphologique de leur axone. La maturation de la connectivité distincte des BCs PV+, caractérisée par une augmentation de la complexité de l’axone et de la densité synaptique, se déroule graduellement chez la souris juvénile. Des travaux précédents ont commencé à élucider les mécanismes contrôlant ce processus de maturation, identifiant des facteurs génétiques, l’activité neuronale ainsi que l’expérience sensorielle. Cette augmentation marquante de la complexité axonale et de la synaptogénèse durant cette phase de maturation suggère la nécessité d’une synthèse de protéines élevée. La voie de signalisation de la cible mécanistique de la rapamycine (Mechanistic Target Of Rapamycin -mTOR) a été impliquée dans le contrôle de plusieurs aspects neurodéveloppementaux en régulant la synthèse de protéines. Des mutations des régulateurs Tsc1 et Tsc2 du complexe mTOR1 causent la sclérose tubéreuse (TSC) chez l’humain. La majorité des patients TSC développent des problèmes neurologiques incluant des crises épileptiques, des retards mentaux et l’autisme. D’études récentes ont investigué le rôle de la dérégulation de la voie de signalisation de mTOR dans les neurones corticaux excitateurs. Toutefois, son rôle dans le développement des interneurones GABAergiques corticaux et la contribution spécifique de ces interneurones GABAergiques altérés dans les manifestations de la maladie demeurent largement inconnus. Ici, nous avons investigué si et comment l’ablation du gène Tsc1 perturbe le développement de la connectivité GABAergique, autant in vitro que in vivo. Pour investiguer le rôle de l’activation de mTORC1 dans le développement d’une BC unique, nous avons délété le gène Tsc1 en transfectant CRE-GFP dirigé par un promoteur spécifique aux BCs dans des cultures organotypiques provenant de souris Tsc1lox. Le knockdown in vitro de Tsc1 a causé une augmentation précoce de la densité des boutons et des embranchements terminaux formés par les BCs mutantes, augmentation renversée par le traitement à la rapamycine. Ces données suggèrent que l’hyperactivation de la voie de signalisation de mTOR affecte le rythme de la maturation des synapses des BCs. Pour investiguer le rôle de mTORC1 dans les interneurones GABAergiques in vivo, nous avons croisé les souris Tsc1lox avec les souris Nkx2.1-Cre et PV-Cre. À P18, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Tsc1flox/flox ont montré une hyperactivation de mTORC1 et une hypertrophie somatique des BCs de même qu’une augmentation de l’expression de PV dans la région périsomatique des neurones pyramidaux. Au contraire, à P45 nous avons découvert une réduction de la densité des punctas périsomatiques PV-gephyrin (un marqueur post-synaptique GABAergique). L’étude de la morphologie des BCs en cultures organotypiques provenant du knock-out conditionnel Nkx2.1-Cre a confirmé l’augmentation initiale du rythme de maturation, lequel s’effondre ensuite aux étapes développementales tardives. De plus, les souris Tg(Nkx2.1Cre);Tsc1flox/flox montrent des déficits dans la mémoire de travail et le comportement social et ce d’une façon dose-dépendante. En somme, ces résultats suggèrent que l’activation contrôlée de mTOR régule le déroulement de la maturation et la maintenance des synapses des BCs. Des dysfonctions de la neurotransmission GABAergique ont été impliquées dans des maladies telles que l’épilepsie et chez certains patients, elles sont associées avec des mutations du récepteur GABAA. De quelle façon ces mutations affectent le processus de maturation des BCs demeuret toutefois inconnu. Pour adresser cette question, nous avons utilisé la stratégie Cre-lox pour déléter le gène GABRA1, codant pour la sous-unité alpha-1 du récepteur GABAA dans une unique BC en culture organotypique. La perte de GABRA1 réduit l’étendue du champ d’innervation des BCs, suggérant que des variations dans les entrées inhibitrices en raison de l’absence de la sous-unité GABAAR α1 peuvent affecter le développement des BCs. La surexpression des sous-unités GABAAR α1 contenant des mutations identifiées chez des patients épileptiques ont montré des effets similaires en termes d’étendue du champ d’innervation des BCs. Pour approfondir, nous avons investigué les effets de ces mutations identifiées chez l’humain dans le développement des épines des neurones pyramidaux, lesquelles sont l’endroit privilégié pour la formation des synapses excitatrices. Somme toute, ces données montrent pour la première fois que différentes mutations de GABRA1 associées à des syndromes épileptiques peuvent affecter les épines dendritiques et la formation des boutons GABAergiques d’une façon mutation-spécifique.

Theory of mind and relational complexity

Cognitive complexity and control theory and relational complexity theory attribute developmental changes in theory of mind (TOM) to complexity. In 3 studies, 3-, 4-, and 5-year-olds performed TOM tasks (false belief, appearance-reality), less complex connections (Level 1 perspective-taking) tasks, and transformations tasks (understanding the effects of location changes and colored filters) with content similar to TOM. There were also predictor tasks at binary-relational and ternary-relational complexity levels, with different content. Consistent with complexity theories: (a) connections and transformations were easier and mastered earlier than TOM; (b) predictor tasks accounted for more than 80% of age-related variance in TOM; and (c) ternary-relational items accounted for TOM variance, before and after controlling for age and binary-relational items. Prediction did not require hierarchically structured predictor tasks.

Children's auditory perception and cognitive processing skills in adverse listening situations

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Human brain regions required for the dividing and switching of attention between two features of a single object

This combined PET and ERP study was designed to identify the brain regions activated in switching and divided attention between different features of a single object using matched sensory stimuli and motor response. The ERP data have previously been reported in this journal [64]. We now present the corresponding PET data. We identified partially overlapping neural networks with paradigms requiring the switching or dividing of attention between the elements of complex visual stimuli. Regions of activation were found in the prefrontal and temporal cortices and cerebellum. Each task resulted in different prefrontal cortical regions of activation lending support to the functional subspecialisation of the prefrontal and temporal cortices being based on the cognitive operations required rather than the stimuli themselves. (C) 2003 Elsevier Science B.V. All rights reserved.