Sleep-Wake Cycle Dysfunction in the TgCRND8 Mouse Model of Alzheimer's Disease: From Early to Advanced Pathological Stages.

In addition to cognitive decline, individuals affected by Alzheimer's disease (AD) can experience important neuropsychiatric symptoms including sleep disturbances. We characterized the sleep-wake cycle in the TgCRND8 mouse model of AD, which overexpresses a mutant human form of amyloid precursor protein resulting in high levels of β-amyloid and plaque formation by 3 months of age. Polysomnographic recordings in freely-moving mice were conducted to study sleep-wake cycle architecture at 3, 7 and 11 months of age and corresponding levels of β-amyloid in brain regions regulating sleep-wake states were measured. At all ages, TgCRND8 mice showed increased wakefulness and reduced non-rapid eye movement (NREM) sleep during the resting and active phases. Increased wakefulness in TgCRND8 mice was accompanied by a shift in the waking power spectrum towards fast frequency oscillations in the beta (14-20 Hz) and low gamma range (20-50 Hz). Given the phenotype of hyperarousal observed in TgCRND8 mice, the role of noradrenergic transmission in the promotion of arousal, and previous work reporting an early disruption of the noradrenergic system in TgCRND8, we tested the effects of the alpha-1-adrenoreceptor antagonist, prazosin, on sleep-wake patterns in TgCRND8 and non-transgenic (NTg) mice. We found that a lower dose (2 mg/kg) of prazosin increased NREM sleep in NTg but not in TgCRND8 mice, whereas a higher dose (5 mg/kg) increased NREM sleep in both genotypes, suggesting altered sensitivity to noradrenergic blockade in TgCRND8 mice. Collectively our results demonstrate that amyloidosis in TgCRND8 mice is associated with sleep-wake cycle dysfunction, characterized by hyperarousal, validating this model as a tool towards understanding the relationship between β-amyloid overproduction and disrupted sleep-wake patterns in AD.

BioCentury Research Farm Update

The BioCentury Research Farm (BCRF) had a diversity of users in 2011. Iowa State faculty and staff from agricultural and biosystems engineering (ABE), agricultural systems technology (AST), agronomy, chemical and biological engineering (CBE), civil, construction, and environmental engineering (CCEE), food science and human nutrition (FSHN), horticulture, mechanical engineering (ME), and natural resource ecology and management (NREM) conducted research, teaching, and outreach at the BCRF. Private industry users included Avello Bioenergy, DCE, Frontline BioEnergy, and Virent, Inc.

The High Frequency Component of Heart Rate Variability and Delta EEG Power during Sleep in Healthy Women and Women with Irritable Bowel Syndrome

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

Nonlinearity in all-night sleep EEG recorded with foramen ovale electrodes in a patient with temporal lobe epilepsy

Objective: It is investigated to which extent measures of nonlinearity derived from surrogate data analysis are capable to quantify the changes of epileptic activity related to varying vigilance levels. Methods: Surface and intracranial EEG from foramen ovale (FO-)electrodes was recorded from a patient with temporal lobe epilepsy under presurgical evaluation over one night. Different measures of nonlinearity were estimated for non-overlapping 30-s segments for selected channels from surface and intracranial EEG. Additionally spectral measures were calculated. Sleep stages were scored according to Rechtschaffen/Kales and epileptic transients were counted and classified by visual inspection. Results: In the intracranial recordings stronger nonlinearity was found ipsilateral to the epileptogenic focus, more pronounced in NREM sleep, weaker in REM sleep. The dynamics within the NREM episodes varied with the different nonlinearity measures. Some nonlinearity measures showed variations with the sleep cycle also in the intracranial recordings contralateral to the epileptic focus and in the surface EEG. It is shown that the nonlinearity is correlated with short-term fluctuations of the delta power. The higher frequency of occurrence of clinical relevant epileptic spikes in the first NREM episode was not clearly reflected in the nonlinearity measures. Conclusions: It was confirmed that epileptic activity renders the EEG nonlinear. However, it was shown that the sleep dynamics itself also effects the nonlinearity measures. Therefore, at the present stage it is not possible to establish a unique connection between the studied nonlinearity measures and specific types of epileptic activity in sleep EEG recordings.

Le ralentissement de l'activité électrique cérébrale dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le ralentissement de l'activité électrique cérébrale dans le trouble comportemental en sommeil paradoxal

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Influence of frequent nightmares on REM sleep-dependent emotional memory processing

La littérature suggère que le sommeil paradoxal joue un rôle dans l'intégration associative de la mémoire émotionnelle. De plus, les rêves en sommeil paradoxal, en particulier leur nature bizarre et émotionnelle, semblent refléter cette fonction associative et émotionnelle du sommeil paradoxal. La conséquence des cauchemars fréquents sur ce processus est inconnue, bien que le réveil provoqué par un cauchemar semble interférer avec les fonctions du sommeil paradoxal. Le premier objectif de cette thèse était de reproduire conceptuellement des recherches antérieures démontrant que le sommeil paradoxal permet un accès hyper-associatif à la mémoire. L'utilisation d'une sieste diurne nous a permis d'évaluer les effets du sommeil paradoxal, comparativement au sommeil lent et à l’éveil, sur la performance des participants à une tâche sémantique mesurant « associational breadth » (AB). Les résultats ont montré que seuls les sujets réveillés en sommeil paradoxal ont répondu avec des associations atypiques, ce qui suggère que le sommeil paradoxal est spécifique dans sa capacité à intégrer les traces de la mémoire émotionnelle (article 1). En outre, les rapports de rêve en sommeil paradoxal étaient plus bizarres que ceux en sommeil lent, et plus intenses émotionnellement ; ces attributs semblent refléter la nature associative et émotionnelle du sommeil paradoxal (article 2). Le deuxième objectif de la thèse était de préciser si et comment le traitement de la mémoire émotionnelle en sommeil paradoxal est altéré dans le Trouble de cauchemars fréquents (NM). En utilisant le même protocole, nos résultats ont montré que les participants NM avaient des résultats plus élevés avant une sieste, ce qui correspond aux observations antérieures voulant que les personnes souffrant de cauchemars soient plus créatives. Après le sommeil paradoxal, les deux groupes, NM et CTL, ont montré des changements similaires dans leur accès associatif, avec des résultats AB-négatif plus bas et AB-positif plus grands. Une semaine plus tard, seul les participants NM a maintenu ce changement dans leur réseau sémantique (article 3). Ces résultats suggèrent qu’au fil du temps, les cauchemars peuvent interférer avec l'intégration de la mémoire émotionnelle pendant le sommeil paradoxal. En ce qui concerne l'imagerie, les participants NM avaient plus de bizarrerie et plus d’émotion positive, mais pas négative, dans leurs rêveries (article 4). Ces attributs intensifiés suggèrent à nouveau que les participants NM sont plus imaginatifs et créatifs à l’éveil. Dans l'ensemble, les résultats confirment le rôle du sommeil paradoxal dans l'intégration associative de la mémoire émotionnelle. Cependant, nos résultats concernant le Trouble de cauchemars ne sont pas entièrement en accord avec les théories suggérant que les cauchemars sont dysfonctionnels. Le groupe NM a montré plus d’associativité émotionnelle, de même que plus d'imagerie positive et bizarre à l’éveil. Nous proposons donc une nouvelle théorie de sensibilité environnementale associée au Trouble de cauchemar, suggérant qu'une sensibilité accrue à une gamme de contextes environnementaux sous-tendrait les symptômes uniques et la richesse imaginative observés chez les personnes souffrant de cauchemars fréquents. Bien que davantage de recherches doivent être faites, il est possible que ces personnes puissent bénéficier e milieux favorables, et qu’elles puissent avoir un avantage adaptatif à l'égard de l'expression créative, ce qui est particulièrement pertinent lorsque l'on considère leur pronostic et les différents types de traitements.

Influence of frequent nightmares on REM sleep-dependent emotional memory processing

La littérature suggère que le sommeil paradoxal joue un rôle dans l'intégration associative de la mémoire émotionnelle. De plus, les rêves en sommeil paradoxal, en particulier leur nature bizarre et émotionnelle, semblent refléter cette fonction associative et émotionnelle du sommeil paradoxal. La conséquence des cauchemars fréquents sur ce processus est inconnue, bien que le réveil provoqué par un cauchemar semble interférer avec les fonctions du sommeil paradoxal. Le premier objectif de cette thèse était de reproduire conceptuellement des recherches antérieures démontrant que le sommeil paradoxal permet un accès hyper-associatif à la mémoire. L'utilisation d'une sieste diurne nous a permis d'évaluer les effets du sommeil paradoxal, comparativement au sommeil lent et à l’éveil, sur la performance des participants à une tâche sémantique mesurant « associational breadth » (AB). Les résultats ont montré que seuls les sujets réveillés en sommeil paradoxal ont répondu avec des associations atypiques, ce qui suggère que le sommeil paradoxal est spécifique dans sa capacité à intégrer les traces de la mémoire émotionnelle (article 1). En outre, les rapports de rêve en sommeil paradoxal étaient plus bizarres que ceux en sommeil lent, et plus intenses émotionnellement ; ces attributs semblent refléter la nature associative et émotionnelle du sommeil paradoxal (article 2). Le deuxième objectif de la thèse était de préciser si et comment le traitement de la mémoire émotionnelle en sommeil paradoxal est altéré dans le Trouble de cauchemars fréquents (NM). En utilisant le même protocole, nos résultats ont montré que les participants NM avaient des résultats plus élevés avant une sieste, ce qui correspond aux observations antérieures voulant que les personnes souffrant de cauchemars soient plus créatives. Après le sommeil paradoxal, les deux groupes, NM et CTL, ont montré des changements similaires dans leur accès associatif, avec des résultats AB-négatif plus bas et AB-positif plus grands. Une semaine plus tard, seul les participants NM a maintenu ce changement dans leur réseau sémantique (article 3). Ces résultats suggèrent qu’au fil du temps, les cauchemars peuvent interférer avec l'intégration de la mémoire émotionnelle pendant le sommeil paradoxal. En ce qui concerne l'imagerie, les participants NM avaient plus de bizarrerie et plus d’émotion positive, mais pas négative, dans leurs rêveries (article 4). Ces attributs intensifiés suggèrent à nouveau que les participants NM sont plus imaginatifs et créatifs à l’éveil. Dans l'ensemble, les résultats confirment le rôle du sommeil paradoxal dans l'intégration associative de la mémoire émotionnelle. Cependant, nos résultats concernant le Trouble de cauchemars ne sont pas entièrement en accord avec les théories suggérant que les cauchemars sont dysfonctionnels. Le groupe NM a montré plus d’associativité émotionnelle, de même que plus d'imagerie positive et bizarre à l’éveil. Nous proposons donc une nouvelle théorie de sensibilité environnementale associée au Trouble de cauchemar, suggérant qu'une sensibilité accrue à une gamme de contextes environnementaux sous-tendrait les symptômes uniques et la richesse imaginative observés chez les personnes souffrant de cauchemars fréquents. Bien que davantage de recherches doivent être faites, il est possible que ces personnes puissent bénéficier e milieux favorables, et qu’elles puissent avoir un avantage adaptatif à l'égard de l'expression créative, ce qui est particulièrement pertinent lorsque l'on considère leur pronostic et les différents types de traitements.