Neonatal procedural pain exposure predicts lower cortisol and behavioral reactivity in preterm infants in the NICU

Data from animal models indicate that neonatal stress or pain can permanently alter subsequent behavioral and/or physiological reactivity to stressors. However, cumulative effects of pain related to acute procedures in the neonatal intensive care unit (NICU) on later stress and/or pain reactivity has received limited attention. The objective of this study is to examine relationships between prior neonatal pain exposure (number of skin breaking procedures), and subsequent stress and pain reactivity in preterm infants in the NICU. Eighty-seven preterm infants were studied at 32 (+/-1 week) postconceptional age (PCA). Infants who received analgesia or sedation in the 72 h prior to each study, or any postnatal dexamethasone, were excluded. Outcomes were infant responses to two different stressors studied on separate days in a repeated measures randomized crossover design: (1) plasma cortisol to stress of a fixed series of nursing procedures; (2) behavioral (Neonatal Facial Coding System; NFCS) and cardiac reactivity to pain of blood collection. Among infants born

Responses of calves to acute stress: Individual consistency and relations between behavioral and physiological measures

The present study examined the consistency over time of individual differences in behavioral and physiological responsiveness of calves to intuitively alarming test situations as well as the relationships between behavioral and physiological measures. Twenty Holstein Friesian heifer calves were individually subjected to the same series of two behavioral and two hypothalamo-pituitary-adrenocortical (HPA) axis reactivity tests at 3, 13 and 26 weeks of age. Novel environment (open field, OF) and novel object (NO) tests involved measurement of behavioral, plasma cortisol and heart rate responses. Plasma ACTH and/or cortisol response profiles were determined after administration of exogenous CRH and ACTH, respectively, in the HPA axis reactivity tests. Principal component analysis (PCA) was used to condense correlated measures within ages into principal components reflecting independent dimensions underlying the calves' reactivity. Cortisol responses to the OF and NO tests were positively associated with the latency to contact and negatively related to the time spent in contact with the NO. Individual differences in scores of a principal component summarizing this pattern of inter-correlations, as well as differences in separate measures of adrenocortical and behavioral reactivity in the OF and NO tests proved highly consistent over time. The cardiac response to confinement in a start box prior to the OF test was positively associated with the cortisol responses to the OF and NO tests at 26 weeks of age. HPA axis reactivity to ACTH or CRH was unrelated to adrenocortical and behavioral responses to novelty. These findings strongly suggest that the responsiveness of calves was mediated by stable individual characteristics. Correlated adrenocortical and behavioral responses to novelty may reflect underlying fearfulness, defining the individual's susceptibility to the elicitation of fear. Other independent characteristics mediating reactivity may include activity or coping style (related to locomotion) and underlying sociality (associated with vocalization). (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

La contribution de la réactivité comportementale, de la sensibilité maternelle et du contrôle parental à la prédiction de l'anxiété à la petite enfance chez les enfants de mères adolescentes

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

De la maltraitance à l’enfance aux comportements d’agression à l’âge adulte : quel est le rôle de la réactivité émotionnelle et comportementale?

En dépit des efforts déployés pour diminuer la prévalence de la maltraitance à l’enfance, celle-ci serait associée à des difficultés non négligeables, dont la manifestation d’agression. La réactivité émotionnelle et comportementale, incluant la colère, la peur et l’évitement, est proposée comme mécanisme expliquant la relation unissant la maltraitance à l’agression. Quatre objectifs sont poursuivis à cette fin, soit d’examiner la relation notée entre: (1) la maltraitance et l’agression, (2) la maltraitance et la colère, la peur, ainsi que l’évitement, (3) la colère, la peur, ainsi que l’évitement et l’agression et (4) tester formellement le rôle médiateur et modérateur de la colère, la peur et l’évitement à cette relation. Les données de 160 hommes âgés de 18 à 35 ans ayant été exposés ou non à de la maltraitance ont été colligées par le biais de questionnaires et d’une tâche de provocation sociale permettant de mesurer les expressions faciales de colère et de peur, ainsi que les comportements d’évitement. Les résultats suggèrent que la maltraitance et les comportements d’évitement sont associés à l’agression. La maltraitance ne serait toutefois pas liée à la colère, à la peur et à l’évitement. Alors que les résultats suggèrent que ces indices n’aient pas de rôles médiateurs dans la relation entre la maltraitance et l’agression, la réactivité aux plans de la colère et de l’évitement magnifierait cette relation. Ainsi, les résultats invitent à prendre en compte les expériences de maltraitance et l’intensité de la réactivité émotionnelle et comportementale dans les interventions afin de cibler les individus plus à risque d’avoir recours à l’agression.

De la maltraitance à l’enfance aux comportements d’agression à l’âge adulte : quel est le rôle de la réactivité émotionnelle et comportementale?

En dépit des efforts déployés pour diminuer la prévalence de la maltraitance à l’enfance, celle-ci serait associée à des difficultés non négligeables, dont la manifestation d’agression. La réactivité émotionnelle et comportementale, incluant la colère, la peur et l’évitement, est proposée comme mécanisme expliquant la relation unissant la maltraitance à l’agression. Quatre objectifs sont poursuivis à cette fin, soit d’examiner la relation notée entre: (1) la maltraitance et l’agression, (2) la maltraitance et la colère, la peur, ainsi que l’évitement, (3) la colère, la peur, ainsi que l’évitement et l’agression et (4) tester formellement le rôle médiateur et modérateur de la colère, la peur et l’évitement à cette relation. Les données de 160 hommes âgés de 18 à 35 ans ayant été exposés ou non à de la maltraitance ont été colligées par le biais de questionnaires et d’une tâche de provocation sociale permettant de mesurer les expressions faciales de colère et de peur, ainsi que les comportements d’évitement. Les résultats suggèrent que la maltraitance et les comportements d’évitement sont associés à l’agression. La maltraitance ne serait toutefois pas liée à la colère, à la peur et à l’évitement. Alors que les résultats suggèrent que ces indices n’aient pas de rôles médiateurs dans la relation entre la maltraitance et l’agression, la réactivité aux plans de la colère et de l’évitement magnifierait cette relation. Ainsi, les résultats invitent à prendre en compte les expériences de maltraitance et l’intensité de la réactivité émotionnelle et comportementale dans les interventions afin de cibler les individus plus à risque d’avoir recours à l’agression.

Relations between behavioral and cardiac autonomic reactivity to acute pain in preterm neonates

The purpose of this study was to assess relations and concordance between behavioral and physiologic reactivity to pain in preterm neonates at 32 weeks postconceptional age as a function of gestational age at birth.

Cortisol, behavior, and heart rate reactivity to immunization pain at 4 months corrected age in infants born very preterm

Pain response may be altered in infants born very preterm owing to repeated exposure to procedures in the neonatal intensive care unit. Findings have been inconsistent in studies of behavioral and cardiac responses to brief pain in preterm versus full-term infants following neonatal intensive care unit discharge. To our knowledge, cortisol reactivity to pain has not been compared in preterm and full-term infants. We examined pain reactivity to immunization in preterm and full-term infants.

Contingency Learning and Reactivity in Preterm and Full-Term Infants at 3 Months

Learning difficulties in preterm infants are thought to reflect impairment in arousal regulation. We examined relationships among gestational age, learning speed, and behavioral and physiological reactivity in 55 preterm and 49 full-term infants during baseline, contingency, and nonreinforcement phases of a conjugate mobile paradigm at 3 months corrected age. For all infants, negative affect, looking duration, and heart rate levels increased during contingency and nonreinforcement phases, whereas respiratory sinus arrhythmia (RSA, an index of parasympathetic activity) decreased and cortisol did not change. Learners showed greater RSA suppression and less negative affect than nonlearners. This pattern was particularly evident in the preterm group. Overall, preterm infants showed less learning, spent less time looking at the mobile, and had lower cortisol levels than full-term infants. Preterm infants also showed greater heart rate responses to contingency and dampened heart rate responses to nonreinforcement compared to full-term infants. Findings underscore differences in basal and reactivity measures in preterm compared to full-term infants and suggest that the capacity to regulate parasympathetic activity during a challenge enhances learning in preterm infants.

Temperament test for re-homed dogs validated through direct behavioral observation in shelter and home environment

This study was the first attempt to carry out a validation of a temperament test (TT) for shelter dogs that addressed the topics of inter- and intra-raters agreements, test-retest reliability, and validity. The TT consisted of 22 subtests. Each dog was approached and handled by an unfamiliar person and made to interact with a same- and an opposite-gender conspecific. Dogs were tested twice in the shelter and once in their new homes 4 months after adoption to evaluate consistency in behavioral assessment. Playfulness, trainability, problem solving abilities, food possessiveness, and reactivity to sudden stimuli were also evaluated. Testers scored dogs' responses in terms of confidence, fearfulness, and aggressiveness. Results highlighted strengths and limits of this TT that was devised to help shelter staff in matching dogs' personality and owners' expectations. Methodological constraints when working with sheltered dogs are unavoidable; however, the test proved to be overall feasible, reliable, and valid although further studies are needed to address the critical issues that emerged. © 2011 Elsevier Inc.

A behavioral study of alpha-1b adrenergic receptor knockout mice: increased reaction to novelty and selectively reduced learning capacities.

Knockout mice lacking the alpha-1b adrenergic receptor were tested in behavioral experiments. Reaction to novelty was first assessed in a simple test in which the time taken by the knockout mice and their littermate controls to enter a second compartment was compared. Then the mice were tested in an open field to which unknown objects were subsequently added. Special novelty was introduced by moving one of the familiar objects to another location in the open field. Spatial behavior and memory were further studied in a homing board test, and in the water maze. The alpha-1b knockout mice showed an enhanced reactivity to new situations. They were faster to enter the new environment, covered longer paths in the open field, and spent more time exploring the new objects. They reacted like controls to modification inducing spatial novelty. In the homing board test, both the knockout mice and the control mice seemed to use a combination of distant visual and proximal olfactory cues, showing place preference only if the two types of cues were redundant. In the water maze the alpha-1b knockout mice were unable to learn the task, which was confirmed in a probe trial without platform. They were perfectly able, however, to escape in a visible platform procedure. These results confirm previous findings showing that the noradrenergic pathway is important for the modulation of behaviors such as reaction to novelty and exploration, and suggest that this is mediated, at least partly, through the alpha-1b adrenergic receptors. The lack of alpha-1b adrenergic receptors in spatial orientation does not seem important in cue-rich tasks but may interfere with orientation in situations providing distant cues only.

Cholinergic enhancement of perceptual learning : behavioral, physiological, and neuro-pharmacological study in the rat primary visual cortex

Les cortices sensoriels sont des régions cérébrales essentielles pour la perception. En particulier, le cortex visuel traite l’information visuelle en provenance de la rétine qui transite par le thalamus. Les neurones sont les unités fonctionnelles qui transforment l'information sensorielle en signaux électriques, la transfèrent vers le cortex et l'intègrent. Les neurones du cortex visuel sont spécialisés et analysent différents aspects des stimuli visuels. La force des connections entre les neurones peut être modulée par la persistance de l'activité pré-synaptique et induit une augmentation ou une diminution du signal post-synaptique à long terme. Ces modifications de la connectivité synaptique peuvent induire la réorganisation de la carte corticale, c’est à dire la représentation de ce stimulus et la puissance de son traitement cortical. Cette réorganisation est connue sous le nom de plasticité corticale. Elle est particulièrement active durant la période de développement, mais elle s’observe aussi chez l’adulte, par exemple durant l’apprentissage. Le neurotransmetteur acétylcholine (ACh) est impliqué dans de nombreuses fonctions cognitives telles que l’apprentissage ou l’attention et il est important pour la plasticité corticale. En particulier, les récepteurs nicotiniques et muscariniques du sous-type M1 et M2 sont les récepteurs cholinergiques impliqués dans l’induction de la plasticité corticale. L’objectif principal de la présente thèse est de déterminer les mécanismes de plasticité corticale induits par la stimulation du système cholinergique au niveau du télencéphale basal et de définir les effets sur l’amélioration de la perception sensorielle. Afin d’induire la plasticité corticale, j’ai jumelé des stimulations visuelles à des injections intracorticales d’agoniste cholinergique (carbachol) ou à une stimulation du télencéphale basal (neurones cholinergiques qui innervent le cortex visuel primaire). J'ai analysé les potentiels évoqués visuels (PEVs) dans le cortex visuel primaire des rats pendant 4 à 8 heures après le couplage. Afin de préciser l’action de l’ACh sur l’activité des PEVs dans V1, j’ai injecté individuellement l’antagoniste des récepteurs muscariniques, nicotiniques, α7 ou NMDA avant l’infusion de carbachol. La stimulation du système cholinergique jumelée avec une stimulation visuelle augmente l’amplitude des PEVs durant plus de 8h. Le blocage des récepteurs muscarinique, nicotinique et NMDA abolit complètement cette amélioration, tandis que l’inhibition des récepteurs α7 a induit une augmentation instantanée des PEVs. Ces résultats suggèrent que l'ACh facilite à long terme la réponse aux stimuli visuels et que cette facilitation implique les récepteurs nicotiniques, muscariniques et une interaction avec les récepteur NMDA dans le cortex visuel. Ces mécanismes sont semblables à la potentiation à long-terme, évènement physiologique lié à l’apprentissage. L’étape suivante était d’évaluer si l’effet de l’amplification cholinergique de l’entrée de l’information visuelle résultait non seulement en une modification de l’activité corticale mais aussi de la perception visuelle. J’ai donc mesuré l’amélioration de l’acuité visuelle de rats adultes éveillés exposés durant 10 minutes par jour pendant deux semaines à un stimulus visuel de type «réseau sinusoïdal» couplé à une stimulation électrique du télencéphale basal. L’acuité visuelle a été mesurée avant et après le couplage des stimulations visuelle et cholinergique à l’aide d’une tâche de discrimination visuelle. L’acuité visuelle du rat pour le stimulus d’entrainement a été augmentée après la période d’entrainement. L’augmentation de l’acuité visuelle n’a pas été observée lorsque la stimulation visuelle seule ou celle du télencéphale basal seul, ni lorsque les fibres cholinergiques ont été lésées avant la stimulation visuelle. Une augmentation à long terme de la réactivité corticale du cortex visuel primaire des neurones pyramidaux et des interneurones GABAergiques a été montrée par l’immunoréactivité au c-Fos. Ainsi, lorsque couplé à un entrainement visuel, le système cholinergique améliore les performances visuelles pour l’orientation et ce probablement par l’optimisation du processus d’attention et de plasticité corticale dans l’aire V1. Afin d’étudier les mécanismes pharmacologiques impliqués dans l’amélioration de la perception visuelle, j’ai comparé les PEVs avant et après le couplage de la stimulation visuelle/cholinergique en présence d’agonistes/antagonistes sélectifs. Les injections intracorticales des différents agents pharmacologiques pendant le couplage ont montré que les récepteurs nicotiniques et M1 muscariniques amplifient la réponse corticale tandis que les récepteurs M2 muscariniques inhibent les neurones GABAergiques induisant un effet excitateur. L’infusion d’antagoniste du GABA corrobore l’hypothèse que le système inhibiteur est essentiel pour induire la plasticité corticale. Ces résultats démontrent que l’entrainement visuel jumelé avec la stimulation cholinergique améliore la plasticité corticale et qu’elle est contrôlée par les récepteurs nicotinique et muscariniques M1 et M2. Mes résultats suggèrent que le système cholinergique est un système neuromodulateur qui peut améliorer la perception sensorielle lors d’un apprentissage perceptuel. Les mécanismes d’amélioration perceptuelle induits par l’acétylcholine sont liés aux processus d’attention, de potentialisation à long-terme et de modulation de la balance d’influx excitateur/inhibiteur. En particulier, le couplage de l’activité cholinergique avec une stimulation visuelle augmente le ratio de signal / bruit et ainsi la détection de cibles. L’augmentation de la concentration cholinergique corticale potentialise l’afférence thalamocorticale, ce qui facilite le traitement d’un nouveau stimulus et diminue la signalisation cortico-corticale minimisant ainsi la modulation latérale. Ceci est contrôlé par différents sous-types de récepteurs cholinergiques situés sur les neurones GABAergiques ou glutamatergiques des différentes couches corticales. La présente thèse montre qu’une stimulation électrique dans le télencéphale basal a un effet similaire à l’infusion d’agoniste cholinergique et qu’un couplage de stimulations visuelle et cholinergique induit la plasticité corticale. Ce jumelage répété de stimulations visuelle/cholinergique augmente la capacité de discrimination visuelle et améliore la perception. Cette amélioration est corrélée à une amplification de l’activité neuronale démontrée par immunocytochimie du c-Fos. L’immunocytochimie montre aussi une différence entre l’activité des neurones glutamatergiques et GABAergiques dans les différentes couches corticales. L’injection pharmacologique pendant la stimulation visuelle/cholinergique suggère que les récepteurs nicotiniques, muscariniques M1 peuvent amplifier la réponse excitatrice tandis que les récepteurs M2 contrôlent l’activation GABAergique. Ainsi, le système cholinergique activé au cours du processus visuel induit des mécanismes de plasticité corticale et peut ainsi améliorer la capacité perceptive. De meilleures connaissances sur ces actions ouvrent la possibilité d’accélérer la restauration des fonctions visuelles lors d’un déficit ou d’amplifier la fonction cognitive.

Effects of diethylpropion treatment and withdrawal on aorta reactivity, endothelial factors and rat behavior

Diethylpropion (DEP) is an amphetamine-like compound used as a coadjutant in the treatment of obesity and which presents toxicological importance as a drug of abuse. This drug causes important behavioral and cardiovascular complications; however, the vascular and behavioral alterations during DEP treatment and withdrawal, have not been determined. We evaluated the effects of DEP treatment and withdrawal on the rat aorta reactivity to noradrenaline, focusing on the endothelium, and the rat behavior during DEP treatment and withdrawal. DEP treatment caused a hyporreactivity to noradrenaline in aorta, reversible after 2 days of withdrawal and abolished by both the endothelium removal and the presence of L-NAME, but not by the presence of indomethacin. Furthermore, DEP treatment increased the general activity of rats. Contrarily, DEP withdrawal caused a decrease in the locomotor activity and an increase in grooming behavior, on the 2nd and 7th days after the interruption of the treatment, respectively. DEP treatment also caused an adaptive vascular response to noradrenaline that seems to be dependent on the increase in the endothelial nitric oxide system activity, but independent of prostaglandins synthesis. The data evidenced chronological differences in the adaptive responses of the vascular and central nervous systems induced by DEP treatment. Finally, a reversion of the adaptive response to DEP was observed in the vascular system during withdrawal, whereas a neuroadaptive process was still present in the central nervous system post-DEP. These findings advance on the understanding of the vascular and behavioral pathophysiological processes involved in the therapeutic and abusive uses of DEP. (C) 2003 Elsevier B.V. (USA). All rights reserved.

Does the neonatal clinical risk for illness severity influence pain reactivity and recovery in preterm infants?

Background: The biobehavioural pain reactivity and recovery of preterm infants in the neonatal period may reflect the capacity of the central nervous system to regulate neurobiological development. Objective: The aim of the present study was to analyse the influence of the neonatal clinical risk for illness severity on biobehavioural pain reactivity in preterm infants. Methods: Fifty-two preterm infants were allocated into two groups according to neonatal severity of illness, as measured by the Clinical Risk Index for Babies (CRIB). The low clinical risk (LCr) group included 30 neonates with CRIB scores <4, and the high clinical risk (HCr) group included 22 neonates with CRIB scores >= 4. Pain reactivity was assessed during a blood collection, which was divided into five phases (baseline, antisepsis, puncture, recovery-dressing and recovery-resting). Behavioral pain reactivity was measured using the scores, and magnitude of responses in Neonatal Facial Coding System (NFCS) and Sleep-Wake States Scale (SWS). The heart rate was continuously recorded. Results: The HCr demonstrated a higher magnitude of response on the SWS score from the baseline to the puncture phase than the LCr. Also, the HCr exhibited a higher mean heart rate and minimum heart rate than the LCr in the recovery-resting phase. In addition, the HCr exhibited a higher minimum heart rate from the baseline to the recovery-resting phase than the LCr. Conclusion: The infants exhibiting a high neonatal clinical risk showed high arousal during the puncture procedure and higher physiological reactivity in the recovery phase.

The future in action: neurophysiological and behavioral evidence of anticipatory motor simulation.

The motor system can no longer be considered as a mere passive executive system of motor commands generated elsewhere in the brain. On the contrary, it is deeply involved in perceptual and cognitive functions and acts as an “anticipation device”. The present thesis investigates the anticipatory motor mechanisms occurring in two particular instances: i) when processing sensory events occurring within the peripersonal space (PPS); and ii) when perceiving and predicting others’actions. The first study provides evidence that PPS representation in humans modulates neural activity within the motor system, while the second demonstrates that the motor mapping of sensory events occurring within the PPS critically relies on the activity of the premotor cortex. The third study provides direct evidence that the anticipatory motor simulation of others’ actions critically relies on the activity of the anterior node of the action observation network (AON), namely the inferior frontal cortex (IFC). The fourth study, sheds light on the pivotal role of the left IFC in predicting the future end state of observed right-hand actions. Finally, the fifth study examines how the ability to predict others’ actions could be influenced by a reduction of sensorimotor experience due to the traumatic or congenital loss of a limb. Overall, the present work provides new insights on: i) the anticipatory mechanisms of the basic reactivity of the motor system when processing sensory events occurring within the PPS, and the same anticipatory motor mechanisms when perceiving others’ implied actions; ii) the functional connectivity and plasticity of premotor-motor circuits both during the motor mapping of sensory events occurring within the PPS and when perceiving others’ actions; and iii) the anticipatory mechanisms related to others’ actions prediction.