Pratiques parentales coercitives, anxiété et traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé: corrélats neuronaux, biologiques, physiologiques et comportementaux

L’adversité tôt dans la vie est associée au développement de symptômes anxieux pouvant perdurer jusqu’à l’âge adulte (Casey et el, 2010, Pine 2003). Des études chez l’adulte suggèrent que ces liens pourraient être associés à des altérations du « circuit de la peur » qui inclut l’amygdale, l’hippocampe antérieur, l’insula et le cortex préfrontal (Marek, 2013, Etkin & Wager, 2007). Ceci a cependant peu été étudié chez les jeunes. L’objectif principal de cette thèse était de définir les corrélats comportementaux, physiologiques, biologiques et neuronaux du traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé, en lien ou non avec un historique d’adversité -- sous la forme de pratiques parentales coercitives -- et d’anxiété. D’abord, puisque nous nous intéressions aux pratiques parentales coercitives chroniques, nous avons examiné leur évolution et facteurs de risque, en nous concentrant sur la période de 17 à 72 mois. Un total de 2045 dyades mère-enfant ont été incluses dans une analyse de courbe de croissance latente. Nous avons démontré que la coercition maternelle suit une évolution non linéaire durant cette période et atteint un sommet à 42 mois. Les facteurs de risque relatifs à l’enfant et à la mère, mesurés à 17 mois, permettent de prédire les niveaux de coercition à 42 mois. Finalement, les prédicteurs relatifs à l’enfant et l’efficacité maternelle prédisent l’évolution des pratiques parentales coercitives entre 17 et 72 mois. Ensuite, afin de définir une méthodologie solide pour étudier le traitement de la peur chez des jeunes, nous avons adapté une tâche développée par Lau et ses collaborateurs (2008), employant des visages féminins comme stimuli. Le sexe des participants et des visages employés comme stimuli pouvant potentiellement moduler le traitement de la peur (Kret & de Gelder, 2012; McClure, 2000), nous avons étudié leurs influences respectives sur les réponses électrodermales et subjectives de peur durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 117 jeunes. Nous avons démontré que les stimuli féminins suscitent des réponses davantage comparables entre les garçons et les filles que les stimuli masculins. De plus, nous avons observé un effet du « même sexe », caractérisé par un conditionnement différentiel uniquement face aux stimuli du même sexe que le participant. Finalement, nous avons exploré les différences individuelles et conjointes associées aux différents niveaux de pratiques parentales coercitives et d’anxiété en termes de réponses de peur et d’activité cérébrale, durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 84 jeunes. Nous avons démontré que la coercition est spécifiquement associée au fonctionnement du lobe temporal médian et aux interactions entre l’amygdale et l’insula, durant le conditionnement. Durant l’extinction, les niveaux d’anxiété étaient associés à des différences spécifiques d’activation du gyrus cingulaire antérieur (GCA) dorsal. Enfin, les pratiques parentales coercitives et l’anxiété interagissent et viennent moduler la connectivité fonctionnelle amygdale - GCA rostral, l’activation d’une sous-région du GCA dorsal et les réponses subjectives de peur. Ces résultats ajoutent une pièce au casse-tête des neurosciences développementales et fournissent des pistes intéressantes pour le développement d’interventions futures.

The Effect of Water Consumption on Schoolchildren's Fine Motor Skills, Cognitive Function and Mood

Previous research has suggested that dehydration may have a negative effect on some aspects of mood, cognitive performance and motor skills (Benton, 2011). Furthermore, a large proportion of children arrive at school in a dehydrated state (Baron, Courbebaisse, Lepicard, & Friedlander, 2015). The present work investigated whether supplementing children with water may, as a consequence of reducing dehydration, improve their cognitive performance and motor skills. In studies 1, 2, 3 and 5, it was found that tasks that predominantly tested motor skills, were improved in children who had a drink, compared to those who did not. Furthermore, study 3 showed that this effect was moderated by hydration status. One theoretical explanation for the poorer performance of dehydrated children is that they may lack the neurological resources to sustain their effort and thus performance does not improve over time. In support of this, these studies showed that, when re-hydrated, performance on these tasks improves to the level of non-dehydrated children. Study 2 showed that the number of errors increased in a StopSignal task in children that had high self-rated levels of thirst, compared to low levels: and hydration status did not moderate this effect. A possible explanation for the increased number of errors in children with high self-rated thirst is that the thirst sensation diverts attention away from the task, causing task performance to deteriorate. In study 4, it was observed that there was a large variation in intra-individual and inter-individual hydration scores throughout the day, which was not related to volume drank or levels of thirst. Further studies should use imaging techniques to study brain activity during dehydration and rehydration, and during periods of high thirst, to help to further elucidate the mechanism underlying the negative effect of dehydration on motor performance, and the effect of self-rated thirst on attention.

Functional Magnetic Resonance Imaging Neurofeedback and Motor training for Parkinson’s Disease: Randomised Trial

Objective: Real-time functional magnetic resonance imaging (rt-fMRI) neurofeedback (NF) uses feedback of the patient’s own brain activity to self-regulate brain networks which in turn could lead to a change in behaviour and clinical symptoms. The objective was to determine the effect of neurofeedback and motor training and motor training (MOT) alone on motor and non-motor functions in Parkinson’s disease (PD) in a 10-week small Phase I randomised controlled trial. Methods: 30 patients with PD (Hoehn & Yahr I-III) and no significant comorbidity took part in the trial with random allocation to two groups. Group 1 (NF: 15 patients) received rt-fMRI-NF with motor training. Group 2 (MOT: 15 patients) received motor training alone. The primary outcome measure was the Movement Disorder Society – Unified Parkinson’s Disease Rating Scale-Motor scale (MDS-UPDRS-MS), administered pre- and post-intervention ‘off-medication’. The secondary outcome measures were the ‘on-medication’ MDS-UPDRS, the Parkinson’s disease Questionnaire-39, and quantitative motor assessments after 4 and 10 weeks. Results: Patients in the NF group were able to upregulate activity in the supplementary motor area by using motor imagery. They improved by an average of 4.5 points on the MDS-UPDRS-MS in the ‘off-medication’ state (95% confidence interval: -2.5 to -6.6), whereas the MOT group improved only by 1.9 points (95% confidence interval +3.2 to -6.8). However, the improvement did not differ significantly between the groups. No adverse events were reported in either group. Interpretation: This Phase I study suggests that NF combined with motor training is safe and improves motor symptoms immediately after treatment, but larger trials are needed to explore its superiority over active control conditions. Clinical Trial website : Unique Identifier: NCT01867827 URL: https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT01867827?term=NCT01867827&rank=1

Tractographie de la matière blanche orientée par a priori anatomiques et microstructurels = White matter tractography guided by anatomical and microstructural priors

Résumé : L'imagerie par résonance magnétique pondérée en diffusion est une modalité unique sensible aux mouvements microscopiques des molécules d'eau dans les tissus biologiques. Il est possible d'utiliser les caractéristiques de ce mouvement pour inférer la structure macroscopique des faisceaux de la matière blanche du cerveau. La technique, appelée tractographie, est devenue l'outil de choix pour étudier cette structure de façon non invasive. Par exemple, la tractographie est utilisée en planification neurochirurgicale et pour le suivi du développement de maladies neurodégénératives. Dans cette thèse, nous exposons certains des biais introduits lors de reconstructions par tractographie, et des méthodes sont proposées pour les réduire. D'abord, nous utilisons des connaissances anatomiques a priori pour orienter la reconstruction. Ainsi, nous montrons que l'information anatomique sur la nature des tissus permet d'estimer des faisceaux anatomiquement plausibles et de réduire les biais dans l'estimation de structures complexes de la matière blanche. Ensuite, nous utilisons des connaissances microstructurelles a priori dans la reconstruction, afin de permettre à la tractographie de suivre le mouvement des molécules d'eau non seulement le long des faisceaux, mais aussi dans des milieux microstructurels spécifiques. La tractographie peut ainsi distinguer différents faisceaux, réduire les erreurs de reconstruction et permettre l'étude de la microstructure le long de la matière blanche. Somme toute, nous montrons que l'utilisation de connaissances anatomiques et microstructurelles a priori, en tractographie, augmente l'exactitude des reconstructions de la matière blanche du cerveau.

Altered regulatory response of Rab7a and Rab9 in MM1 and VV2 subtype of Creutzfeldt-Jakob disease

The present study was undertaken to identify proteins interacting with PrPC that could provide new insights into its physiological functions and pathological role. We performed a target search for lysosomal network protein, Rab7a and Rab9, in frontal cortex and cerebellum of human brain from patients with sCJD-MM1 and sCJD-VV2. The intracellular level of Rab7a was increased significantly, when compared with healthy age-matched control. Interactions of PrPC and Rab7a/Rab9 were further investigated by using confocal laser scanning microscopy. Immunofluorescence results suggested potential interactions of Rab7a and PrPC. siRNA against the Rab7a gene was used to knockdown the expression of Rab7a protein in primary cell culture of cortical neurons from wild type mice. This depleted Rab7a resulted an impairment of PrPC trafficking leading to an accumulation of PrPC in the endocytosis pathway. Furthermore, interactions of Tau and Rab7a were investigated by using western blot analysis and confocal laser scanning microscopy. Cell cultures of cortex of wildtype mice were treated with siRNA-Tau, siRNA-Rab7 and control siRNA followed by immunofluorescence. The results of immunofluorescence suggested potential interaction of Tau and Rab7a. Cells lines treated with siRNA-Tau, the intracellular levels of Rab7a and Rab9 significantly increases and their localization is also modified. When we transfected this cells lines with siRNA-rab7a the accumulation of Tau decreases in cytosolic region and their localization was also modified when compared with control cells. In conclusion, this study may help to understand and characterize the subtype specific disease progression in CJD cases. Furthermore, it could be a step ahead to development of new treatment strategies for diseases subtype specific manner.

Entropy feature extraction of EEG signals for automatic person identification

The use of human brain electroencephalography (EEG) signals for automatic person identi cation has been investigated for a decade. It has been found that the performance of an EEG-based person identication system highly depends on what feature to be extracted from multi-channel EEG signals. Linear methods such as Power Spectral Density and Autoregressive Model have been used to extract EEG features. However these methods assumed that EEG signals are stationary. In fact, EEG signals are complex, non-linear, non-stationary, and random in nature. In addition, other factors such as brain condition or human characteristics may have impacts on the performance, however these factors have not been investigated and evaluated in previous studies. It has been found in the literature that entropy is used to measure the randomness of non-linear time series data. Entropy is also used to measure the level of chaos of braincomputer interface systems. Therefore, this thesis proposes to study the role of entropy in non-linear analysis of EEG signals to discover new features for EEG-based person identi- cation. Five dierent entropy methods including Shannon Entropy, Approximate Entropy, Sample Entropy, Spectral Entropy, and Conditional Entropy have been proposed to extract entropy features that are used to evaluate the performance of EEG-based person identication systems and the impacts of epilepsy, alcohol, age and gender characteristics on these systems. Experiments were performed on the Australian EEG and Alcoholism datasets. Experimental results have shown that, in most cases, the proposed entropy features yield very fast person identication, yet with compatible accuracy because the feature dimension is low. In real life security operation, timely response is critical. The experimental results have also shown that epilepsy, alcohol, age and gender characteristics have impacts on the EEG-based person identication systems.

A neuroimaging investigation of the association between aerobic fitness, hippocampal volume and memory performance in preadolescent children

Because children are becoming increasingly overweight, unhealthy and unfit, understanding the neurocognitive benefits of an active lifestyle in childhood has important public health and educational implications. Animal research has indicated that aerobic exercise is related to increased cell proliferation and survival in the hippocampus as well as enhanced hippocampal-dependent learning and memory. Recent evidence extends this relationship to elderly humans by suggesting that high aerobic fitness levels in older adults are associated with increased hippocampal volume and superior memory performance. The present study aimed to further extend the link between fitness, hippocampal volume, and memory to a sample of preadolescent children. To this end, magnetic resonance imaging was employed to investigate whether high- and low-fit 9- and 10-year-old children showed differences in hippocampal volume and if the differences were related to performance on an item and relational memory task. Relational but not item memory is primarily supported by the hippocampus. Consistent with predictions, high-fit children showed greater bilateral hippocampal volumes. Furthermore, hippocampal volume was positively associated with performance on the relational but not the item memory task. The findings are the first to suggest that aerobic fitness can impact the structure and function of the developing human brain.

Comprendre l’interaction entre la douleur et le système moteur : une étude novatrice combinant la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie

Résumé : L’interaction entre la douleur et le système moteur est bien connue en clinique et en réadaptation. Il est sans surprise que la douleur est un phénomène considérablement invalidant, affectant la qualité de vie de ceux et celles qui en souffrent. Toutefois, les bases neurophysiologiques qui sous-tendent cette interaction demeurent, encore aujourd’hui, mal comprises. Le but de la présente étude était de mieux comprendre les mécanismes corticaux impliqués dans l’interaction entre la douleur et le système moteur. Pour ce faire, une douleur expérimentale a été induite à l’aide d’une crème à base de capsaïcine au niveau de l’avant-bras gauche des participants. L'effet de la douleur sur la force des projections corticospinales ainsi que sur l’activité cérébrale a été mesuré à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et de l’électroencéphalographie (EEG), respectivement. L’analyse des données EEG a permis de révéler qu'en présence de douleur aiguë, il y a une augmentation de l’activité cérébrale au niveau du cuneus central (fréquence têta), du cortex dorsolatéral préfrontal gauche (fréquence alpha) ainsi que du cuneus gauche et de l'insula droite (toutes deux fréquence bêta), lorsque comparée à la condition initiale (sans douleur). Également, les analyses démontrent une augmentation de l'activité du cortex moteur primaire droit en présence de douleur, mais seulement chez les participants qui présentaient simultanément une diminution de leur force de projections corticales (mesurée avec la TMS t=4,45, p<0,05). Ces participants ont également montré une plus grande connectivité entre M1 et le cuneus que les participants dont la douleur n’a pas affecté la force des projections corticospinales (t=3,58, p<0,05). Ces résultats suggèrent qu’une douleur expérimentale induit, chez certains individus, une altération au niveau des forces de projections corticomotrices. Les connexions entre M1 et le cuneus seraient possiblement impliquées dans la survenue de ces changements corticomoteurs.

Adquisición y análisis de señales cerebrales utilizando el dispositivo MindWave

La actividad cerebral puede ser monitoreada mediante la electroencefalografía y utilizada como un indicador bioeléctrico. Este articulo muestra como un dispositivo de bajo costo y fácil acceso puede utilizarse para el desarrollo de aplicaciones basadas en interfaces cerebro-computador (BCI). Los resultados obtenidos muestran que el dispositivo MindWave puede efectivamente utilizarse para la adquisición de señales relacionadas a la actividad cerebral en diversas actividades cerebrales bajo la influencia de diversos estímulos. Se propone además el uso de la transformada Wavelet para el acondicionamiento de las señales EEG con el objetivo de utilizar algoritmos de inteligencia artificial y técnicas de reconocimiento de patrones para distinguir respuestas cerebrales.

Para um teatro anatómico: O impulso mental e o impulso corporal no trabalho do actor

O presente trabalho congrega, em si, o estabelecimento de uma ligação entre as áreas científica e artística, justificando o trabalho do actor com elementos inerentes à anatomia humana e aos progressos na ciência sobre o estudo do comportamento e cérebro humanos. A arte do actor é, neste estudo, vista como uma ciência de palco desenvolvida a partir do esqueleto e do corpo em vida, atentos aos impulsos psico-fisicos, prolongando a acção quotidiana na acção extra-quotidiana. Se na ciência a menor unidade, viva, do organismo humano é a célula, este estudo reclama o impulso como a unidade mínima do teatro e, por conseguinte, do trabalho de actor. Esta análise complementa-se, perspectivando a célula vivente como o núcleo da relação entre o invisível, como processo mental, e o visível como processo e manifestação física do trabalho do actor dentro e fora do palco. ABSTRACT; The present work congregates the creation of a connection between scientific and artistic areas, justifying the actor's work through characteristic elements of human anatomy and through the scientific advances on the study of the human brain and of human behaviour. ln this study, the actor's art, is viewed as a stage science based on the human skeleton and on the living body, both conscious of the psycho-physical impulses that extend everyday action to the extraordinary action. If in science the smallest living unit in the human body is the cell, then, this study argues that the impulse is the smallest unit in theater and therefore, of the actor's work. This analysis complements itself, envisaging the living cell as the core of the relationship between the invisible, as a mental process, and the visible, as a process of physical manifestation of the actor's work in(side) and out(side) of stage.

Influence du vieillissement et de la scolarité sur la compréhension du discours : apport de l’imagerie optique

La compréhension du discours, et son évolution au cours du vieillissement, constitue un sujet d’une grande importance par sa complexité et sa place dans la préservation de la qualité de vie des aînés. Les objectifs de cette thèse étaient d’évaluer l’influence du vieillissement et du niveau de scolarité sur les capacités de compréhension du discours et sur l’activité cérébrale s’y rattachant. Pour ce faire, trois groupes (jeunes adultes ayant un niveau universitaire de scolarité, personnes âgées ayant un niveau universitaire de scolarité et personnes âgées ayant un niveau secondaire de scolarité) ont réalisé une tâche où ils devaient lire de courtes histoires, puis estimer la véracité d’une affirmation concernant cette histoire. Les capacités de compréhension correspondant aux traitements de trois niveaux du modèle de construction-intégration de Kintsch (la microstructure, la macrostructure et le modèle de situation) ont été évaluées. L’imagerie optique (NIRS) a permis d’estimer les variations d’oxyhémoglobine (HbO) et de déoxyhémoglobine (HbR) tout au long de la tâche. Les résultats ont démontré que les personnes âgées étaient aussi aptes que les plus jeunes pour rappeler la macrostructure (essentiel du texte), mais qu’ils avaient plus de difficulté à rappeler la microstructure (détails) et le modèle de situation (inférence et intégration) suite à la lecture de courts textes. Lors de la lecture, les participants plus âgés ont également montré une plus grande activité cérébrale dans le cortex préfrontal dorsolatéral gauche, ce qui pourrait être un mécanisme de compensation tel que décrit dans le modèle CRUNCH. Aucune différence significative n’a été observée lors de la comparaison des participants âgés ayant un niveau universitaire de scolarité et ceux ayant un niveau secondaire, tant au niveau des capacités de compréhension que de l’activité cérébrale s’y rattachant. Les deux groupes ont cependant des habitudes de vie stimulant la cognition, entre autres, de bonnes habitudes de lecture. Ainsi, ces habitudes semblent avoir une plus grande influence que l’éducation sur les performances en compréhension et sur l’activité cérébrale sous-jacente. Il se pourrait donc que l’éducation influence la cognition en promouvant des habitudes favorisant les activités cognitives, et que ce soit ces habitudes qui aient en bout ligne un réel impact sur le vieillissement cognitif.

Pratiques parentales coercitives, anxiété et traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé: corrélats neuronaux, biologiques, physiologiques et comportementaux

L’adversité tôt dans la vie est associée au développement de symptômes anxieux pouvant perdurer jusqu’à l’âge adulte (Casey et el, 2010, Pine 2003). Des études chez l’adulte suggèrent que ces liens pourraient être associés à des altérations du « circuit de la peur » qui inclut l’amygdale, l’hippocampe antérieur, l’insula et le cortex préfrontal (Marek, 2013, Etkin & Wager, 2007). Ceci a cependant peu été étudié chez les jeunes. L’objectif principal de cette thèse était de définir les corrélats comportementaux, physiologiques, biologiques et neuronaux du traitement de la peur chez les jeunes en bonne santé, en lien ou non avec un historique d’adversité -- sous la forme de pratiques parentales coercitives -- et d’anxiété. D’abord, puisque nous nous intéressions aux pratiques parentales coercitives chroniques, nous avons examiné leur évolution et facteurs de risque, en nous concentrant sur la période de 17 à 72 mois. Un total de 2045 dyades mère-enfant ont été incluses dans une analyse de courbe de croissance latente. Nous avons démontré que la coercition maternelle suit une évolution non linéaire durant cette période et atteint un sommet à 42 mois. Les facteurs de risque relatifs à l’enfant et à la mère, mesurés à 17 mois, permettent de prédire les niveaux de coercition à 42 mois. Finalement, les prédicteurs relatifs à l’enfant et l’efficacité maternelle prédisent l’évolution des pratiques parentales coercitives entre 17 et 72 mois. Ensuite, afin de définir une méthodologie solide pour étudier le traitement de la peur chez des jeunes, nous avons adapté une tâche développée par Lau et ses collaborateurs (2008), employant des visages féminins comme stimuli. Le sexe des participants et des visages employés comme stimuli pouvant potentiellement moduler le traitement de la peur (Kret & de Gelder, 2012; McClure, 2000), nous avons étudié leurs influences respectives sur les réponses électrodermales et subjectives de peur durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 117 jeunes. Nous avons démontré que les stimuli féminins suscitent des réponses davantage comparables entre les garçons et les filles que les stimuli masculins. De plus, nous avons observé un effet du « même sexe », caractérisé par un conditionnement différentiel uniquement face aux stimuli du même sexe que le participant. Finalement, nous avons exploré les différences individuelles et conjointes associées aux différents niveaux de pratiques parentales coercitives et d’anxiété en termes de réponses de peur et d’activité cérébrale, durant le conditionnement et l’extinction de la peur chez 84 jeunes. Nous avons démontré que la coercition est spécifiquement associée au fonctionnement du lobe temporal médian et aux interactions entre l’amygdale et l’insula, durant le conditionnement. Durant l’extinction, les niveaux d’anxiété étaient associés à des différences spécifiques d’activation du gyrus cingulaire antérieur (GCA) dorsal. Enfin, les pratiques parentales coercitives et l’anxiété interagissent et viennent moduler la connectivité fonctionnelle amygdale - GCA rostral, l’activation d’une sous-région du GCA dorsal et les réponses subjectives de peur. Ces résultats ajoutent une pièce au casse-tête des neurosciences développementales et fournissent des pistes intéressantes pour le développement d’interventions futures.

Neurophysiologie du langage : apports de la neuro-imagerie et état des connaissances

International audience

Depolarization induced suppression of excitation and the emergence of ultra-slow rhythms in neural networks

Ultra-slow fluctuations (0.01-0.1 Hz) are a feature of intrinsic brain activity of as yet unclear origin. We propose a candidate mechanism based on retrograde endocannabinoid signaling in a synaptically coupled network of excitatory neurons. This is known to cause depolarization-induced suppression of excitation (DISE), which we model phenomenologically. We construct emergent network oscillations in a globally coupled network and show that for strong synaptic coupling DISE can lead to a synchronized population burst at the frequencies of resting brain rhythms.

Motion artefact separation in single channel doppler radar respiration measurement

Direct conversion Doppler radar has the capability to remotely monitor human respiratory activity in a non-contact form. However, the motion or movement from the subject will degrade the acquired respiration signal. As the respiration pattern is one of the essential parameters in respiratory medicine intrinsically containing more information about the respiratory function, it is particularly important to suppress or to separate these motion artefacts in order to reconstruct the corresponding patterns. Experiment results show that EMD-ICA algorithm is capable of separating the mixed respiration signal by recovering the useful information of the breathing pattern as well as the motion signatures using only a single channel measurement when using the source separation algorithm. This reduces the complexity and the cost of the sensing system while removing the undesirable artefacts. A high correlation was also observed from the recovered respiration pattern in comparison to the standard respiration strap for both experiments setup (a seated and a supine position).