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.

Simulated cataract and low contrast stimuli impair cognitive performance in older adults : implications for neuropsychological assessment and everyday function

Objective: To investigate how age-related declines in vision (particularly contrast sensitivity), simulated using cataract-goggles and low-contrast stimuli, influence the accuracy and speed of cognitive test performance in older adults. An additional aim was to investigate whether declines in vision differentially affect secondary more than primary memory. Method: Using a fully within-subjects design, 50 older drivers aged 66-87 years completed two tests of cognitive performance - letter matching (perceptual speed) and symbol recall (short-term memory) - under different viewing conditions that degraded visual input (low-contrast stimuli, cataract-goggles, and low-contrast stimuli combined with cataract-goggles, compared with normal viewing). However, presentation time was also manipulated for letter matching. Visual function, as measured using standard charts, was taken into account in statistical analyses. Results: Accuracy and speed for cognitive tasks were significantly impaired when visual input was degraded. Furthermore, cognitive performance was positively associated with contrast sensitivity. Presentation time did not influence cognitive performance, and visual gradation did not differentially influence primary and secondary memory. Conclusion: Age-related declines in visual function can impact on the accuracy and speed of cognitive performance, and therefore the cognitive abilities of older adults may be underestimated in neuropsychological testing. It is thus critical that visual function be assessed prior to testing, and that stimuli be adapted to older adults' sensory capabilities (e.g., by maximising stimuli contrast).

Early signaling responses to divergent exercise stimuli in skeletal muscle from well-trained humans

Skeletal muscle from strength- and endurance-trained individuals represents diverse adaptive states. In this regard, AMPK-PGC-1α signaling mediates several adaptations to endurance training, while up-regulation of the Akt-TSC2-mTOR pathway may underlie increased protein synthesis after resistance exercise. We determined the effect of prior training history on signaling responses in seven strength-trained and six endurance-trained males who undertook 1 h cycling at 70% VO2peak or eight sets of five maximal repetitions of isokinetic leg extensions. Muscle biopsies were taken at rest, immediately and 3 h postexercise. AMPK phosphorylation increased after cycling in strength-trained (54%; P<0.05) but not endurance-trained subjects. Conversely, AMPK was elevated after resistance exercise in endurance- (114%; P<0.05), but not strengthtrained subjects. Akt phosphorylation increased in endurance- (50%; P<0.05), but not strengthtrained subjects after cycling but was unchanged in either group after resistance exercise. TSC2 phosphorylation was decreased (47%; P<0.05) in endurance-trained subjects following resistance exercise, but cycling had little effect on the phosphorylation state of this protein in either group. p70S6K phosphorylation increased in endurance- (118%; P<0.05), but not strength-trained subjects after resistance exercise, but was similar to rest in both groups after cycling. Similarly, phosphorylation of S6 protein, a substrate for p70 S6K, was increased immediately following resistance exercise in endurance- (129%; P<0.05), but not strength-trained subjects. In conclusion, a degree of “response plasticity” is conserved at opposite ends of the endurancehypertrophic adaptation continuum. Moreover, prior training attenuates the exercise specific signaling responses involved in single mode adaptations to training.

Repeated intrauterine exposures to inflammatory stimuli attenuated transforming growth factor-β signaling in the ovine fetal lung

Background: Bronchopulmonary dysplasia (BPD) is one of the most common complications after preterm birth and is associated with intrauterine exposure to bacteria. Transforming growth factor-β (TGFβ) is implicated in the development of BPD. Objectives: We hypothesized that different and/or multiple bacterial signals could elicit divergent TGFβ signaling responses in the developing lung. Methods: Time-mated pregnant Merino ewes received an intra-amniotic injection of lipopolysaccharide (LPS) and/or Ureaplasma parvum serovar 3 (UP) at 117 days' and/or 121/122 days' gestational age (GA). Controls received an equivalent injection of saline and or media. Lambs were euthanized at 124 days' GA (term = 150 days' GA). TGFβ1, TGFβ2, TGFβ3, TGFβ receptor (R)1 and TGFβR2 protein levels, Smad2 phosphorylation and elastin deposition were evaluated in lung tissue. Results: Total TGFβ1 and TGFβ2 decreased by 24 and 51% after combined UP+LPS exposure, whereas total TGFβ1 increased by 31% after 7 days' LPS exposure but not after double exposures. Alveolar expression of TGFβR2 decreased 75% after UP, but remained unaltered after double exposures. Decreased focal elastin deposition after single LPS exposure was prevented by double exposures. Conclusions: TGFβ signaling components and elastin responded differently to intrauterine LPS and UP exposure. Multiple bacterial exposures attenuated TGFβ signaling and normalized elastin deposition.

NESSTI : norms for environmental sound stimuli

In this paper we provide normative data along multiple cognitive and affective variable dimensions for a set of 110 sounds, including living and manmade stimuli. Environmental sounds are being increasingly utilized as stimuli in the cognitive, neuropsychological and neuroimaging fields, yet there is no comprehensive set of normative information for these type of stimuli available for use across these experimental domains. Experiment 1 collected data from 162 participants in an on-line questionnaire, which included measures of identification and categorization as well as cognitive and affective variables. A subsequent experiment collected response times to these sounds. Sounds were normalized to the same length (1 second) in order to maximize usage across multiple paradigms and experimental fields. These sounds can be freely downloaded for use, and all response data have also been made available in order that researchers can choose one or many of the cognitive and affective dimensions along which they would like to control their stimuli. Our hope is that the availability of such information will assist researchers in the fields of cognitive and clinical psychology and the neuroimaging community in choosing well-controlled environmental sound stimuli, and allow comparison across multiple studies.

Influences of luminance and accommodation stimuli on pupil size and pupil center location

PURPOSE. To investigate effects of luminance and accommodation stimuli on pupil size and pupil center location and their implications for progressive addition lens wear. METHODS. Participants were young and older adult groups (n=20, 22±2 years, age range 18-25 years; n=19, 49±4 years, 45-58 years). A wave aberrometer included a relay system to allow a 12.5°x11° background for the internal fixation target. Participants viewed the target under a matrix of conditions with luminance levels 0.01, 3.7, 120 and 6100 cd/m² and with accommodation stimuli up to 6 diopters in 2 diopter steps. Pupil sizes and their centers, relative to limbus centers, were determined from anterior eye images. RESULTS. With luminance increase, reduction in pupil size was accentuated by increase in accommodation stimulus in the young, but not in the older, group. As luminance increased, pupil center location altered. This was nasally in both groups with an average shift of approximately 0.12mm. Relative to the lowest stimulus condition, the mean of the maximum absolute pupil center shifts was 0.26±0.08mm for both groups with individual shifts up to 0.5mm, findings consistent with previous studies. There was no significant effect of accommodation on pupil center locations for either age group, or evidence that location was influenced by the combination of luminance and accommodation stimulus that resulted in any particular pupil size. CONCLUSIONS. Variations in luminance and accommodation influence pupil size, but only the former affects pupil center location significantly. Pupil center shifts are too small to be of concern in fitting progressive addition lenses.

The short-term accommodation response to aniso-accommodative stimuli in isometropia

Purpose There have been only a limited number of studies examining the accommodative response that occurs when the two eyes are provided with disparate accommodative stimuli, and the results from these studies to date have been equivocal. In this study, we therefore aimed to examine the capacity of the visual system to aniso-accommodate by objectively measuring the interocular difference in the accommodation response between fellow dominant and non-dominant eyes under controlled monocular and binocular viewing conditions during short-term exposure to aniso-accommodative stimuli. Methods The accommodative response of each eye of sixteen young isometropic adults (mean age 22 ± 2 years) with normal binocular vision was measured using an open-field autorefractor during a range of testing conditions; monocularly (accommodative demands ranging from 1.32 to 4.55 D) and binocularly while altering the accommodation demand for each eye (aniso-accommodative stimuli ranging from 0.24 to 2.05 D). Results Under monocular viewing conditions, the dominant and non-dominant eyes displayed a highly symmetric accommodative response; mean interocular difference in spherical equivalent 0.01 ± 0.06 D (relative) and 0.22 ± 0.06 D (absolute) (p>0.05). During binocular viewing, the dominant eye displayed a greater accommodative response (0.11 ± 0.34 D relative and 0.24 ± 0.26 D absolute) irrespective of whether the demand of the dominant or non-dominant eye was altered (p = 0.01). Astigmatic power vectors J0 and J45 did not vary between eyes or with increasing accommodation demands under monocular or binocular viewing conditions (p>0.05). Conclusion The dominant and non-dominant eyes of young isometropic individuals display a similar consensual lag of accommodation under both monocular and binocular viewing conditions, with the dominant eye showing a small but significantly greater (by 0.12 to 0.25 D) accommodative response. Evidence of short-term aniso-accommodation in response to asymmetric accommodation demands was not observed.

Photochemical design of stimuli-responsive nanoparticles prepared by supramolecular host–guest chemistry

We introduce the design of a thermoresponsive nanoparticle via sacrificial micelle formation based on supramolecular host–guest chemistry. Reversible addition–fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization was employed to synthesize well-defined polymer blocks of poly(N,N-dimethylacrylamide) (poly(DMAAm)) (Mn,SEC = 10 700 g mol–1, Đ = 1.3) and poly(N-isopropylacrylamide) (poly(NiPAAm)) (Mn,SEC = 39 700 g mol–1, Đ = 1.2), carrying supramolecular recognition units at the chain termini. Further, 2-methoxy-6-methylbenzaldehyde moieties (photoenols, PE) were statistically incorporated into the backbone of the poly(NiPAAm) block as photoactive cross-linking units. Host–guest interactions of adamantane (Ada) (at the terminus of the poly(NiPAAm/PE) chain) and β-cyclodextrin (CD) (attached to the poly(DMAAm chain end) result in a supramolecular diblock copolymer. In aqueous solution, the diblock copolymer undergoes micellization when heated above the lower critical solution temperature (LCST) of the thermoresponsive poly(NiPAAm/PE) chain, forming the core of the micelle. Via the addition of a 4-arm maleimide cross-linker and irradiation with UV light, the micelle is cross-linked in its core via the photoinduced Diels–Alder reaction of maleimide and PE units. The adamantyl–cyclodextrin linkage is subsequently cleaved by the destruction of the β-CD, affording narrowly distributed thermoresponsive nanoparticles with a trigger temperature close to 30 °C. Polymer chain analysis was performed via size exclusion chromatography (SEC), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, and dynamic light scattering (DLS). The size and thermoresponsive behavior of the micelles and nanoparticles were investigated via DLS as well as atomic force microscopy (AFM).