Mécanismes de contrôle du mouvement humain lors du port de verres à foyer progressif

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mécanismes de contrôle du mouvement humain lors du port de verres à foyer progressif

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Évaluation neurobiologique des souris spontanément hypertendues : Du vieillissement à la génomique comparative

Le but de cette thèse est premièrement d’évaluer l’effet du vieillissement sur les fonctions psychomotrices des souches de souris sélectionnées génétiquement en fonction de leur tension artérielle (TA); deuxièmement, de localiser les déterminants génétiques des phénotypes psychophysiologiques à partir de souches recombinantes congéniques (RCS). Ces travaux ont mené à la publication de 4 articles. Le premier article décrit l’évaluation des fonctions psychomotrices des souches avec une tension artérielle élevée (HBP), basse (LBP) et normale (NBP). La performance aux épreuves d’exploration, d’habiletés motrices et d’apprentissage spatial, a été mesurée sur deux cohortes âgées respectivement de 12 mois et de trois mois. Indépendamment de l’âge, les HBPs sont hyperactives dans l’open-field (OF), mais pas dans le test d’exploration de trous. Inversement, les LBP explorent moins d’espaces que les NBP et, à trois mois seulement, sont hypoactives dans l’OF. Par ailleurs, les HBPs et les LBP présentent des déficits précoces de coordination motrice et des fonctions visuo-motrices. Le second article concerne l’évaluation longitudinale de la coordination motrice, de l’anxiété et de l’apprentissage spatial des souches HBP, LBP et NBP, à l’âge de deux mois et de 12 mois. Le vieillissement accentue l’hyperactivité des HBPs dans l’OF. Par contre, l’hypoactivité des souris LBP est détectable seulement à l’âge de deux mois. Indépendamment de l’âge, les souris HBP et LBP montrent une perception réduite du danger dans l’épreuve d’anxiété et des dysfonctions visuo-motrices au labyrinthe aquatique. Enfin, des déficits précoces de coordination motrice se manifestent seulement chez les HBPs. Il reste à déterminer si les déficits observés sont liés à des déterminants génétiques indépendants ou secondaires aux altérations de la tension artérielle. Le troisième article présente la comparaison entre les souches consanguines A/J et C57Bl/6J (B6) aux épreuves de l’OF, de la planche à trous, du labyrinthe aquatique et du cintre (coordination motrice). Les B6 explore d’avantage l’OF et la planche à trous. Les B6 sont moins rapides sur le cintre, mais supérieurs aux A/J dans le labyrinthe aquatique, avec une plate-forme invisible ou visible. Ces résultats démontrent l’implication de déterminants génétiques. Cette thèse se termine par un quatrième article sur la localisation des déterminants génétiques de la susceptibilité au stress dans les RCS, dérivées de A/J et B6, et présentant un agencement spécifique de 12.5% du génome. La réactivité émotionnelle est évaluée dans l’OF et le plus-maze; la réponse de stress est mesurée par radio télémétrie de la température interne pendant le stress d’immobilisation (SI) sous diète régulière et riche en sel; l’excrétion des électrolytes urinaires est dosée après 24 heures de diète salée. Les loci les plus significatifs sont situés dans les régions suivantes: de l’émotionalité dans l’OF (Emo1) sur le chr. 1 (LOD=4.6) correspondant à la région homologue impliquée dans la cohorte d’hypertension familiale du Saguenay; de la dopa décarboxylase (ddc) sur le chr. 11 pour l’émergence du plus-maze (LOD=4.7); de la protéine liant l’endotoxine (lbp) sur le chr. 2 pour l’hypothermie initiale en réponse au SI (LOD=4); et de HSP90 sur le chr. 12 pour l’excrétion de Ca++ (LOD=4.6). Des banques de données sont ensuite interrogées pour recenser les polymorphismes des régions régulatrices ou codantes des gènes candidats chez les souches ancestrales A/J et B6, dont les séquences sont disponibles pour le génome entier. Des utilitaires web permettent de dévoiler les changements dans la structure secondaire de l’ARNm, l’interférence avec des microARN ou avec d’autres motifs de liaison. Plusieurs SNPs fonctionnels ont été identifiés pour le QTL du chr. 1, particulièrement dans les éléments de régulation; ceux-ci impliquant des gènes reliés avec les réponses inflammatoire/immunitaire ou avec le système cardiovasculaire. La quantification par la PCR confirme une régulation à la baisse d’atp1a2 dans le cœur et le cerveau des souches susceptibles à l’anxiété. Ces résultats confirment l’intrication des altérations de la susceptibilité au stress et de la régulation de la TA.

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.

Great adaptations : China's creative clusters and the new social contract

The transformation of China's urban landscape has witnessed a boom in cultural adaptation, namely the adaptation of a Western idea, the creative cluster. This chapter examines the formatting of hundreds of creative clusters-art centres, animation bases, cultural zones, and incubators. The cluster has important implications for how we understand China going forward into the second decade of the 21st century. The cluster phenomenon has resulted in to a substantive remaking of the social contract, between officials, entrepreneurs, local residents, academics-and most significantly cultural producers. However, these processes of adaption are mostly driven by real estate developers working in partnership with local government officials. Cut and paste design is the fast road to completion. In this sense, the description 'creative' may well be redundant.

Grounding action in visuo-haptic space using experience networks

Traditional approaches to the use of machine learning algorithms do not provide a method to learn multiple tasks in one-shot on an embodied robot. It is proposed that grounding actions within the sensory space leads to the development of action-state relationships which can be re-used despite a change in task. A novel approach called an Experience Network is developed and assessed on a real-world robot required to perform three separate tasks. After grounded representations were developed in the initial task, only minimal further learning was required to perform the second and third task.

The acute adaptations of normal and pathological human Achilles tendons to eccentric and concentric exercise

Eccentric exercise is the conservative treatment of choice for mid-portion Achilles tendinopathy. While there is a growing body of evidence supporting the medium to long term efficacy of eccentric exercise in Achilles tendinopathy treatment, very few studies have investigated the short term response of the tendon to eccentric exercise. Moreover, the mechanisms through which tendinopathy symptom resolution occurs remain to be established. The primary purpose of this thesis was to investigate the acute adaptations of the Achilles tendon to, and the biomechanical characteristics of, the eccentric exercise protocol used for Achilles tendinopathy rehabilitation and a concentric equivalent. The research was conducted with an orientation towards exploring potential mechanisms through which eccentric exercise may bring about a resolution of tendinopathy symptoms. Specifically, the morphology of tendinopathic and normal Achilles tendons was monitored using high resolution sonography prior to and following eccentric and concentric exercise, to facilitate comparison between the treatment of choice and a similar alternative. To date, the only proposed mechanism through which eccentric exercise is thought to result in symptom resolution is the increased variability in motor output force observed during eccentric exercise. This thesis expanded upon prior work by investigating the variability in motor output force recorded during eccentric and concentric exercises, when performed at two different knee joint angles, by limbs with and without symptomatic tendinopathy. The methodological phase of the research focused on establishing the reliability of measures of tendon thickness, tendon echogenicity, electromyography (EMG) of the Triceps Surae and the standard deviation (SD) and power spectral density (PSD) of the vertical ground reaction force (VGRF). These analyses facilitated comparison between the error in the measurements and experimental differences identified as statistically significant, so that the importance and meaning of the experimental differences could be established. One potential limitation of monitoring the morphological response of the Achilles tendon to exercise loading is that the Achilles tendon is continually exposed to additional loading as participants complete the walking required to carry out their necessary daily tasks. The specific purpose of the last experiment in the methodological phase was to evaluate the effect of incidental walking activity on Achilles tendon morphology. The results of this study indicated that walking activity could decrease Achilles tendon thickness (negative diametral strain) and that the decrease in thickness was dependent on both the amount of walking completed and the proximity of walking activity to the sonographic examination. Thus, incidental walking activity was identified as a potentially confounding factor for future experiments which endeavoured to monitor changes in tendon thickness with exercise loading. In the experimental phase of this thesis the thickness of Achilles tendons was monitored prior to and following isolated eccentric and concentric exercise. The initial pilot study demonstrated that eccentric exercise resulted in a greater acute decrease in Achilles tendon thickness (greater diametral strain) compared to an equivalent concentric exercise, in participants with no history of Achilles tendon pain. This experiment was then expanded to incorporate participants with unilateral Achilles tendinopathy. The major finding of this experiment was that the acute decrease in Achilles tendon thickness observed following eccentric exercise was modified by the presence of tendinopathy, with a smaller decrease (less diametral strain) noted for tendinopathic compared to healthy control tendon. Based on in vitro evidence a decrease in tendon thickness is believed to reflect extrusion of fluid from the tendon with loading. This process would appear to be limited by the presence of pathology and is hypothesised to be a result of the changes in tendon structure associated with tendinopathy. Load induced fluid movement may be important to the maintenance of tendon homeostasis and structure as it has the potential to enhance molecular movement and stimulate tendon remodelling. On this basis eccentric exercise may be more beneficial to the tendon than concentric exercise. Finally, EMG and motor output force variability (SD and PSD of VGRF) were investigated while participants with and without tendinopathy performed the eccentric and concentric exercises. Although between condition differences were identified as statistically significant for a number of force variability parameters, the differences were not greater than the limits of agreement for repeated measures. Consequently the meaning and importance of these findings were questioned. Interestingly, the EMG amplitude of all three Triceps Surae muscles did not vary with knee joint angle during the performance of eccentric exercise. This raises questions pertaining to the functional importance of performing the eccentric exercise protocol at each of the two knee joint angles as it is currently prescribed. EMG amplitude was significantly greater during concentric compared to eccentric muscle actions. Differences in the muscle activation patterns may result in different stress distributions within the tendon and be related to the different diametral strain responses observed for eccentric and concentric muscle actions.

The importance of mosquito behavioural adaptations to malaria control in Africa

Over the past decade the use of long-lasting insecticidal nets (LLINs), in combination with improved drug therapies, indoor residual spraying (IRS) and better health infrastructure, has helped reduce malaria in many African countries for the first time in a generation. However, insecticide resistance in the vector is an evolving threat to these gains. We review emerging and historical data on behavioural resistance in response to LLINs and IRS. Overall the current literature suggests behavioural and species changes may be emerging, but the data are sparse and, at times unconvincing. However, preliminary modelling has demonstrated that behavioural resistance could have significant impacts on the effectiveness of malaria control. We propose seven recommendations to improve understanding of resistance in malaria vectors. Determining the public health impact of physiological and behavioural insecticide resistance is an urgent priority if we are to maintain the significant gains made in reducing malaria morbidity and mortality.

Influence of high-intensity interval training on adaptations in well-trained cyclists

The purpose of the present study was to examine the influence of 3 different high-intensity interval training regimens on the first and second ventilatory thresholds (VT1 and VT2), anaerobic capacity (ANC), and plasma volume (PV) in well-trained endurance cyclists. Before and after 2 and 4 weeks of training, 38 well-trained cyclists (VO2peak = 64.5 +/- 5.2 ml[middle dot]kg-1[middle dot]min-1) performed (a) a progressive cycle test to measure VO2peak, peak power output (PPO), VT1, and VT2; (b) a time to exhaustion test (Tmax) at their VO2peak power output (Pmax); and (c) a 40-km time-trial (TT40). Subjects were assigned to 1 of 4 training groups (group 1: n = 8, 8 3 60% Tmax at Pmax, 1:2 work-recovery ratio; group 2: n = 9, 8 x 60% Tmax at Pmax, recovery at 65% maximum heart rate; group 3: n = 10, 12 x 30 seconds at 175% PPO, 4.5-minute recovery; control group: n = 11). The TT40 performance, VO2peak, VT1,VT2, and ANC were all significantly increased in groups 1, 2, and 3 (p < 0.05) but not in the control group. However, PV did not change in response to the 4-week training program. Changes in TT40 performance were modestly related to the changes in VO2peak, VT1, VT2, and ANC (r = 0.41, 0.34, 0.42, and 0.40, respectively; all p < 0.05). In conclusion, the improvements in TT40 performance were related to significant increases in VO2peak, VT1,VT2, and ANC but were not accompanied by significant changes in PV. Thus, peripheral adaptations rather than central adaptations are likely responsible for the improved performances witnessed in well-trained endurance athletes following various forms of high-intensity interval training programs.

Resistance to exercise-induced weight loss : compensatory behavioral adaptations

In many interventions that are based on an exercise program intended to induce weight loss, the mean weight loss observed is modest and sometimes far less than what the individual expected. The individual responses are also widely variable, with some individuals losing a substantial amount of weight, others maintaining weight, and a few actually gaining weight. The media have focused on the subpopulation that loses little weight, contributing to a public perception that exercise has limited utility to cause weight loss. The purpose of the symposium was to present recent, novel data that help explain how compensatory behaviors contribute to a wide discrepancy in exercise-induced weight loss. The presentations provide evidence that some individuals adopt compensatory behaviors, that is, increased energy intake and/or reduced activity, that offset the exercise energy expenditure and limit weight loss. The challenge for both scientists and clinicians is to develop effective tools to identify which individuals are susceptible to such behaviors and to develop strategies to minimize their effect.

Adaptations to a subterranean environment and longevity revealed by the analysis of mole rat genomes

Subterranean mammals spend their lives in dark, unventilated environments that are rich in carbon dioxide and ammonia and low in oxygen. Many of these animals are also long-lived and exhibit reduced aging-associated diseases, such as neurodegenerative disorders and cancer. We sequenced the genome of the Damaraland mole rat (DMR, Fukomys damarensis) and improved the genome assembly of the naked mole rat (NMR, Heterocephalus glaber). Comparative genome analyses, along with the transcriptomes of related subterranean rodents, revealed candidate molecular adaptations for subterranean life and longevity, including a divergent insulin peptide, expression of oxygen-carrying globins in the brain, prevention of high CO2-induced pain perception, and enhanced ammonia detoxification. Juxtaposition of the genomes of DMR and other more conventional animals with the genome of NMR revealed several truly exceptional NMR features: unusual thermogenesis, an aberrant melatonin system, pain insensitivity, and unique processing of 28S rRNA. Together, these genomes and transcriptomes extend our understanding of subterranean adaptations, stress resistance, and longevity.

Touching Texts : Adaptations of Australian Picture Books for Tablets

In order to explore some of the possibilities and constraints of picture books on tablets, this chapter addresses adaptations of contemporary Australian picture books for tablet devices. It considers how publishing technologies shape form and meaning of picture books, and attends particularly to the impact of interactivity and adaptation on such meaning. After discussing some contextual issues for electronic literature, this chapter explores the print and tablet versions of three picture books: Libby Gleeson and Freya Blackwood’s Look, A Book! (2011), Nick Bland’s The Wrong Book (2009), and Shaun Tan’s Rules of Summer (2013).

Creative adaptations: Integrating Feldenkrais principles in contemporary dance technique to facilitate the transition into tertiary dance education

As conservatoire-style dance teaching has traditionally utilised a hierarchical approach through which the student must conform to the ideal requirements of the conventional technique, current discourse is beginning to question how dance training can develop technical acuity without stifling students' ability to engage creatively. In recent years, there has been growing interest in the field of somatics and its relationship to tertiary dance training due to the understanding that this approach supports creative autonomy by radically repositioning the student's relationship to embodied learning, skill acquisition, enquiry and performance. This research addresses an observable disjuncture between the skills of dancers graduating from tertiary training and Australian dance industry needs, which increasingly demand the co-creative input of the dancer in choreographic practice. Drawing from Action Research, this paper will discuss a project which introduces somatic learning approaches, primarily from Feldenkrais Method and Hanna Somatics, to first-year dance students in their transition into tertiary education. This paper acknowledges previous research undertaken, most specifically the Somdance Manual by the University of Western Sydney, while directing focus to the first-year student transition from private dance studio training into the pre-professional arena.