Visual functions in the healthy and schizophrenic brain : from stimulus control to illusory perceptions using electrical neuroimaging

ABSTRACT (FRENCH)Ce travail de thèse basé sur le système visuel chez les sujets sains et chez les patients schizophrènes, s'articule autour de trois articles scientifiques publiés ou en cours de publication. Ces articles traitent des sujets suivants : le premier article présente une nouvelle méthode de traitement des composantes physiques des stimuli (luminance et fréquence spatiale). Le second article montre, à l'aide d'analyses de données EEG, un déficit de la voie magnocellulaire dans le traitement visuel des illusions chez les patients schizophrènes. Ceci est démontré par l'absence de modulation de la composante PI chez les patients schizophrènes contrairement aux sujets sains. Cette absence est induite par des stimuli de type illusion Kanizsa de différentes excentricités. Finalement, le troisième article, également à l'aide de méthodes de neuroimagerie électrique (EEG), montre que le traitement des contours illusoires se trouve dans le complexe latéro-occipital (LOC), à l'aide d'illusion « misaligned gratings ». De plus il révèle que les activités démontrées précédemment dans les aires visuelles primaires sont dues à des inférences « top- down ».Afin de permettre la compréhension de ces trois articles, l'introduction de ce manuscrit présente les concepts essentiels. De plus des méthodes d'analyses de temps-fréquence sont présentées. L'introduction est divisée en quatre parties : la première présente le système visuel depuis les cellules retino-corticales aux deux voix du traitement de l'information en passant par les régions composant le système visuel. La deuxième partie présente la schizophrénie par son diagnostic, ces déficits de bas niveau de traitement des stimuli visuel et ces déficits cognitifs. La troisième partie présente le traitement des contours illusoires et les trois modèles utilisés dans le dernier article. Finalement, les méthodes de traitement des données EEG seront explicitées, y compris les méthodes de temps-fréquences.Les résultats des trois articles sont présentés dans le chapitre éponyme (du même nom). De plus ce chapitre comprendra les résultats obtenus à l'aide des méthodes de temps-fréquenceFinalement, la discussion sera orientée selon trois axes : les méthodes de temps-fréquence ainsi qu'une proposition de traitement de ces données par une méthode statistique indépendante de la référence. La discussion du premier article en montrera la qualité du traitement de ces stimuli. La discussion des deux articles neurophysiologiques, proposera de nouvelles d'expériences afin d'affiner les résultats actuels sur les déficits des schizophrènes. Ceci pourrait permettre d'établir un marqueur biologique fiable de la schizophrénie.ABSTRACT (ENGLISH)This thesis focuses on the visual system in healthy subjects and schizophrenic patients. To address this research, advanced methods of analysis of electroencephalographic (EEG) data were used and developed. This manuscript is comprised of three scientific articles. The first article showed a novel method to control the physical features of visual stimuli (luminance and spatial frequencies). The second article showed, using electrical neuroimaging of EEG, a deficit in spatial processing associated with the dorsal pathway in chronic schizophrenic patients. This deficit was elicited by an absent modulation of the PI component in terms of response strength and topography as well as source estimations. This deficit was orthogonal to the preserved ability to process Kanizsa-type illusory contours. Finally, the third article resolved ongoing debates concerning the neural mechanism mediating illusory contour sensitivity by using electrical neuroimaging to show that the first differentiation of illusory contour presence vs. absence is localized within the lateral occipital complex. This effect was subsequent to modulations due to the orientation of misaligned grating stimuli. Collectively, these results support a model where effects in V1/V2 are mediated by "top-down" modulation from the LOC.To understand these three articles, the Introduction of this thesis presents the major concepts used in these articles. Additionally, a section is devoted to time-frequency analysis methods not presented in the articles themselves. The introduction is divided in four parts. The first part presents three aspects of the visual system: cellular, regional, and its functional interactions. The second part presents an overview of schizophrenia and its sensoiy-cognitive deficits. The third part presents an overview of illusory contour processing and the three models examined in the third article. Finally, advanced analysis methods for EEG are presented, including time- frequency methodology.The Introduction is followed by a synopsis of the main results in the articles as well as those obtained from the time-frequency analyses.Finally, the Discussion chapter is divided along three axes. The first axis discusses the time frequency analysis and proposes a novel statistical approach that is independent of the reference. The second axis contextualizes the first article and discusses the quality of the stimulus control and direction for further improvements. Finally, both neurophysiologic articles are contextualized by proposing future experiments and hypotheses that may serve to improve our understanding of schizophrenia on the one hand and visual functions more generally.

Infections tardives après stabilisation dynamique de la colonne lombaire par le système Dynesys

Introduction La stabilisation dynamique de la colonne lombaire a été développée comme alternative à la spondylodèse pour les lombalgies chroniques dans l'optique de réduire le risque de dégénération du segment adjacent. Le système de neutralisation dynamique « Dynesys » produit par Zimmer (Suisse) est un des produits les plus populaires. Des études portant sur un suivi à moyen terme ont montré des taux de révision dans près de 30% des patients. Nous avons observé quelques cas d'infections tardives chez nos patients et avons décidé de les passer systématiquement en revue. La bactérie Propionibacterium acnés a été récemment identifiée comme cause d'infections à bas bruit de matériel prothétique. Matériels et méthodes Nous présentons une série consécutive de 50 implantations du système Dynesys. Les patients ont été suivis pendant une durée moyenne de 51 mois (0 - 91). Durant cette période, nous avons identifié 12 complications de type infectieuse et 11 complications de type mécanique nécessitant une ré-opération ou une ablation de matériel dans un collectif de 17 patients. Résultats Les infections de matériel se sont produites après une durée médiane de 52 mois (2-77). Les germes trouvés étaient Propionibacterium acnés dans 7 patients sur 11 (seul η = 4 ou en combinaison η = 3). La présentation clinique associe des douleurs nouvelles ou en augmentation et, à la radiologie conventionnelle, un descellement des vis. Cependant, 73.5% des patients présentent, à des degrés divers, des signes radiologiques de descellements sans avoir de symptômes d'infection. Conclusion Le haut taux d'infections tardives avec des germes peu virulents ainsi que la fréquence des signes de descellements de vis constatés nous amènent à suspecter un défaut d'intégration au niveau de l'interface entre l'os et les vis. Les chirurgiens devraient être attentifs à ces signes et exclure activement une infection chez les patients présentant des douleurs nouvelles (ou en augmentation) en combinaison de signes de descellement radiologiques. Une attitude agressive de révision chirurgicale est recommandée dans ces cas.

La dénervation rénale unilatérale et le système kallikréine-bradykinine rénal chez le rat [Unilateral renal denervation and the renal kallikrein-bradykinin system in the rat].

AIM: The antihypertensive effect of renal denervation in hypertensive patients is partially explained by increased tubular natriuresis. To study the possible contribution of the kallikrein-kinin system (KKS) to this natriuretic effect in rats, we measured kallikrein activity (KA) and bradykinin concentrations (BK) in plasma and tissues. METHODS: To measure KA, we adapted and validated an enzymatic assay that cleaves para-nitroaniline (pNA) from the tripeptide H-D-Pro-Phe-Arg-pNA. The coefficients of variation (CV) within- and between-assays were less than 8% for plasma and tissue KA (plasma n=6 and 13; tissue n=4). Linear results for serially diluted samples confirmed the assay specificity. Tissue BK determinations were based on an established assay for plasma BK: tissue was homogenized and kinins extracted in ethanol, and BK was isolated by high-performance (HPLC) liquid chromatography and quantitated by radioimmunassay. Within- and between-assay CV for plasma BK were 18% (n=8 and n=35, respectively) and for BK in various tissues less than 16% (n=5-8). RESULTS: In male Wistar rats (n=3), plasma BK was 8.2±6.6 fmol/mL (mean±SD), and tissue BK (fmol/g) in 14 tested organs varied between brain (14±3) and submaxillary gland (521±315). Six days after left-sided unilateral renal denervation, left renal tissue BK (89±9) was not different from right renal BK (75±23). Similarly, KA was comparable in the two kidneys (left 18.0±1.5, right 15.8±1.4μkat/g). CONCLUSION: Any possible effect of unilateral renal denervation on the kidney's KKS would have to be bilateral.

Evaluation, concertation, décision : quelle régulation pour le système éducatif ? Le cas de l'enseignement primaire genevois

Suite à trois années de concertation, le Département de l'instruction publique du canton de Genève a mis en place un « nouveau fonctionnement » de l'enseignement primaire à la rentrée scolaire de septembre 2008. La mise en oeuvre du nouveau dispositif était accompagnée de la création d'un outil d'évaluation externe appelé « Observatoire du fonctionnement de l'enseignement primaire ». L'analyse de cet outil d'évaluation fait l'objet du présent article. La problématique développée vise à montrer que, si l'expertise en matière d'évaluation de l'éducation n'est pas la science, elle peut toutefois être modestement fondée sur les valeurs de la production des connaissances, voire contribuer à quelque production de connaissances limitées aux « hypothèses mineures qui jaillissent chaque jour à foison dans le travail quotidien de la recherche » (Merton, 1965, pp. 13-14).