Auditory spatio-temporal brain dynamics and their consequences for multisensory interactions in humans.

Recent multisensory research has emphasized the occurrence of early, low-level interactions in humans. As such, it is proving increasingly necessary to also consider the kinds of information likely extracted from the unisensory signals that are available at the time and location of these interaction effects. This review addresses current evidence regarding how the spatio-temporal brain dynamics of auditory information processing likely curtails the information content of multisensory interactions observable in humans at a given latency and within a given brain region. First, we consider the time course of signal propagation as a limitation on when auditory information (of any kind) can impact the responsiveness of a given brain region. Next, we overview the dual pathway model for the treatment of auditory spatial and object information ranging from rudimentary to complex environmental stimuli. These dual pathways are considered an intrinsic feature of auditory information processing, which are not only partially distinct in their associated brain networks, but also (and perhaps more importantly) manifest only after several tens of milliseconds of cortical signal processing. This architecture of auditory functioning would thus pose a constraint on when and in which brain regions specific spatial and object information are available for multisensory interactions. We then separately consider evidence regarding mechanisms and dynamics of spatial and object processing with a particular emphasis on when discriminations along either dimension are likely performed by specific brain regions. We conclude by discussing open issues and directions for future research.

Preclinical evaluation of the immunogenicity of C-type HIV-1-based DNA and NYVAC vaccines in the Balb/C mouse model.

As part of a European initiative (EuroVacc), we report the design, construction, and immunogenicity of two HIV-1 vaccine candidates based on a clade C virus strain (CN54) representing the current major epidemic in Asia and parts of Africa. Open reading frames encoding an artificial 160-kDa GagPolNef (GPN) polyprotein and the external glycoprotein gp120 were fully RNA and codon optimized. A DNA vaccine (DNA-GPN and DNA-gp120, referred to as DNA-C), and a replication-deficient vaccinia virus encoding both reading frames (NYVAC-C), were assessed regarding immunogenicity in Balb/C mice. The intramuscular administration of both plasmid DNA constructs, followed by two booster DNA immunizations, induced substantial T-cell responses against both antigens as well as Env-specific antibodies. Whereas low doses of NYVAC-C failed to induce specific CTL or antibodies, high doses generated cellular as well as humoral immune responses, but these did not reach the levels seen following DNA vaccination. The most potent immune responses were detectable using prime:boost protocols, regardless of whether DNA-C or NYVAC-C was used as the priming or boosting agent. These preclinical findings revealed the immunogenic response triggered by DNA-C and its enhancement by combining it with NYVAC-C, thus complementing the macaque preclinical and human phase I clinical studies of EuroVacc.

The evolution of alternative splicing patterns and regulatory mechanisms

Alternative splicing produces multiple isoforms from the same gene, thus increasing the number of transcripts of the species. Alternative splicing is a virtually ubiquitous mechanism in eukaryotes, for example more than 90% of protein-coding genes in human are alternatively spliced. Recent evolutionary studies showed that alternative splicing is a fast evolving and highly species- specific mechanism. The rapid evolution of alternative splicing was considered as a contribution to the phenotypic diversity between species. However, the function of many isoforms produced by alternative splicing remains unclear and they might be the result of noisy splicing. Thus, the functional relevance of alternative splicing and the evolutionary mechanisms of its rapid divergence among species are still poorly understood. During my thesis, I performed a large-scale analysis of the regulatory mechanisms that drive the rapid evolution of alternative splicing. To study the evolution of alternative splicing regulatory mechanisms, I used an extensive RNA-sequencing dataset comprising 12 tetrapod species (human, chimpanzee and bonobo, gorilla, orangutan, macaque, marmoset, mouse, opossum, platypus, chicken and frog) and 8 tissues (cerebellum, brain, heart, kidney, liver, testis, placenta and ovary). To identify the catalogue of alternative splicing eis-acting regulatory elements in the different tetrapod species, I used a previously defined computational approach. This approach is a statistical analysis of exons/introns and splice sites composition and relies on a principle of compensation between splice sites strength and the presence of additional regulators. With an evolutionary comparative analysis of the exonic eis-acting regulators, I showed that these regulatory elements are generally shared among primates and more conserved than non-regulatory elements. In addition, I showed that the usage of these regulatory elements is also more conserved than expected by chance. In addition to the identification of species- specific eis-acting regulators, these results may explain the rapid evolution of alternative splicing. I also developed a new approach based on evolutionary sequence changes and corresponding alternative splicing changes to identify potential splicing eis-acting regulators in primates. The identification of lineage-specific substitutions and corresponding lineage-specific alternative splicing changes, allowed me to annotate the genomic sequences that might have played a role in the alternative splicing pattern differences among primates. Finally, I showed that the identified splicing eis-acting regulator datasets are enriched in human disease-causing mutations, thus confirming their biological relevance.

Functional impact of genetic variation on gene expression

Numerous links between genetic variants and phenotypes are known and genome-wide association studies dramatically increased the number of genetic variants associated with traits during the last decade. However, how changes in the DNA perturb the molecular mechanisms and impact on the phenotype of an organism remains elusive. Studies suggest that many traitassociated variants are in the non-coding region of the genome and probably act through regulation of gene expression. During my thesis I investigated how genetic variants affect gene expression through gene regulatory mechanisms. The first chapter was a collaborative project with a pharmaceutical company, where we investigated genome-wide copy number variation (CNVs) among Cynomolgus monkeys (Macaca fascicularis) used in pharmaceutical studies, and associated them to changes in gene expression. We found substantial copy number variation and identified CNVs linked to tissue-specific expression changes of proximal genes. The second and third chapters focus on genetic variation in humans and its effects on gene regulatory mechanisms and gene expression. The second chapter studies two human trios, where the allelic effects of genetic variation on genome-wide gene expression, protein-DNA binding and chromatin modifications were investigated. We found abundant allele specific activity across all measured molecular phenotypes and show extended coordinated behavior among them. In the third chapter, we investigated the impact of genetic variation on these phenotypes in 47 unrelated individuals. We found that chromatin phenotypes are organized into local variable modules, often linked to genetic variation and gene expression. Our results suggest that chromatin variation emerges as a result of perturbations of cis-regulatory elements by genetic variants, leading to gene expression changes. The work of this thesis provides novel insights into how genetic variation impacts gene expression by perturbing regulatory mechanisms. -- De nombreux liens entre variations génétiques et phénotypes sont connus. Les études d'association pangénomique ont considérablement permis d'augmenter le nombre de variations génétiques associées à des phénotypes au cours de la dernière décennie. Cependant, comprendre comment ces changements perturbent les mécanismes moléculaires et affectent le phénotype d'un organisme nous échappe encore. Des études suggèrent que de nombreuses variations, associées à des phénotypes, sont situées dans les régions non codantes du génome et sont susceptibles d'agir en modifiant la régulation d'expression des gènes. Au cours de ma thèse, j'ai étudié comment les variations génétiques affectent les niveaux d'expression des gènes en perturbant les mécanismes de régulation de leur expression. Le travail présenté dans le premier chapitre est un projet en collaboration avec une société pharmaceutique. Nous avons étudié les variations en nombre de copies (CNV) présentes chez le macaque crabier (Macaca fascicularis) qui est utilisé dans les études pharmaceutiques, et nous les avons associées avec des changements d'expression des gènes. Nous avons découvert qu'il existe une variabilité substantielle du nombre de copies et nous avons identifié des CNVs liées aux changements d'expression des gènes situés dans leur voisinage. Ces associations sont présentes ou absentes de manière spécifique dans certains tissus. Les deuxième et troisième chapitres se concentrent sur les variations génétiques dans les populations humaines et leurs effets sur les mécanismes de régulation des gènes et leur expression. Le premier se penche sur deux trios humains, père, mère, enfant, au sein duquel nous avons étudié les effets alléliques des variations génétiques sur l'expression des gènes, les liaisons protéine-ADN et les modifications de la chromatine. Nous avons découvert que l'activité spécifique des allèles est abondante abonde dans tous ces phénotypes moléculaires et nous avons démontré que ces derniers ont un comportement coordonné entre eux. Dans le second, nous avons examiné l'impact des variations génétiques de ces phénotypes moléculaires chez 47 individus, sans lien de parenté. Nous avons observé que les phénotypes de la chromatine sont organisés en modules locaux, qui sont liés aux variations génétiques et à l'expression des gènes. Nos résultats suggèrent que la variabilité de la chromatine est due à des variations génétiques qui perturbent des éléments cis-régulateurs, et peut conduire à des changements dans l'expression des gènes. Le travail présenté dans cette thèse fournit de nouvelles pistes pour comprendre l'impact des différentes variations génétiques sur l'expression des gènes à travers les mécanismes de régulation.

Développement et fonctionnement des mécanismes de résonance motrice chez l'humain

La découverte dans le cerveau du singe macaque de cellules visuo-motrices qui répondent de façon identique à la production et la perception d’actes moteurs soutient l’idée que ces cellules, connues sous le nom de neurones-miroirs, encoderaient la représentation d’actes moteurs. Ces neurones, et le système qu’ils forment, constitueraient un système de compréhension moteur; par delà la simple représentation motrice, il est également possible que ce système participe à des processus de haut niveau en lien avec la cognition sociale. Chez l’humain adulte, des études d’imagerie récentes montrent d’importants chevauchements entre les patrons d’activité liés à l’exécution d’actes moteurs et ceux associés à la perception d’actions. Cependant, malgré le nombre important d’études sur ce système de résonance motrice, étonnamment peu se sont penchées sur les aspects développementaux de ce mécanisme, de même que sa relation avec certaines habiletés sociales dans la population neurotypique. De plus, malgré l’utilisation répandue de certaines techniques neurophysiologiques pour quantifier l’activité de ce système, notamment l’électroencéphalographie et la stimulation magnétique transcrânienne, on ignore en grande partie la spécificité et la convergence de ces mesures dans l’étude des processus de résonance motrice. Les études rassemblées ici visent à combler ces lacunes, c'est-à-dire (1) définir l’existence et les propriétés fonctionnelles du système de résonance motrice chez l’enfant humain, (2) établir le lien entre ce système et certaines habiletés sociales spécifiques et (3) déterminer la validité des outils d’investigation couramment utilisés pour mesurer son activité. Dans l’article 1, l’électroencéphalographie quantitative est utilisée afin de mesurer l’activité des régions sensorimotrices chez un groupe d’enfants d’âge scolaire durant la perception d’actions de la main. On y démontre une modulation de l’activité du rythme mu aux sites centraux non seulement lors de l’exécution de tâches motrices, mais également lors de l’observation passive d’actions. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations visuelles d’actes moteurs dans le cerveau immature. L’article 2 constitue une étude de cas réalisée chez une jeune fille de 12 ans opérée pour épilepsie réfractaire aux médicaments. L’électroencéphalographie intracrânienne est utilisée afin d’évaluer le recrutement du cortex moteur lors de la perception de sons d’actions. On y montre une modulation de l’activité du cortex moteur, visible dans deux périodes distinctes, qui se reflètent par une diminution de la puissance spectrale des fréquences beta et alpha. Ces résultats soutiennent l’hypothèse de l’existence d’un système de résonance motrice sensible aux représentations auditives d’actions chez l’enfant. L’article 3 constitue une recension des écrits portant sur les données comportementales et neurophysiologiques qui suggèrent la présence d’un système de compréhension d’action fonctionnel dès la naissance. On y propose un modèle théorique où les comportements d’imitation néonataux sont vus comme la résultante de mécanismes d’appariement moteurs non inhibés. Afin de mesurer adéquatement la présence de traits empathiques et autistique dans le but de les mettre en relation avec l’activité du système de résonance motrice, l’article 4 consiste en une validation de versions françaises des échelles Empathy Quotient (Baron-Cohen & Wheelwright, 2004) et Autism Spectrum Quotient (Baron-Cohen et al., 2001) qui seront utilisées dans l’article 5. Les versions traduites de ces échelles ont été administrées à 100 individus sains et 23 personnes avec un trouble du spectre autistique. Les résultats répliquent fidèlement ceux obtenus avec les questionnaires en version anglaise, ce qui suggère la validité des versions françaises. Dans l’article 5, on utilise la stimulation magnétique transcrânienne afin d’investiguer le décours temporel de l’activité du cortex moteur durant la perception d’action et le lien de cette activité avec la présence de traits autistiques et empathiques chez des individus normaux. On y montre que le cortex moteur est rapidement activé suivant la perception d’un mouvement moteur, et que cette activité est corrélée avec les mesures sociocognitives utilisées. Ces résultats suggèrent l’existence d’un système d’appariement moteur rapide dans le cerveau humain dont l’activité est associée aux aptitudes sociales. L’article 6 porte sur la spécificité des outils d’investigation neurophysiologique utilisés dans les études précédentes : la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie quantitative. En utilisant ces deux techniques simultanément lors d’observation, d’imagination et d’exécution d’actions, on montre qu’elles évaluent possiblement des processus distincts au sein du système de résonance motrice. En résumé, cette thèse vise à documenter l’existence d’un système de résonance motrice chez l’enfant, d’établir le lien entre son fonctionnement et certaines aptitudes sociales et d’évaluer la validité et la spécificité des outils utilisés pour mesurer l’activité au sein de ce système. Bien que des recherches subséquentes s’avèrent nécessaires afin de compléter le travail entamé ici, les études présentées constituent une avancée significative dans la compréhension du développement et du fonctionnement du système de résonance motrice, et pourraient éventuellement contribuer à l’élaboration d’outils diagnostiques et/ou de thérapeutiques chez des populations où des anomalies de ce système ont été répertoriées.

Localization and function of the endocannabinoid system throughout the retinogeniculate pathway of vervet monkeys

Le système endocannabinoïde (eCB) est présent dans le système nerveux central (SNC) de mammifères, incluant la rétine, et est responsable de la régulation de nombreux processus physiologiques. Bien que la présence du récepteur cannabinoïde de type 1 (CB1R) a bien été documenté dans la rétine de rongeurs et primates, il y a encore une controverse quant à la présence du récepteur cannabinoïde de type 2 (CB2R) au niveau du SNC. En utilisant la microscopie confocale, nous sommes les premiers à signaler les patrons d’expression du CB2R dans la rétine de singe. Nos résultats démontrent que le CB2R est exprimé exclusivement dans les cellules de Müller de la rétine du singe. En outre, nous avons comparé les différents patrons d’expression du système eCB dans la rétine de la souris, du toupaye, ainsi que du singe vervet et macaque. Nous rapportons que les distributions de CB1R, FAAH (fatty acid amid hydrolase), MAGL (monoacylglycerol lipase) et DAGLα (diacylglycerol lipase alpha) sont hautement conservées parmi ces espèces alors que CB2R et NAPE-PLD (N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D) présentent différents profils d'expression. CB2R n'a pas été détecté dans les cellules neuronales de la rétine des primates. L’immunoréactivité de NAPE-PLD est présente dans les couches de la rétine de souris et toupayes, mais a été limitée à la couche des photorécepteurs des singes vervet et macaque. Pour étudier les corrélats neuronaux et le rôle de la signalisation du système eCB dans la rétine, nous avons établi un protocole standard pour l'électrorétinographie (ERG), puis enregistré la réponse ERG de la rétine après le blocage des récepteurs avec des antagonistes spécifiques pour CB1R (AM251) et CB2R (AM630). Comparé au témoin, dans des conditions photopiques, et à certaines intensités faibles du stimulus, le blocage de CB1R diminue l'amplitude de l'onde-b, alors qu’à des intensités plus élevées, le blocage de CB2R augmente l'amplitude des deux-ondes a et b. De plus, le blocage des récepteurs cannabinoïdes provoque une augmentation de la latence des deux ondes a et b. Dans des conditions d’adaptation à l'obscurité, le blocage de CB1R et CB2R réduit l’amplitudes de l'onde a seulement à des intensités plus élevées et réduit l’onde b à intensités plus faibles. Des augmentations significatives de latence ont été observées dans les deux cas. Ces résultats indiquent que les récepteurs CB1 et CB2 chez les primates non humains sont impliqués dans la fonction rétinienne conditions photopiques. En outre, nous avons évalué le profil d'expression du CB1R, de FAAH et de NAPE-PLD au-delà de la rétine dans le corps géniculé latéral des singes et nous rapportons pour la première fois que CB1R et FAAH sont exprimés davantage dans les couches magnocellulaires. La NAPE-PLD a été localisée à travers les couches magno- et parvocellulaires. Aucune de ces composantes n’est exprimée dans les couches koniocellulaires. Ces résultats nous aident à mieux comprendre les effets des cannabinoïdes sur le système visuel qui pourraient nous mener à trouver éventuellement de nouvelles cibles thérapeutiques.

A Detailed Look at Scale and Translation Invariance in a Hierarchical Neural Model of Visual Object Recognition

The HMAX model has recently been proposed by Riesenhuber & Poggio as a hierarchical model of position- and size-invariant object recognition in visual cortex. It has also turned out to model successfully a number of other properties of the ventral visual stream (the visual pathway thought to be crucial for object recognition in cortex), and particularly of (view-tuned) neurons in macaque inferotemporal cortex, the brain area at the top of the ventral stream. The original modeling study only used ``paperclip'' stimuli, as in the corresponding physiology experiment, and did not explore systematically how model units' invariance properties depended on model parameters. In this study, we aimed at a deeper understanding of the inner workings of HMAX and its performance for various parameter settings and ``natural'' stimulus classes. We examined HMAX responses for different stimulus sizes and positions systematically and found a dependence of model units' responses on stimulus position for which a quantitative description is offered. Interestingly, we find that scale invariance properties of hierarchical neural models are not independent of stimulus class, as opposed to translation invariance, even though both are affine transformations within the image plane.

Modeling Invariances in Inferotemporal Cell Tuning

In macaque inferotemporal cortex (IT), neurons have been found to respond selectively to complex shapes while showing broad tuning ("invariance") with respect to stimulus transformations such as translation and scale changes and a limited tuning to rotation in depth. Training monkeys with novel, paperclip-like objects, Logothetis et al. could investigate whether these invariance properties are due to experience with exhaustively many transformed instances of an object or if there are mechanisms that allow the cells to show response invariance also to previously unseen instances of that object. They found object-selective cells in anterior IT which exhibited limited invariance to various transformations after training with single object views. While previous models accounted for the tuning of the cells for rotations in depth and for their selectivity to a specific object relative to a population of distractor objects, the model described here attempts to explain in a biologically plausible way the additional properties of translation and size invariance. Using the same stimuli as in the experiment, we find that model IT neurons exhibit invariance properties which closely parallel those of real neurons. Simulations show that the model is capable of unsupervised learning of view-tuned neurons. The model also allows to make experimentally testable predictions regarding novel stimulus transformations and combinations of stimuli.

Generalization over contrast and mirror reversal, but not figure-ground reversal, in an "edge-based

Baylis & Driver (Nature Neuroscience, 2001) have recently presented data on the response of neurons in macaque inferotemporal cortex (IT) to various stimulus transformations. They report that neurons can generalize over contrast and mirror reversal, but not over figure-ground reversal. This finding is taken to demonstrate that ``the selectivity of IT neurons is not determined simply by the distinctive contours in a display, contrary to simple edge-based models of shape recognition'', citing our recently presented model of object recognition in cortex (Riesenhuber & Poggio, Nature Neuroscience, 1999). In this memo, I show that the main effects of the experiment can be obtained by performing the appropriate simulations in our simple feedforward model. This suggests for IT cell tuning that the possible contributions of explicit edge assignment processes postulated in (Baylis & Driver, 2001) might be smaller than expected.

Keeping the world at hand: rapid visuomotor processing for hand-object interactions

The existence of hand-centred visual processing has long been established in the macaque premotor cortex. These hand-centred mechanisms have been thought to play some general role in the sensory guidance of movements towards objects, or, more recently, in the sensory guidance of object avoidance movements. We suggest that these hand-centred mechanisms play a specific and prominent role in the rapid selection and control of manual actions following sudden changes in the properties of the objects relevant for hand-object interactions. We discuss recent anatomical and physiological evidence from human and non-human primates, which indicates the existence of rapid processing of visual information for hand-object interactions. This new evidence demonstrates how several stages of the hierarchical visual processing system may be bypassed, feeding the motor system with hand-related visual inputs within just 70 ms following a sudden event. This time window is early enough, and this processing rapid enough, to allow the generation and control of rapid hand-centred avoidance and acquisitive actions, for aversive and desired objects, respectively

Updating existing emotional memories involves the frontopolar/orbitofrontal cortex in ways that acquiring new emotional memories does not

In life, we must often learn new associations to people, places, or things we already know. The current fMRI study investigated the neural mechanisms underlying emotional memory updating. Nineteen participants first viewed negative and neutral pictures and learned associations between those pictures and other neutral stimuli, such as neutral objects and encoding tasks. This initial learning phase was followed by a memory updating phase, during which participants learned picture-location associations for old pictures (i.e., pictures previously associated with other neutral stimuli) and new pictures (i.e., pictures not seen in the first phase). There was greater frontopolar/orbito-frontal (OFC) activity when people learned picture–location associations for old negative pictures than for new negative pictures, but frontopolar OFC activity did not significantly differ during learning locations of old versus new neutral pictures. In addition, frontopolar activity was more negatively correlated with the amygdala when participants learned picture–location associations for old negative pictures than for new negative or old neutral pictures. Past studies revealed that the frontopolar OFC allows for updating the affective values of stimuli in reversal learning or extinction of conditioning [e.g., Izquierdo, A., & Murray, E. A. Opposing effects of amygdala and orbital PFC lesions on the extinction of instrumental responding in macaque monkeys. European Journal of Neuroscience, 22, 2341–2346, 2005]; our findings suggest that it plays a more general role in updating associations to emotional stimuli.

A structure-dynamic approach to cortical organization: Number of paths and accessibility

A structure-dynamic approach to cortical systems is reported which is based on the number of paths and the accessibility of each node. The latter measurement is obtained by performing self-avoiding random walks in the respective networks, so as to simulate dynamics, and then calculating the entropies of the transition probabilities for walks starting from each node. Cortical networks of three species, namely cat, macaque and humans, are studied considering structural and dynamical aspects. It is verified that the human cortical network presents the highest accessibility and number of paths (in terms of z-scores). The correlation between the number of paths and accessibility is also investigated as a mean to quantify the level of independence between paths connecting pairs of nodes in cortical networks. By comparing the cortical networks of cat, macaque and humans, it is verified that the human cortical network tends to present the largest number of independent paths of length larger than four. These results suggest that the human cortical network is potentially the most resilient to brain injures. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Susceptibility of citrus species to Alternaria alternata, the causal agent of the Alternaria brown spot

Alternaria alternata, the causal agent of Alternaria brown spot (ABS), causes necrosis on leaves, twigs, and fruit, reducing the productivity and quality of fruits. Tangerines and their hybrids are highly susceptible to the disease. Species, hybrids, and cultivars of Citrus from the germplasm bank of the Estacao Experimental de Citricultura de Bebedouro, São Paulo, Brazil, were evaluated in 2004 and 2005 with respect to their resistance to A. alternata, both through natural infection and by inoculation. Detached leaves were also used to demonstrate susceptibility or resistance to the disease. Ten cultivars of Satsumas (Citrus unshiu), and 14 cultivars of Clementine mandarin (C. clementina) did not show any symptoms of the disease in their leaves, either through natural infection or when inoculated in the field. The Burguess SRA-412, Wallent SRA-438, Carvalhais, Ampefy SRA-459, Ananas SRA, and Macaque SRA-426 mandarin hybrids (C. reticulata) did not show symptoms of the disease under natural or artificial infection in the field. Some cultivars of C. deliciosa, C. tangerina, C. erythrosa, and C. temple showed symptoms of the disease, even though no previous record of their susceptibility to Alternaria brown spot had been previously reported. The hybrids Fairchild, Nova, Page, Fortune, and Sunburst were susceptible to the disease. However, Fremont mandarin (a crossing between C. clementina and C. reticulata), Encore (C. nobilis x C. deliciosa), and Fallglo (C. reticulata x C. paradisi) did not show symptoms in field, and few symptoms were verified in detached leaves. These materials are promising for the cultivation of tangerines, and will enable genetic improvement for the development of cultivars resistant to Alternaria brown spot. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cone contrast influence on components of the pattern onset/offset VECP

Transient visual evoked cortical potentials (VECP) were recorded from the scalp of healthy normal trichromats (n = 12). VECPs were elicited by onset/offset presentation of patterned stimuli of two kinds: isochromatic luminance-modulated, and equiluminant red-green modulated, sine wave gratings. The amplitude and latency of the major onset components of the onset/offset VECP were measured and plotted as a function of the logarithm of pooled cone contrast. The early onset components, achromatic C1 and chromatic N1, increase linearly with log contrast, but N1 has a higher contrast gain than C1. The late onset components, achromatic C2 and chromatic N2, have similar contrast gain, and similar response as a function of contrast level: both increase in the low-to-medium range of contrasts and saturate at high contrast levels. In the range of pooled cone contrast tested, C1 and N1 show similar latencies, whilst C2 shows shorter latencies than N2. We suggest that C1 and N1 are generated by the same visual mechanism with high red-green contrast gain and low luminance contrast gain, whilst C2 and N2 are generated by different visual mechanisms.

Expansion of a subset of CD14(high)CD16(neg)CCR2(low/neg) monocytes functionally similar to myeloid-derived suppressor cells during SIV and HIV infection

Monocytes have been categorized in three main subpopulations based on CD14 and CD16 surface expression. Classical monocytes express the CD14(++)CD16(-) CCR2(+) phenotype and migrate to inflammatory sites by quickly responding to CCL2 signaling. Here, we identified and characterized the expansion of a novel monocyte subset during HIV and SIV infection, which were undistinguishable from classical monocytes, based on CD14 and CD16 expression, but expressed significantly lower surface CCR2. Transcriptome analysis of sorted cells demonstrated that the CCR2(low/neg) cells are a distinct subpopulation and express lower levels of inflammatory cytokines and activation markers than their CCR2(high) counterparts. They exhibited impaired phagocytosis and greatly diminished chemotaxis in response to CCL2 and CCL7. In addition, these monocytes are refractory to SIV infection and suppress CD8(+) T cell proliferation in vitro. These cells express higher levels of STAT3 and NOS2, suggesting a phenotype similar to monocytic myeloid-derived cells, which suppress expansion of CD8(+) T cells in vivo. They may reflect an antiproliferative response against the extreme immune activation observed during HIV and SIV infections. In addition, they may suppress antiviral responses and thus, have a role in AIDS pathogenesis. Antiretroviral therapy in infected macaque and human subjects caused this population to decline, suggesting that this atypical phenotype is linked to viral replication. J. Leukoc. Biol. 91: 803-816; 2012.