Investigation des circuits neuronaux de la lecture à l’aide de la spectroscopie près du spectre de l’infrarouge

Pour la plupart des gens, la lecture est une activité automatique, inhérente à leur vie quotidienne et ne demandant que peu d’effort. Chez les individus souffrant d’épilepsie réflexe à la lecture, le simple fait de lire déclenche des crises épileptiques et les personnes doivent alors renoncer à la lecture. Les facteurs responsables du déclenchement de l’activité épileptique dans l’épilepsie réflexe à la lecture demeurent encore mal définis. Certains auteurs suggèrent que le nombre ainsi que la localisation des pointes épileptiques seraient en lien avec la voie de lecture impliquée. Des études en imagerie cérébrale, menées auprès de populations sans trouble neurologique, ont dévoilé que la lecture active un réseau étendu incluant les cortex frontaux, temporo-pariétaux et occipito-temporaux bilatéralement avec des différences dans les patrons d’activation pour les voies de lecture lexicale et phonologique. La majorité des études ont eu recours à des tâches de lecture silencieuse qui ne permettent pas d'évaluer la performance des participants. Dans la première étude de cette thèse, qui porte sur une étude de cas d'un patient avec épilepsie réflexe à la lecture, nous avons déterminé les tâches langagières et les caractéristiques des stimuli qui influencent l'activité épileptique. Les résultats ont confirmé que la lecture était la principale tâche responsable du déclenchement de l’activité épileptique chez ce patient. En particulier, la fréquence des pointes épileptiques était significativement plus élevée lorsque le patient avait recours au processus de conversion grapho-phonémique. Les enregistrements électroencéphalographiques (EEG) ont révélé que les pointes épileptiques étaient localisées dans le gyrus précentral gauche, indépendamment de la voie de lecture. La seconde étude avait comme objectif de valider un protocole de lecture à voix haute ayant recours à la spectroscopie près du spectre de l’infrarouge (SPIR) pour investiguer les circuits neuronaux qui sous-tendent la lecture chez les normo-lecteurs. Douze participants neurologiquement sains ont lu à voix haute des mots irréguliers et des non-mots lors d’enregistrements en SPIR. Les résultats ont montré que la lecture des deux types de stimuli impliquait des régions cérébrales bilatérales communes incluant le gyrus frontal inférieur, le gyrus prémoteur et moteur, le cortex somatosensoriel associatif, le gyrus temporal moyen et supérieur, le gyrus supramarginal, le gyrus angulaire et le cortex visuel. Les concentrations totales d’hémoglobine (HbT) dans les gyri frontaux inférieurs bilatéraux étaient plus élevées dans la lecture des non-mots que dans celle des mots irréguliers. Ce résultat suggère que le gyrus frontal inférieur joue un rôle dans la conversion grapho-phonémique, qui caractérise la voie de lecture phonologique. Cette étude a confirmé le potentiel de la SPIR pour l’investigation des corrélats neuronaux des deux voies de lecture. Une des retombées importantes de cette thèse consiste en l’utilisation du protocole de lecture en SPIR pour investiguer les troubles de la lecture. Ces investigations pourraient aider à mieux établir les liens entre le fonctionnement cérébral et la lecture dans les dyslexies développementales et acquises.

Effect of levodopa on cortico-striatal and cortico-cerebellar circuits in Parkinson's disease

La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus commune. Les symptômes principalement observés chez les patients atteints de la MP sont la rigidité, les tremblements, la bradykinésie et une instabilité posturale. Leur sévérité est souvent asymétrique. La cause principale de ces symptômes moteurs est la dégénérescence du circuit dopaminergique nigro-striatal qui mène à un débalancement d’activité du circuit cortico-striatal. Ce débalancement de circuits est le point essentiel de cette thèse. Dans les protocoles de recherche décrits ici, des patients atteints de la MP (avant et après une dose de levodopa) et des participants contrôles sains ont effectué des mouvements auto-initiés ou en réponse à des stimulis externes pendant que l’on mesurait leur activité cérébrale en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Dans cette thèse, nous abordons et mettons en évidence quatre (4) points principaux. En première partie (chapitre 2), nous présentons un recensement de la littérature sur les cicruits cortico-striataux et cortico-cérébelleux dans la MP. En utilisant des méthodes de neuroimagerie, des changements d’activité cérébrale et cérébelleuse ont été observés chez les patients atteints de la MP comparés aux participants sains. Même si les augmentations d’activité du cervelet ont souvent été attribuées à des mécanismes compensatoires, nos résultats suggèrent qu’elles sont plus probablement liées aux changements pathophysiologiques de la MP et à la perturbation du circuit cortico-cérébelleux. En général, nous suggérons (1) que le circuit cortico-cérébelleux est perturbé chez les patients atteints de la MP, et que les changements d’activité du cervelet sont liés à la pathophysiologie de la MP plutôt qu’à des mécanismes compensatoires. En deuxième partie (chapitre 3), nous discutons des effets de la levodopa sur les hausses et baisses d’activité observés chez les patients atteints de la MP, ainsi que sur l’activité du putamen pendant les mouvements d’origine interne et externe. De nombreuses études en neuroimagerie ont montré une baisse d’activité (hypo-activité) préfrontale liée à la déplétion de dopamine. En revanche, l’utilisation de tâches cognitives a montré des augmentations d’activité (hyper-activité) corticale chez les patients atteints de la MP comparés aux participants sains. Nous avons suggéré précédemment que ces hypo- et hyper-activités des régions préfrontales dépendent de l’implication du striatum. Dans cette thèse nous suggérons de plus (2) que la levodopa ne rétablit pas ces hyper-activations, mais plutôt qu’elles sont liées à la perturbation du circuit méso-cortical, et aussi possiblement associées à l’administration de médication dopaminergique à long terme. Nous montrons aussi (3) que la levodopa a un effet non-spécifique à la tâche sur l’activité du circuit cortico-striatal moteur, et qu’elle n’a pas d’effet sur l’activité du circuit cortico-striatal cognitif. Nous montrons enfin (chapitre 4) que la levodopa a un effet asymétrique sur les mouvements de la main droite et gauche. À peu près 50% des patients atteints de la MP démontrent une asymétrie des symptômes moteurs, et ceci persiste à travers la durée de la maladie. Nos résultats suggèrent (4) que la levodopa pourrait avoir un plus grand effet sur les patrons d’activations des mouvements de la main la plus affectée.

À travers le pare-brise : la création des territoires touristiques à l’ère de l’automobile (Québec et Ontario, 1920-1967)

Cette thèse fait la lumière sur les différentes manières dont, historiquement, a été perçu, conçu et vécu le territoire, à travers l’expérience et l’essor de la mobilité. Cette étude montre le rôle crucial de l’automobilité dans le développement touristique du Québec et de l’Ontario et les manières dont elle a façonné certains de leurs territoires. La thèse reconstitue ces processus en examinant les différentes mesures adoptées pour mettre en tourisme ces territoires et les transformer sur le plan matériel comme symbolique, entre 1920 et 1967. Elle répond à la question suivante : en quoi et comment la mobilité associée à l’automobile transforme et crée les territoires touristiques? La période étudiée s’ouvre au moment où débute l’intervention gouvernementale en matière de tourisme et s’amorce l’aménagement d’infrastructures favorisant une plus grande automobilité. Elle se clôt sur les célébrations entourant le Centenaire du Canada et la tenue de l’Expo 1967 à Montréal, qui donnent lieu à un aménagement intense du territoire afin d’accommoder un nombre sans précédent de touristes motorisés en provenance des autres provinces canadiennes et des États-Unis. La thèse reconstitue d’abord le processus de mise en tourisme des territoires par la conception, la construction et la promotion du système routier, l’élaboration d’itinéraires et de circuits touristiques et le développement d’outils accompagnant le touriste dans sa mobilité. L’embellissement en tant qu’élément structurant de la transformation des territoires est ensuite examiné. Enfin, la publicité, les récits et les pratiques touristiques sont étudiés de manière détaillée afin d’identifier les mécanismes par lesquels se construisent les représentations des territoires par l’apport de différents acteurs. Cette thèse révèle ainsi les liens étroits et complexes qui se développent à partir des années 1920 entre l’automobilité, le tourisme et la modification des territoires. Elle contribue à mettre au jour l’historicité de certains réflexes et orientations qui ont encore cours dans l’industrie touristique canadienne soit ceux d’aborder son développement en fonction de l’accessibilité du territoire à l’automobile et du regard à travers le pare-brise. En montrant le rôle du système automobile dans l’expérience touristique, l’étude ajoute un élément nouveau à la compréhension de la démocratisation des loisirs. Souvent expliquée par la hausse du niveau de vie, du temps libre et de la généralisation des congés payés, cette démocratisation se trouve aussi favorisée par l’accessibilité à l’automobile qui, à son tour, rend accessible des territoires de plus en plus éloignés à des fins de loisirs. La dimension récréative de l’automobile permet d’expliquer son adoption rapide par les Nord-Américains et les Canadiens ainsi que la dépendance qu’ils ont progressivement développée à son égard.

Development and plasticity of locomotor circuits in the zebrafish spinal cord

A fundamental goal in neurobiology is to understand the development and organization of neural circuits that drive behavior. In the embryonic spinal cord, the first motor activity is a slow coiling of the trunk that is sensory-independent and therefore appears to be centrally driven. Embryos later become responsive to sensory stimuli and eventually locomote, behaviors that are shaped by the integration of central patterns and sensory feedback. In this thesis I used a simple vertebrate model, the zebrafish, to investigate in three manners how developing spinal networks control these earliest locomotor behaviors. For the first part of this thesis, I characterized the rapid transition of the spinal cord from a purely electrical circuit to a hybrid network that relies on both chemical and electrical synapses. Using genetics, lesions and pharmacology we identified a transient embryonic behavior preceding swimming, termed double coiling. I used electrophysiology to reveal that spinal motoneurons had glutamate-dependent activity patterns that correlated with double coiling as did a population of descending ipsilateral glutamatergic interneurons that also innervated motoneurons at this time. This work (Knogler et al., Journal of Neuroscience, 2014) suggests that double coiling is a discrete step in the transition of the motor network from an electrically coupled circuit that can only produce simple coils to a spinal network driven by descending chemical neurotransmission that can generate more complex behaviors. In the second part of my thesis, I studied how spinal networks filter sensory information during self-generated movement. In the zebrafish embryo, mechanosensitive sensory neurons fire in response to light touch and excite downstream commissural glutamatergic interneurons to produce a flexion response, but spontaneous coiling does not trigger this reflex. I performed electrophysiological recordings to show that these interneurons received glycinergic inputs during spontaneous fictive coiling that prevented them from firing action potentials. Glycinergic inhibition specifically of these interneurons and not other spinal neurons was due to the expression of a unique glycine receptor subtype that enhanced the inhibitory current. This work (Knogler & Drapeau, Frontiers in Neural Circuits, 2014) suggests that glycinergic signaling onto sensory interneurons acts as a corollary discharge signal for reflex inhibition during movement. v In the final part of my thesis I describe work begun during my masters and completed during my doctoral degree studying how homeostatic plasticity is expressed in vivo at central synapses following chronic changes in network activity. I performed whole-cell recordings from spinal motoneurons to show that excitatory synaptic strength scaled up in response to decreased network activity, in accordance with previous in vitro studies. At the network level, I showed that homeostatic plasticity mechanisms were not necessary to maintain the timing of spinal circuits driving behavior, which appeared to be hardwired in the developing zebrafish. This study (Knogler et al., Journal of Neuroscience, 2010) provided for the first time important in vivo results showing that synaptic patterning is less plastic than synaptic strength during development in the intact animal. In conclusion, the findings presented in this thesis contribute widely to our understanding of the neural circuits underlying simple motor behaviors in the vertebrate spinal cord.

FPGA-based object detection using classification circuits

Dans l'apprentissage machine, la classification est le processus d’assigner une nouvelle observation à une certaine catégorie. Les classifieurs qui mettent en œuvre des algorithmes de classification ont été largement étudié au cours des dernières décennies. Les classifieurs traditionnels sont basés sur des algorithmes tels que le SVM et les réseaux de neurones, et sont généralement exécutés par des logiciels sur CPUs qui fait que le système souffre d’un manque de performance et d’une forte consommation d'énergie. Bien que les GPUs puissent être utilisés pour accélérer le calcul de certains classifieurs, leur grande consommation de puissance empêche la technologie d'être mise en œuvre sur des appareils portables tels que les systèmes embarqués. Pour rendre le système de classification plus léger, les classifieurs devraient être capable de fonctionner sur un système matériel plus compact au lieu d'un groupe de CPUs ou GPUs, et les classifieurs eux-mêmes devraient être optimisés pour ce matériel. Dans ce mémoire, nous explorons la mise en œuvre d'un classifieur novateur sur une plate-forme matérielle à base de FPGA. Le classifieur, conçu par Alain Tapp (Université de Montréal), est basé sur une grande quantité de tables de recherche qui forment des circuits arborescents qui effectuent les tâches de classification. Le FPGA semble être un élément fait sur mesure pour mettre en œuvre ce classifieur avec ses riches ressources de tables de recherche et l'architecture à parallélisme élevé. Notre travail montre que les FPGAs peuvent implémenter plusieurs classifieurs et faire les classification sur des images haute définition à une vitesse très élevée.

Export Competitiveness of Software Industry In India

The study was motivated by the need to understand factors that guide the software exports and competitiveness, both positively and negatively. The influence of one factor or another upon the export competitiveness is to be understood in great depth, which is necessary to find out the industry’s sustainability. India is being emulated as an example for the success strategy in software development and exports. India’s software industry is hailed as one of the globally competitive software industry in the world. The major objectives are to model the growth pattern of exports and domestic sales of software and services of India and to find out the factors influencing the growth pattern of software industry in India. The thesis compare the growth pattern of software industry of India with respect to that of Ireland and Israel and to critically of various problems faced by software industry and export in India and to model the variables of competitiveness of emerging software producing nations

Problems and Prospects of Tea Plantation Industry in Kerala

The overall objective of the study is to examine the problems and prospects of the tea on industry in Kerala. The specific objectives are to trace the historical evolution of the tea plantation industry in India with special reference to Kerala and to study the performance of tea plantation industry in Kerala. In order to analyse the growth performance of tea plantation industry in Kerala in a comparative perspective, growth rates for the neighbouring states of Karnataka and Tamilnadu are estimated along with the National, South Indian and North Indian estimates. Tea plantation industry is a labour intensive activity. Productivity has been low primarily because of the over aging. In all the factories visited only Black tea is produced. In factories outmoded machines which installed years ago is still used which will increase the cost of production. The major problem is high cost of production and low price realization. The workers are found to be not satisfied with their working conditions- long journey to work place, absence of resting places, latrine facilities etc. and also the problems arising from dust in the factory. At a macro level the tea plantation industry has been facing the adverse impacts of globalisation and trade liberalization. There is only one solution to this problem that is to improve the competitiveness in production of raw leaf and manufacturing of tea. Government has a very important role with specification of strict quality control

SUPPLY CHAIN MANAGEMENT IN INDIAN PETROLEUM REFINING INDUSTRY

Model development for selection of location for refinery in India and identification of characteristics to be looked into when configuring it and to develop models for integrated supply chain planning for a refinery. Locating and removing inbound, internal and outbound logistic problems in an existing refinery and overall design of a logistic information system for a refinery are the main objectives of the study. A brief description of supply chain management (SCM), elements of SCM and their significance, logistics cost in petroleum industry and its impacts, and dynamics of petroleum its logistic practices are also to be presented. Scope of application of SCM in petroleum refinery will also be discussed. A review of the investigations carried out by earlier researches in the area of supply chain management in general and with specific reference to petroleum refining.

INVESTIGATIONS ON THE RECOVERY OF TITANIUM VANADIUM AND IRON VALUES FROM THE WASTE CHILORIDE LIQUORS OF TITANIA INDUSTRY

The thesis entitled INVESTIDGATIONS ON THE RECOVERY OF TITANIUM VANADIUM AND IRON VALUES FROM THE WASTE CHILORIDE LIQUORS OF TITANIA INDUSTRY embodies the results of the investigations carried out on the solvent extraction separation of iron (III) vanadium(V) and titanium (IV) chlorides from the waste chloride liquors of titanium minerals processing industry by employing tributylphosphate (TBT) as an extractant. The objective of this study is to generate the knowledge base to achieve the recovery of iron, vanadium and titanium cvalues from multi- metal waste chloride liquors originating from ilmenite mineral beneficiation industries through selective separation and value added material development