Chronic low-frequency rTMS of primary motor cortex diminishes exercise training-induced gains in maximal voluntary force in humans.

Although there is consensus that the central nervous system mediates the increases in maximal voluntary force (maximal voluntary contraction, MVC) produced by resistance exercise, the involvement of the primary motor cortex (M1) in these processes remains controversial. We hypothesized that 1-Hz repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) of M1 during resistance training would diminish strength gains. Forty subjects were divided equally into five groups. Subjects voluntarily (Vol) abducted the first dorsal interosseus (FDI) (5 bouts x 10 repetitions, 10 sessions, 4 wk) at 70-80% MVC. Another group also exercised but in the 1-min-long interbout rest intervals they received rTMS [Vol+rTMS, 1 Hz, FDI motor area, 300 pulses/session, 120% of the resting motor threshold (rMT)]. The third group also exercised and received sham rTMS (Vol+Sham). The fourth group received only rTMS (rTMS_only). The 37.5% and 33.3% gains in MVC in Vol and Vol+Sham groups, respectively, were greater (P = 0.001) than the 18.9% gain in Vol+rTMS, 1.9% in rTMS_only, and 2.6% in unexercised control subjects who received no stimulation. Acutely, within sessions 5 and 10, single-pulse TMS revealed that motor-evoked potential size and recruitment curve slopes were reduced in Vol+rTMS and rTMS_only groups and accumulated to chronic reductions by session 10. There were no changes in rMT, maximum compound action potential amplitude (M(max)), and peripherally evoked twitch forces in the trained FDI and the untrained abductor digiti minimi. Although contributions from spinal sources cannot be excluded, the data suggest that M1 may play a role in mediating neural adaptations to strength training.

Schizotypal perceptual aberrations of time: correlation between score, behavior and brain activity.

A fundamental trait of the human self is its continuum experience of space and time. Perceptual aberrations of this spatial and temporal continuity is a major characteristic of schizophrenia spectrum disturbances--including schizophrenia, schizotypal personality disorder and schizotypy. We have previously found the classical Perceptual Aberration Scale (PAS) scores, related to body and space, to be positively correlated with both behavior and temporo-parietal activation in healthy participants performing a task involving self-projection in space. However, not much is known about the relationship between temporal perceptual aberration, behavior and brain activity. To this aim, we composed a temporal Perceptual Aberration Scale (tPAS) similar to the traditional PAS. Testing on 170 participants suggested similar performance for PAS and tPAS. We then correlated tPAS and PAS scores to participants' performance and neural activity in a task of self-projection in time. tPAS scores correlated positively with reaction times across task conditions, as did PAS scores. Evoked potential mapping and electrical neuroimaging showed self-projection in time to recruit a network of brain regions at the left anterior temporal cortex, right temporo-parietal junction, and occipito-temporal cortex, and duration of activation in this network positively correlated with tPAS and PAS scores. These data demonstrate that schizotypal perceptual aberrations of both time and space, as reflected by tPAS and PAS scores, are positively correlated with performance and brain activation during self-projection in time in healthy individuals along the schizophrenia spectrum.

Developmental critical period in genetic redox dysregulation: animal and human studies in schizophrenia

Converging evidence favors an abnormal susceptibility to oxidative stress in schizophrenia. Decreased levels of glutathione (GSH), the major cellular antioxidant and redox regulator, was observed in cerebrospinal-fluid and prefrontal cortex of patients. Importantly, abnormal GSH synthesis of genetic origin was observed: Two case-control studies showed an association with a GAG trinucleotide repeat (TNR) polymorphism in the GSH key synthesizing enzyme glutamate-cysteine-ligase (GCL) catalytic subunit (GCLC) gene. The most common TNR genotype 7/7 was more frequent in controls, whereas the rarest TNR genotype 8/8 was three times more frequent in patients. The disease associated genotypes (35% of patients) correlated with decreased GCLC protein, GCL activity and GSH content. Similar GSH system anomalies were observed in early psychosis patients. Such redox dysregulation combined with environmental stressors at specific developmental stages could underlie structural and functional connectivity anomalies. In pharmacological and knock-out (KO) models, GSH deficit induces anomalies analogous to those reported in patients. (a) morphology: spine density and GABA-parvalbumine immunoreactivity (PV-I) were decreased in anterior cingulate cortex. KO mice showed delayed cortical PV-I at PD10. This effect is exacerbated in mice with increased DA from PD5-10. KO mice exhibit cortical impairment in myelin and perineuronal net known to modulate PV connectivity. (b) physiology: In cultured neurons, NMDA response are depressed by D2 activation. In hippocampus, NMDA-dependent synaptic plasticity is impaired and kainate induced g-oscillations are reduced in parallel to PV-I. (c) cognition: low GSH models show increased sensitivity to stress, hyperactivity, abnormal object recognition, olfactory integration and social behavior. In a clinical study, GSH precursor N-acetyl cysteine (NAC) as add on therapy, improves the negative symptoms and decreases the side effects of antipsychotics. In an auditory oddball paradigm, NAC improves the mismatched negativity, an evoked potential related to pre-attention and to NMDA receptors function. In summary, clinical and experimental evidence converge to demonstrate that a genetically induced dysregulation of GSH synthesis combined with environmental insults in early development represent a major risk factor contributing to the development of schizophrenia

Working memory load improves early stages of independent visual processing.

Increasing evidence suggests that working memory and perceptual processes are dynamically interrelated due to modulating activity in overlapping brain networks. However, the direct influence of working memory on the spatio-temporal brain dynamics of behaviorally relevant intervening information remains unclear. To investigate this issue, subjects performed a visual proximity grid perception task under three different visual-spatial working memory (VSWM) load conditions. VSWM load was manipulated by asking subjects to memorize the spatial locations of 6 or 3 disks. The grid was always presented between the encoding and recognition of the disk pattern. As a baseline condition, grid stimuli were presented without a VSWM context. VSWM load altered both perceptual performance and neural networks active during intervening grid encoding. Participants performed faster and more accurately on a challenging perceptual task under high VSWM load as compared to the low load and the baseline condition. Visual evoked potential (VEP) analyses identified changes in the configuration of the underlying sources in one particular period occurring 160-190 ms post-stimulus onset. Source analyses further showed an occipito-parietal down-regulation concurrent to the increased involvement of temporal and frontal resources in the high VSWM context. Together, these data suggest that cognitive control mechanisms supporting working memory may selectively enhance concurrent visual processing related to an independent goal. More broadly, our findings are in line with theoretical models implicating the engagement of frontal regions in synchronizing and optimizing mnemonic and perceptual resources towards multiple goals.

Cue-dependent circuits for illusory contours in humans.

NlmCategory="UNASSIGNED">Objects' borders are readily perceived despite absent contrast gradients, e.g. due to poor lighting or occlusion. In humans, a visual evoked potential (VEP) correlate of illusory contour (IC) sensitivity, the "IC effect", has been identified with an onset at ~90ms and generators within bilateral lateral occipital cortices (LOC). The IC effect is observed across a wide range of stimulus parameters, though until now it always involved high-contrast achromatic stimuli. Whether IC perception and its brain mechanisms differ as a function of the type of stimulus cue remains unknown. Resolving such will provide insights on whether there is a unique or multiple solutions to how the brain binds together spatially fractionated information into a cohesive perception. Here, participants discriminated IC from no-contour (NC) control stimuli that were either comprised of low-contrast achromatic stimuli or instead isoluminant chromatic contrast stimuli (presumably biasing processing to the magnocellular and parvocellular pathways, respectively) on separate blocks of trials. Behavioural analyses revealed that ICs were readily perceived independently of the stimulus cue-i.e. when defined by either chromatic or luminance contrast. VEPs were analysed within an electrical neuroimaging framework and revealed a generally similar timing of IC effects across both stimulus contrasts (i.e. at ~90ms). Additionally, an overall phase shift of the VEP on the order of ~30ms was consistently observed in response to chromatic vs. luminance contrast independently of the presence/absence of ICs. Critically, topographic differences in the IC effect were observed over the ~110-160ms period; different configurations of intracranial sources contributed to IC sensitivity as a function of stimulus contrast. Distributed source estimations localized these differences to LOC as well as V1/V2. The present data expand current models by demonstrating the existence of multiple, cue-dependent circuits in the brain for generating perceptions of illusory contours.

Antenatal inflammation and brain pathology in preterm infants

Chorioamnionitis is known to be an important risk factor underlying preterm delivery, and it has also been suggested to associate with brain lesions and deviant neurological development in both preterm and term infants. Cytokines are believed to be the link causing the deleterious effects of inflammation to the nervous system. Their genetic regulation has also been suggested to play a role, as interleukin (IL)-6 -174 and -572 genotypes, which partly regulate IL-6 synthesis responses, have been connected with deviant neurological development in preterm infants. We evaluated the association of histological chorioamnionitis with brain lesions, regional brain volumes, and the functioning of the auditory pathway in very low birth weight/very low gestational age (VLBW/VLGA) infants. In addition, we investigated the association between IL-6 -174 and -572 genotypes and histological chorioamnionitis, neonatal infections, and brain lesions and regional brain volumes in VLBW/VLGA infants. This study is a part of a larger multidisciplinary project PIPARI (Development and Functioning of Very Low Birth Weight Infants from Infancy to School Age), in which the survivors of a 6-year cohort of VLBW/VLGA infants (n=274) are being followed until school age in Turku University Central Hospital, Finland. Placental samples were collected in the delivery room, and were analyzed for histological inflammatory findings. Blood samples from the infants were collected and DNA was genotyped for IL-6-174 and -572 polymorphisms (GG/GC/CC). Brain ultrasound examinations were performed repeatedly in the neonatal intensive care unit and at term age, and were analysed for structural brain lesions. Brain magnetic resonance imaging was performed at term age, and was analysed for regional brain volumes. In addition, diffusion tensor imaging was performed at term, and was used to analyse fractional anisotrophy and the apparent diffusion coefficient of inferior colliculus. The brainstem auditory evoked potential recordings were carried out according to the routine clinical procedure at median age of 30 days after term age. In our study, we found that histological chorioamnionitis was not an independent risk factor for brain lesions, reduced regional brain volumes or abnormal functioning of the auditory pathway in VLBW/VLGA infants. In addition, we found that IL-6 -174 GG and -572 GC genotypes were associated with a higher incidence of histological chorioamnionitis, and that -174 CC genotype associated with higher incidence of septicaemia. The analysed IL-6 genotypes were not associated with other brain lesions, but a reduced volume of basal ganglia and thalami was associated with IL-6 -174 CC and -572 GG genotypes. In conclusion, our findings suggest that histological chorioamnionitis is not an independent risk factor for the brain development of VLBW/VLGA infants, or that the risk caused by inflammation does not exceed the risks attributed to other underlying pathologies behind preterm deliveries. In addition, our findings give reason to propose that IL-6 promoter genotypes have a role in the defence against serious infections and in the brain development of VLBW/VLGA infants.

Effect of auditory training on the middle latency response in children with (central) auditory processing disorder

The purpose of this study was to determine the middle latency response (MLR) characteristics (latency and amplitude) in children with (central) auditory processing disorder [(C)APD], categorized as such by their performance on the central auditory test battery, and the effects of these characteristics after auditory training. Thirty children with (C)APD, 8 to 14 years of age, were tested using the MLR-evoked potential. This group was then enrolled in an 8-week auditory training program and then retested at the completion of the program. A control group of 22 children without (C)APD, composed of relatives and acquaintances of those involved in the research, underwent the same testing at equal time intervals, but were not enrolled in the auditory training program. Before auditory training, MLR results for the (C)APD group exhibited lower C3-A1 and C3-A2 wave amplitudes in comparison to the control group [C3-A1, 0.84 µV (mean), 0.39 (SD - standard deviation) for the (C)APD group and 1.18 µV (mean), 0.65 (SD) for the control group; C3-A2, 0.69 µV (mean), 0.31 (SD) for the (C)APD group and 1.00 µV (mean), 0.46 (SD) for the control group]. After training, the MLR C3-A1 [1.59 µV (mean), 0.82 (SD)] and C3-A2 [1.24 µV (mean), 0.73 (SD)] wave amplitudes of the (C)APD group significantly increased, so that there was no longer a significant difference in MLR amplitude between (C)APD and control groups. These findings suggest progress in the use of electrophysiological measurements for the diagnosis and treatment of (C)APD.

Effect of the ketamine/xylazine anesthetic on the auditory brainstem response of adult gerbils

The auditory brainstem response (ABR) is a test widely used to assess the integrity of the brain stem. Although it is considered to be an auditory-evoked potential that is influenced by the physical characteristics of the stimulus, such as rate, polarity and type of stimulus, it may also be influenced by the change in several parameters. The use of anesthetics may adversely influence the value of the ABR wave latency. One of the anesthetics used for e ABR assessment, especially in animal research, is the ketamine/xylazine combination. Our objective was to determine the influence of the ketamine/xylazine anesthetic on the ABR latency values in adult gerbils. The ABRs of 12 adult gerbils injected with the anesthetic were collected on three consecutive days, or a total of six collections, namely: pre-collection and A, B, C, D, and E collections. Before each collection the gerbil was injected with a dose of ketamine (100 mg/kg)/xylazine (4 mg/kg). For the capture of the ABR, 2000 click stimuli were used with rarefaction polarity and 13 stimuli per second, 80 dBnHL intensity and in-ear phones. A statistically significant difference was observed in the latency of the V wave in the ABR of gerbils in the C and D collections compared to the pre-, A and E collections, and no difference was observed between the pre-, A, B, and E collections. We conclude that the use of ketamine/xylazine increases the latency of the V wave of the ABR after several doses injected into adult gerbils; thus clinicians should consider the use of this substance in the assessment of ABR.

Modulation cholinergique à long terme des potentiels évoqués visuels dans le cortex visuel chez le rat

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Conventional and Reciprocal Approaches to the Forward and Inverse Problems of Electroencephalography

Le problème inverse en électroencéphalographie (EEG) est la localisation de sources de courant dans le cerveau utilisant les potentiels de surface sur le cuir chevelu générés par ces sources. Une solution inverse implique typiquement de multiples calculs de potentiels de surface sur le cuir chevelu, soit le problème direct en EEG. Pour résoudre le problème direct, des modèles sont requis à la fois pour la configuration de source sous-jacente, soit le modèle de source, et pour les tissues environnants, soit le modèle de la tête. Cette thèse traite deux approches bien distinctes pour la résolution du problème direct et inverse en EEG en utilisant la méthode des éléments de frontières (BEM): l’approche conventionnelle et l’approche réciproque. L’approche conventionnelle pour le problème direct comporte le calcul des potentiels de surface en partant de sources de courant dipolaires. D’un autre côté, l’approche réciproque détermine d’abord le champ électrique aux sites des sources dipolaires quand les électrodes de surfaces sont utilisées pour injecter et retirer un courant unitaire. Le produit scalaire de ce champ électrique avec les sources dipolaires donne ensuite les potentiels de surface. L’approche réciproque promet un nombre d’avantages par rapport à l’approche conventionnelle dont la possibilité d’augmenter la précision des potentiels de surface et de réduire les exigences informatiques pour les solutions inverses. Dans cette thèse, les équations BEM pour les approches conventionnelle et réciproque sont développées en utilisant une formulation courante, la méthode des résidus pondérés. La réalisation numérique des deux approches pour le problème direct est décrite pour un seul modèle de source dipolaire. Un modèle de tête de trois sphères concentriques pour lequel des solutions analytiques sont disponibles est utilisé. Les potentiels de surfaces sont calculés aux centroïdes ou aux sommets des éléments de discrétisation BEM utilisés. La performance des approches conventionnelle et réciproque pour le problème direct est évaluée pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable et deux valeurs très différentes pour la conductivité du crâne. On détermine ensuite si les avantages potentiels de l’approche réciproquesuggérés par les simulations du problème direct peuvent êtres exploités pour donner des solutions inverses plus précises. Des solutions inverses à un seul dipôle sont obtenues en utilisant la minimisation par méthode du simplexe pour à la fois l’approche conventionnelle et réciproque, chacun avec des versions aux centroïdes et aux sommets. Encore une fois, les simulations numériques sont effectuées sur un modèle à trois sphères concentriques pour des dipôles radiaux et tangentiels d’excentricité variable. La précision des solutions inverses des deux approches est comparée pour les deux conductivités différentes du crâne, et leurs sensibilités relatives aux erreurs de conductivité du crâne et au bruit sont évaluées. Tandis que l’approche conventionnelle aux sommets donne les solutions directes les plus précises pour une conductivité du crâne supposément plus réaliste, les deux approches, conventionnelle et réciproque, produisent de grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu pour des dipôles très excentriques. Les approches réciproques produisent le moins de variations en précision des solutions directes pour différentes valeurs de conductivité du crâne. En termes de solutions inverses pour un seul dipôle, les approches conventionnelle et réciproque sont de précision semblable. Les erreurs de localisation sont petites, même pour des dipôles très excentriques qui produisent des grandes erreurs dans les potentiels du cuir chevelu, à cause de la nature non linéaire des solutions inverses pour un dipôle. Les deux approches se sont démontrées également robustes aux erreurs de conductivité du crâne quand du bruit est présent. Finalement, un modèle plus réaliste de la tête est obtenu en utilisant des images par resonace magnétique (IRM) à partir desquelles les surfaces du cuir chevelu, du crâne et du cerveau/liquide céphalorachidien (LCR) sont extraites. Les deux approches sont validées sur ce type de modèle en utilisant des véritables potentiels évoqués somatosensoriels enregistrés à la suite de stimulation du nerf médian chez des sujets sains. La précision des solutions inverses pour les approches conventionnelle et réciproque et leurs variantes, en les comparant à des sites anatomiques connus sur IRM, est encore une fois évaluée pour les deux conductivités différentes du crâne. Leurs avantages et inconvénients incluant leurs exigences informatiques sont également évalués. Encore une fois, les approches conventionnelle et réciproque produisent des petites erreurs de position dipolaire. En effet, les erreurs de position pour des solutions inverses à un seul dipôle sont robustes de manière inhérente au manque de précision dans les solutions directes, mais dépendent de l’activité superposée d’autres sources neurales. Contrairement aux attentes, les approches réciproques n’améliorent pas la précision des positions dipolaires comparativement aux approches conventionnelles. Cependant, des exigences informatiques réduites en temps et en espace sont les avantages principaux des approches réciproques. Ce type de localisation est potentiellement utile dans la planification d’interventions neurochirurgicales, par exemple, chez des patients souffrant d’épilepsie focale réfractaire qui ont souvent déjà fait un EEG et IRM.

Contrôle cortico-spinal des mouvements volontaires du coude

Il existe plusieurs théories du contrôle moteur, chacune présumant qu’une différente variable du mouvement est réglée par le cortex moteur. On trouve parmi elles la théorie du modèle interne qui a émis l’hypothèse que le cortex moteur programme la trajectoire du mouvement et l’activité électromyographique (EMG) d’une action motrice. Une autre, appelée l’hypothèse du point d’équilibre, suggère que le cortex moteur établisse et rétablisse des seuils spatiaux; les positions des segments du corps auxquelles les muscles et les réflexes commencent à s’activer. Selon ce dernier, les paramètres du mouvement sont dérivés sans pré-programmation, en fonction de la différence entre la position actuelle et la position seuil des segments du corps. Pour examiner de plus près ces deux théories, nous avons examiné l’effet d’un changement volontaire de l’angle du coude sur les influences cortico-spinales chez des sujets sains en employant la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) par-dessus le site du cortex moteur projetant aux motoneurones des muscles du coude. L’état de cette aire du cerveau a été évalué à un angle de flexion du coude activement établi par les sujets, ainsi qu’à un angle d’extension, représentant un déplacement dans le plan horizontal de 100°. L’EMG de deux fléchisseurs du coude (le biceps et le muscle brachio-radial) et de deux extenseurs (les chefs médial et latéral du triceps) a été enregistrée. L’état d’excitabilité des motoneurones peut influer sur les amplitudes des potentiels évoqués moteurs (MEPs) élicitées par la TMS. Deux techniques ont été entreprises dans le but de réduire l’effet de cette variable. La première était une perturbation mécanique qui raccourcissait les muscles à l'étude, produisant ainsi une période de silence EMG. La TMS a été envoyée avec un retard après la perturbation qui entraînait la production du MEP pendant la période de silence. La deuxième technique avait également le but d’équilibrer l’EMG des muscles aux deux angles du coude. Des forces assistantes ont été appliquées au bras par un moteur externe afin de compenser les forces produites par les muscles lorsqu’ils étaient actifs comme agonistes d’un mouvement. Les résultats des deux séries étaient analogues. Un muscle était facilité quand il prenait le rôle d’agoniste d’un mouvement, de manière à ce que les MEPs observés dans le biceps fussent de plus grandes amplitudes quand le coude était à la position de flexion, et ceux obtenus des deux extenseurs étaient plus grands à l’angle d’extension. Les MEPs examinés dans le muscle brachio-radial n'étaient pas significativement différents aux deux emplacements de l’articulation. Ces résultats démontrent que les influences cortico-spinales et l’activité EMG peuvent être dissociées, ce qui permet de conclure que la voie cortico-spinale ne programme pas l’EMG à être générée par les muscles. Ils suggèrent aussi que le système cortico-spinal établit les seuils spatiaux d’activation des muscles lorsqu’un segment se déplace d’une position à une autre. Cette idée suggère que des déficiences dans le contrôle des seuils spatiaux soient à la base de certains troubles moteurs d’origines neurologiques tels que l’hypotonie et la spasticité.

Utilisation des potentiels évoqués visuels stationnaires pour mieux évaluer la neurotoxicité visuelle chez les enfants exposés au vigabatrin

Le traitement de l’épilepsie chez le jeune enfant représente un enjeu majeur pour le développement de ce dernier. Chez la grande majorité des enfants atteints de spasmes infantiles et chez plusieurs atteints de crises partielles complexes réfractaires, le vigabatrin (VGB) représente un traitement incontournable. Cette médication, ayant démontré un haut taux d’efficacité chez cette population, semble toutefois mener à une atteinte du champ visuel périphérique souvent asymptomatique. L’évaluation clinique des champs visuels avec la périmétrie chez les patients de moins de neuf ans d’âge développemental est toutefois très difficile, voire impossible. Les études électrophysiologiques classiques menées auprès de la population épileptique pédiatrique suggèrent l’atteinte des structures liées aux cônes de la rétine. Les protocoles standards ne sont toutefois pas spécifiques aux champs visuels et les déficits soulignés ne concordent pas avec l’atteinte périphérique observée. Cette thèse vise donc à élaborer une tâche adaptée à l’évaluation des champs visuels chez les enfants en utilisant un protocole objectif, rapide et spécifique aux champs visuels à partir des potentiels évoqués visuels (PEVs) et à évaluer, à l’aide de cette méthode, les effets neurotoxiques à long terme du VGB chez des enfants épileptiques exposés en bas âge. La validation de la méthode est présentée dans le premier article. La stimulation est constituée de deux cercles concentriques faits de damiers à renversement de phase alternant à différentes fréquences temporelles. La passation de la tâche chez l’adulte permet de constater qu’une seule électrode corticale (Oz) est nécessaire à l’enregistrement simultané des réponses du champ visuel central et périphérique et qu’il est possible de recueillir les réponses électrophysiologiques très rapidement grâces l’utilisation de l’état-stationnaire (steady-state). La comparaison des données d’enfants et d’adultes normaux permet de constater que les réponses recueillies au sein des deux régions visuelles ne dépendent ni de l’âge ni du sexe. Les réponses centrales sont aussi corrélées à l’acuité visuelle. De plus, la validité de cette méthode est corroborée auprès d’adolescents ayant reçu un diagnostic clinique d’un déficit visuel central ou périphérique. En somme, la méthode validée permet d’évaluer adéquatement les champs visuels corticaux central et périphérique simultanément et rapidement, tant chez les adultes que chez les enfants. Le second article de cette thèse porte sur l’évaluation des champs visuels, grâce à la méthode préalablement validée, d’enfants épileptiques exposés au VGB en jeune âge en comparaison avec des enfants épileptiques exposés à d’autres antiépileptiques et à des enfants neurologiquement sains. La méthode a été bonifiée grâce à la variation du contraste et à l’enregistrement simultané de la réponse rétinienne. On trouve que la réponse corticale centrale est diminuée à haut et à moyen contrastes chez les enfants exposés au VGB et à haut contraste chez les enfants exposés à d’autres antiépileptiques. Le gain de contraste est altéré au sein des deux groupes d’enfants épileptiques. Par contre, l’absence de différences entre les deux groupes neurologiquement atteints ne permet pas de faire la distinction entre l’effet de la médication et celui de la maladie. De plus, la réponse rétinienne périphérique est atteinte chez les enfants épileptiques exposés au Sabril® en comparaison avec les enfants neurologiquement sains. La réponse rétinienne périphérique semble liée à la durée d’exposition à la médication. Ces résultats corroborent ceux rapportés dans la littérature. En somme, les résultats de cette thèse offrent une méthode complémentaire, rapide, fiable, objective à celles connues pour l’évaluation des champs visuels chez les enfants. Ils apportent aussi un éclairage nouveau sur les impacts à long terme possibles chez les enfants exposés au VGB dans la petite enfance.

Le développement visuel et cognitif chez les enfants nés à terme ou prématurément

Au cours des 25 dernières années, les recherches sur le développement visuel chez l’humain à l’aide de l’électrophysiologie cérébrale et des potentiels évoqués visuels (PEV) ont permis d’explorer plusieurs fonctions associées au cortex visuel. Néanmoins, le développement de certaines d’entre elles (p. ex. segmentation des textures), tout comme les effets de la prématurité sur celles-ci, sont des aspects qui nécessitent d’être davantage étudiés. Par ailleurs, compte tenu de l’importance de la vision dans le développement de certaines fonctions cognitives (p. ex. lecture, visuomotricité), de plus en plus de recherches s’intéressent aux relations entre la vision et la cognition. Les objectifs généraux de la présente thèse étaient d’étudier le développement visuel chez les enfants nés à terme et nés prématurément à l’aide de l’électrophysiologie, puis de documenter les impacts de la prématurité sur le développement visuel et cognitif. Deux études ont été réalisées. La première visait à examiner, chez des enfants nés prématurément, le développement des voies visuelles primaires durant la première année de vie et en début de scolarisation, ainsi qu’à documenter leur profil cognitif et comportemental. À l’aide d’un devis semi-longitudinal, dix enfants nés prématurément ont été évalués à l’âge de six mois (âge corrigé) et à 7-8 ans en utilisant des PEV, et des épreuves cognitives et comportementales à l’âge scolaire. Leurs résultats ont été comparés à ceux de 10 enfants nés à terme appariés pour l’âge. À six mois, aucune différence de latence ou d’amplitude des ondes N1 et P1 n’a été trouvée entre les groupes. À l’âge scolaire, les enfants nés prématurément montraient, comparativement aux enfants nés à terme, une plus grande amplitude de N1 dans la condition P-préférentielle et dans celle co-stimulant les voies M et P, et de P1 (tendance) dans la condition M-préférentielle. Aucune différence n’a été trouvée entre les groupes aux mesures cognitives et comportementales. Ces résultats suggèrent qu’une naissance prématurée exerce un impact sur le développement des voies visuelles centrales. L’objectif de la seconde étude était de documenter le développement des processus de segmentation visuelle des textures durant la petite enfance chez des enfants nés à terme et nés prématurément à l’aide des PEV et d’un devis transversal. Quarante-cinq enfants nés à terme et 43 enfants nés prématurément ont été évalués à 12, 24 ou 36 mois (âge corrigé pour les prématurés à 12 et 24 mois). Les résultats indiquaient une diminution significative de la latence de la composante N2 entre 12 et 36 mois en réponse à l’orientation, à la texture et à la segmentation des textures, ainsi qu’une diminution significative d’amplitude pour l’orientation entre 12 et 24 mois, et pour la texture entre 12 et 24 mois, et 12 et 36 mois. Les comparaisons entre les enfants nés à terme et ceux nés prématurément démontraient une amplitude de N2 réduite chez ces derniers à 12 mois pour l’orientation et la texture. Bien que ces différences ne fussent plus apparentes à 24 mois, nos résultats semblent refléter un délai de maturation des processus visuel de bas et de plus haut niveau chez les enfants nés prématurément, du moins, pendant la petite enfance. En conclusion, nos résultats indiquent que la prématurité, même sans atteinte neurologique importante, altère le développement des fonctions visuelles à certaines périodes du développement et mettent en évidence l’importance d’en investiguer davantage les impacts (p. ex. cognitifs, comportementaux, scolaires) à moyen et long-terme.

Medición del potencial evocado cognitivo, P300, en un grupo de individuos colombianos sanos

Los potenciales evocados cognitivos son mediciones electrofisiológicas relacionadas con procesosque tienen que ver con ciertas funciones cognitivas. El potencial cognitivo P300 está específicamenterelacionado con procesos de atención. Objetivo: identificar valores para la latencia y amplitud deonda P300 en una muestra de individuos colombianos y describir su comportamiento con respectoa edad, género y escolaridad de los sujetos. Método: se estudiaron 122 sujetos sanos entre los 6 y80 años, se practicó medición del potencial según la metodología odd-ball, en las derivaciones Czy Pz. Resultados: se identificaron valores medianos, mínimos y máximos para diferentes gruposetarios y se estableció que la latencia de la onda P300 aumenta con la edad de los individuos yque, por el contrario, la amplitud de la misma tiende a disminuir. De igual forma, al correlacionarlatencia y amplitud, se evidenció una relación inversa. Conclusiones: no se encontraron diferenciaspara latencia y amplitud de onda relacionadas con el género ni la escolaridad de los sujetos, asícomo tampoco se halló diferencia al realizar la medición en la derivación Pz comparada con laonda obtenida en la derivación Cz.

A new hybrid BCI paradigm based on P300 and SSVEP

Background: P300 and steady-state visual evoked potential(SSVEP) approaches have been widely used for brain–computer interface (BCI) systems. However, neither of these approaches can work for all subjects. Some groups have reported that a hybrid BCI that combines two or more approaches might provide BCI functionality to more users. Hybrid P300/SSVEP BCIs have only recently been developed and validated, and very few avenues to improve performance have been explored. New method: The present study compares an established hybrid P300/SSVEP BCIs paradigm to a new paradigm in which shape changing, instead of color changing, is adopted for P300 evocation to decrease the degradation on SSVEP strength. Result: The result shows that the new hybrid paradigm presented in this paper yields much better performance than the normal hybrid paradigm. Comparison with existing method: A performance increase of nearly 20% in SSVEP classification is achieved using the new hybrid paradigm in comparison with the normal hybrid paradigm.Allthe paradigms except the normal hybrid paradigm used in this paper obtain 100% accuracy in P300 classification. Conclusions: The new hybrid P300/SSVEP BCIs paradigm in which shape changing, instead of color changing, could obtain as high classification accuracy of SSVEP as the traditional SSVEP paradigm and could obtain as high classification accuracy of P300 as the traditional P300 paradigm. P300 did not interfere with the SSVEP response using the new hybrid paradigm presented in this paper, which was superior to the normal hybrid P300/SSVEP paradigm.