Graft preservation solutions in cardiovascular surgery.

Vein grafts are still the most commonly used graft material in cardiovascular surgery and much effort has been spent in recent years on investigating the optimal harvesting technique. One other related topic of similar importance remained more or less an incidental one. The storage solutions of vein grafts following procurement and prior to implantation are, despite their assumed impact, a relatively neglected theme. There is no doubt that the endothelium plays a key role in long-term patency of vein grafts, but the effects of the different storage solutions on the endothelium remain unclear : In a review of the literature, we could find 20 specific papers that addressed the question, of which the currently available preservation solutions are superior, harmless, damaging or ineffective. The focus lies on saline and autologous whole blood. Besides these two storage media, novel or alternative solutions have been investigated with surprising findings. In addition, a few words will be spent on potential alternatives and novel solutions on the market. As there is currently no randomized clinical trial regarding saline versus autologous whole blood available, this review compares all previous studies and methods of analysis to provide a certain level of evidence on this topic. In summary, saline has negative effects on the endothelial layers and therefore may compromise graft patency. Related factors, such as distension pressure, may outbalance the initial benefit of autologous whole blood or storage solutions and intensify the harmful effects of warm saline. In addition, there is no uniform consent on the superiority of autologous whole blood for vein graft storage. This may open the door to alternatives such as the University of Wisconsin solution or one of the specific designed storage solutions like TiProtec™ or Somaluthion™. Whether these preservation solutions are superior or advantageous remains the subject of further studies.

Plasticité du cortex visuel: «homéodynamie» des connexions neuronales et modèle d’effets d’antidépresseurs

Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.

Carbonate preservation reconstructed from ODP Sites 154-927 and 154-929 at Ceará Rise

Enhanced Atlantic overturning during the Pliocene was first proposed almost 10 yrs ago. Evidence for this Pliocene super conveyor scenario has been collected using a number of proxies (e.g., benthic d13C, Nd isotopic composition of manganese crusts). The present study contributes to the existing evidences by using carbonate dissolution and current vigour history of early Pliocene sediments from the Ceará Rise (ODP Sites 927 and 929). In order to reveal carbonate dissolution history, a number of commonly used and newly established proxies were applied, i.e., sand and carbonate contents, foraminifer fragmentation index, Bulloides Dissolution Index and carbonate silt grain-size distributions. Terrigenous silt grain-size distributions were used to unravel variations in relative current strength and sediment input to the two sites. Overall good carbonate preservation at the shallow Site 927 (3314 m water depth) shows that this level was bathed in North Atlantic Deep Water throughout the early Pliocene. The contrastingly poor carbonate preservation record of the deeper Site 929 (4358 m water depth, at present exposed to Antarctic Bottom Water) is frequently interrupted by phases of good carbonate preservation. These results indicate that the depth of the calcite lysocline was mainly tied to present level (ab. 4200 m water depth), and sometimes even dropped to water depths greater than 4360 m due to even more enhanced circulation. Surprisingly the expansion of NADW is not clearly reflected by an increase in current speed as shown by continuously fine terrigenous grain size.

Planktonic foraminiferal preservation in Plio/Pleistocene sediments from the western equatorial Atlantic and Caribbean

Records of mean sortable silt and planktonic foraminiferal preservation from the Ceará Rise (western equatorial Atlantic) and from the Caribbean are presented to analyze the Pliocene (3.5-2.2 Ma) to Pleistocene (1.6-0.3 Ma) evolution of near-bottom current strength and the carbonate corrosiveness of deep water. During the mid-Pleistocene climate transition (~1 Ma) a drastic decrease in glacial bottom current strength and an increase in carbonate corrosiveness is registered, demonstrating a substantial decrease in the glacial contribution of the Lower North Atlantic Deep Water (LNADW) to the Atlantic Ocean. Also, an increased sensitivity to eccentricity orbital forcing is registered after the MPT. By contrast, carbonate preservation increases considerably in the deep Caribbean in response to a strong and persistent stable contribution of Upper North Atlantic Deep Water (UNADW). We found evidence for the strongest and most stable circulation within the LNADW cell during the Northern Hemisphere cooling period between ~3.2 and 2.75 Ma. This is in agreement with the 'superconveyor model' which postulates that the highest NADW production took place prior to ~2.7 Ma. A considerable decrease in bottom current strength and planktonic foraminiferal preservation is observed synchronous with the first occurrence of large-scale continental ice sheets in the Northern Hemisphere. This documents the final termination of the 'superconveyor' at ca. 2.75 Ma. However, our data do not support a 'superconveyor' in the interval between 3.5 and 3.2 Ma when high-amplitude fluctuations in bottom current flow and preservation in planktonic foraminifera are observed. Because of the great sensitivity of NADW production to changes in surface water salinity, we assume that the high-amplitude fluctuations of LNADW circulation prior to ~3.2 Ma are linked to changes in the Atlantic salinity budget. After 2.75 Ma they are primarily controlled by ice-sheet forcing. In contrast to the stepwise deterioration of planktonic foraminiferal preservation in the western deep Atlantic, a trend toward better preservation from the Pliocene to Pleistocene is observed in the deep Caribbean. This indicates a long-term increase in the contribution of UNADW to the Atlantic Ocean.

(Table 1) Radiolarian abundances and preservation in DSDP Hole 96-618 samples

Radiolarians are present in samples from six of the seven Deep Sea Drilling Project Leg 96 sites examined. The age of the siliceous fauna in these samples ranges from late Pleistocene through Holocene, with some Cretaceous radiolarians redeposited in Pleistocene sequences. Radiolarian preservation is discontinuous at these sites except for intraslope basin Site 618, where the sediments throughout the first five cores contain radiolarians.

(Table 1) Diatom abundance and preservation in ODP Hole 130-806B samples

We report on diatom abundance and preservation stratigraphy in the uppermost four cores of Ocean Drilling Program Hole 806B, which span the Quaternary period. Changes in diatom abundance and preservation show a rather complicated pattern, with much noise at high frequencies. However, in the cycles corresponding to eccentricity and obliquity variations, the picture is quite clear. Abundance and preservation follow glacial-interglacial cycles, with lowest abundances and poorest preservation observed in sediments that correspond to glacial stages. Seventy taxa compose the diatom assemblage of Hole 806B (from Samples 130-806B-1H-1, 8-9 cm, to -4H-7, 73-74 cm) with Azpeitia nodulifera as the dominant member. This species exhibits significant size variations related to glacial and interglacial stages during the Pleistocene. The distribution of power in the Fourier spectrum of the diatom signal (in the time domain) displays the expected Milankovitch frequencies (at 100,41, and 24-18 k.y.). It also shows concentration at various "odd" frequencies, especially at 62 k.y., suggesting a complicated response of productivity (and silicate chemistry) to climatic forcing.