Transmission des voies olfactives aux cellules réticulospinales de la lamproie

Les informations olfactives sont connues pour leur capacité à induire des comportements moteurs spécifiques. En dépit de nombreuses observations comportementales chez les vertébrés, on ne connaît toujours pas les mécanismes et les voies nerveuses qui sous-tendent ces phénomènes de transformation olfacto-locomotrices. Chez la lamproie, des travaux récents ont permis de décrire cette voie, et les mécanismes responsables de la transformation des entrées olfactives en activité locomotrice (Derjean et al., 2010). Cette voie prend origine dans la partie médiane du bulbe olfactif, et envoie des projections vers le tubercule postérieur, une région qui se trouve dans le diencéphale. De là, les neurones projettent directement vers la Région Locomotrice Mésencéphalique, connue pour envoyer des connexions vers les neurones réticulospinaux, et activer la locomotion. L’objectif de cette étude était d’établir si l’ensemble des neurones réticulospinaux répond aux stimulations olfactives. Pour ce faire, nous avons utilisé sur une préparation de cerveau isolé de lamproie des techniques d’électrophysiologie et d’imagerie calcique. La stimulation électrique des nerfs olfactifs, de la région médiane du bulbe olfactif ou du tubercule postérieur a provoqué une activation de toutes les cellules réticulospinales qui se retrouvent dans les quatre noyaux réticulaires (ARRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Antérieur; MRN : Noyau Réticulaire Mésencéphalique; MRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Moyen; PRRN : Noyau Réticulaire Rhombencéphalique Postérieur). Seule la partie médiane du bulbe olfactif est impliquée dans le passage de l’information olfactive vers les neurones réticulospinaux. Nous avons aussi découvert que le blocage des récepteurs GABAergiques dans la partie médiane du bulbe olfactif augmentait les réponses olfactives de façon considérable dans les cellules réticulospinales. Nous avons montré ainsi qu’il existe un tonus inhibiteur impliqué dans la dépression modulatrice de la voie olfacto-locomotrice. Ce travail a permis de montrer que la stimulation des afférences sensorielles olfactives active simultanément l’ensemble des populations de neurones réticulospinaux qui commandent la locomotion. De plus, il existerait un tonus inhibiteur GABAergique, au niveau de la partie médiane du bulbe olfactif, responsable d’une dépression modulatrice dans la voie olfacto-locomotrice.

Effets neurophysiologiques de la stimulation du nerf vague : implication dans le traitement de la dépression résistante et optimisation des paramètres de stimulation

La dépression est une pathologie grave qui, malgré de multiples stratégies thérapeutiques, demeure résistante chez un tiers des patients. Les techniques de stimulation cérébrale sont devenues une alternative intéressante pour les patients résistants à diverses pharmacothérapies. La stimulation du nerf vague (SNV) a ainsi fait preuve de son efficacité en clinique et a récemment été approuvée comme traitement additif pour la dépression résistante. Cependant, les mécanismes d’action de la SNV en rapport avec la dépression n’ont été que peu étudiés. Cette thèse a donc eu comme premier objectif de caractériser l’impact de la SNV sur les différents systèmes monoaminergiques impliqués dans la pathophysiologie de la dépression, à savoir la sérotonine (5-HT), la noradrénaline (NA) et la dopamine (DA), grâce à l’utilisation de techniques électrophysiologiques et de la microdialyse in vivo chez le rat. Des études précliniques avaient déjà révélé qu’une heure de SNV augmente le taux de décharge des neurones NA du locus coeruleus, et que 14 jours de stimulation sont nécessaires pour observer un effet comparable sur les neurones 5-HT. Notre travail a démontré que la SNV modifie aussi le mode de décharge des neurones NA qui présente davantage de bouffées, influençant ainsi la libération terminale de NA, qui est significativement augmentée dans le cortex préfrontal et l’hippocampe après 14 jours. L’augmentation de la neurotransmission NA s’est également manifestée par une élévation de l’activation tonique des récepteurs postsynaptiques α2-adrénergiques de l’hippocampe. Après lésion des neurones NA, nous avons montré que l’effet de la SNV sur les neurones 5-HT était indirect, et médié par le système NA, via l’activation des récepteurs α1-adrénergiques présents sur les neurones du raphé. Aussi, tel que les antidépresseurs classiques, la SNV augmente l’activation tonique des hétérorécepteurs pyramidaux 5-HT1A, dont on connait le rôle clé dans la réponse thérapeutique aux antidépresseurs. Par ailleurs, nous avons constaté que malgré une diminution de l’activité électrique des neurones DA de l’aire tegmentale ventrale, la SNV induit une augmentation de la DA extracellulaire dans le cortex préfrontal et particulièrement dans le noyau accumbens, lequel joue un rôle important dans les comportements de récompense et l’hédonie. Un deuxième objectif a été de caractériser les paramètres optimaux de SNV agissant sur la dépression, en utilisant comme indicateur le taux de décharge des neurones 5-HT. Des modalités de stimulation moins intenses se sont avérées aussi efficaces que les stimulations standards pour augmenter l’activité électrique des neurones 5-HT. Ces nouveaux paramètres de stimulation pourraient s’avérer bénéfiques en clinique, chez des patients ayant déjà répondu à la SNV. Ils pourraient minimiser les effets secondaires reliés aux périodes de stimulation et améliorer ainsi la qualité de vie des patients. Ainsi, ces travaux de thèse ont caractérisé l’influence de la SNV sur les trois systèmes monoaminergiques, laquelle s’avère en partie distincte de celle des antidépresseurs classiques tout en contribuant à son efficacité en clinique. D’autre part, les modalités de stimulation que nous avons définies seraient intéressantes à tester chez des patients recevant la SNV, car elles devraient contribuer à l’amélioration des bénéfices cliniques de cette thérapie.

Étude du rôle des récepteurs NMDA du mésencéphale ventral dans la récompense induite par la stimulation électrique du mésencéphale postérieur chez le rongeur.

La voie dopaminergique mésolimbique qui prend son origine dans le mésencéphale ventral et qui projette vers des régions rostrales du système limbique fait partie du substrat nerveux qui contrôle la récompense et les comportements motivés. Il a été suggéré qu’un signal de récompense est produit lorsque le patron de décharge des neurones dopaminergiques passe d’un mode tonique à un mode phasique, une transition qui est initiée par l’action du glutamate aux récepteurs N-Méthyl-D-aspartate (NMDA). Étant donné qu’une altération du système de récompense est souvent associée à des anomalies cliniques telles que l’addiction compulsive et à des troubles émotionnels tels que l’anhédonie, nous avons étudié le rôle des récepteurs NMDA dans la récompense induite par la stimulation électrique intracérébrale. Puisque les récepteurs NMDA sont composés de sous-unités distinctes, GluN1, GluN2 et GluN3, nous avons étudié le rôle de deux sous-unités qui sont présentes dans le mésencéphale ventral : GluN2A et GluN2B. Les résultats montrent que des injections mésencéphaliques de R-CPP et de PPPA, des antagonistes préférentiels aux sous-unités GluN2A/B, ont produit une augmentation dose-dépendante de l’effet de récompense, un effet qui était, à certains temps après les injections, accompagné d’une augmentation du nombre de réponses maximales. Ces effets n’ont pas été observés après l’injection d’une large gamme de doses de Ro04-5595, un antagoniste des sous-unités GluN2B. Ces résultats suggèrent que le glutamate mésencéphalique exerce une modulation négative sur le circuit de récompense, un effet dû à son action au niveau des récepteurs NMDA composés des sous-unités GluN2A.

Traduire le mètre, traduire le rythme : les poèmes de Sappho par Philippe Brunet

En 1991, Philippe Brunet publie une traduction inédite de la poétesse grecque archaïque du VII ème siècle avant J.-C., Sappho. Dans cette traduction, celui-ci a tenté d'imiter et de faire ressentir le mètre grec en français. La difficulté de cette entreprise réside dans le fait que le français n'est pas une langue à accent de mot et qu'il ne ressent pas la quantité des syllabes. Les mètres poétiques du français se basent en effet sur le nombre des syllabes et non sur leur quantité. À la Renaissance, une telle tentative d'imitation du mètre grec avait déjà été entreprise par Jean-Antoine de Baïf. Mais celui-ci, oubliant les particularités accentuelles du français, n'a pas réussi à développer un système adéquat. Philippe Brunet quant à lui a su utiliser ces règles accentuelles françaises pour faire ressentir à son lecteur quelque chose du rythme quantitatif grec. Se servant autant de l'accent tonique que de l'accent initial, son système respecte dans son ensemble la langue française tout en créant un rythme nouveau. Une fois cette traduction comparée à d'autres, on peut également voir à quel point ses recherches sémantiques et prosodiques aident à la réalisation de ce rythme particulier. M ots-clé : Sappho, grec, traduction, rythme, mètre, métrique, accent.

La contribution des attentes à la régulation de la douleur

L’expérience de douleur et la réponse à son traitement sont teintées par les facteurs psychologiques, parmi lesquels figurent les attentes. Cette thèse propose de raffiner la compréhension de l’effet des attentes sur la régulation de la douleur par l’entremise de deux études quantitatives. D'abord, une étude expérimentale explore l'impact des attentes sur l'analgésie induite par contre-stimulation. Des volontaires sains ont été assignés à une condition contrôle ou à l’un des trois groupes au sein desquels les attentes étaient évaluées (attentes a priori) ou manipulées par l’entremise de suggestions (hyperalgésie ou analgésie). La douleur, l’anxiété et le réflexe nociceptif de flexion en réponse à des stimulations électriques ont été mesurés avant, pendant et après l’application d’un sac de glace. Les résultats suggèrent que les attentes a priori prédisent l’amplitude de l’analgésie, tandis que les attentes suggérées parviennent à potentialiser ou à bloquer les mécanismes endogènes d'inhibition de la douleur déclenchés par la contre-stimulation, indépendamment du niveau d’anxiété. Ensuite, une étude clinique se penche sur l'apport des attentes aux issues thérapeutiques de patients traités en centres multidisciplinaires de gestion de la douleur chronique. Préalablement au traitement, les attentes des patients quant aux résultats anticipés après six mois de traitement ont été évaluées. Les changements dans l’intensité douloureuse, les symptômes dépressifs, l’interférence de la douleur et la dramatisation face à la douleur, ainsi que l’impression de changement et la satisfaction face au traitement ont été évalués au suivi de six mois. Les résultats d'analyses de modélisation par équations structurelles appuient la relation prédictive entre les attentes et les issues thérapeutiques et soulignent l’impression de changement du patient comme variable médiatrice de cette association. En plus de se montrer supérieur à un modèle alternatif, ce modèle s'est avéré pertinent à travers différents sous-groupes. Dans l'ensemble, cette thèse contribue à démontrer le rôle déterminant des attentes dans le contexte de la douleur, tant au niveau physiologique que thérapeutique. Les conclusions qui se dégagent de cet ouvrage entraînent des retombées non négligeables et réitèrent la nécessité de considérer la perspective du patient afin d'optimiser les soins destinés au soulagement de la douleur.

Contrôle cortico-spinal des mouvements volontaires du coude

Il existe plusieurs théories du contrôle moteur, chacune présumant qu’une différente variable du mouvement est réglée par le cortex moteur. On trouve parmi elles la théorie du modèle interne qui a émis l’hypothèse que le cortex moteur programme la trajectoire du mouvement et l’activité électromyographique (EMG) d’une action motrice. Une autre, appelée l’hypothèse du point d’équilibre, suggère que le cortex moteur établisse et rétablisse des seuils spatiaux; les positions des segments du corps auxquelles les muscles et les réflexes commencent à s’activer. Selon ce dernier, les paramètres du mouvement sont dérivés sans pré-programmation, en fonction de la différence entre la position actuelle et la position seuil des segments du corps. Pour examiner de plus près ces deux théories, nous avons examiné l’effet d’un changement volontaire de l’angle du coude sur les influences cortico-spinales chez des sujets sains en employant la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) par-dessus le site du cortex moteur projetant aux motoneurones des muscles du coude. L’état de cette aire du cerveau a été évalué à un angle de flexion du coude activement établi par les sujets, ainsi qu’à un angle d’extension, représentant un déplacement dans le plan horizontal de 100°. L’EMG de deux fléchisseurs du coude (le biceps et le muscle brachio-radial) et de deux extenseurs (les chefs médial et latéral du triceps) a été enregistrée. L’état d’excitabilité des motoneurones peut influer sur les amplitudes des potentiels évoqués moteurs (MEPs) élicitées par la TMS. Deux techniques ont été entreprises dans le but de réduire l’effet de cette variable. La première était une perturbation mécanique qui raccourcissait les muscles à l'étude, produisant ainsi une période de silence EMG. La TMS a été envoyée avec un retard après la perturbation qui entraînait la production du MEP pendant la période de silence. La deuxième technique avait également le but d’équilibrer l’EMG des muscles aux deux angles du coude. Des forces assistantes ont été appliquées au bras par un moteur externe afin de compenser les forces produites par les muscles lorsqu’ils étaient actifs comme agonistes d’un mouvement. Les résultats des deux séries étaient analogues. Un muscle était facilité quand il prenait le rôle d’agoniste d’un mouvement, de manière à ce que les MEPs observés dans le biceps fussent de plus grandes amplitudes quand le coude était à la position de flexion, et ceux obtenus des deux extenseurs étaient plus grands à l’angle d’extension. Les MEPs examinés dans le muscle brachio-radial n'étaient pas significativement différents aux deux emplacements de l’articulation. Ces résultats démontrent que les influences cortico-spinales et l’activité EMG peuvent être dissociées, ce qui permet de conclure que la voie cortico-spinale ne programme pas l’EMG à être générée par les muscles. Ils suggèrent aussi que le système cortico-spinal établit les seuils spatiaux d’activation des muscles lorsqu’un segment se déplace d’une position à une autre. Cette idée suggère que des déficiences dans le contrôle des seuils spatiaux soient à la base de certains troubles moteurs d’origines neurologiques tels que l’hypotonie et la spasticité.

Growing Up in Exile : An Ethnography of Somali Youth Raised in Kakuma Refugee Camp, Kenya

La violence chronique qui caractérise la Somalie depuis plus de deux décennies a forcé près de deux millions de personnes à fuir. Cette ethnographie étudie l’expérience de l’asile prolongé de jeunes Somaliens qui ont grandi au camp de Kakuma, au Kenya. Leur expérience est hors du commun, bien qu’un nombre croissant de réfugiés passent de longues années dans des camps pourtant conçus comme temporaires, en vertu de la durée des conflits et de la normalisation de pratiques de mise à l’écart de populations « indésirables ». Nous explorons la perception qu’ont ces jeunes de leur environnement et de quelle façon leur exil structure leur perception du passé et de leur pays d’origine, et de leur futur. Ce faisant, nous considérons à la fois les spécificités du contexte et l’environnement global, afin de comprendre comment l’expérience des gens est façonnée par (et façonne) les dynamiques sociales, politiques, économiques et historiques. Nous observons que le camp est, et demeure, un espace de confinement, indépendamment de sa durée d’existence ; bien que conçu comme un lieu de gestion rationnelle des populations, le camp devient un monde social où se développent de nouvelles pratiques ; les jeunes Somaliens font preuve d’agentivité et interprètent leur expérience de manière à rendre leur quotidien acceptable ; ces derniers expriment une frustration croissante lorsque leurs études sont terminées et qu’ils peinent à s’établir en tant qu’adultes, ce qui exacerbe leur désir de quitter le camp. En effet, même s’il existe depuis plus de 20 ans, le camp demeure un lieu de transition. L’expérience de jeunes Somaliens qui ont grandi dans un camp de réfugiés n’a pas été étudiée auparavant. Nous soutenons que cette expérience est caractérisée par des tensions entre contraintes et opportunités, mobilité et immobilité, isolation et connexion ou victimisation et affirmation du sujet – et des temporalités contradictoires. Cette étude souligne que des notions comme la convivialité ou la pluralité des appartenances développées dans la littérature sur la cohabitation interethnique dans les villes ou sur l’identité des migrants aident à appréhender le réalité du camp. Cette ethnographie montre également que, loin d’être des victimes passives, les réfugiés contribuent à trouver des solutions à leur exil.

Very short delays prior to escape from potential predators may function efficiently as adaptive risk-assessment periods

Periods between predator detection and an escape response (escape delays) by prey upon attack by a predator often arise because animals trade-off the benefits such a delay gives for assessing risk accurately with the costs of not escaping as quickly as possible. We tested whether freezing behaviour (complete immobility in a previously foraging bird) observed in chaffinches before escaping from an approaching potential threat functions as a period of risk-assessment, and whether information on predator identity is gained even when time available is very short. We flew either a model of a sparrowhawk (predator) or a woodpigeon (no threat) at single chaffinches. Escape delays were significantly shorter with the hawk, except when a model first appeared close to the chaffinch. Chaffinches were significantly more vigilant when they resumed feeding after exposure to the sparrowhawk compared to the woodpigeon showing that they were able to distinguish between threats, and this applied even when time available for assessment was short (an average of 0.29 s). Our results show freezing in chaffinches functions as an effective economic risk assessment period, and that threat information is gained even when very short periods of time are available during an attack.

Efficacy of neem (Azadirachta indica) formulations on biology of root-knot nematodes (Meloidogyne javanica) on tomato

Second stage juveniles of Meloidogyne javanica were exposed to aqueous extracts of neem crude formulations (leaves and cake) at 10%, 5%, and 2.5% w/v and a refined product, Aza at 0.1% w/v. The 10% extracts of neem leaf and cake caused 83% and 85% immobility and 35% and 28% mortality, respectively. Aza caused neither immobility or mortality of juveniles. When egg masses were placed in extracts of these formulations, hatching did not occur at all the concentrations (10%, 5%, 2.5% and 1.25% w/v) of the crude formulations. When the treated egg masses were returned to water, the eggs resumed hatching. Aza did not affect the nematode hatching. In glasshouse experiments, soil application of neem formulations significantly reduced the invasion of tomato roots by root-knot nematodes but once the nematodes managed to invade them, no effect detected on their development. Soil applications of Aza at 0.05% and 0.1% w/v significantly reduced the invasion and delayed development of nematodes within tomato roots whereas 0.025% did not. There were significantly fewer egg masses on tomato roots exposed to single egg mass in neem amended soil as compared to control. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A comparative study on the relationship between acetyl cholinesterase activity and acute toxicity in Daphnia magna exposed to anticholinesterase insecticides

Acetylcholinesterase (AChE) activity was measured in Daphnia magna that had been exposed to four organophosphates (OPs; parathion, chlorpyrifos, malathion, and acephate) and one carbamate (propoxur) for 48 h. These results were related to acute toxicity (median effective concentration [EC50] for immobility). For the four OPs, the EC50s were 7.03 pM, 3.17 pM, 10.56 pM, and 309.82 muM, respectively. The EC50 for propoxur was 449.90 pM. Reduction in AChE activity was directly related to an increase in immobility in all chemicals tested. However, the ratio between the EC50 and the AChE median inhibiting concentration ranged from 0.31 to 0.90. A 50% reduction in AChE activity generally was associated with detrimental effects on mobility. However, for acephate, high levels of AChE inhibition (70%) were observed in very low concentrations and were not associated with immobility. In addition, increasing the concentration of acephate further had a slight negative effect oil AChE activity but a Strong detrimental effect on mobility. Binding sites other than AChE possibly are involved in acephate toxicity to D. magna. Our findings demonstrate different associations between AChE inhibition and toxicity when different chemicals are compared. Therefore, the value of using AChE activity as a biomarker in D. magna will be dependent on the chemical tested.

Evidence that GABA rho subunits contribute to functional ionotropic GABA receptors in mouse cerebellar Purkinje cells

Ionotropic gamma-amino butyric acid (GABA) receptors composed of heterogeneous molecular subunits are major mediators of inhibitory responses in the adult CNS. Here, we describe a novel ionotropic GABA receptor in mouse cerebellar Purkinje cells (PCs) using agents reported to have increased affinity for rho subunit-containing GABA(C) over other GABA receptors. Exogenous application of the GABA(C)-preferring agonist cis-4-aminocrotonic acid (CACA) evoked whole-cell currents in PCs, whilst equimolar concentrations of GABA evoked larger currents. CACA-evoked currents had a greater sensitivity to the selective GABA(C) antagonist (1,2,5,6-tetrahydropyridin-4-yl)methylphosphinic acid (TPMPA) than GABA-evoked currents. Focal application of agonists produced a differential response profile; CACA-evoked currents displayed a much more pronounced attenuation with increasing distance from the PC soma, displayed a slower time-to-peak and exhibited less desensitization than GABA-evoked currents. However, CACA-evoked currents were also completely blocked by bicuculline, a selective agent for GABA(A) receptors. Thus, we describe a population of ionotropic GABA receptors with a mixed GABA(A)/GABA(C) pharmacology. TPMPA reduced inhibitory synaptic transmission at interneurone-Purkinje cell (IN-PC) synapses, causing clear reductions in miniature inhibitory postsynaptic current (mIPSC) amplitude and frequency. Combined application of NO-711 (a selective GABA transporter subtype 1 (GAT-1) antagonist) and SNAP-5114 (a GAT-(2)/3/4 antagonist) induced a tonic GABA conductance in PCs; however, TPMPA had no effect on this current. Immunohistochemical studies suggest that rho subunits are expressed predominantly in PC soma and proximal dendritic compartments with a lower level of expression in more distal dendrites; this selective immunoreactivity contrasted with a more uniform distribution of GABA(A) alpha 1 subunits in PCs. Finally, co-immunoprecipitation studies suggest that rho subunits can form complexes with GABA(A) receptor alpha 1 subunits in the cerebellar cortex. Overall, these data suggest that rho subunits contribute to functional ionotropic receptors that mediate a component of phasic inhibitory GABAergic transmission at IN-PC synapses in the cerebellum.

A comparative study on the relationship between acetylcholinesterase activity and acute toxicity in Daphnia magna exposed to anticholinesterase insecticides

Acetylcholinesterase (AChE) activity was measured in Daphnia magna that had been exposed to four organophosphates (OPs; parathion, chlorpyrifos, malathion, and acephate) and one carbamate (propoxur) for 48 h. These results were related to acute toxicity (median effective concentration [EC50] for immobility). For the four OPs, the EC50s were 7.03 pM, 3.17 pM, 10.56 pM, and 309.82 microM, respectively. The EC50 for propoxur was 449.90 pM. Reduction in AChE activity was directly related to an increase in immobility in all chemicals tested. However, the ratio between the EC50 and the AChE median inhibiting concentration ranged from 0.31 to 0.90. A 50% reduction in AChE activity generally was associated with detrimental effects on mobility. However, for acephate, high levels of AChE inhibition (70%) were observed in very low concentrations and were not associated with immobility. In addition, increasing the concentration of acephate further had a slight negative effect on AChE activity but a strong detrimental effect on mobility. Binding sites other than AChE possibly are involved in acephate toxicity to D. magna. Our findings demonstrate different associations between AChE inhibition and toxicity when different chemicals are compared. Therefore, the value of using AChE activity as a biomarker in D. magna will be dependent on the chemical tested.

Endogenous cholinergic tone modulates spontaneous network level neuronal activity in primary cortical cultures grown on multi-electrode arrays

Background Cortical cultures grown long-term on multi-electrode arrays (MEAs) are frequently and extensively used as models of cortical networks in studies of neuronal firing activity, neuropharmacology, toxicology and mechanisms underlying synaptic plasticity. However, in contrast to the predominantly asynchronous neuronal firing activity exhibited by intact cortex, electrophysiological activity of mature cortical cultures is dominated by spontaneous epileptiform-like global burst events which hinders their effective use in network-level studies, particularly for neurally-controlled animat (‘artificial animal’) applications. Thus, the identification of culture features that can be exploited to produce neuronal activity more representative of that seen in vivo could increase the utility and relevance of studies that employ these preparations. Acetylcholine has a recognised neuromodulatory role affecting excitability, rhythmicity, plasticity and information flow in vivo although its endogenous production by cortical cultures and subsequent functional influence upon neuronal excitability remains unknown. Results Consequently, using MEA electrophysiological recording supported by immunohistochemical and RT-qPCR methods, we demonstrate for the first time, the presence of intrinsic cholinergic neurons and significant, endogenous cholinergic tone in cortical cultures with a characterisation of the muscarinic and nicotinic components that underlie modulation of spontaneous neuronal activity. We found that tonic muscarinic ACh receptor (mAChR) activation affects global excitability and burst event regularity in a culture age-dependent manner whilst, in contrast, tonic nicotinic ACh receptor (nAChR) activation can modulate burst duration and the proportion of spikes occurring within bursts in a spatio-temporal fashion. Conclusions We suggest that the presence of significant endogenous cholinergic tone in cortical cultures and the comparability of its modulatory effects to those seen in intact brain tissues support emerging, exploitable commonalities between in vivo and in vitro preparations. We conclude that experimental manipulation of endogenous cholinergic tone could offer a novel opportunity to improve the use of cortical cultures for studies of network-level mechanisms in a manner that remains largely consistent with its functional role.

Ketamine, propofol, and the EEG: A neural field analysis of HCN1-mediated interactions

Ketamine and propofol are two well-known, powerful anesthetic agents, yet at first sight this appears to be their only commonality. Ketamine is a dissociative anesthetic agent, whose main mechanism of action is considered to be N-methyl-D-aspartate (NMDA) antagonism; whereas propofol is a general anesthetic agent, which is assumed to primarily potentiate currents gated by γ-aminobutyric acid type A (GABAA) receptors. However, several experimental observations suggest a closer relationship. First, the effect of ketamine on the electroencephalogram (EEG) is markedly changed in the presence of propofol: on its own ketamine increases θ (4–8 Hz) and decreases α (8–13 Hz) oscillations, whereas ketamine induces a significant shift to beta band frequencies (13–30 Hz) in the presence of propofol. Second, both ketamine and propofol cause inhibition of the inward pacemaker current Ih, by binding to the corresponding hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated potassium channel 1 (HCN1) subunit. The resulting effect is a hyperpolarization of the neuron’s resting membrane potential. Third, the ability of both ketamine and propofol to induce hypnosis is reduced in HCN1-knockout mice. Here we show that one can theoretically understand the observed spectral changes of the EEG based on HCN1-mediated hyperpolarizations alone, without involving the supposed main mechanisms of action of these drugs through NMDA and GABAA, respectively. On the basis of our successful EEG model we conclude that ketamine and propofol should be antagonistic to each other in their interaction at HCN1 subunits. Such a prediction is in accord with the results of clinical experiment in which it is found that ketamine and propofol interact in an infra-additive manner with respect to the endpoints of hypnosis and immobility.

Effect of hypobaric hypoxia, simulating conditions during long-haul air travel, on coagulation, fibrinolysis, platelet function, and endothelial activation

CONTEXT: The link between long-haul air travel and venous thromboembolism is the subject of continuing debate. It remains unclear whether the reduced cabin pressure and oxygen tension in the airplane cabin create an increased risk compared with seated immobility at ground level. OBJECTIVE: To determine whether hypobaric hypoxia, which may be encountered during air travel, activates hemostasis. DESIGN, SETTING, AND PARTICIPANTS: A single-blind, crossover study, performed in a hypobaric chamber, to assess the effect of an 8-hour seated exposure to hypobaric hypoxia on hemostasis in 73 healthy volunteers, which was conducted in the United Kingdom from September 2003 to November 2005. Participants were screened for factor V Leiden G1691A and prothrombin G20210A mutation and were excluded if they tested positive. Blood was drawn before and after exposure to assess activation of hemostasis. INTERVENTIONS: Individuals were exposed alternately (> or =1 week apart) to hypobaric hypoxia, similar to the conditions of reduced cabin pressure during commercial air travel (equivalent to atmospheric pressure at an altitude of 2438 m), and normobaric normoxia (control condition; equivalent to atmospheric conditions at ground level, circa 70 m above sea level). MAIN OUTCOME MEASURES: Comparative changes in markers of coagulation activation, fibrinolysis, platelet activation, and endothelial cell activation. RESULTS: Changes were observed in some hemostatic markers during the normobaric exposure, attributed to prolonged sitting and circadian variation. However, there were no significant differences between the changes in the hypobaric and the normobaric exposures. For example, the median difference in change between the hypobaric and normobaric exposure was 0 ng/mL for thrombin-antithrombin complex (95% CI, -0.30 to 0.30 ng/mL); -0.02 [corrected] nmol/L for prothrombin fragment 1 + 2 (95% CI, -0.03 to 0.01 nmol/L); 1.38 ng/mL for D-dimer (95% CI, -3.63 to 9.72 ng/mL); and -2.00% for endogenous thrombin potential (95% CI, -4.00% to 1.00%). CONCLUSION: Our findings do not support the hypothesis that hypobaric hypoxia, of the degree that might be encountered during long-haul air travel, is associated with prothrombotic alterations in the hemostatic system in healthy individuals at low risk of venous thromboembolism.