Évaluation de la perception visuelle chez le nourrisson et suite à un traumatisme craniocérébral léger chez l'enfant

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Bases cérébrales de la perception auditive simple et complexe dans l’autisme

La perception est décrite comme l’ensemble des processus permettant au cerveau de recueillir et de traiter l’information sensorielle. Un traitement perceptif atypique se retrouve souvent associé au phénotype autistique habituellement décrit en termes de déficits des habilités sociales et de communication ainsi que par des comportements stéréotypés et intérêts restreints. Les particularités perceptives des autistes se manifestent à différents niveaux de traitement de l’information; les autistes obtiennent des performances supérieures à celles des non autistes pour discriminer des stimuli simples, comme des sons purs, ou encore pour des tâches de plus haut niveau comme la détection de formes enchevêtrées dans une figure complexe. Spécifiquement pour le traitement perceptif de bas niveau, on rapporte une dissociation de performance en vision. En effet, les autistes obtiennent des performances supérieures pour discriminer les stimuli définis par la luminance et inférieures pour les stimuli définis par la texture en comparaison à des non autistes. Ce pattern dichotomique a mené à l’élaboration d’une hypothèse suggérant que l’étendue (ou complexité) du réseau de régions corticales impliquées dans le traitement des stimuli pourrait sous-tendre ces différences comportementales. En effet, les autistes obtiennent des performances supérieures pour traiter les stimuli visuels entièrement décodés au niveau d’une seule région corticale (simples) et inférieures pour les stimuli dont l’analyse requiert l’implication de plusieurs régions corticales (complexes). Un traitement perceptif atypique représente une caractéristique générale associée au phénotype autistique, avec de particularités rapportées tant dans la modalité visuelle qu’auditive. Étant donné les parallèles entre ces deux modalités sensorielles, cette thèse vise à vérifier si l’hypothèse proposée pour expliquer certaines particularités du traitement de l’information visuelle peut possiblement aussi caractériser le traitement de l’information auditive dans l’autisme. Le premier article (Chapitre 2) expose le niveau de performance des autistes, parfois supérieur, parfois inférieur à celui des non autistes lors du traitement de l’information auditive et suggère que la complexité du matériel auditif à traiter pourrait être en lien avec certaines des différences observées. Le deuxième article (Chapitre 3) présente une méta-analyse quantitative investiguant la représentation au niveau cortical de la complexité acoustique chez les non autistes. Ce travail confirme l’organisation fonctionnelle hiérarchique du cortex auditif et permet d’identifier, comme en vision, des stimuli auditifs pouvant être définis comme simples et complexes selon l’étendue du réseau de régions corticales requises pour les traiter. Le troisième article (Chapitre 4) vérifie l’extension des prédictions de l’hypothèse proposée en vision au traitement de l’information auditive. Spécifiquement, ce projet compare les activations cérébrales sous-tendant le traitement des sons simples et complexes chez des autistes et des non autistes. Tel qu’attendu, les autistes montrent un patron d’activité atypique en réponse aux stimuli complexes, c’est-à-dire ceux dont le traitement nécessitent l’implication de plusieurs régions corticales. En bref, l’ensemble des résultats suggèrent que les prédictions de l’hypothèse formulée en vision peuvent aussi s’appliquer en audition et possiblement expliquer certaines particularités du traitement de l’information auditive dans l’autisme. Ce travail met en lumière des différences fondamentales du traitement perceptif contribuant à une meilleure compréhension des mécanismes d’acquisition de l’information dans cette population.

Étude du rôle de la phosphorylation du complexe Mre11-Rad50-Xrs2 dans le maintien de l'intégrité génomique

L'ADN de chaque cellule est constamment soumis à des stress pouvant compromettre son intégrité. Les bris double-brins sont probablement les dommages les plus nocifs pour la cellule et peuvent être des sources de réarrangements chromosomiques majeurs et mener au cancer s’ils sont mal réparés. La recombinaison homologue et la jonction d’extrémités non-homologues (JENH) sont deux voies fondamentalement différentes utilisées pour réparer ce type de dommage. Or, les mécanismes régulant le choix entre ces deux voies pour la réparation des bris double-brins demeurent nébuleux. Le complexe Mre11-Rad50-Xrs2 (MRX) est le premier acteur à être recruté à ce type de bris où il contribue à la réparation par recombinaison homologue ou JENH. À l’intersection de ces deux voies, il est donc idéalement placé pour orienter le choix de réparation. Ce mémoire met en lumière deux systèmes distincts de phosphorylation du complexe MRX régulant spécifiquement le JENH. L’un dépend de la progression du cycle cellulaire et inhibe le JENH, tandis que l’autre requiert la présence de dommages à l’ADN et est nécessaire au JENH. Ensembles, nos résultats suggèrent que le complexe MRX intègre différents phospho-stimuli pour réguler le choix de la voie de réparation.

Étude du traitement visuel simple et complexe chez les enfants autistes

Les personnes ayant un trouble du spectre autistique (TSA) manifestent des particularités perceptives. En vision, des travaux influents chez les adultes ont mené à l’élaboration d’un modèle explicatif du fonctionnement perceptif autistique qui suggère que l’efficacité du traitement visuel varie en fonction de la complexité des réseaux neuronaux impliqués (Hypothèse spécifique à la complexité). Ainsi, lorsque plusieurs aires corticales sont recrutées pour traiter un stimulus complexe (e.g., modulations de texture; attributs de deuxième ordre), les adultes autistes démontrent une sensibilité diminuée. À l’inverse, lorsque le traitement repose principalement sur le cortex visuel primaire V1 (e.g., modulations locales de luminance; attributs de premier ordre), leur sensibilité est augmentée (matériel statique) ou intacte (matériel dynamique). Cette dissociation de performance est spécifique aux TSA et peut s’expliquer, entre autre, par une connectivité atypique au sein de leur cortex visuel. Les mécanismes neuronaux précis demeurent néanmoins méconnus. De plus, on ignore si cette signature perceptuelle est présente à l’enfance, information cruciale pour les théories perceptives de l’autisme. Le premier volet de cette thèse cherche à vérifier, à l’aide de la psychophysique et l’électrophysiologie, si la double dissociation de performance entre les attributs statiques de premier et deuxième ordre se retrouve également chez les enfants autistes d’âge scolaire. Le second volet vise à évaluer chez les enfants autistes l’intégrité des connexions visuelles descendantes impliquées dans le traitement des textures. À cet effet, une composante électrophysiologique reflétant principalement des processus de rétroaction corticale a été obtenue lors d’une tâche de ségrégation des textures. Les résultats comportementaux obtenus à l’étude 1 révèlent des seuils sensoriels similaires entre les enfants typiques et autistes à l’égard des stimuli définis par des variations de luminance et de texture. Quant aux données électrophysiologiques, il n’y a pas de différence de groupe en ce qui concerne le traitement cérébral associé aux stimuli définis par des variations de luminance. Cependant, contrairement aux enfants typiques, les enfants autistes ne démontrent pas une augmentation systématique d’activité cérébrale en réponse aux stimuli définis par des variations de texture pendant les fenêtres temporelles préférentiellement associées au traitement de deuxième ordre. Ces différences d’activation émergent après 200 ms et engagent les aires visuelles extrastriées des régions occipito-temporales et pariétales. Concernant la connectivité cérébrale, l’étude 2 indique que les connexions visuelles descendantes sont fortement asymétriques chez les enfants autistes, en défaveur de la région occipito-temporale droite. Ceci diffère des enfants typiques pour qui le signal électrophysiologique reflétant l’intégration visuo-corticale est similaire entre l’hémisphère gauche et droit du cerveau. En somme, en accord avec l’hypothèse spécifique à la complexité, la représentation corticale du traitement de deuxième ordre (texture) est atypiquement diminuée chez les enfants autistes, et un des mécanismes cérébraux impliqués est une altération des processus de rétroaction visuelle entre les aires visuelles de haut et bas niveau. En revanche, contrairement aux résultats obtenus chez les adultes, il n’y a aucun indice qui laisse suggérer la présence de mécanismes supérieurs pour le traitement de premier ordre (luminance) chez les enfants autistes.

Étude de la sérotonine et d'effecteurs spermatiques comme stimuli dans la signalisation des complexes ovocyte-cumulus de souris

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

Étude de la sérotonine et d'effecteurs spermatiques comme stimuli dans la signalisation des complexes ovocyte-cumulus de souris

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

Enhanced D1 And D2 Inhibitions Induced By Low-frequency Trains Of Conditioning Stimuli: Differential Effects On H- And T-reflexes And Possible Mechanisms.

Mechanically evoked reflexes have been postulated to be less sensitive to presynaptic inhibition (PSI) than the H-reflex. This has implications on investigations of spinal cord neurophysiology that are based on the T-reflex. Preceding studies have shown an enhanced effect of PSI on the H-reflex when a train of ~10 conditioning stimuli at 1 Hz was applied to the nerve of the antagonist muscle. The main questions to be addressed in the present study are if indeed T-reflexes are less sensitive to PSI and whether (and to what extent and by what possible mechanisms) the effect of low frequency conditioning, found previously for the H-reflex, can be reproduced on T-reflexes from the soleus muscle. We explored two different conditioning-to-test (C-T) intervals: 15 and 100 ms (corresponding to D1 and D2 inhibitions, respectively). Test stimuli consisted of either electrical pulses applied to the posterior tibial nerve to elicit H-reflexes or mechanical percussion to the Achilles tendon to elicit T-reflexes. The 1 Hz train of conditioning electrical stimuli delivered to the common peroneal nerve induced a stronger effect of PSI as compared to a single conditioning pulse, for both reflexes (T and H), regardless of C-T-intervals. Moreover, the conditioning train of pulses (with respect to a single conditioning pulse) was proportionally more effective for T-reflexes as compared to H-reflexes (irrespective of the C-T interval), which might be associated with the differential contingent of Ia afferents activated by mechanical and electrical test stimuli. A conceivable explanation for the enhanced PSI effect in response to a train of stimuli is the occurrence of homosynaptic depression at synapses on inhibitory interneurons interposed within the PSI pathway. The present results add to the discussion of the sensitivity of the stretch reflex pathway to PSI and its functional role.

Influence of separate and mixed experimental designs on reaction times to two simple visual stimuli

Testing contexts have been shown to critically influence experimental results in psychophysical studies. One of these contexts that show important modulation of the behavioral effects of different stimulatory conditions is the separate (blocked) or mixed presentation of these stimulatory conditions. The study presents evidence that the apparent discriminabilities of two target stimuli can change according to which of these two testing contexts is used. A cross inside a ring and a vertical line inside a ring were presented as go stimuli in a go/no-go reaction time task. In one experiment, each of these stimuli was presented to a different group of volunteers and in another experiment they were presented to the same group of volunteers, randomly mixed in the blocks of trials. Similar reaction times were obtained for the two stimuli in the first experiment, and different reaction times (faster for the cross) in the second experiment. The latter result indicates that the two stimuli have different discriminabilities from the no-go stimulus; the cross having greater discriminability. This difference is however masked, presumably by the adoption of specific compensatory attentional sets, in a separate testing context.

Transcriptional profiling reveals the expression of novel genes in response to various stimuli in the human dermatophyte Trichophyton rubrum

Background: Cutaneous mycoses are common human infections among healthy and immunocompromised hosts, and the anthropophilic fungus Trichophyton rubrum is the most prevalent microorganism isolated from such clinical cases worldwide. The aim of this study was to determine the transcriptional profile of T. rubrum exposed to various stimuli in order to obtain insights into the responses of this pathogen to different environmental challenges. Therefore, we generated an expressed sequence tag (EST) collection by constructing one cDNA library and nine suppression subtractive hybridization libraries. Results: The 1388 unigenes identified in this study were functionally classified based on the Munich Information Center for Protein Sequences (MIPS) categories. The identified proteins were involved in transcriptional regulation, cellular defense and stress, protein degradation, signaling, transport, and secretion, among other functions. Analysis of these unigenes revealed 575 T. rubrum sequences that had not been previously deposited in public databases. Conclusion: In this study, we identified novel T. rubrum genes that will be useful for ORF prediction in genome sequencing and facilitating functional genome analysis. Annotation of these expressed genes revealed metabolic adaptations of T. rubrum to carbon sources, ambient pH shifts, and various antifungal drugs used in medical practice. Furthermore, challenging T. rubrum with cytotoxic drugs and ambient pH shifts extended our understanding of the molecular events possibly involved in the infectious process and resistance to antifungal drugs.

Cellular Renewal and Improvement of Local Cell Effector Activity in Peritoneal Cavity in Response to Infectious Stimuli

The peritoneal cavity (PerC) is a singular compartment where many cell populations reside and interact. Despite the widely adopted experimental approach of intraperitoneal (i.p.) inoculation, little is known about the behavior of the different cell populations within the PerC. To evaluate the dynamics of peritoneal macrophage (Mempty set) subsets, namely small peritoneal Mempty set (SPM) and large peritoneal Mempty set (LPM), in response to infectious stimuli, C57BL/6 mice were injected i.p. with zymosan or Trypanosoma cruzi. These conditions resulted in the marked modification of the PerC myelo-monocytic compartment characterized by the disappearance of LPM and the accumulation of SPM and monocytes. In parallel, adherent cells isolated from stimulated PerC displayed reduced staining for beta-galactosidase, a biomarker for senescence. Further, the adherent cells showed increased nitric oxide (NO) and higher frequency of IL-12-producing cells in response to subsequent LPS and IFN-gamma stimulation. Among myelo-monocytic cells, SPM rather than LPM or monocytes, appear to be the central effectors of the activated PerC; they display higher phagocytic activity and are the main source of IL-12. Thus, our data provide a first demonstration of the consequences of the dynamics between peritoneal Mempty set subpopulations by showing that substitution of LPM by a robust SPM and monocytes in response to infectious stimuli greatly improves PerC effector activity.

Stimuli-responsive magnetic particles for biomedical applications

In recent years, magnetic nanoparticles have been studied due to their potential applications as magnetic carriers in biomedical area. These materials have been increasingly exploited as efficient delivery vectors, leading to opportunities of use as magnetic resonance imaging (MRI) agents, mediators of hyperthermia cancer treatment and in targeted therapies. Much attention has been also focused on ""smart"" polymers, which are able to respond to environmental changes, such as changes in the temperature and pH. In this context, this article reviews the state-of-the art in stimuli-responsive magnetic systems for biomedical applications. The paper describes different types of stimuli-sensitive systems, mainly temperature- and pH sensitive polymers, the combination of this characteristic with magnetic properties and, finally, it gives an account of their preparation methods. The article also discusses the main in vivo biomedical applications of such materials. A survey of the recent literature on various stimuli-responsive magnetic gels in biomedical applications is also included. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

A Functional Verification Methodology Based on Parameter Domains for Efficient Input Stimuli Generation and Coverage Modeling

Modern Integrated Circuit (IC) design is characterized by a strong trend of Intellectual Property (IP) core integration into complex system-on-chip (SOC) architectures. These cores require thorough verification of their functionality to avoid erroneous behavior in the final device. Formal verification methods are capable of detecting any design bug. However, due to state explosion, their use remains limited to small circuits. Alternatively, simulation-based verification can explore hardware descriptions of any size, although the corresponding stimulus generation, as well as functional coverage definition, must be carefully planned to guarantee its efficacy. In general, static input space optimization methodologies have shown better efficiency and results than, for instance, Coverage Directed Verification (CDV) techniques, although they act on different facets of the monitored system and are not exclusive. This work presents a constrained-random simulation-based functional verification methodology where, on the basis of the Parameter Domains (PD) formalism, irrelevant and invalid test case scenarios are removed from the input space. To this purpose, a tool to automatically generate PD-based stimuli sources was developed. Additionally, we have developed a second tool to generate functional coverage models that fit exactly to the PD-based input space. Both the input stimuli and coverage model enhancements, resulted in a notable testbench efficiency increase, if compared to testbenches with traditional stimulation and coverage scenarios: 22% simulation time reduction when generating stimuli with our PD-based stimuli sources (still with a conventional coverage model), and 56% simulation time reduction when combining our stimuli sources with their corresponding, automatically generated, coverage models.

Discriminating between task-relevant and task-irrelevant stimuli - The effects on autonomic orienting and secondary task reaction time

The effect that the difficulty of the discrimination between task-relevant and task-irrelevant stimuli has on the relationship between skin conductance orienting and secondary task reaction time (RT) was examined. Participants (N = 72) counted the number of longer-than-usual presentations of one shape (task-relevant) and ignored presentations of another shape (task-irrelevant). The difficulty of discriminating between the two shapes varied across three groups (low, medium, and high difficulty). Simultaneous with the primary counting task, participants performed a secondary RT task to acoustic probes presented 50, 150, and 2000 ms following shape onset. Skin conductance orienting was larger, and secondary RT at the 2000 ms probe position was slower during task-relevant shapes than during task-irrelevant shapes in the low-difficulty group. This difference declined as the discrimination difficulty was increased, such that there was no difference in the high-difficulty group. Secondary RT was slower during task-irrelevant shapes than during task-relevant shapes only in the medium-difficulty group-and only at the 150 ms probe position in the first half of the experiment. The close relationship between autonomic orienting and secondary RT at the 2000 ms probe position suggests that orienting reflects the resource allocation that results from the number of matching features between a stimulus input and a mental representation primed as significant.

Can I have your attention please: Repressors and enhanced P3 to emotional stimuli

In four experiments ERPs to emotional (negative and positive) and neutral stimuli were examined as a function of participants’ trait anxiety and repressivedefensiveness. The experiments investigated the time course of attentional bias in the processing of such stimuli. Pictures of angry, happy, and neutral faces were used in two of the experiments and pictures ofmutilated, happy, and neutral faces were used in the others. ERP’s to emotional and neutral stimuli were recorded from parietal, temporal, and frontal sites. Analysis of the P3 component indicated that the peak magnitude of the P3 at the parietal and temporal sites reflected an interactive function of trait anxiety and defensiveness. Repressors (low reported anxiety, high defensiveness) showed a consistent pattern of greater P3 magnitude at the parietal and temporal sites for emotional faces (angry, happy, and mutilated) than did high-anxious and low-anxious participants. Participants did not differ in P3 magnitude when ERPs to neutral stimuli were investigated (e.g., a fixation cross). The findings indicate that Repressors dedicate greater processing resources to emotional material, as compared to neutral material, than either the high-anxious or low-anxious individuals. Results of the four experiments are discussed within the theoretical framework of Derakshan and Eysenck (1998). The importance of understanding the role of differences in information processing, in the experience and avoidance of emotional information, as a function of trait anxiety and defensiveness is emphasized.

Midazolam reduces the selective activation of the rhinal cortex by contextual fear stimuli

Independent brain circuits appear to underlie different forms of conditioned fear, depending on the type of conditioning used, such as a context or explicit cue paired with footshocks. Several clinical reports have associated damage to the medial temporal lobe (MTL) with retrograde amnesia. Although a number of studies have elucidated the neural circuits underlying conditioned fear, the involvement of MTL components in the aversive conditioning paradigm is still unclear. To address this issue, we assessed freezing responses and Fos protein expression in subregions of the rhinal cortex and ventral hippocampus of rats following exposure to a context, light or tone previously paired with footshock (Experiment 1). A comparable degree of freezing was observed in the three types of conditioned fear, but with distinct patterns of Fos distribution. The groups exposed to cued fear conditioning did not show changes in Fos expression, whereas the group subjected to contextual fear conditioning showed selective activation of the ectorhinal (Ect), perirhinal (Per), and entorhinal (Ent) cortices, with no changes in the ventral hippocampus. We then examined the effects of the benzodiazepine midazolam injected bilaterally into these three rhinal subregions in the expression of contextual fear conditioning (Experiment 2). Midazolam administration into the Ect, Per, and Ent reduced freezing responses. These findings suggest that contextual and explicit stimuli endowed with aversive properties through conditioning recruit distinct brain areas, and the rhinal cortex appears to be critical for storing context-, but not explicit cue-footshock, associations. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.