Corrélats neuronaux sous-jacents aux expressions émotionnelles : une comparaison entre musique, voix et visage

Cette thèse a pour objectif de comparer les expressions émotionnelles évoquées par la musique, la voix (expressions non-linguistiques) et le visage sur les plans comportemental et neuronal. Plus précisément, le but est de bénéficier de l’indéniable pouvoir émotionnel de la musique afin de raffiner notre compréhension des théories et des modèles actuels associés au traitement émotionnel. Qui plus est, il est possible que cette disposition surprenante de la musique pour évoquer des émotions soit issue de sa capacité à s’immiscer dans les circuits neuronaux dédiés à la voix, bien que les évidences à cet effet demeurent éparses pour le moment. Une telle comparaison peut potentiellement permettre d’élucider, en partie, la nature des émotions musicales. Pour ce faire, différentes études ont été réalisées et sont ici présentées dans deux articles distincts. Les études présentées dans le premier article ont comparé, sur le plan comportemental, les effets d’expressions émotionnelles sur la mémoire entre les domaines musical et vocal (non-linguistique). Les résultats ont révélé un avantage systématique en mémoire pour la peur dans les deux domaines. Aussi, une corrélation dans la performance individuelle en mémoire a été trouvée entre les expressions de peur musicales et vocales. Ces résultats sont donc cohérents avec l’hypothèse d’un traitement perceptif similaire entre la musique et la voix. Dans le deuxième article, les corrélats neuronaux associés à la perception d’expressions émotionnelles évoquées par la musique, la voix et le visage ont été directement comparés en imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle (IRMf). Une augmentation significative du signal « Blood Oxygen Level Dependent » (BOLD) a été trouvée dans l’amygdale (et à l’insula postérieure) en réponse à la peur, parmi l’ensemble des domaines et des modalités à l’étude. Une corrélation dans la réponse BOLD individuelle de l’amygdale, entre le traitement musical et vocal, a aussi été mise en évidence, suggérant à nouveau des similarités entre les deux domaines. En outre, des régions spécifiques à chaque domaine ont été relevées. Notamment, le gyrus fusiforme (FG/FFA) pour les expressions du visage, le sulcus temporal supérieur (STS) pour les expressions vocales ainsi qu’une portion antérieure du gyrus temporal supérieur (STG) particulièrement sensible aux expressions musicales (peur et joie), dont la réponse s’est avérée modulée par l’intensité des stimuli. Mis ensemble, ces résultats révèlent des similarités mais aussi des différences dans le traitement d’expressions émotionnelles véhiculées par les modalités visuelle et auditive, de même que différents domaines dans la modalité auditive (musique et voix). Plus particulièrement, il appert que les expressions musicales et vocales partagent d’étroites similarités surtout en ce qui a trait au traitement de la peur. Ces données s’ajoutent aux connaissances actuelles quant au pouvoir émotionnel de la musique et contribuent à élucider les mécanismes perceptuels sous-jacents au traitement des émotions musicales. Par conséquent, ces résultats donnent aussi un appui important à l’utilisation de la musique dans l’étude des émotions qui pourra éventuellement contribuer au développement de potentielles interventions auprès de populations psychiatriques.

Substrats neuronaux du traitement visuel et sémantique des mots dans le vieillissement normal : apports de la MEG

Bien que l’on ait longtemps considéré que les substrats cérébraux de la mémoire sémantique (MS) demeuraient intacts au cours du vieillissement normal (VN), en raison d’une préservation de la performance des personnes âgées à des épreuves sémantiques, plusieurs études récentes suggèrent que des modifications cérébrales sous-tendant le traitement sémantique opèrent au cours du vieillissement. Celles-ci toucheraient principalement les régions responsables des aspects exécutifs du traitement sémantique, impliqués dans les processus de recherche, de sélection et de manipulation stratégique de l’information sémantique. Cependant, les mécanismes spécifiques régissant la réorganisation cérébrale du traitement sémantique au cours du VN demeurent méconnus, notamment en raison de divergences méthodologiques entre les études. De plus, des données de la littérature suggèrent que des modifications cérébrales associées au vieillissement pourraient également avoir lieu en relation avec les aspects perceptifs visuels du traitement des mots. Puisque le processus de lecture des mots représente un processus interactif et dynamique entre les fonctions perceptuelles de bas niveau et les fonctions de plus haut niveau tel que la MS, il pourrait exister des modifications liées à l’âge au plan des interactions cérébrales entre les aspects perceptifs et sémantiques du traitement des mots. Dans son ensemble, l’objectif de la présente thèse était de caractériser les modifications cérébrales ainsi que le décours temporel du signal cérébral qui sont associés au traitement sémantique ainsi qu’au traitement perceptif des mots en lien avec le VN, ainsi que les relations et les modulations entre les processus sémantiques et perceptifs au cours du VN, en utilisant la magnétoencéphalographie (MEG) comme technique d’investigation. Dans un premier temps (chapitre 2), les patrons d’activation cérébrale d’un groupe de participants jeunes et d’un groupe de participants âgés sains ont été comparés alors qu’ils effectuaient une tâche de jugement sémantique sur des mots en MEG, en se concentrant sur le signal autour de la N400, une composante associée au traitement sémantique. Les résultats démontrent que des modifications cérébrales liées à l’âge touchent principalement les structures impliquées dans les aspects exécutifs du traitement sémantique. Une activation plus importante du cortex préfrontal inférieur (IPC) a été observée chez les participants jeunes que chez les participants âgés, alors que ces derniers activaient davantage les régions temporo-pariétales que les jeunes adultes. Par ailleurs, le lobe temporal antérieur (ATL) gauche, considéré comme une région centrale et amodale du traitement sémantique, était également davantage activé par les participants âgés que par les jeunes adultes. Dans un deuxième temps (chapitre 3), les patrons d’activation cérébrale d’un groupe de participants jeunes et d’un groupe de participants âgés sains ont été comparés en se concentrant sur le signal associé au traitement perceptif visuel, soit dans les 200 premières millisecondes du traitement des mots. Les résultats montrent que des modifications cérébrales liées à l’âge touchent le gyrus fusiforme mais aussi le réseau sémantique, avec une plus grande activation pour le groupe de participants âgés, malgré une absence de différence d’activation dans le cortex visuel extrastrié entre les deux groupes. Les implications théoriques des résultats de ces deux études sont ensuite discutées, et les limites et perspectives futures sont finalement adressées (chapitre 4).

Changes in cortical and sub-cortical patterns of activity associated with aging during the performance of a lexical set-shifting task

Bien que le passage du temps altère le cerveau, la cognition ne suit pas nécessairement le même destin. En effet, il existe des mécanismes compensatoires qui permettent de préserver la cognition (réserve cognitive) malgré le vieillissement. Les personnes âgées peuvent utiliser de nouveaux circuits neuronaux (compensation neuronale) ou des circuits existants moins susceptibles aux effets du vieillissement (réserve neuronale) pour maintenir un haut niveau de performance cognitive. Toutefois, la façon dont ces mécanismes affectent l’activité corticale et striatale lors de tâches impliquant des changements de règles (set-shifting) et durant le traitement sémantique et phonologique n’a pas été extensivement explorée. Le but de cette thèse est d’explorer comment le vieillissement affecte les patrons d’activité cérébrale dans les processus exécutifs d’une part et dans l’utilisation de règles lexicales d’autre part. Pour cela nous avons utilisé l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) lors de la performance d’une tâche lexicale analogue à celle du Wisconsin. Cette tâche a été fortement liée à de l’activité fronto-stritale lors des changements de règles, ainsi qu’à la mobilisation de régions associées au traitement sémantique et phonologique lors de décisions sémantiques et phonologiques, respectivement. Par conséquent, nous avons comparé l’activité cérébrale de jeunes individus (18 à 35 ans) à celle d’individus âgés (55 à 75 ans) lors de l’exécution de cette tâche. Les deux groupes ont montré l’implication de boucles fronto-striatales associées à la planification et à l’exécution de changements de règle. Toutefois, alors que les jeunes semblaient activer une « boucle cognitive » (cortex préfrontal ventrolatéral, noyau caudé et thalamus) lorsqu’ils se voyaient indiquer qu’un changement de règle était requis, et une « boucle motrice » (cortex postérieur préfrontal et putamen) lorsqu’ils devaient effectuer le changement, les participants âgés montraient une activation des deux boucles lors de l’exécution des changements de règle seulement. Les jeunes adultes tendaient à présenter une augmentation de l’activité du cortex préfrontal ventrolatéral, du gyrus fusiforme, du lobe ventral temporale et du noyau caudé lors des décisions sémantiques, ainsi que de l’activité au niveau de l’aire de Broca postérieur, de la junction temporopariétale et du cortex moteur lors de décisions phonologiques. Les participants âgés ont montré de l’activité au niveau du cortex préfrontal latéral et moteur durant les deux types de décisions lexicales. De plus, lorsque les décisions sémantiques et phonologiques ont été comparées entre elles, les jeunes ont montré des différences significatives au niveau de plusieurs régions cérébrales, mais pas les âgés. En conclusion, notre première étude a montré, lors du set-shifting, un délai de l’activité cérébrale chez les personnes âgées. Cela nous a permis de conceptualiser l’Hypothèse Temporelle de Compensation (troisième manuscrit) qui consiste en l’existence d’un mécanisme compensatoire caractérisé par un délai d’activité cérébrale lié au vieillissement permettant de préserver la cognition au détriment de la vitesse d’exécution. En ce qui concerne les processus langagiers (deuxième étude), les circuits sémantiques et phonologiques semblent se fusionner dans un seul circuit chez les individus âgés, cela représente vraisemblablement des mécanismes de réserve et de compensation neuronales qui permettent de préserver les habilités langagières.

Le rôle de la méthylation de l’ADN dans les fonctions cérébrales fronto-limbiques et la réactivité au stress quotidien

La sérotonine (5-HT) joue un rôle crucial dans l'étiologie des troubles mentaux comme la dépression majeure, les troubles de comportement et les troubles anxieux. Des études ont montré que des altérations précoces du système 5-HT peuvent potentiellement influencer le développement du cerveau et le fonctionnement du système fronto-limbique, engendrant des conséquences pour la régulation émotionnelle. Il existe aussi des évidences que le stress précoce peut affecter la méthylation de l'ADN résultant d'une altération de l'expression génique. Toutefois, le lien entre la méthylation de l'ADN et la réactivité comportementale à des facteurs de stress de la vie quotidienne est inconnu. La méthylation du gène transporteur 5-HT (SLC6A4) est d'un intérêt particulier, étant donné le rôle de SLC6A4 dans le développement du cerveau, les troubles mentaux et la régulation du stress. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'association entre (1) les niveaux périphériques de méthylation de l'ADN dans le gène SLC6A4 et les réponses neurales aux stimuli émotionnels dans les circuits fronto-limbiques du cerveau, ainsi qu’entre (2) la méthylation périphérique de SLC6A4 et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne. Nous explorons également l'association entre les réponses neuronales fronto-limbique à des stimuli émotionnels et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne (3). À cette fin, vingt-deux personnes (11 femmes) d’âge moyen de 34,0 ans (SD : 1,5) avec différents niveaux de méthylation au gène SLC6A4 ont été recrutés à partir de deux études longitudinales. Les participants ont subi une analyse IRMf qui comprenait une tâche de traitement émotionnel. Un questionnaire en ligne sur la réactivité au stress quotidien de la vie a été réalisé pendant 5 jours consécutifs. Des analyses corrélationnelles et de régression ont été effectuées pour examiner les associations entre les variables primaires. Les résultats préliminaires de cette étude ont montré que la méthylation de l'ADN est associée à la désactivation significative du gyrus précentral et gyrus fusiforme respectivement face à des stimuli de peur et de tristesse. Aucune association significative n'a été observée entre les niveaux de méthylation et l'activation de l'amygdale. En outre, les scores obtenus aux variables de stress de la vie quotidienne tels que la détresse chronique ont été associées à la désactivation du précuneus et du cortex cingulaire postérieur face à la tristesse. Ces résultats suggèrent l'implication potentielle des processus épigénétiques dans l'activation cérébrale spécifique et la sensibilité au stress de la vie courante.

Studies on the genus Paecilomyces in China V. Taifanglania gen. nov for some monophialidic species

A rare monophialidic fungus, Taifanglania hechuanensis gen. & sp. nov., was isolated from soil oil the banks of Jialin River, Hechuan, Chongqing City during a survey of soil-borne filamentous fungi from different phytogeographical areas in China. It is described and illustrated in this paper. A further eight monophialidic species of Paecilomyces are transferred to the genus. Diagnosis features of the new genus are white, grey, straw yellow or brown to black colonies on Czapek agar. Conidiophores are always absent or simple. Phialides are solitary, consisting of a cylindrical or ellipsoidal swollen basal portion, tapering into a thin neck, directly arising on vegetative hyphae or prophialides, sometimes consisting of a whorl of 2 to 3 phialides oil simple conidiophores. Conidia arc one-celled, hyaline, smooth-walled, subglobose, ellipsoidal or fusiform, having or no the connective between conidia and being thermotolerant. The new species is characterized by pale yellow to grey-yellow colonies, solitary phialides with ail ellipsoidal or fusiform basal portion that arise directly from the vegetative hyphae, big conidia (3.1-)3.9-8.7 x ( 1.7-)2.1-4.7(-5.1) mu m with the connective, and thermotolerant growth. A molecular study based oil the nucleotidic sequences of the SSU rDNA and ITS regions support the status of T. hechuanensis as a new species and Taifanglania as a new genus.

Direct evidence for attention-dependent influences of the frontal eye-fields on feature-responsive visual cortex

Voluntary selective attention can prioritize different features in a visual scene. The frontal eye-fields (FEF) are one potential source of such feature-specific top-down signals, but causal evidence for influences on visual cortex (as was shown for "spatial" attention) has remained elusive. Here, we show that transcranial magnetic stimulation (TMS) applied to right FEF increased the blood oxygen level-dependent (BOLD) signals in visual areas processing "target feature" but not in "distracter feature"-processing regions. TMS-induced BOLD signals increase in motion-responsive visual cortex (MT+) when motion was attended in a display with moving dots superimposed on face stimuli, but in face-responsive fusiform area (FFA) when faces were attended to. These TMS effects on BOLD signal in both regions were negatively related to performance (on the motion task), supporting the behavioral relevance of this pathway. Our findings provide new causal evidence for the human FEF in the control of nonspatial "feature"-based attention, mediated by dynamic influences on feature-specific visual cortex that vary with the currently attended property.

Minor structural abnormalities in the infant face disrupt neural processing: a unique window into early caregiving responses

Infant faces elicit early, specific activity in the orbitofrontal cortex (OFC), a key cortical region for reward and affective processing. A test of the causal relationship between infant facial configuration and OFC activity is provided by naturally occurring disruptions to the face structure. One such disruption is cleft lip, a small change to one facial feature, shown to disrupt parenting. Using magnetoencephalography, we investigated neural responses to infant faces with cleft lip compared with typical infant and adult faces. We found activity in the right OFC at 140 ms in response to typical infant faces but diminished activity to infant faces with cleft lip or adult faces. Activity in the right fusiform face area was of similar magnitude for typical adult and infant faces but was significantly lower for infant faces with cleft lip. This is the first evidence that a minor change to the infant face can disrupt neural activity potentially implicated in caregiving.

Neural responses to emotional faces in women recovered from anorexia nervosa

Impairments in emotional processing have been associated with anorexia nervosa. However, it is unknown whether neural and behavioural differences in the processing of emotional stimuli persist following recovery. The aim of this study was to investigate the neural processing of emotional faces in individuals recovered from anorexia nervosa compared with healthy controls. Thirty-two participants (16 recovered anorexia nervosa, 16 healthy controls) underwent a functional magnetic resonance imaging (fMRI) scan. Participants viewed fearful and happy emotional faces and indicated the gender of the face presented. Whole brain analysis revealed no significant differences between the groups to the contrasts of fear versus happy and vice versa. Region of interest analysis demonstrated no significant differences in the neural response to happy or fearful stimuli between the groups in the amygdala or fusiform gyrus. These results suggest that processing of emotional faces may not be aberrant after recovery from anorexia nervosa.

Emotional arousal amplifies the effects of biased competition in the brain

The arousal-biased competition model predicts that arousal increases the gain on neural competition between stimuli representations. Thus, the model predicts that arousal simultaneously enhances processing of salient stimuli and impairs processing of relatively less-salient stimuli. We tested this model with a simple dot-probe task. On each trial, participants were simultaneously exposed to one face image as a salient cue stimulus and one place image as a non-salient stimulus. A border around the face cue location further increased its bottom-up saliency. Before these visual stimuli were shown, one of two tones played: one that predicted a shock (increasing arousal) or one that did not. An arousal-by-saliency interaction in category-specific brain regions (fusiform face area for salient faces and parahippocampal place area for non-salient places) indicated that brain activation associated with processing the salient stimulus was enhanced under arousal whereas activation associated with processing the non-salient stimulus was suppressed under arousal. This is the first functional magnetic resonance imaging study to demonstrate that arousal can enhance information processing for prioritized stimuli while simultaneously impairing processing of non-prioritized stimuli. Thus, it goes beyond previous research to show that arousal does not uniformly enhance perceptual processing, but instead does so selectively in ways that optimizes attention to highly salient stimuli.

Atypical processing of voice sounds in infants at risk for Autism Spectrum Disorder

Adults diagnosed with autism spectrum disorder (ASD) show a reduced sensitivity (degree of selective response) to social stimuli such as human voices. In order to determine whether this reduced sensitivity is a consequence of years of poor social interaction and communication or is present prior to significant experience, we used functional MRI to examine cortical sensitivity to auditory stimuli in infants at high familial risk for later emerging ASD (HR group, N = 15), and compared this to infants with no family history of ASD (LR group, N = 18). The infants (aged between 4 and 7 months) were presented with voice and environmental sounds while asleep in the scanner and their behaviour was also examined in the context of observed parent-infant interaction. Whereas LR infants showed early specialisation for human voice processing in right temporal and medial frontal regions, the HR infants did not. Similarly, LR infants showed stronger sensitivity than HR infants to sad vocalisations in the right fusiform gyrus and left hippocampus. Also, in the HR group only, there was an association between each infant's degree of engagement during social interaction and the degree of voice sensitivity in key cortical regions. These results suggest that at least some infants at high-risk for ASD have atypical neural responses to human voice with and without emotional valence. Further exploration of the relationship between behaviour during social interaction and voice processing may help better understand the mechanisms that lead to different outcomes in at risk populations.

Immunocytochemical identification of adenohypophyseal cells in the pirarucu (Arapaima gigas), an Amazonian basal teleost

The adenohypophysis (AH) of juvenile pirarucu (Arapaima gigas), a representative species of the Osteoglossomorpha (bonytongue fishes, one of the oldest living groups of the teleosts), was studied using histochemical and immunocytochemical methods. The AH is comprised of the pars distalis (PD), without a clear distinction between rostral pars distalis (RPD) and proximal pars distalis (PPD), and the pars intermedia (PI). The neurohypophysis (NH) is positioned on top of the PD and penetrates and branches into the PI. In the most rostral dorsal portion of the PD, adrenocorticotropic cells and fusiform gonadotropic cells were found. In the central PD, scarce prolactin-producing cells and growth-hormone-producing cells were located mainly in the dorsal part, whereas round gonadotropic cells were abundant in the ventral portion of this region. Human thyrotropin immunoreactive cells were not found in the entire AH. In the PI, melanotropic, some adrenocorticotropic, and somatolactin-producing cells were located intermingled surrounding the neurohypophyseal branches. Our results showed that the A. gigas pituitary has some basal characteristics between the ancient Actinopterygii and the more derived teleosts.

Morphology of glandular stomach (Ventriculus glandularis) and muscular stomach (Ventriculus muscularis) of the partrigde Rhynchotus rufescens

Vinte perdizes Rhynchotus rufescens adultas foram utilizadas para estudo morfológico do proventrículo e ventrículo gástricos da perdiz Rhynchotus rufescens. Os materiais foram coletados e os comprimentos do proventrículo e do ventrículo gástricos foram avaliados. Para o estudo histológico, fragmentos dos estômagos foram corados pelas técnicas de ácido periódico de Schiff (PAS) e tricromo de Masson. O proventrículo gástrico é alongado, com formato fusiforme direcionado no sentido craniocaudalmente e para a esquerda, e apresenta um comprimento médio 3,20cm nas fêmeas e 3,65cm nos machos. Histologicamente, o proventrículo gástrico é composto por vários lobos e glândulas. A mucosa é formada por epitélio cúbico, sendo bastante pregueada. O ventrículo gástrico tem o formato de uma lente biconvexa, com comprimento médio de 4,30cm nas fêmeas e 4,35cm nos machos. A mucosa é formada por pregas revestidas por células cilíndricas e pelo muco formador da cutícula. Há criptas na base das pregas. em seguida, há uma lâmina própria e uma espessa camada muscular lisa, que se encontra direcionada de acordo com o formato do ventrículo gástrico. A serosa é constituída por uma densa porção de tecido conjuntivo, entremeado por algumas células musculares lisas.

Ocular melanoma and mammary mucinous carcinoma in an African lion

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Cutaneous myxosarcoma in a Syrian hamster (Mesocricetus auratus)

The pathological findings in a 2-years-old Syrian hamster (Mesocricetus auratus) with a cutaneous myxosarcoma are described. Grossly, there was a large cutaneous mass in the right cervical region. Microscopical evaluation revealed a myxosarcoma characterized by pleomorphic, fusiform cells loosely arranged, randomly distributed, and presenting a moderate amount of basophilic amorphous stroma. There were hemorrhagic areas within the tumor. The basophilic amorphous stroma was positive to Alcian blue confirming the presence of a mucopolysaccharide matrix. Immunohistochemically, the neoplastic cells expressed vimentin, and were negative for cytokeratin or glial fibrillary acidic protein (GFAP).

Differentiation of epithelial cells in the urinary tract

Uroplakins, cytokeratins and the apical plasma membrane were studied in the epithelia of mouse urinary tract. In the simple epithelium covering the inner medulla of the renal pelvis, no uroplakins or cytokeratin 20 were detected and cells had microvilli on their apical surface. The epithelium covering the inner band of the outer medulla became pseudostratified, with the upper layer consisting of large cells with stalks connecting them to the basal lamina. Uroplakins and cytokeratin 20 were not expressed in these cells. However, some superficial cells appeared without connections to the basal lamina; these cells expressed uroplakins Ia, Ib, II and III and cytokeratin 20, they contained sparse small uroplakin-positive cytoplasmic vesicles and their apical surface showed both microvilli and ridges. Cytokeratin 20 was seen as dots in the cytoplasm. This epithelium therefore showed partial urothelial differentiation. The epithelium covering the outer band of the outer medulla gradually changed from a two-layered to a three-layered urothelium with typical umbrella cells that contained all four uroplakins. Cytokeratin 20 was organized into a complex network. The epithelium possessed an asymmetric unit membrane at the apical cell surface and fusiform vesicles. Umbrella cells were also observed in the ureter and urinary bladder. In males and females, the urothelium ended in the bladder neck and was continued by a non-keratinized stratified epithelium in the urethra in which no urothelial cell differentiation markers were detected. We thus show here the expression, distribution and organization of specific proteins associated with the various cell types in the urinary tract epithelium.