The insular cortex modulates cardiovascular responses to acute restraint stress in rats

Acute restraint is an unavoidable stress situation that evokes marked and sustained cardiovascular changes, which are characterized by blood pressure and heart rate increases. In the present study, we tested the hypothesis that insular cortex mediates cardiovascular responses to acute restraint stress in rats. To that purpose, the insular cortex synaptic transmission was inhibited by bilateral microinjection of the nonselective synaptic blocker cobalt chloride (CoCl(2), 1 mM/100 nL). Insular cortex pretreatment with CoCl(2) decreased restraint-evoked pressor and tachycardiac responses, thus indicating an involvement of synapses within the insular cortex on the modulation of cardiovascular responses to restraint stress. The present results indicate that insular cortex synapses exert a facilitatory influence on blood pressure and HR increase evoked by acute restraint stress in rats. Crown Copyright (C) 2010 Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Insular cortex alpha(1)-adrenoceptors modulate the parasympathetic component of the baroreflex in unanesthetized rats

The insular cortex (IC) has been reported to modulate the cardiac parasympathetic activity of the baroreflex in unanesthetized rats. However, which neurotransmitters are involved in this modulation is still unclear. In the present study, we evaluated the possible involvement of local IC-noradrenergic neurotransmission in modulating reflex bradycardiac responses. Bilateral microinjection of the selective alpha(1)-adrenoceptor antagonist WB4101 (15 nmol/100 nL), into the IC of male Wistar rats, increased the gain of reflex bradycardia in response to mean arterial pressure (MAP) increases evoked by intravenous infusion of phenylephrine. However, bilateral microinjection of equimolar doses of either the selective alpha(2)-adrenoceptor antagonist RX821002 or the non-selective beta-adrenoceptor antagonist propranolol into the IC did not affect the baroreflex response. No effects were observed in basal MAP or heart rate values after bilateral microinjection of noradrenergic antagonists into the IC, thus suggesting no tonic influence of IC-noradrenergic neurotransmission on resting cardiovascular parameters. In conclusion, these data provide evidence that local IC-noradrenergic neurotransmission has an inhibitory influence on baroreflex responses to blood pressure increase evoked by phenylephrine infusion through activation of alpha(1)-adrenoceptors. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Strokes restricted to the insular cortex

Résumé: L'objectif de l'étude est de caractériser la manifestation clinique d'une atteinte vasculaire cérébrale ischémique aiguë limitée au cortex insulaire, région intrigante et méconnue du cerveau humain. Dans la pratique clinique, une atteinte vasculaire aiguë limitée à l'insula, sans compromission d'autres régions cérébrales, est exceptionnelle et sa manifestation clinique neurologique est souvent non reconnue. L'étude est focalisée sur quatre patients, inscrits dans le Lausanne Stroke Registry, présentant une nouvelle atteinte vasculaire cérébrale avec une lésion unique purement limitée au cortex insulaire, objectivée à l'aide de la résonance magnétique (IRM). L'étude a mis en évidence cinq manifestations cliniques principales : 1) Troubles de la sensibilité corporelle sont révélé chez trois patients avec une atteinte insulaire postérieure (deux avec un syndrome pseudothalamique, un avec un déficit à distribution partielle). 2) Un patient avec une lésion insulaire postérieure gauche présent des troubles du goût. 3) Un syndrome pseudovestibulaire avec vertiges non rotatoires, instabilité à la marche sans nystagmus, est mis en évidence chez trois patients avec une atteinte ischémique insulaire postérieure. 4) Un patient avec atteinte de l'insula postérieure droite présente des épisodes d'hypertension artérielle d'origine cryptique. 5) Des troubles neuropsychologiques tels qu'aphasie et dysarthrie sont détectés chez les patients avec une atteinte insulaire postérieure gauche, un épisode de somatoparaphrénie est rapporté avec une atteinte insulaire postérieure droite. En conclusion, les atteintes vasculaires cérébrales ischémiques aiguës limitées au cortex insulaire postérieur peuvent se manifester principalement avec un tableau clinique caractérisé par un syndrome pseudothalamique associé à une symptomatologie pseudovertigineuse. Les lésions insulaires postérieures peuvent se manifester avec une dysarthrie et des troubles du goût, une aphasie (gauche), une somatoparaphrénie et une dysfonction hypertensive (droite). L'étude n'a pas mis en évidence de dysphagie, reportée dans les atteintes insulaires antérieures. Abstract: Objective: To characterize clinically acute insular strokes from four patients with, a first ever acute stroke restricted to the insula on MRI. Methods: The authors studied the clinical presentation of four patients with a first ever acute stroke restricted to the insula on MRI. Results: The authors found five main groups of clinical presentations: 1) somatosensory deficits in three patients with posterior insular stroke (two with a transient pseudothalamic sensory syndrome, one with partial distribution); 2) gustatory disorder in a patient with left posterior insular infarct; 3) vestibular-like syndrome, with dizziness, gait instability, and tendency to fall, but no nystagmus, in three patients with posterior insular strokes; 4) cardiovascular disturbances, consisting of hypertensive episodes in a patient with a right posterior insular infarct; and 5) neuropsychological disorders, including aphasia (left posterior insula), dysarthria, and transient somatoparaphrenia (right posterior insula). Conclusion: Strokes restricted to the posterior insula may present with pseudothalamic sensory and vestibular-like syndromes as prominent clinical manifestations, but also dysarthria and aphasia (in left lesions), somatoparaphrenia (right lesions) and gustatory dysfunction and blood pressure with hypertensive episodes in right lesions; we did not find acute dysphagia reported in anterior, insular strokes.

Cardiovascular effects of noradrenaline microinjected into the insular cortex of unanesthetized rats

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Involvement of the insular cortex in the consolidation and expression of contextual fear conditioning

The insular cortex (IC) has been reported to be involved in the modulation of memory and autonomic and defensive responses. However, there is conflicting evidence about the role of the IC in fear conditioning. To explore the IC involvement in both behavioral and autonomic responses induced by contextual fear conditioning, we evaluated the effects of the reversible inhibition of the IC neurotransmission through bilateral microinjections of the non-selective synapse blocker CoCl2 (1 mm) 10 min before or immediately after the conditioning session or 10 min before re-exposure to the aversive context. In the conditioning session, rats were exposed to a footshock chamber (context) and footshocks were used as the unconditioned stimulus. Forty-eight hours later, the animals were re-exposed to the aversive context for 10 min, but no shock was given. Behavioral (freezing) as well as cardiovascular (arterial pressure and heart rate increases) responses induced by re-exposure to the aversive context were analysed. It was observed that the local IC neurotransmission inhibition attenuated freezing and the mean arterial pressure and heart rate increase of the groups that received the CoCl2 either immediately after conditioning or 10 min before re-exposure to the aversive context, but not when the CoCl2 was injected before the conditioning session. These findings suggest the involvement of the IC in the consolidation and expression of contextual aversive memory. However, the IC does not seem to be essential for the acquisition of memory associated with aversive context. © 2013 Federation of European Neuroscience Societies and John Wiley & Sons Ltd.

Both alpha(1)- and alpha(2)-adrenoceptors in the Insular Cortex Are Involved in the Cardiovascular Responses to Acute Restraint Stress in Rats

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

The medial forebrain bundle mediates cardiovascular responses to electrical stimulation of the medial prefrontal cortex

The medial prefrontal cortex (MPFC) is involved in cardiovascular control. MPFC electrical stimulation has been reported to cause depressor and bradycardic responses in anesthetized rats. Although the pathway involved is yet unknown, there is evidence indicating the existence of a relay in the lateral hypothalamus (LH). The medial forebrain bundle (MFB) that courses in the lateral portion of the LH carries the vast majority of telencephalic afferent as well efferent projections, including those from the MPFC. To evaluate if the hypotensive pathway originating in the MPFC courses the MFB, we studied the effect of coronal or sagittal knife cuts through the LH and other brain areas on the cardiovascular responses to MPFC electrical stimulation. Knife cuts were performed using blades I to 6 mm wide. Results indicate that the neural pathway descending from the MFB decussates early in the vicinity of MPFC, crossing the midline within the corpus callosurn and yielding two descending pathways that travel rostro-caudally in the lateral portion of the LH, within the MFB. The decussation was confirmed by histological analysis of brain sections processed after the injection of biotinilated dextran amine in the site of the stimulation in the MPFC. Because knife cuts through the LH ipsilateral had minimal effects on the cardiovascular responses and knife cuts performed contralateral to the stimulated MPFC had no effect on the response to MPFC stimulation, data indicate that the contralateral limb of the pathway may be only activated as an alternative pathway when the ipsilateral pathway is blocked. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Pain perception: Is there a role for primary somatosensory cortex?

Anatomical, physiological, and lesion data implicate multiple cortical regions in the complex experience of pain. These regions include primary and secondary somatosensory cortices, anterior cingulate cortex, insular cortex, and regions of the frontal cortex. Nevertheless, the role of different cortical areas in pain processing is controversial, particularly that of primary somatosensory cortex (S1). Human brain-imaging studies do not consistently reveal pain-related activation of S1, and older studies of cortical lesions and cortical stimulation in humans did not uncover a clear role of S1 in the pain experience. Whereas studies from a number of laboratories show that S1 is activated during the presentation of noxious stimuli as well as in association with some pathological pain states, others do not report such activation. Several factors may contribute to the different results among studies. First, we have evidence demonstrating that S1 activation is highly modulated by cognitive factors that alter pain perception, including attention and previous experience. Second, the precise somatotopic organization of S1 may lead to small focal activations, which are degraded by sulcal anatomical variability when averaging data across subjects. Third, the probable mixed excitatory and inhibitory effects of nociceptive input to S1 could be disparately represented in different experimental paradigms. Finally, statistical considerations are important in interpreting negative findings in S1. We conclude that, when these factors are taken into account, the bulk of the evidence now strongly supports a prominent and highly modulated role for S1 cortex in the sensory aspects of pain, including localization and discrimination of pain intensity.

The neurobiological substrates of behavioral manifestations during temporal lobe seizures: A neuroethological and ictal SPECT correlation study

Ictal behavior coupled with SPECT findings during 28 seizures in patients with temporal lobe epilepsy (TLE) with unilateral hippocampal sclerosis (13 left; 15 right) was displayed as flowcharts from right-sided (RTLE) plus left-sided (LTLE) seizures. Ictal SPECT was classified blind to neuroethology. Behaviors were categorized as ipsilateral to the epileptogenic zone (IL), contralateral to the epileptogenic zone (CL), or bilateral. SPECT intensity and region were categorized as IL or CL to the epileptogenic zone. All patients developed automatisms and had hyperperfusion in their temporal lobes. Patients` verbal responses to questions had statistical interactions in RTLE but not in LTLE sum. Most CL dystonic posturing was correlated to IL basal ganglia hyperperfusion. Basal ganglia activation occurred in seizures without dystonic posturing and CL manual automatisms, and lack of IL dystonic posturing and the presence of CL cerebellar hemispheric hyperperfusion were also observed. Coupling of neuroethology and SPECT findings reliably evaluates ictal behavior and functionality of associated brain areas. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Activation of lateral parabrachial afferent pathways and endocrine responses during sodium appetite regulation

Modulation of salt appetite involves interactions between the circumventricular organs (CVOs) receptive areas and inhibitory hindbrain serotonergic circuits. Recent studies provide support to the idea that the serotonin action in the lateral parabrachial nucleus (LPBN) plays an important inhibitory role in the modulation of sodium appetite. The aim of the present work was to identify the specific groups of neurons projecting to the LPBN that are activated in the course of sodium appetite regulation, and to analyze the associated endocrine response, specifically oxytocin (OT) and atrial natriuretic peptide (ANP) plasma release, since both hormones have been implicated in the regulatory response to fluid reestablishment. For this purpose we combined the detection of a retrograde transported dye, Fluorogold (FG) injected into the LPBN with the analysis of the Fos immunocytochemistry brain pattern after sodium intake induced by sodium depletion. We analyzed the Fos-FG immunoreactivity after sodium ingestion induced by peritoneal dialysis (PD). We also determined OT and ANP plasma concentration by radioimmunoassay (RIE) before and after sodium intake stimulated by PD. The present study identifies specific groups of neurons along the paraventricular nucleus, central extended amygdala, insular cortex, dorsal raphe nucleus, nucleus of the solitary tract and the CVOs that are activated during the modulation of sodium appetite and have direct connections with the LPBN. It also shows that OT and ANP are released during the course of sodium satiety and fluid reestablishment. The result of this brain network activity may enable appropriate responses that re-establish the body fluid balance after induced sodium consumption. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

The perception of touch and the ventral somatosensory pathway.

In humans, touching the skin is known to activate, among others, the contralateral primary somatosensory cortex on the postcentral gyrus together with the bilateral parietal operculum (i.e. the anatomical site of the secondary somatosensory cortex). But which brain regions beyond the postcentral gyrus specifically contribute to the perception of touch remains speculative. In this study we collected structural magnetic resonance imaging scans and neurological examination reports of patients with brain injuries or stroke in the left or right hemisphere, but not in the postcentral gyrus as the entry site of cortical somatosensory processing. Using voxel-based lesion-symptom mapping, we compared patients with impaired touch perception (i.e. hypoaesthesia) to patients without such touch impairments. Patients with hypoaesthesia as compared to control patients differed in one single brain cluster comprising the contralateral parietal operculum together with the anterior and posterior insular cortex, the putamen, as well as subcortical white matter connections reaching ventrally towards prefrontal structures. This finding confirms previous speculations on the 'ventral pathway of somatosensory perception' and causally links these brain structures to the perception of touch.

Functional connectivity of reward processing in the brain

Controversial results have been reported concerning the neural mechanisms involved in the processing of rewards and punishments. On the one hand, there is evidence suggesting that monetary gains and losses activate a similar fronto-subcortical network. On the other hand, results of recent studies imply that reward and punishment may engage distinct neural mechanisms. Using functional magnetic resonance imaging (fMRI) we investigated both regional and interregional functional connectivity patterns while participants performed a gambling task featuring unexpectedly high monetary gains and losses. Classical univariate statistical analysis showed that monetary gains and losses activated a similar fronto-striatallimbic network, in which main activation peaks were observed bilaterally in the ventral striatum. Functional connectivity analysis showed similar responses for gain and loss conditions in the insular cortex, the amygdala, and the hippocampus that correlated with the activity observed in the seed region ventral striatum, with the connectivity to the amygdala appearing more pronounced after losses. Larger functional connectivity was found to the medial orbitofrontal cortex for negative outcomes. The fact that different functional patterns were obtained with both analyses suggests that the brain activations observed in the classical univariate approach identifi es the involvement of different functional networks in the current task. These results stress the importance of studying functional connectivity in addition to standard fMRI analysis in reward-related studies.

Task-induced deactivation from rest extends beyond the default mode brain network

Activity decreases, or deactivations, of midline and parietal cortical brain regions are routinely observed in human functional neuroimaging studies that compare periods of task-based cognitive performance with passive states, such as rest. It is now widely held that such task-induced deactivations index a highly organized"default-mode network" (DMN): a large-scale brain system whose discovery has had broad implications in the study of human brain function and behavior. In this work, we show that common task-induced deactivations from rest also occur outside of the DMN as a function of increased task demand. Fifty healthy adult subjects performed two distinct functional magnetic resonance imaging tasks that were designed to reliably map deactivations from a resting baseline. As primary findings, increases in task demand consistently modulated the regional anatomy of DMN deactivation. At high levels of task demand, robust deactivation was observed in non-DMN regions, most notably, the posterior insular cortex. Deactivation of this region was directly implicated in a performance-based analysis of experienced task difficulty. Together, these findings suggest that task-induced deactivations from rest are not limited to the DMN and extend to brain regions typically associated with integrative sensory and interoceptive processes.