The brain decade in debate: VII. Neurobiology of sleep and dreams

This article is a transcription of an electronic symposium held on February 5, 2001 by the Brazilian Society of Neuroscience and Behavior (SBNeC) during which eight specialists involved in clinical and experimental research on sleep and dreaming exposed their personal experience and theoretical points of view concerning these highly polemic subjects. Unlike most other bodily functions, sleep and dreaming cannot, so far, be defined in terms of definitive functions that play an ascribable role in maintaining the organism as a whole. Such difficulties appear quite clearly all along the discussions. In this symposium, concepts on sleep function range from a protective behavior to an essential function for maturation of the nervous system. Kleitman's hypothesis [Journal of Nervous and Mental Disease (1974), 159: 293-294] was discussed, according to which the basal state is not the wakeful state but sleep, from which we awake to eat, to protect ourselves, to procreate, etc. Dreams, on the other hand, were widely discussed, being considered either as an important step in consolidation of learning or simply the conscious identification of functional patterns derived from the configuration of released or revoked memorized information.

Effects of acid-base imbalance on vascular reactivity

Acid-base homeostasis maintains systemic arterial pH within a narrow range. Whereas the normal range of pH for clinical laboratories is 7.35-7.45, in vivo pH is maintained within a much narrower range. In clinical and experimental settings, blood pH can vary in response to respiratory or renal impairment. This altered pH promotes changes in vascular smooth muscle tone with impact on circulation and blood pressure control. Changes in pH can be divided into those occurring in the extracellular space (pHo) and those occurring within the intracellular space (pHi), although, extracellular and intracellular compartments influence each other. Consistent with the multiple events involved in the changes in tone produced by altered pHo, including type of vascular bed, several factors and mechanisms, in addition to hydrogen ion concentration, have been suggested to be involved. The scientific literature has many reports concerning acid-base balance and endothelium function, but these concepts are not clear about acid-base disorders and their relations with the three known mechanisms of endothelium-dependent vascular reactivity: nitric oxide (NO/cGMP-dependent), prostacyclin (PGI2/cAMP-dependent) and hyperpolarization. During the last decades, many studies have been published and have given rise to confronting data on acid-base disorder and endothelial function. Therefore, the main proposal of this review is to provide a critical analysis of the state of art and incentivate researchers to develop more studies about these issues.

Étude des mécanismes d’inactivation des microorganismes suite à un traitement à l’ozone

Une partie du travail a mené a un dépôt de brevet.

Keeping cool in acute liver failure: rationale for the use of mild hypothermia.

Encephalopathy, brain edema and intracranial hypertension are neurological complications responsible for substantial morbidity/mortality in patients with acute liver failure (ALF), where, aside from liver transplantation, there is currently a paucity of effective therapies. Mirroring its cerebro-protective effects in other clinical conditions, the induction of mild hypothermia may provide a potential therapeutic approach to the management of ALF. A solid mechanistic rationale for the use of mild hypothermia is provided by clinical and experimental studies showing its beneficial effects in relation to many of the key factors that determine the development of brain edema and intracranial hypertension in ALF, namely the delivery of ammonia to the brain, the disturbances of brain organic osmolytes and brain extracellular amino acids, cerebro-vascular haemodynamics, brain glucose metabolism, inflammation, subclinical seizure activity and alterations of gene expression. Initial uncontrolled clinical studies of mild hypothermia in patients with ALF suggest that it is an effective, feasible and safe approach. Randomized controlled clinical trials are now needed to adequately assess its efficacy, safety, clinical impact on global outcomes and to provide the guidelines for its use in ALF.

Mild hypothermia prevents cerebral edema and CSF lactate accumulation in acute liver failure.

Evidence from both clinical and experimental studies demonstrates that mild hypothermia prevents encephalopathy and brain edema in acute liver failure (ALF). As part of a series of studies to elucidate the mechanism(s) involved in this protective effect, groups of rats with ALF resulting from hepatic devascularization were maintained at either 37°C (normothermic) or 35°C (hypothermic), and neurological status was monitored in relation to cerebrospinal fluid (CSF) concentrations of ammonia and lactate. CSF was removed via implanted cisterna magna catheters. Mild hypothermia resulted in a delay in onset of encephalopathy and prevention of brain edema; CSF concentrations of ammonia and lactate were concomitantly decreased. Blood ammonia concentrations, on the other hand, were not affected by hypothermia in ALF rats. These findings suggest that brain edema and encephalopathy in ALF are the consequence of ammonia-induced impairment of brain energy metabolism and open the way for magnetic resonance spectroscopic monitoring of cerebral function in ALF. Mild hypothermia could be beneficial in the prevention of severe encephalopathy and brain edema in patients with ALF awaiting liver transplantation.

Influence de la testostérone sur les paramètres électrocardiographiques des hommes et des femmes

Les hommes et les femmes diffèrent devant la survenue de plusieurs types d’arythmies cardiaques. Ainsi, la prévalence des fibrillations auriculaires, ou celle du syndrome de Brugada est plus élevée chez les hommes, tandis que les femmes sont plus susceptibles de développer des torsades de pointe. La survenue de ces arythmies pourrait être affectée par l’existence de disparités entre les sexes au niveau de l’activité électrique cardiaque normale. Des différences ont d’ailleurs été décrites dans les paramètres électrocardiographiques des hommes et des femmes, et notamment au niveau des paramètres traduisant la phase de repolarisation ventriculaire. Par ailleurs, plusieurs études cliniques et expérimentales ont permis d’avancer que les androgènes pourraient contribuer à expliquer les différences homme-femme observées dans la repolarisation ventriculaire. Leur influence sur les autres paramètres électrocardiographiques a toutefois reçu peu d’attention jusqu’à aujourd’hui. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail était de mieux comprendre l’implication de la testostérone dans les différences sexuelles observées au niveau de l’électrocardiogramme. En travaillant à partir d’une cohorte de volontaires sains, nous avons tout d’abord confirmé l’existence de différences électrocardiographiques rapportées précédemment dans la littérature. Nous avons de plus noté un segment PR plus long chez les hommes, bien que l’onde P et l’intervalle PR n’étaient pas significativement différents entre les sexes. Par la suite, nous avons évalué l’association de la testostérone avec les différents paramètres de l’électrocardiogramme humain. La testostérone était le plus fortement associée au complexe QRS, au segment ST et à l’intervalle QTc. Nous avons donc examiné la contribution de la testostérone dans les mécanismes responsables des différences sexuelles pour ces trois paramètres. D’après les résultats obtenus, la testostérone ne semblait toutefois pas expliquer ces différences homme-femme. En conclusion, les résultats de cette étude suggèrent que la testostérone n’est pas responsable des différences observées au niveau du complexe QRS, du segment ST et de l’intervalle QTc des hommes et des femmes de notre cohorte. D’autres médiateurs, seuls ou en association avec la testostérone, pourraient jouer un rôle dans l’établissement de ces différences électrocardiographiques associées au sexe.

Évaluation de la production morphosyntaxique chez un enfant québécois francophone porteur d'implant cochléaire.

Cette étude décrit le développement des structures morphosyntaxiques et morphophonologiques chez les enfants francophones âgés entre 3 et 6 ans. Ces données pourront contribuer à particulariser certaines difficultés morphosyntaxiques et morphophonologiques retrouvées chez l’enfant déficient auditif québécois porteur d’implant cochléaire. Le premier objectif de notre projet pilote vise à comparer les habiletés morphosyntaxiques et morphophonologiques au niveau expressif de l’enfant porteur d’IC à celles des enfants entendants de même âge auditif et chronologique. L’étude évalue spécifiquement l’accord intra-nominal en genre, et les processus de fusion, d’élision et de liaison. Nous prédisons qu’une entrée auditive inférieure à la norme aura un impact sur l’acquisition des règles morpho(phonolo)giques en français. Le deuxième objectif consiste à observer si la maîtrise de ces structures est liée à la maîtrise de la production phonémique chez l’enfant franco-québécois porteur d’IC. L’élaboration de deux tâches expérimentales et la passation de tâches évaluatives et expérimentales ont permis d’étudier les difficultés morphologiques et phonologiques de l’enfant porteur d'IC. Le groupe témoin a inclus 14 enfants à développement typique. Ils ont été comparés au cas de Vincent, âgé de 59 mois, porteur d’implant cochléaire. Ce dernier présente des étapes de développement linguistique décalées qui correspondent à celles d’enfants appariés sur l’âge auditif (date d’IC) plutôt qu’à l’âge chronologique (AC). Nous avons observé des similitudes et des différences, sur le plan phonologique et morphosyntaxique, entre Vincent et les enfants entendants : il présente des performances significativement moins bonnes que la norme pour certaines de structures morphosyntaxiques et processus morphophonologiques (accord du genre, élision, fusion) mais meilleures que les témoins dans la tâche de liaison. Nous pensons que le gain prothétique n’est pas le seul facteur qui a un impact sur le développement linguistique précoce et que d’autres facteurs l’influenceraient, tels l’âge d’implantation, le mode de communication, l’implantation bilatérale, l’investissement des parents et les effets d’apprentissage. Enfin, notre étude de cas n’a pu étayer si la maîtrise de la production phonémique est en relation avec la maîtrise de certaines structures et processus morphologiques.

Brain Tissue Classification from Multispectral MRI by Wavelet based Principal Component Analysis

In this paper, we propose a multispectral analysis system using wavelet based Principal Component Analysis (PCA), to improve the brain tissue classification from MRI images. Global transforms like PCA often neglects significant small abnormality details, while dealing with a massive amount of multispectral data. In order to resolve this issue, input dataset is expanded by detail coefficients from multisignal wavelet analysis. Then, PCA is applied on the new dataset to perform feature analysis. Finally, an unsupervised classification with Fuzzy C-Means clustering algorithm is used to measure the improvement in reproducibility and accuracy of the results. A detailed comparative analysis of classified tissues with those from conventional PCA is also carried out. Proposed method yielded good improvement in classification of small abnormalities with high sensitivity/accuracy values, 98.9/98.3, for clinical analysis. Experimental results from synthetic and clinical data recommend the new method as a promising approach in brain tissue analysis.

Autoclinimetría aplicada colectivamente en pacientes Latinoamericanos con Artritis Reumatoide

Para aplicar esquemas terapéuticos como la terapia de control estrecho en pacientes con Artritis Reumatoide (AR), Es necesario contar con mediciones objetivas de la actividad de la enfermedad. Para esto se han creado las herramientas de clinimetría. Las hay desarrollados con mediciones hechas por el médico, como elDAS28, el SDAI y el CDAI ó realizadas mediante cuestionario auto administrados, como los RAPID, producto del cuestionario R808-NP2-Spanish, ó el esquema SAI para auto conteo articular. Existen dudas respecto a la validez del cuestionario R808-NP2-Spanish, en pacientes de origen hispánico. Objetivo: Estipular el grado de asociación existente, entre las medidas de actividad de la Artritis reumatoide (AR), producidas mediante las herramientas de clinimetria auto-administradas, (cuestionario R808 - Np2- Spanish y esquema SAI), con las mediciones de clinimetria producidas mediante las mediciones realizadas por el personal médico entrenado y marcadores inflamatorios(DAS28 PCR, CDAI, SDAI), cuando dichas herramientas se aplican de forma colectiva a un grupo de pacientes latinoamericanos con AR. Métodos y Resultados: Este fue un estudio de corte trasversal en el que se analizaron 130 pacientes con AR, mediante los RAPID, el DAS28PCR el CDAI y el SDAI. Se encontraron variabilidades compartidaentre los RAPID y el CDAI y SDAI mayor al 50% (p<0,0001) y un kappa de 0,76; 0,74 y 0,61 entre DAS28 PCR 4V y los RAPID 3, 4 y 5 (p<0,000); un kappa de 0,54; 0,57 y 0,69 entre el CDAI y los RAPID 3, 4 y 5 (p<0,000) y un kappa de 0,49; 0,50 y 0,63 entre el SDAI y los RAPID 3, 4 y 5 (p<0,000). Conclusión: El origen hispanoamericano no parece afectar la validez de los RAPID ni de los auto-conteos articulares por el esquema SAI.

Soluciones hipertónicas en trauma craneoencefálico: revisión sistemática de la literatura

El traumatismo craneoencefálico, es la epidemia silenciosa de nuestra época, que genera gastos en salud, en países como Estados Unidos, cercanos a los 60 billones de dólares anuales, y cerca de 400 billones en rehabilitación de los discapacitados. El pilar del manejo médico del trauma craneoencefálico moderado o severo, es la osmoterapia, principalmente con sustancias como el manitol y las soluciones hipertónicas. Se realizó la revisión de 14 bases de datos, encontrando 4657754 artículos, quedando al final 40 artículos después de un análisis exhaustivo, que se relacionaban con el manejo de la hipertensión endocraneana y terapia osmótica. Resultados: Se compararon diferentes estudios, encontrando gran variabilidad estos, sin homogenización en los análisis estadísticos, y la poca rigurosidad no permitieron, la recolección de datos y la comparación entre los diferentes estudios, no permitió realizar el meta-análisis y por esto se decidió la realización de una revisión sistemática de la literatura. Se evidenció principalmente tres cosas: la primera es la poca rigurosidad con la que se realizan los estudios clínicos; la segunda, es que aún falta mucha más investigación principalmente, la presencia de estudios clínicos aleatorizados multicéntricos, que logren dar una sólida evidencia y que genere validez científica que se requiere, a pesar de la evidencia clara en la práctica clínica; la tercera es la seguridad para su uso, con poca presencia de complicaciones para las soluciones salinas hipertónicas.

Lectura eficaz y poblaciones de alto riesgo

Se distinguen las dificultades de aprendizaje para una lectura eficaz de los sordos profundos consider??ndose la importancia de la fonolog??a para ser un lector eficaz por lo que se aboga por la adopci??n de programas de intervenci??n temprana que contemplen entre sus objetivos tanto la adquisici??n del lenguaje oral como el desarrollo de estrategias cognitivas para comunicarse y aprender de forma aut??noma. A continuaci??n, se presenta el planteamiento general de un programa experimental con alumnos socialmente marginados, aunque igualmente aplicable a la poblaci??n escolar en general. Se trata de un proyecto de escucha estructurada basado en una colecci??n de cuentos breves publicados en casetes audio que resulta ser igualmente ??til para trabajar tanto con alumnos sordos como con alumnos con bajo nivel de necesidad cognitiva. Se termina con la transcripci??n de una sesi??n real de trabajo.

Aplicación del método científico al estudio de la contaminación de un río, por alumnos de Biología de COU.

Partiendo de la asignatura de Biología de COU, iniciar a los alumnos en la metodología científica a través de un trabajo de campo realizado por ellos mismos sobre la contaminación de un rio. Se ensaya una alternativa participativa a los formatos tradicionales de docencia que motive al alumno y aúne conocimientos teóricos y prácticos. Familiarizar al alumno con la metodología experimental. El trabajo consiste en sucesivas mediciones de ocho parámetros y el análisis e interpretación de los datos recogidos. El trabajo se sitúa en el ámbito de un ecosistema acuático y su contaminación. El profesor dirige y asesora la selección de ocho parámetros a medir: presión atmosférica, temperatura, ph, dureza debida a carbonatos, dureza total, O2 disuelto, DBO2, y saturación de O2. Cada parámetro es valorado con una técnica específica. Se localizaron siete puntos de muestreo y se efectuaron ocho mediciones por punto. Esta labor fué realizada por los alumnos. El profesor efectúa el tratamiento estadístico-correlacional de los datos y los alumnos los comentarios e interpretación de gráficos. El profesor añade unos comentarios finales. Aunque el trabajo general no es propiamente experimental, la experiencia realizada responde, en gran medida, a la metodología científica. En el trabajo general, el profesor maneja información cualitativa sobre el rendimiento de la clase. Aunque no aporta datos, basa sus comentarios en sus propias observaciones. Dentro de la experiencia concreta, se utilizan métodos de valoración analítica y tratamiento correlacional de los datos. En el trabajo general no se citan técnicas de análisis, salvo la valoración cualitativa del profesor. En la actividad específica se utilizan metodología correlacional y gráficos. Tanto el profesor como los alumnos coinciden en valorar la experiencia como positiva. La aplicación de la metodología científica a casos prácticos facilita el aprendizaje y aumenta la motivación del alumno. El profesor concluye mencionando las dificultades encontradas en las diversas fases del trabajo, enfatizando los problemas ocasionados por la falta de medios y la poca operatividad que suelen tener las actividades extraescolares. El trabajo remarca las dificultades encontradas por los alumnos al aplicar el método experimental. Se mencionan problemas a la hora de seleccionar variables y de su interpretación. En general remarca las dificultades institucionales, prácticas y de medios que suponen los trabajos de campo. Se valora como positivo el hecho de aplicar a un caso concreto la metodología experimental y la necesidad de elaborar informes comunicables. También se destaca el efecto motivador que este tipo de prácticas tiene sobre el alumno.

Selective effects of Lactobacillus casei Shirota on T cell activation, natural killer cell activity and cytokine production

Modulation of host immunity is an important potential mechanism by which probiotics confer health benefits. This study was designed to investigate the effects of a probiotic strain, Lactobacillus casei Shirota (LcS), on immune function, using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in vitro. In addition, the role of monocytes in LcS-induced immunity was also explored. LcS promoted natural killer (NK) cell activity and preferentially induced expression of CD69 and CD25 on CD8+ and CD56+ subsets in the absence of any other stimulus. LcS also induced production of IL-1β, IL-6, TNF-α, IL-12 and IL-10 in the absence of lipopolysaccharide (LPS). In the presence of LPS, LcS enhanced IL-1β production, but inhibited LPS-induced IL-10 and IL-6 production, and had no further effect on TNF-α and IL-12 production. Monocyte-depletion significantly reduced the impact of LcS on lymphocyte activation, cytokine production and NK cell activity. In conclusion, LcS preferentially activated cytotoxic lymphocytes in both the innate and specific immune system, which suggests that LcS could potentiate the destruction of infected cells in the body. LcS also induced both pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokine production in the absence of LPS, but inhibited LPS-induced cytokine production in some cases. Monocytes play an important role in LcS-induced immunological responses.

Identification of novel expressed sequences, up-regulated in the leucocytes of chronic fatigue syndrome patients

BACKGROUND: Chronic fatigue syndrome (CFS) is an increasing medical phenomenon of unknown aetiology leading to high levels of chronic morbidity. Of the many hypotheses that purport to explain this disease, immune system activation, as a central feature, has remained prominent but unsubstantiated. Supporting this, a number of important cytokines have previously been shown to be over-expressed in disease subjects. The diagnosis of CFS is highly problematic since no biological markers specific to this disease have been identified. The discovery of genes relating to this condition is an important goal in seeking to correctly categorize and understand this complex syndrome. OBJECTIVE: The aim of this study was to screen for changes in gene expression in the lymphocytes of CFS patients. METHODS: 'Differential Display' is a method for comparing mRNA populations for the induction or suppression of genes. In this technique, mRNA populations from control and test subjects can be 'displayed' by gel electrophoresis and screened for differing banding patterns. These differences are indicative of altered gene expression between samples, and the genes that correspond to these bands can be cloned and identified. Differential display has been used to compare expression levels between four control subjects and seven CFS patients. RESULTS: Twelve short expressed sequence tags have been identified that were over-expressed in lymphocytes from CFS patients. Two of these correspond to cathepsin C and MAIL1 - genes known to be upregulated in activated lymphocytes. The expression level of seven of the differentially displayed sequences have been verified by quantifying relative level of these transcripts using TAQman quantitative PCR. CONCLUSION: Taken as a whole, the identification of novel gene tags up-regulated in CFS patients adds weight to the idea that CFS is a disease characterized by subtle changes in the immune system.

Interactions between herbal and conventional medicines

Herb-drug interactions are subject to much interest at present, but for various reasons reports may be unreliable or unsubstantiated. Herbal medicines are variable in composition and quality, which may affect their interaction profile as well as the reliability of reports concerning them. In this review, clinical and experimental reports have been collated, evaluated and summarised, and the theoretical and clinical evidence presented. There is an explanation of the particular issues involved with herbal medicines as compared with conventional drugs, and reasons why comparisons may or may not be valid, which is intended for those without specialist experience in herbal products. It has become apparent that only a few herbal drugs have so far been cited in interaction reports, for example St John's Wort, Ginkgo biloba, Dan Shen, liquorice, Ma huang and garlic, and that the main drugs involved are those which are already susceptible to interactions with many other conventional drugs, such as warfarin, protease inhibitors and anti-cancer drugs. An attempt has been made to put the matter into perspective and recommendations have been given for health professionals to advise or develop strategies to safeguard patients, without resorting to speculation or scaremongering.