Distinct neuronal circuits underlying the bahavioral and physiological components of the fear response

Abstract : Expression of fear involves changes in a number of behavioral and physiological parameters that are triggered by the central amygdala (CeA). The fear circuit also includes a series of brain stem nuclei that are the final effectors of the changes induced by the fear reaction. The CeA expresses many different neuropeptide receptors that can modulate fear responses. Today, the precise organization and the modulation of projections from the amygdala to the brain stem are still poorly understood. The aim of this project was to better understand the organization and the modulation of the fear circuit. To investigate this we first determined whether the CeA is composed of separate neuronal populations, where each one projects to specific brain stem nuclei, or whether single CeA neurons project to several nuclei. For this purpose, we first selected two brain stem nuclei implicated in the modulation of different components of the fear reactions, the periaqueductal gray (implicated in freezing) and the nucleus of solitary tract (implicated in heart rate modulation). We then performed double injections of two different retrograde tracers in these two nuclei and we quantified the subsequent presence of co-labelling in the CeA. We found that neurons projecting to the PAG and to the NTS are organized in separate populations. Subsequent electrophysiological recordings of the two populations revealed that PAG and NTS projecting neurons also have different electrophysiological characteristics. We then verified in vitro whether the neurons projecting to different brain stem nuclei express specific combinations of neuropeptide receptors, and whether a neuropeptide acting pre-synaptically (oxytocin) specifically modulates one of these two projections. We did not find differences at the level of expression of neurópeptide receptors, but we observed that oxytocin, a neuropeptide with anxiolytic properties, modulates PAG projecting neurons without affecting NTS projecting neurons. As oxytocin appeared to specifically modulate projections to the PAG, involved in the modulation of the freezing reaction, but did not affect the projections to the NTS, implicated in the modulation of cardiovascular parameters, we verified how this modulation translates in living animals. We investigated the effects of infra-amygdala injection of oxytocin on cardiovascular and behavioral changes induced by contextual fear conditioning. We found that oxytocin decreased the freezing response without affecting the cardiovascular system. Finally, as neuropeptides are considered potential future anxiolytics, we investigated whether diazepam and oxytocin, acting on the same circuit, had additive effects. This question was addressed exclusively with an in vitro electrophysiological approach. We obtained that oxytocin and diazepam, when co-applied, had an additive effect on both synaptic transmission and neuronal activity. These results open new perspectives for the possible clinical applications of oxytocin. Résumé : L'expression de la peur est accompagnée par de nombreux changements physiologiques et comportementaux qui sont déclenchés par l'amygdale centrale (CeA). Le circuit inclue aussi une série de noyaux du tronc cérébrale qui sont les effecteurs des différentes composantes de la réaction de peur. On sait que CeA envoie des projections aux noyaux du tronc cérébral et que ces neurones expriment une grande variété de récepteurs aux neuropeptides. Par contre, l'organisation des projections, ainsi que la modulation de ces projections par les neuropeptides reste encore peu connue. Avec ce projet, on premièrement voulu déterminer si CeA est composée de populations neuronales séparées qui projettent vers un noyau spécifique, ou bien si chaque neurones envoie des projections vers plusieurs noyaux. A ce propos, on a effectué des doubles injections de deux traceurs rétrogrades différentes dans deux noyaux du tronc cérébral impliqués dans des différentes composantes des réactions de peur. On a injecté la substance grise périaqueducale (PAG), qui est impliquée dans la réponse d'immobilisation, ainsi que le noyau du tractus solitaire (NTS) qui est responsable des changements cardiovasculaires. On a ensuite quantifié la présence de neurones contenant les deux traceurs dans CeA. On a trouvé que la plupart des neurones de l'amygdale centrale projettent vers un noyau spécifique, et on peut donc dire que l'amygdale semble être composée de populations neuronales séparées. On a ensuite mesuré les caractéristiques électrophysiologiques de ces deux projections et on a trouvé des différences substantielles concernant la résistance membranaire, la capacitance, le potentiel membranaire de repos ainsi que la fréquence des potentiels d'action spontanés. Puis, comme beaucoup de neuropéptides dans l'amygdale exercent un effet modulatoire sûr les réactions de peur et sur l'anxiété, on a étudié les effets directs et indirects d'une série de neuropeptides sur les différentes projections pour évaluer s'il y a des neuropeptides qui agissent spécifiquement sur une. On n'a pas trouvé de différences entre neurones qui projettent vers le PAG et neurones qui projettent vers le NTS concernant les effets de neuropeptides qui agissent directement sur ces cellules. Par contre, on a trouvé que l'ocytocine, un neuropeptide qui se lie à des récepteurs dans la partie latérale de l'amygdale centrale et inhibe de façon indirecte les neurones de l'amygdala centrale médiale, module les projections vers le PAG sans affecter celles qui vont vers le NTS. Comme le PAG est impliqué dans la réponse d'immobilisation, alors que le NTS est impliqué dans la modulation cardiovasculaire, on a ensuite étudié les effets de l'ocytocine injectée dans l'amygdale de rat vivants sur les réactions de peur conditionnées. On a trouvé que l'ocytocine diminue la réponse d'immobilisation sans par contre affecter la réponse cardiovasculaire. Pour terminer, on a vérifié si l'ocytocine potentialise les effets d'un médicament anxiolytique, le diazeparn. Avec une étude in vitro on a trouvé qu'une co-application d'ocytocine et diazeparn résulte en un effet additionnel à la fois sur la transmission synaptique ainsi que sur l'activité neuronale des neurones de l'amygdale centrale médiale. Ces résultats ouvrent des nouvelles perspectives pour une potentielle utilisation clinique de l'ocytocine.

Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy.

In 2008 we published the first set of guidelines for standardizing research in autophagy. Since then, research on this topic has continued to accelerate, and many new scientists have entered the field. Our knowledge base and relevant new technologies have also been expanding. Accordingly, it is important to update these guidelines for monitoring autophagy in different organisms. Various reviews have described the range of assays that have been used for this purpose. Nevertheless, there continues to be confusion regarding acceptable methods to measure autophagy, especially in multicellular eukaryotes. A key point that needs to be emphasized is that there is a difference between measurements that monitor the numbers or volume of autophagic elements (e.g., autophagosomes or autolysosomes) at any stage of the autophagic process vs. those that measure flux through the autophagy pathway (i.e., the complete process); thus, a block in macroautophagy that results in autophagosome accumulation needs to be differentiated from stimuli that result in increased autophagic activity, defined as increased autophagy induction coupled with increased delivery to, and degradation within, lysosomes (in most higher eukaryotes and some protists such as Dictyostelium) or the vacuole (in plants and fungi). In other words, it is especially important that investigators new to the field understand that the appearance of more autophagosomes does not necessarily equate with more autophagy. In fact, in many cases, autophagosomes accumulate because of a block in trafficking to lysosomes without a concomitant change in autophagosome biogenesis, whereas an increase in autolysosomes may reflect a reduction in degradative activity. Here, we present a set of guidelines for the selection and interpretation of methods for use by investigators who aim to examine macroautophagy and related processes, as well as for reviewers who need to provide realistic and reasonable critiques of papers that are focused on these processes. These guidelines are not meant to be a formulaic set of rules, because the appropriate assays depend in part on the question being asked and the system being used. In addition, we emphasize that no individual assay is guaranteed to be the most appropriate one in every situation, and we strongly recommend the use of multiple assays to monitor autophagy. In these guidelines, we consider these various methods of assessing autophagy and what information can, or cannot, be obtained from them. Finally, by discussing the merits and limits of particular autophagy assays, we hope to encourage technical innovation in the field.

Implantació ERP SAP R/3 a l'empresa Quimiwork

Implantació ERP SAP R/3 a una organització del sector químic.

Projecte d'implantació del sistema de gestió empresarial SAP R/3

Projecte d'implantació del sistema SAP R/3 que inclou les fases d'anàlisi i de disseny funcional.

Implantació de SAP R/3 a una empresa del sector cerveser

L'objectiu d'aquest TFC és la realització d'un estudi del projecte sobre la implantació d'un sistema de gestió integrat ERP (Enterprise Resource Planning) a una empresa fictícia del sector cerveser CePe (Cerveses Penedès) d'acord amb els objectius estratègics de l'empresa.

Implantació d'un sistema SAP R/3 en una empresa química farmacèutica

Projecte d'implantació d'un sistema de gestió ERP SAP R/3.

Cross-species and cross-platform gene expression studies with the Bioconductor-compliant R package 'annotationTools'.

Background: The variety of DNA microarray formats and datasets presently available offers an unprecedented opportunity to perform insightful comparisons of heterogeneous data. Cross-species studies, in particular, have the power of identifying conserved, functionally important molecular processes. Validation of discoveries can now often be performed in readily available public data which frequently requires cross-platform studies.Cross-platform and cross-species analyses require matching probes on different microarray formats. This can be achieved using the information in microarray annotations and additional molecular biology databases, such as orthology databases. Although annotations and other biological information are stored using modern database models ( e. g. relational), they are very often distributed and shared as tables in text files, i.e. flat file databases. This common flat database format thus provides a simple and robust solution to flexibly integrate various sources of information and a basis for the combined analysis of heterogeneous gene expression profiles.Results: We provide annotationTools, a Bioconductor-compliant R package to annotate microarray experiments and integrate heterogeneous gene expression profiles using annotation and other molecular biology information available as flat file databases. First, annotationTools contains a specialized set of functions for mining this widely used database format in a systematic manner. It thus offers a straightforward solution for annotating microarray experiments. Second, building on these basic functions and relying on the combination of information from several databases, it provides tools to easily perform cross-species analyses of gene expression data.Here, we present two example applications of annotationTools that are of direct relevance for the analysis of heterogeneous gene expression profiles, namely a cross-platform mapping of probes and a cross-species mapping of orthologous probes using different orthology databases. We also show how to perform an explorative comparison of disease-related transcriptional changes in human patients and in a genetic mouse model.Conclusion: The R package annotationTools provides a simple solution to handle microarray annotation and orthology tables, as well as other flat molecular biology databases. Thereby, it allows easy integration and analysis of heterogeneous microarray experiments across different technological platforms or species.

L'exploitation des eaux souterraines en Syrie centrale : rupture rhétorique et continuité des pratiques

La « surexploitation » des eaux souterraines est devenue au début des années 2000 une thématique majeure des programmes de développement des régions semi arides et arides de Syrie. Les fondements scientifiques du discours de surexploitation posent cependant question à plus d'un titre. Mobilisant une notion mal définie, le diagnostic de surexploitation réinterprète d'anciennes données soviétiques qui n'ont pas été actualisées. D'autre part, appliqué globalement à des espaces très hétérogènes, il n'apporte aucun élément d'évaluation et de régulation des pratiques d'exploitation. Les mesures de conservation des eaux souterraines qu'il justifie offrent alors un paradoxe. Présentées comme des mesures de restriction de l'exploitation des eaux souterraines, leur application dans les régions semi-arides a conduit à pénaliser les agriculteurs qui font l'usage le plus efficace de la ressource hydrique sans pour autant réduire la consommation en eau.

Long-distance wound signalling in arabidopsis

The leaves of all plants use elaborate and inducible defence systems to protect themselves. A wide variety of such defences are known and they include defence chemicals such as alkaloids, phenolics and terpenes, physical structures ranging from fibre cells to silica deposits, and a wide variety of defence proteins many of which target digestive processes in herbivores. It has long been known that the defence responses of plants under attack by insects are not restricted to the site of attack. Instead, if a leaf is damaged, defence can be triggered in other parts of the plant body, for example in distal leaves or even in roots and flowers. This raises the question of what are the organ-to-organ signals that coordinate this process. Several hypotheses have been proposed. These include the long-distance transfer of chemical signals through the plant vasculature, hydraulic signals that may transit through the xylem, and electrical signals that would move through living tissues such as the phloem. Much evidence for each of these scenarios has been published. In this thesis we took advantage of the fact that many plant defence responses are regulated by a signal transduction pathway based on a molecule called jasmonic acid. We used this molecule, one of its derivatives (jasmonoyl-isoleucine), and some of the genes it regulates as markers. Using these we investigated the possible role of the electrical signals in the leaf- to-leaf activation of the jasmonate pathway. We found that feeding insects stimulate easily detected electrical activity in the leaves of Arabidopsis thaliana and we used non-invasive surface electrodes to record this activity. This approach showed that jasmonate pathway activity and the electrical activity provoked by mechanical wounding occurred within identical spatial boundaries. Measurements of the apparent speed of surface potentials agreed well with previous velocity estimates for the speed of leaf-to-leaf signals that activate the jasmonate pathway. Using this knowledge we were able to investigate the effects of current injection into Arabidopsis leaves. This resulted in the strong expression of many jasmonate-regulated genes. All these results showed that electrical activity and the activation of jasmonate signalling were highly correlated. In order to test for possible causal links between the two processes, we conducted a small-scale reverse genetic screen on a series of T-DNA insertion mutants in ion channel genes and in other genes encoding proteins such as proton pumps. This screen, which was based on surface potential measurements, revealed that mutations in genes related to ionotropic glutamate receptors in animals had impaired electrical activity after wounding. Combining mutation of two of these glutamate-receptor-like genes in a double mutant reduced the response of leaves to current injection. When a leaf of this double mutant was wounded it failed to transmit a long-distance signal to a distal leaf. This result distinguished the double mutant from the wild-type plant and provides the first genetic evidence that electrical signalling is necessary to coordinate defence responses between organs in plants. - Les feuilles des plantes disposent de systèmes de défense inductibles très élaborés. Un grand nombre de ces systèmes de défenses sont connus et sont basés sur des composés chimiques comme les alcaloïdes, les composés phénoliques ou les terpènes, des systèmes physiques allant de la production de cellules fibreuses aux cristaux de silice ainsi qu'un grand nombre de protéines de défense ciblant le processus digestif des herbivores. Il est connu dépuis longtemps que la réponse défensive de la plante face à l'attaque pas un insecte n'est pas seulement localisée au niveau de la zone d'attaque. A la place, si une feuille est attaquée, les systèmes de défense peuvent être activés ailleurs dans la plante, comme par exemple dans d'autres feuilles, les racines ou même les fleurs. Ces observations soulèvent la question de la nature des signaux d'organes à organes qui régulent ces systèmes. Plusieurs hypothèses ont été formulées; une ou plusieures molécules pourraient être véhiculées dans la plante grâce au système vasculaire, un signal hydraulique transmis au travers du xylème ou encore des signaux électriques transmis par les cellules comme dans le phloème par exemple. De nombreuses études ont été publiées sur ces différentes hypothèses. Dans ce travail de thèse, nous avons choisi d'utiliser à notre avantage le fait que de nombreuses réponses de défense de la plante sont régulées par une même voie de signalisation utilisant l'acide jasmonique. Nous avons utilisé comme marqueurs cette molécule, un de ses dérivés (le jasmonoyl-isoleucine) ainsi que certains des gènes que l'acide jasmonique régule. Nous avons alors testé l'implication de la transmission de signaux électriques dans l'activation de la voie du jasmonate de feuille à feuille. Nous avons découvert que les insectes qui se nourrissent de feuilles d'Arabidopsis thaliana activent un signal électrique que nous avons pu mesurer grâce à une technique non invasive d'électrodes de surface. Les enregistrements ont montré que la génération de signaux électriques et l'activation de la voie du jasmonate avaient lieu aux mêmes endroits. La mesure de la vitesse de déplacement des impulsions électriques correspond aux estimations faites concernant l'activation de la voie du jasmonate. Grâce à cela, nous avons pu tester l'effet d'injection de courant électrique dans les feuilles d'Arabidopsis. La conséquence a été une forte expression de nombreux gènes de la voie du jasmonate, suggérant une forte corrélation entre l'activité électrique et l'activation de la voie du jasmonate. Afin de tester le lien de cause entre ces deux phénomènes, nous avons entrepris un criblage génétique sur une série de mutants d'insertion à l'ADN-T dans des gènes de canaux ioniques et d'autres gènes d'intérêt comme les gènes des pompes à protons. Ce criblage, basé sur la mesure de potentiels de surface, a permis de montrer que plusieurs mutations de gènes liés aux récepteurs au glutamate ionotropique présentent une baisse drastique de leurs activités électriques après une blessure mécanique des feuilles par rapport au type sauvage. Par la combinaison de deux mutations de ces récepteurs au glutamate en un double mutant, on obtient une réponse à la stimulation électrique encore plus faible. Quand une feuille du double mutant est blessée, elle est incapable de transmettre un signal à longue distance vers une feuille éloignée. Ce résultat permet de distinguer le double mutant de la plante sauvage et amène la première preuve génétique que l'activité électrique est nécessaire pour coordonner les réponses de défense entre les organes chez les plantes.

Revisió de la Guia d’avaluació del testimoni en violència de gènere (GAT-VIG-R)

L’actual document és el resultat final d’un treball engegat l’any 2009 per la comunitat de pràctica dels Psicòlegs dels equips d’assessorament tècnic penal arran de la implementació progressiva del programa Compartim, de gestió del coneixement al Departament de Justícia. És en aquest marc de treball col·laboratiu que els psicòlegs dels equips d’assessorament tècnic penal vam decidir que el contingut del producte de coneixement a elaborar havia de centrar-se en una tasca en què tots i totes ens hi sentíssim vinculats i motivats perquè respongués a una necessitat tècnica important: l’anàlisi de la credibilitat dels testimonis en violència de gènere atesa l’increment demanda per part dels òrgans judicials sobre el testimoni en violència de gènere, des de la creació l’any 2004 del Jutjat de Violència vers la Dona. Així és en aquest camp en què decidim, l’any 2009, fer un pas endavant i analitzar en profunditat les tècniques que hi ha actualment sobre l’anàlisi de la credibilitat del testimoni adult en violència de gènere per tal de valorar la seva possible eficàcia i la seva posterior administració mitjançant la revisió de la Guia d’avaluació del testimoni en violència de gènere, instrument de Juárez, J.R., Mateu, A. i Sala, E. el 2007 (publicat pel CEJFE, Departament de Justícia, 2007). Ja el novembre de 2010 publicàvem un primer estudi on es presentaven unes primeres conclusions fetes arran de la revisió de la Guia d’avaluació del testimoni en violència de gènere esmentada. Després d’aquests 3 anys, a hores d’ara ja estem en disposició de poder presentar els resultats d’un treball que, independentment dels seus resultats, de la seva futura aplicació i de la seves possibles repercussions en l’àmbit de la justícia, volem remarcar que és fruit d’un treball conjunt, col·laboratiu i cooperatiu, fruit del debat, de l’intercanvi de coneixements, de la reflexió i de l’optimització tècnica de professionals especialitzats en l’àmbit com són el conjunt dels psicòlegs dels equips d’assessorament tècnic penal de Catalunya. Així en aquest espai s’ha aconseguit el que ja s’havia iniciat a l’anterior estudi: convertir el coneixement implícit en explícit, l’informal en formal, de privat a públic, en definitiva socialitzar i compartir el coneixement dels membres individuals de la comunitat per tal de poder dotar la nostra organització d’un patrimoni intel·lectual col·lectiu de més qualitat i, finalment, poder donar un millor servei públic des de la globalitat del territori. D’aquesta manera, i en la mateixa línia de treball, des de la publicació de l’anterior estudi (novembre 2010) i fins ara, es va continuar amb l’ampliació de la mostra incrementat aquesta de 31 a 83 casos cosa que ja ens permet amb més seguretat dibuixar un perfil sociodemogràfic, psicològic i del testimoni en casos de violència de gènere sobre els quals els òrgans judicials demanen pericials psicològiques de la denunciant.

Evidence-based Economic Policy - Three Essays in Applied Microeconometrics

Over thirty years ago, Leamer (1983) - among many others - expressed doubts about the quality and usefulness of empirical analyses for the economic profession by stating that "hardly anyone takes data analyses seriously. Or perhaps more accurately, hardly anyone takes anyone else's data analyses seriously" (p.37). Improvements in data quality, more robust estimation methods and the evolution of better research designs seem to make that assertion no longer justifiable (see Angrist and Pischke (2010) for a recent response to Leamer's essay). The economic profes- sion and policy makers alike often rely on empirical evidence as a means to investigate policy relevant questions. The approach of using scientifically rigorous and systematic evidence to identify policies and programs that are capable of improving policy-relevant outcomes is known under the increasingly popular notion of evidence-based policy. Evidence-based economic policy often relies on randomized or quasi-natural experiments in order to identify causal effects of policies. These can require relatively strong assumptions or raise concerns of external validity. In the context of this thesis, potential concerns are for example endogeneity of policy reforms with respect to the business cycle in the first chapter, the trade-off between precision and bias in the regression-discontinuity setting in chapter 2 or non-representativeness of the sample due to self-selection in chapter 3. While the identification strategies are very useful to gain insights into the causal effects of specific policy questions, transforming the evidence into concrete policy conclusions can be challenging. Policy develop- ment should therefore rely on the systematic evidence of a whole body of research on a specific policy question rather than on a single analysis. In this sense, this thesis cannot and should not be viewed as a comprehensive analysis of specific policy issues but rather as a first step towards a better understanding of certain aspects of a policy question. The thesis applies new and innovative identification strategies to policy-relevant and topical questions in the fields of labor economics and behavioral environmental economics. Each chapter relies on a different identification strategy. In the first chapter, we employ a difference- in-differences approach to exploit the quasi-experimental change in the entitlement of the max- imum unemployment benefit duration to identify the medium-run effects of reduced benefit durations on post-unemployment outcomes. Shortening benefit duration carries a double- dividend: It generates fiscal benefits without deteriorating the quality of job-matches. On the contrary, shortened benefit durations improve medium-run earnings and employment possibly through containing the negative effects of skill depreciation or stigmatization. While the first chapter provides only indirect evidence on the underlying behavioral channels, in the second chapter I develop a novel approach that allows to learn about the relative impor- tance of the two key margins of job search - reservation wage choice and search effort. In the framework of a standard non-stationary job search model, I show how the exit rate from un- employment can be decomposed in a way that is informative on reservation wage movements over the unemployment spell. The empirical analysis relies on a sharp discontinuity in unem- ployment benefit entitlement, which can be exploited in a regression-discontinuity approach to identify the effects of extended benefit durations on unemployment and survivor functions. I find evidence that calls for an important role of reservation wage choices for job search be- havior. This can have direct implications for the optimal design of unemployment insurance policies. The third chapter - while thematically detached from the other chapters - addresses one of the major policy challenges of the 21st century: climate change and resource consumption. Many governments have recently put energy efficiency on top of their agendas. While pricing instru- ments aimed at regulating the energy demand have often been found to be short-lived and difficult to enforce politically, the focus of energy conservation programs has shifted towards behavioral approaches - such as provision of information or social norm feedback. The third chapter describes a randomized controlled field experiment in which we discuss the effective- ness of different types of feedback on residential electricity consumption. We find that detailed and real-time feedback caused persistent electricity reductions on the order of 3 to 5 % of daily electricity consumption. Also social norm information can generate substantial electricity sav- ings when designed appropriately. The findings suggest that behavioral approaches constitute effective and relatively cheap way of improving residential energy-efficiency.