Counteractive effects of antenatal glucocorticoid treatment on D1 receptor modulation of spatial working memory

RATIONALE: Antenatal exposure to the glucocorticoid dexamethasone dramatically increases the number of mesencephalic dopaminergic neurons in rat offspring. However, the consequences of this expansion in midbrain dopamine (DA) neurons for behavioural processes in adulthood are poorly understood, including working memory that depends on DA transmission in the prefrontal cortex (PFC). OBJECTIVES: We therefore investigated the influence of antenatal glucocorticoid treatment (AGT) on the modulation of spatial working memory by a D1 receptor agonist and on D1 receptor binding and DA content in the PFC and striatum. METHODS: Pregnant rats received AGT on gestational days 16-19 by adding dexamethasone to their drinking water. Male offspring reared to adulthood were trained on a delayed alternation spatial working memory task and administered the partial D1 agonist SKF38393 (0.3-3 mg/kg) by systemic injection. In separate groups of control and AGT animals, D1 receptor binding and DA content were measured post-mortem in the PFC and striatum. RESULTS: SKF38393 impaired spatial working memory performance in control rats but had no effect in AGT rats. D1 binding was significantly reduced in the anterior cingulate cortex, prelimbic cortex, dorsal striatum and ventral pallidum of AGT rats compared with control animals. However, AGT had no significant effect on brain monoamine levels. CONCLUSIONS: These findings demonstrate that D1 receptors in corticostriatal circuitry down-regulate in response to AGT. This compensatory effect in D1 receptors may result from increased DA-ergic tone in AGT rats and underlie the resilience of these animals to the disruptive effects of D1 receptor activation on spatial working memory.

Facteurs de risque de développement de troubles intériorisés : études en Imagerie par Résonance Magnétique structurelle

Plusieurs facteurs de risque de développement de troubles intériorisés, tels que les troubles d’anxiété et de l’humeur, ont été identifiés dans la littérature. Les deux plus importants facteurs de risques regroupent l’adversité vécue durant l’enfance (par exemple la maltraitance) et le risque parental (c’est-à-dire la présence d’un trouble intériorisé chez l’un ou les deux parents). Ces facteurs de risque ont été liés à des changements neuroanatomiques similaires à ceux observés en lien avec les troubles intériorisés. Ainsi, en présence de ces facteurs de risque, des anomalies anatomiques pourraient laisser présager l’apparition prochaine d’une symptomatologie de troubles intériorisés chez des individus encore asymptomatiques. Chez les quelques populations de jeunes investiguées, les participants présentaient des comorbidités et/ou étaient sous médication, ce qui rend difficile l’interprétation des atteintes cérébrales observées. Ce travail de thèse s’est intéressé aux liens entre ces deux facteurs de risque et les substrats neuroanatomiques associés à chacun d’eux, chez des adolescents asymptomatiques et n’étant sous aucune médication. Une première étude a examiné le lien entre le niveau de pratiques parentales coercitives et le niveau de symptômes d’anxiété, mesurés de manière longitudinale depuis la naissance, et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 2). Une deuxième étude a examiné le lien entre le risque parental de développer des troubles d’anxiété et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 3). Une troisième étude s’est intéressée au lien entre le risque parental de développer un trouble de dépression ou un trouble bipolaire et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 4). Les résultats démontrent des différences de volume et/ou d’épaisseur corticale dans plusieurs structures clés impliquées dans le traitement et la régulation des émotions. C’est le cas du cortex préfrontal, de l’amygdale, de l’hippocampe et du striatum. Ces résultats suggèrent que certaines des différences neuroanatomiques observées dans les troubles intériorisés peuvent être présentes avant que le trouble ne se manifeste, et représenter des marqueurs neuronaux du risque de développer le trouble. Les implications théoriques et les limites de ces trois études sont finalement discutées dans le Chapitre 5.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

MEG-measured visually induced gamma-band oscillations in chronic schizophrenia: Evidence for impaired generation of rhythmic activity in ventral stream regions

Background: Gamma-band oscillations are prominently impaired in schizophrenia, but the nature of the deficit and relationship to perceptual processes is unclear. Methods: 16 patients with chronic schizophrenia (ScZ) and 16 age-matched healthy controls completed a visual paradigm while magnetoencephalographic (MEG) data was recorded. Participants had to detect randomly occurring stimulus acceleration while viewing a concentric moving grating. MEG data were analyzed for spectral power (1-100 Hz) at sensorand source-level to examine the brain regions involved in aberrant rhythmic activity, and for contribution of differences in baseline activity towards the generation of low- and highfrequency power. Results: Our data show reduced gamma-band power at sensor level in schizophrenia patients during stimulus processing while alpha-band and baseline spectrum were intact. Differences in oscillatory activity correlated with reduced behavioral detection rates in the schizophrenia group and higher scores on the “Cognitive Factor” of the Positive and Negative Syndrome Scale. Source reconstruction revealed that extra-striate (fusiform/lingual gyrus), but not striate (cuneus), visual cortices contributed towards the reduced activity observed at sensorlevel in ScZ patients. Importantly, differences in stimulus-related activity were not due to differences in baseline activity. Conclusions: Our findings highlight that MEG-measured high-frequency oscillations during visual processing can be robustly identified in ScZ. Our data further suggest impairments that involve dysfunctions in ventral stream processing and a failure to increase gamma-band activity in a task-context. Implications of these findings are discussed in the context of current theories of cortical-subcortical circuit dysfunctions and perceptual processing in ScZ.

Efficient delivery of Cre-recombinase to neurons in vivo and stable transduction of neurons using adeno-associated and lentiviral vectors

BACKGROUND: Inactivating genes in vivo is an important technique for establishing their function in the adult nervous system. Unfortunately, conventional knockout mice may suffer from several limitations including embryonic or perinatal lethality and the compensatory regulation of other genes. One approach to producing conditional activation or inactivation of genes involves the use of Cre recombinase to remove loxP-flanked segments of DNA. We have studied the effects of delivering Cre to the hippocampus and neocortex of adult mice by injecting replication-deficient adeno-associated virus (AAV) and lentiviral (LV) vectors into discrete regions of the forebrain. RESULTS: Recombinant AAV-Cre, AAV-GFP (green fluorescent protein) and LV-Cre-EGFP (enhanced GFP) were made with the transgene controlled by the cytomegalovirus promoter. Infecting 293T cells in vitro with AAV-Cre and LV-Cre-EGFP resulted in transduction of most cells as shown by GFP fluorescence and Cre immunoreactivity. Injections of submicrolitre quantities of LV-Cre-EGFP and mixtures of AAV-Cre with AAV-GFP into the neocortex and hippocampus of adult Rosa26 reporter mice resulted in strong Cre and GFP expression in the dentate gyrus and moderate to strong labelling in specific regions of the hippocampus and in the neocortex, mainly in neurons. The pattern of expression of Cre and GFP obtained with AAV and LV vectors was very similar. X-gal staining showed that Cre-mediated recombination had occurred in neurons in the same regions of the brain, starting at 3 days post-injection. No obvious toxic effects of Cre expression were detected even after four weeks post-injection. CONCLUSION: AAV and LV vectors are capable of delivering Cre to neurons in discrete regions of the adult mouse brain and producing recombination

Low spatial frequency filtering modulates early brain processing of affective complex pictures

Recent research on affective processing has suggested that low spatial frequency information of fearful faces provide rapid emotional cues to the amygdala, whereas high spatial frequencies convey fine-grained information to the fusiform gyrus, regardless of emotional expression. In the present experiment, we examined the effects of low (LSF, <15 cycles/image width) and high spatial frequency filtering (HSF, >25 cycles/image width) on brain processing of complex pictures depicting pleasant, unpleasant, and neutral scenes. Event-related potentials (ERP), percentage of recognized stimuli and response times were recorded in 19 healthy volunteers. Behavioral results indicated faster reaction times in response to unpleasant LSF than to unpleasant HSF pictures. Unpleasant LSF pictures and pleasant unfiltered pictures also elicited significant enhancements of P1 amplitudes at occipital electrodes as compared to neutral LSF and unfiltered pictures, respectively; whereas no significant effects of affective modulation were found for HSF pictures. Moreover, mean ERP amplitudes in the time between 200 and 500ms post-stimulus were significantly greater for affective (pleasant and unpleasant) than for neutral unfiltered pictures; whereas no significant affective modulation was found for HSF or LSF pictures at those latencies. The fact that affective LSF pictures elicited an enhancement of brain responses at early, but not at later latencies, suggests the existence of a rapid and preattentive neural mechanism for the processing of motivationally relevant stimuli, which could be driven by LSF cues. Our findings confirm thus previous results showing differences on brain processing of affective LSF and HSF faces, and extend these results to more complex and social affective pictures.

Investigação do papel modulador do Haloperidol sobre os níveis de proteínas relacionadas à plasticidade e preferência por objetos novos em camudongos

Dopamine (DA) is known to regulate both sleep and memory formations, while sleep plays a critical role in the consolidation of different types of memories. We believe that pharmacological manipulation of dopaminergic pathways might disrupt the sleep-wake cycle, leading to mnemonic deficits, which can be observed in both behavioral and molecular levels. Therefore, here we investigated how systemic injections of haloperidol (0.3 mg/kg), immediately after training in dark and light periods, affects learning assessed in the novel object preference test (NOPT) in mice. We also investigated the hippocampal levels of the plasticity-related proteins Zif-268, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and phosphorylated Ca2+/calmodulin-dependent protein kinases II (CaMKII-P) in non-exposed (naïve), vehicle-injected controls and haloperidol-treated mice at 3, 6 and 12 hours after training in the light period. Haloperidol administration during the light period led to a subsequent impairment in the NOPT. In contrast, preference was not observed during the dark period neither in mice injected with haloperidol, nor in vehicle-injected animals. A partial increase of CaMKII-P in the hippocampal field CA3 of vehicle-injected mice was detected at 3h. Haloperidol-treated mice showed a significant decrease in the dentate gyrus of CaMKII-P levels at 3, 6 and 12h; of Zif-268 levels at 6h, and of BDNF levels at 12h after training. Since the mnemonic effects of haloperidol were only observed in the light period when animals tend to sleep, we suggest that these effects are related to REM sleep disruption after haloperidol injection

Facteurs de risque de développement de troubles intériorisés : études en Imagerie par Résonance Magnétique structurelle

Plusieurs facteurs de risque de développement de troubles intériorisés, tels que les troubles d’anxiété et de l’humeur, ont été identifiés dans la littérature. Les deux plus importants facteurs de risques regroupent l’adversité vécue durant l’enfance (par exemple la maltraitance) et le risque parental (c’est-à-dire la présence d’un trouble intériorisé chez l’un ou les deux parents). Ces facteurs de risque ont été liés à des changements neuroanatomiques similaires à ceux observés en lien avec les troubles intériorisés. Ainsi, en présence de ces facteurs de risque, des anomalies anatomiques pourraient laisser présager l’apparition prochaine d’une symptomatologie de troubles intériorisés chez des individus encore asymptomatiques. Chez les quelques populations de jeunes investiguées, les participants présentaient des comorbidités et/ou étaient sous médication, ce qui rend difficile l’interprétation des atteintes cérébrales observées. Ce travail de thèse s’est intéressé aux liens entre ces deux facteurs de risque et les substrats neuroanatomiques associés à chacun d’eux, chez des adolescents asymptomatiques et n’étant sous aucune médication. Une première étude a examiné le lien entre le niveau de pratiques parentales coercitives et le niveau de symptômes d’anxiété, mesurés de manière longitudinale depuis la naissance, et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 2). Une deuxième étude a examiné le lien entre le risque parental de développer des troubles d’anxiété et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 3). Une troisième étude s’est intéressée au lien entre le risque parental de développer un trouble de dépression ou un trouble bipolaire et les différences neuroanatomiques observées à l’adolescence (voir Chapitre 4). Les résultats démontrent des différences de volume et/ou d’épaisseur corticale dans plusieurs structures clés impliquées dans le traitement et la régulation des émotions. C’est le cas du cortex préfrontal, de l’amygdale, de l’hippocampe et du striatum. Ces résultats suggèrent que certaines des différences neuroanatomiques observées dans les troubles intériorisés peuvent être présentes avant que le trouble ne se manifeste, et représenter des marqueurs neuronaux du risque de développer le trouble. Les implications théoriques et les limites de ces trois études sont finalement discutées dans le Chapitre 5.

Mechanisms underlying activation of neural stem cells in the adult central nervous system

À la fin du 19e siècle, Dr. Ramón y Cajal, un pionnier scientifique, a découvert les éléments cellulaires individuels, appelés neurones, composant le système nerveux. Il a également remarqué la complexité de ce système et a mentionné l’impossibilité de ces nouveaux neurones à être intégrés dans le système nerveux adulte. Une de ses citations reconnues : “Dans les centres adultes, les chemins nerveux sont fixes, terminés, immuables. Tout doit mourir, rien ne peut être régénérer” est représentative du dogme de l’époque (Ramón y Cajal 1928). D’importantes études effectuées dans les années 1960-1970 suggèrent un point de vue différent. Il a été démontré que les nouveaux neurones peuvent être générés à l’âge adulte, mais cette découverte a créé un scepticisme omniprésent au sein de la communauté scientifique. Il a fallu 30 ans pour que le concept de neurogenèse adulte soit largement accepté. Cette découverte, en plus de nombreuses avancées techniques, a ouvert la porte à de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles pour les maladies neurodégénératives. Les cellules souches neurales (CSNs) adultes résident principalement dans deux niches du cerveau : la zone sous-ventriculaire des ventricules latéraux et le gyrus dentelé de l’hippocampe. En condition physiologique, le niveau de neurogenèse est relativement élevé dans la zone sous-ventriculaire contrairement à l’hippocampe où certaines étapes sont limitantes. En revanche, la moelle épinière est plutôt définie comme un environnement en quiescence. Une des principales questions qui a été soulevée suite à ces découvertes est : comment peut-on activer les CSNs adultes afin d’augmenter les niveaux de neurogenèse ? Dans l’hippocampe, la capacité de l’environnement enrichi (incluant la stimulation cognitive, l’exercice et les interactions sociales) à promouvoir la neurogenèse hippocampale a déjà été démontrée. La plasticité de cette région est importante, car elle peut jouer un rôle clé dans la récupération de déficits au niveau de la mémoire et l’apprentissage. Dans la moelle épinière, des études effectuées in vitro ont démontré que les cellules épendymaires situées autour du canal central ont des capacités d’auto-renouvellement et de multipotence (neurones, astrocytes, oligodendrocytes). Il est intéressant de noter qu’in vivo, suite à une lésion de la moelle épinière, les cellules épendymaires sont activées, peuvent s’auto-renouveller, mais peuvent seulement ii donner naissance à des cellules de type gliale (astrocytes et oligodendrocytes). Cette nouvelle fonction post-lésion démontre que la plasticité est encore possible dans un environnement en quiescence et peut être exploité afin de développer des stratégies de réparation endogènes dans la moelle épinière. Les CSNs adultes jouent un rôle important dans le maintien des fonctions physiologiques du cerveau sain et dans la réparation neuronale suite à une lésion. Cependant, il y a peu de données sur les mécanismes qui permettent l'activation des CSNs en quiescence permettant de maintenir ces fonctions. L'objectif général est d'élucider les mécanismes sous-jacents à l'activation des CSNs dans le système nerveux central adulte. Pour répondre à cet objectif, nous avons mis en place deux approches complémentaires chez les souris adultes : 1) L'activation des CSNs hippocampales par l'environnement enrichi (EE) et 2) l'activation des CSNs de la moelle épinière par la neuroinflammation suite à une lésion. De plus, 3) afin d’obtenir plus d’information sur les mécanismes moléculaires de ces modèles, nous utiliserons des approches transcriptomiques afin d’ouvrir de nouvelles perspectives. Le premier projet consiste à établir de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires à travers lesquels l’environnement enrichi module la plasticité du cerveau adulte. Nous avons tout d’abord évalué la contribution de chacune des composantes de l’environnement enrichi à la neurogenèse hippocampale (Chapitre II). L’exercice volontaire promeut la neurogenèse, tandis que le contexte social augmente l’activation neuronale. Par la suite, nous avons déterminé l’effet de ces composantes sur les performances comportementales et sur le transcriptome à l’aide d’un labyrinthe radial à huit bras afin d’évaluer la mémoire spatiale et un test de reconnaissante d’objets nouveaux ainsi qu’un RNA-Seq, respectivement (Chapitre III). Les coureurs ont démontré une mémoire spatiale de rappel à court-terme plus forte, tandis que les souris exposées aux interactions sociales ont eu une plus grande flexibilité cognitive à abandonner leurs anciens souvenirs. Étonnamment, l’analyse du RNA-Seq a permis d’identifier des différences claires dans l’expression des transcripts entre les coureurs de courte et longue distance, en plus des souris sociales (dans l’environnement complexe). iii Le second projet consiste à découvrir comment les cellules épendymaires acquièrent les propriétés des CSNs in vitro ou la multipotence suite aux lésions in vivo (Chapitre IV). Une analyse du RNA-Seq a révélé que le transforming growth factor-β1 (TGF-β1) agit comme un régulateur, en amont des changements significatifs suite à une lésion de la moelle épinière. Nous avons alors confirmé la présence de cette cytokine suite à la lésion et caractérisé son rôle sur la prolifération, différentiation, et survie des cellules initiatrices de neurosphères de la moelle épinière. Nos résultats suggèrent que TGF-β1 régule l’acquisition et l’expression des propriétés de cellules souches sur les cellules épendymaires provenant de la moelle épinière.

THE INFLUENCE OF MOTIVATION ON EMOTION REGULATION AND MOTOR PERFORMANCE: EXAMINATION OF A NEURO-AFFECTIVE MODEL

Mental stress is known to disrupt the execution of motor performance and can lead to decrements in the quality of performance, however, individuals have shown significant differences regarding how fast and well they can perform a skilled task according to how well they can manage stress and emotion. The purpose of this study was to advance our understanding of how the brain modulates emotional reactivity under different motivational states to achieve differential performance in a target shooting task that requires precision visuomotor coordination. In order to study the interactions in emotion regulatory brain areas (i.e. the ventral striatum, amygdala, prefrontal cortex) and the autonomic nervous system, reward and punishment interventions were employed and the resulting behavioral and physiological responses contrasted to observe the changes in shooting performance (i.e. shooting accuracy and stability of aim) and neuro-cognitive processes (i.e. cognitive load and reserve) during the shooting task. Thirty-five participants, aged 18 to 38 years, from the Reserve Officers’ Training Corp (ROTC) at the University of Maryland were recruited to take 30 shots at a bullseye target in three different experimental conditions. In the reward condition, $1 was added to their total balance for every 10-point shot. In the punishment condition, $1 was deducted from their total balance if they did not hit the 10-point area. In the neutral condition, no money was added or deducted from their total balance. When in the reward condition, which was reportedly most enjoyable and least stressful of the conditions, heart rate variability was found to be positively related to shooting scores, inversely related to variability in shooting performance and positively related to alpha power (i.e. less activation) in the left temporal region. In the punishment (and most stressful) condition, an increase in sympathetic response (i.e. increased LF/HF ratio) was positively related to jerking movements as well as variability of placement (on the target) in the shots taken. This, coupled with error monitoring activity in the anterior cingulate cortex, suggests evaluation of self-efficacy might be driving arousal regulation, thus affecting shooting performance. Better performers showed variable, increasing high-alpha power in the temporal region during the aiming period towards taking the shot which could indicate an adaptive strategy of engagement. They also showed lower coherence during hit shots than missed shots which was coupled with reduced jerking movements and better precision and accuracy. Frontal asymmetry measures revealed possible influence of the prefrontal lobe in driving this effect in reward and neutral conditions. The possible interactions, reasons behind these findings and implications are discussed.

Behavioral and neuroimaging research of reading: A case of Japanese

Behavioral studies showed that AS, an English-Japanese bilingual was a skilled reader in Japanese but was a phonological dyslexic in English. This behavioral dissociation was accounted for by the Hypothesis of Transparency and Granularity postulated by Wydell & Butterworth. However, a neuroimaging study using MEG (magnetoencephalography) revealed that AS has the same functional deficit in the left superior temporal gyrus (STG). This paper therefore offers an answer to this intriguing discrepancy between the behavioral dissociation and the neural unity in AS by reviewing existing behavioral and neuroimaging studies in alphabetic languages such as English, Finnish, French, and Italian, and nonalphabetic languages such as Japanese and Chinese.

Characterization of the behavioural phenotype of calpain-knockout mice

Dissertação de Mestrado, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016

Galanin n-terminal gragment (1-15) modifies the 5-HT1A receptor against [H3]-8-OH-DPAT binding in the dorsal raphe and hippocampus of the rat

We have described that Galanin N-terminal fragment (1-15) [GAL(1-15)] is associated with depressive effects and also modulates the antidepressant effects induced by the 5-HT1A receptor (5-HT1AR) agonist 8-OH-DPAT. The aim of this study is to analyze the ability of GAL(1-15) to modulate 5-HT1AR at the autoreceptor and postsynaptic receptor level in rats by using quantitative autoradiography. We analyzed the effect of intracerebroventricular GAL(1-15)-3nmol (n=6) or aCSF (n=6), 10 minutes, 2 and 5 hours after the injection, on the binding characteristics of the 5-HT1AR agonist [H3]-8-OH-DPAT in sections of the Dorsal Raphe (DR) and Dorsal Hippocampus, specifically CA1 and Dentate Gyrus (DG). Student’s t-test was used to compare the experimental groups. GAL(1-15) produced a time-dependent effect on the binding of [H3]-8-OH-DPAT. In CA1 and DG, a significant increase in the KD and Bmax was observed, by 90%(p<0.05), at 10 minutes and 2 hours after injection. However, 5 hours after GAL(1-15) the only significant change remaining was the increase in Bmax at the DG. The coinjection of the GALR2 antagonist M871 blocked significantly the effects induced by GAL(1-15) in both areas. In DR, 2 hours after injection GAL(1-15) only produced a decrease in the Bmax by 20%(p<0.05). These results indicate that GAL(1-15) interacts with 5-HT1AR at the receptor level in DR and Dorsal Hippocampus. Therapeutic strategies based on these results could be developed for the treatment of depression disorders. This work has been supported by Junta de Andalucia CVI646 and Spanish Ministry of Economy PSI2013-44901-P.

Cerebral responses to innocuous somatic pressure stimulation following aerobic exercise rehabilitation in chronic pain patients: a functional magnetic resonance imaging study

Objective: The purpose of this research was to assess the functional brain activity and perceptual rating of innocuous somatic pressure stimulation before and after exercise rehabilitation in patients with chronic pain.

Materials and methods: Eleven chronic pain patients and eight healthy pain-free controls completed 12 weeks of supervised aerobic exercise intervention. Perceptual rating of standardized somatic pressure stimulation (2 kg) on the right anterior mid-thigh and brain responses during functional magnetic resonance imaging (fMRI) were assessed at pre- and postexercise rehabilitation.

Results: There was a significant difference in the perceptual rating of innocuous somatic pressure stimulation between the chronic pain and control groups (P=0.02) but no difference following exercise rehabilitation. Whole brain voxel-wise analysis with correction for multiple comparisons revealed trends for differences in fMRI responses between the chronic pain and control groups in the superior temporal gyrus (chronic pain > control, corrected P=0.30), thalamus, and caudate (control > chronic, corrected P=0.23). Repeated measures of the regions of interest (5 mm radius) for blood oxygen level-dependent signal response revealed trend differences for superior temporal gyrus (P=0.06), thalamus (P=0.04), and caudate (P=0.21). Group-by-time interactions revealed trend differences in the caudate (P=0.10) and superior temporal gyrus (P=0.29).

Conclusion: Augmented perceptual and brain responses to innocuous somatic pressure stimulation were shown in the chronic pain group compared to the control group; however, 12-weeks of exercise rehabilitation did not significantly attenuate these responses.

Fibromyalgia and bipolar disorder: emerging epidemiological associations and shared pathophysiology

Fibromyalgia (FM) is a prevalent disorder defined by the presence of chronic widespread pain in association with fatigue, sleep disturbances and cognitive dysfunction. Recent studies indicate that bipolar spectrum disorders frequently co-occur in individuals with FM. Furthermore, shared pathophysiological mechanisms anticipate remarkable phenomenological similarities between FM and BD. A comprehensive search of the English literature was carried out in the Pubmed/MEDLINE database through May 10th, 2015 to identify unique references pertaining to the epidemiology and shared pathophysiology between FM and bipolar disorder (BD). Overlapping neural circuits may underpin parallel clinical manifestations of both disorders. Fibromyalgia and BD are both characterized by functional abnormalities in the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, higher levels of inflammatory mediators, oxidative and nitrosative stress as well as mitochondrial dysfunction. An over-activation of the kynurenine pathway in both illnesses drives tryptophan away from the production of serotonin and melatonin, leading to affective symptoms, circadian rhythm disturbances and abnormalities in pain processing. In addition, both disorders are associated with impaired neuroplasticity (e.g., altered brain-derived neurotrophic factor signaling). The recognition of the symptomatic and pathophysiological overlapping between FM and bipolar spectrum disorders has relevant etiological, clinical and therapeutic implications that deserve future research consideration.