576 resultados para cortico-cerebellar
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La maladie de Parkinson (MP) est la deuxième maladie neurodégénérative la plus commune. Les symptômes principalement observés chez les patients atteints de la MP sont la rigidité, les tremblements, la bradykinésie et une instabilité posturale. Leur sévérité est souvent asymétrique. La cause principale de ces symptômes moteurs est la dégénérescence du circuit dopaminergique nigro-striatal qui mène à un débalancement d’activité du circuit cortico-striatal. Ce débalancement de circuits est le point essentiel de cette thèse. Dans les protocoles de recherche décrits ici, des patients atteints de la MP (avant et après une dose de levodopa) et des participants contrôles sains ont effectué des mouvements auto-initiés ou en réponse à des stimulis externes pendant que l’on mesurait leur activité cérébrale en imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Dans cette thèse, nous abordons et mettons en évidence quatre (4) points principaux. En première partie (chapitre 2), nous présentons un recensement de la littérature sur les cicruits cortico-striataux et cortico-cérébelleux dans la MP. En utilisant des méthodes de neuroimagerie, des changements d’activité cérébrale et cérébelleuse ont été observés chez les patients atteints de la MP comparés aux participants sains. Même si les augmentations d’activité du cervelet ont souvent été attribuées à des mécanismes compensatoires, nos résultats suggèrent qu’elles sont plus probablement liées aux changements pathophysiologiques de la MP et à la perturbation du circuit cortico-cérébelleux. En général, nous suggérons (1) que le circuit cortico-cérébelleux est perturbé chez les patients atteints de la MP, et que les changements d’activité du cervelet sont liés à la pathophysiologie de la MP plutôt qu’à des mécanismes compensatoires. En deuxième partie (chapitre 3), nous discutons des effets de la levodopa sur les hausses et baisses d’activité observés chez les patients atteints de la MP, ainsi que sur l’activité du putamen pendant les mouvements d’origine interne et externe. De nombreuses études en neuroimagerie ont montré une baisse d’activité (hypo-activité) préfrontale liée à la déplétion de dopamine. En revanche, l’utilisation de tâches cognitives a montré des augmentations d’activité (hyper-activité) corticale chez les patients atteints de la MP comparés aux participants sains. Nous avons suggéré précédemment que ces hypo- et hyper-activités des régions préfrontales dépendent de l’implication du striatum. Dans cette thèse nous suggérons de plus (2) que la levodopa ne rétablit pas ces hyper-activations, mais plutôt qu’elles sont liées à la perturbation du circuit méso-cortical, et aussi possiblement associées à l’administration de médication dopaminergique à long terme. Nous montrons aussi (3) que la levodopa a un effet non-spécifique à la tâche sur l’activité du circuit cortico-striatal moteur, et qu’elle n’a pas d’effet sur l’activité du circuit cortico-striatal cognitif. Nous montrons enfin (chapitre 4) que la levodopa a un effet asymétrique sur les mouvements de la main droite et gauche. À peu près 50% des patients atteints de la MP démontrent une asymétrie des symptômes moteurs, et ceci persiste à travers la durée de la maladie. Nos résultats suggèrent (4) que la levodopa pourrait avoir un plus grand effet sur les patrons d’activations des mouvements de la main la plus affectée.
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La mémoire n’est pas un processus unitaire et est souvent divisée en deux catégories majeures: la mémoire déclarative (pour les faits) et procédurale (pour les habitudes et habiletés motrices). Pour perdurer, une trace mnésique doit passer par la consolidation, un processus par lequel elle devient plus robuste et moins susceptible à l’interférence. Le sommeil est connu comme jouant un rôle clé pour permettre le processus de consolidation, particulièrement pour la mémoire déclarative. Depuis plusieurs années cependant, son rôle est aussi reconnu pour la mémoire procédurale. Il est par contre intéressant de noter que ce ne sont pas tous les types de mémoire procédurale qui requiert le sommeil afin d’être consolidée. Entre autres, le sommeil semble nécessaire pour consolider un apprentissage de séquences motrices (s’apparentant à l’apprentissage du piano), mais pas un apprentissage d’adaptation visuomotrice (tel qu’apprendre à rouler à bicyclette). Parallèlement, l’apprentissage à long terme de ces deux types d’habiletés semble également sous-tendu par des circuits neuronaux distincts; c’est-à-dire un réseau cortico-striatal et cortico-cérébelleux respectivement. Toutefois, l’implication de ces réseaux dans le processus de consolidation comme tel demeure incertain. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle du sommeil, en contrôlant pour le simple passage du temps, dans la consolidation de ces deux types d’apprentissage, à l’aide de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle et d’analyses de connectivité cérébrale. Nos résultats comportementaux supportent l’idée que seul l’apprentissage séquentiel requiert le sommeil pour déclencher le processus de consolidation. Nous suggérons de plus que le putamen est fortement associé à ce processus. En revanche, les performances d’un apprentissage visuomoteur s’améliorent indépendamment du sommeil et sont de plus corrélées à une plus grande activation du cervelet. Finalement, en explorant l’effet du sommeil sur la connectivité cérébrale, nos résultats démontrent qu’en fait, un système cortico-striatal semble être plus intégré suite à la consolidation. C’est-à-dire que l’interaction au sein des régions du système est plus forte lorsque la consolidation a eu lieu, après une nuit de sommeil. En opposition, le simple passage du temps semble nuire à l’intégration de ce réseau cortico-striatal. En somme, nous avons pu élargir les connaissances quant au rôle du sommeil pour la mémoire procédurale, notamment en démontrant que ce ne sont pas tous les types d’apprentissages qui requièrent le sommeil pour amorcer le processus de consolidation. D’ailleurs, nous avons également démontré que cette dissociation de l’effet du sommeil est également reflétée par l’implication de deux réseaux cérébraux distincts. À savoir, un réseau cortico-striatal et un réseau cortico-cérébelleux pour la consolidation respective de l’apprentissage de séquence et d’adaptation visuomotrice. Enfin, nous suggérons que la consolidation durant le sommeil permet de protéger et favoriser une meilleure cohésion au sein du réseau cortico-striatal associé à notre tâche; un phénomène qui, s’il est retrouvé avec d’autres types d’apprentissage, pourrait être considéré comme un nouveau marqueur de la consolidation.
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The cerebellum is an important site for cortical demyelination in multiple sclerosis, but the functional significance of this finding is not fully understood. To evaluate the clinical and cognitive impact of cerebellar grey-matter pathology in multiple sclerosis patients. Forty-two relapsing-remitting multiple sclerosis patients and 30 controls underwent clinical assessment including the Multiple Sclerosis Functional Composite, Expanded Disability Status Scale (EDSS) and cerebellar functional system (FS) score, and cognitive evaluation, including the Paced Auditory Serial Addition Test (PASAT) and the Symbol-Digit Modalities Test (SDMT). Magnetic resonance imaging was performed with a 3T scanner and variables of interest were: brain white-matter and cortical lesion load, cerebellar intracortical and leukocortical lesion volumes, and brain cortical and cerebellar white-matter and grey-matter volumes. After multivariate analysis high burden of cerebellar intracortical lesions was the only predictor for the EDSS (p<0.001), cerebellar FS (p = 0.002), arm function (p = 0.049), and for leg function (p<0.001). Patients with high burden of cerebellar leukocortical lesions had lower PASAT scores (p = 0.013), while patients with greater volumes of cerebellar intracortical lesions had worse SDMT scores (p = 0.015). Cerebellar grey-matter pathology is widely present and contributes to clinical dysfunction in relapsing-remitting multiple sclerosis patients, independently of brain grey-matter damage.
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Primary craniocervical dystonia (CCD) is generally attributed to functional abnormalities in the cortico-striato-pallido-thalamocortical loops, but cerebellar pathways have also been implicated in neuroimaging studies. Hence, our purpose was to perform a volumetric evaluation of the infratentorial structures in CCD. We compared 35 DYT1/DYT6 negative patients with CCD and 35 healthy controls. Cerebellar volume was evaluated using manual volumetry (DISPLAY software) and infratentorial volume by voxel based morphometry of gray matter (GM) segments derived from T1 weighted 3 T MRI using the SUIT tool (SPM8/Dartel). We used t-tests to compare infratentorial volumes between groups. Cerebellar volume was (1.14 ± 0.17) × 10(2) cm(3) for controls and (1.13 ± 0.14) × 10(2) cm(3) for patients; p = 0.74. VBM demonstrated GM increase in the left I-IV cerebellar lobules and GM decrease in the left lobules VI and Crus I and in the right lobules VI, Crus I and VIIIb. In a secondary analysis, VBM demonstrated GM increase also in the brainstem, mostly in the pons. While gray matter increase is observed in the anterior lobe of the cerebellum and in the brainstem, the atrophy is concentrated in the posterior lobe of the cerebellum, demonstrating a differential pattern of infratentorial involvement in CCD. This study shows subtle structural abnormalities of the cerebellum and brainstem in primary CCD.
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Hemorrhage in regions remote from the site of initial intracranial operations is rare, but may be fatal. Postoperative cerebellar hemorrhage as a complication of supratentorial surgery, with a radiological appearance known as zebra sign, is an increasingly recognized clinical entity and is associated mainly with vascular neurosurgery or temporal lobe resection. The pathophysiology remains unclear. Three cases of remote cerebellar hematoma occurred after neck clipping of anterior communicating artery aneurysms. All patients had similar clinical findings and underwent pterional craniotomy with the head in accentuated extension. One patient died and the two were discharged without symptoms. Cerebellar hemorrhage probably has a multifactorial origin involving positioning associated with abundant cerebrospinal fluid drainage causing cerebellar sag with resultant vein stretching and bleeding, and use of aspirin or other antiplatelet agents.
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Early after stroke, there is loss of intracortical facilitation (ICF) and increase in short-interval intracortical inhibition (SICI) in the primary motor cortex (M1) contralateral to a cerebellar infarct. Our goal was to investigate intracortical M1 function in the chronic stage following cerebellar infarcts (> 4 months). We measured resting motor threshold (rMT), SICI, ICF, and ratios between motor-evoked potential amplitudes (MEP) and supramaximal M response amplitudes (MEP/M; %), after transcranial magnetic stimulation was applied to the M1 contralateral (M1(contralesional)) and ipsilateral (M1(ipsilesional)) to the cerebellar infarct in patients and to both M1s of healthy age-matched volunteers. SICI was decreased in M1(contralesional) compared to M1(ipsilesional) in the patient group in the absence of side-to-side differences in controls. There were no significant interhemispheric or between-group differences in rMT, ICF, or MEP/M (%). Our results document disinhibition of M1(contralesional) in the chronic phase after cerebellar stroke.
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Saccades are part of the electrooculography tests battery. The cerebellum has important connections with the brainstem and thalamic structures involved in the generation of saccades. Aim: to study saccadic movements in subjects with cerebellar disorders. Study Method: Prospective clinical study. Materials and Methods: 11 subjects with cerebellar disorders were selected, together with a control group with 27 normal subjects. The patients of both groups had their saccadic movements registered (fixed and randomized). We compared and quantitatively analyzed the responses from both groups. Results: We did not find any differences among the quantitative parameters between the two. Age and gender did not influence these values. Despite these findings, the morphologies of the saccadic curves were very different between the two groups. Conclusion: Quantitative parameters of horizontal saccades from individuals with cerebellar diseases do not differ from those presented by normal subjects. Gender and age also did not influence these parameters.
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The purpose of this experiment was to assess the test-retest reliability of input-output parameters of the cortico-spinal pathway derived from transcranial magnetic (TMS) and electrical (TES) stimulation at rest and during muscle contraction. Motor evoked potentials (MEPs) were recorded from the first dorsal interosseous muscle of eight individuals on three separate days. The intensity of TMS at rest was varied from 5% below threshold to the maximal output of the stimulator. During trials in which the muscle was active, TMS and TES intensities were selected that elicited MEPs of between 150 and 300 X at rest. MEPs were evoked while the participants exerted torques up to 50% of their maximum capacity. The relationship between MEP size and stimulus intensity at rest was sigmoidal (R-2 = 0.97). Intra-class correlation coefficients (ICC) ranged between 0.47 and 0.81 for the parameters of the sigmoid function. For the active trials, the slope and intercept of regression equations of MEP size on level of background contraction were obtained more reliably for TES (ICC = 0.63 and 0.78, respectively) than for TMS (ICC = 0.50 and 0.53, respectively), These results suggest that input-output parameters of the cortico-spinal pathway may be reliably obtained via transcranial stimulation during longitudinal investigations of cortico-spinal plasticity. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.
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Peroxisome proliferator-activated receptor-alpha (PPAR alpha) is a member of the steroid hormone receptor superfamily. In rodents, PPAR alpha. alters genes involved in cell cycle regulation in hepatocytes. Some of these genes are implicated in neuronal cell death. Therefore, in this study, we examined the toxicological consequence of PPAR alpha activation in rat primary cultures of cerebellar granule neurons. Our studies demonstrated the presence of PPAR alpha mRNA in cultures by reverse transcriptase-polymerase chain reaction. After 10 days in vitro, cerebellar granule neuron cultures were incubated with the selective PPAR alpha activator 4-chloro-6-(2,3-xylidino)2-pyrimidinylthioacetic acid (Wy-14,643). The inherent toxicity of Wy-14,643 and the effect of PPAR alpha activation following toxic stimuli were assessed. In these studies, neurotoxicity was induced through reduction of extracellular [KCl] from 25 mM to 5.36 mM. We observed no inherent toxicity of Wy-1 4,643 (24 hr) in cultured cerebellar granule cells. However, after reduction of [KCl], cerebellar granule cell cultures incubated with Wy-14,643 showed significantly greater toxicity than controls. These results suggest a posssible role for PPAR(x in augmentation of cerebellar granule neuronal death after toxic stimuli. (C) 2001 Wiley-Liss, Inc.
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Expression of the mRNAs encoding the astrocytic (EAAT1, EAAT2) and neuronal (EAAT3, EAAT4) excitatory amino acid transporters and the AMPA-type glutamate receptor subunits GluR2 and GluR3 was investigated in postmortem cerebellar extracts from a patient with olivopontocerebellar atrophy (OPCA) and in material from three age-matched controls. Decreased expression in the steady state level of EAAT4 mRNA in the OPCA sample was correlated with the selective loss of Purkinje cells. Neuropathological evaluation revealed reactive gliosis and concomitantly increased expression of the mRNA encoding astrocytic glial fibrillary acidic protein (GFAP). Expression of the mRNAs encoding the AMPA receptor subunits GluR2 and GluR3 subunits was found to be decreased in OPCA suggesting that excitotoxic mechanism could play a role in the pathogenesis of the selective neuronal cell death in this disorder.
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Chronic stress impairs cognitive function, namely on tasks that rely on the integrity of cortico-limbic networks. To unravel the functional impact of progressive stress in cortico-limbic networks we measured neural activity and spectral coherences between the ventral hippocampus (vHIP) and the medial prefrontal cortex (mPFC) in rats subjected to short term stress (STS) and chronic unpredictable stress (CUS). CUS exposure consistently disrupted the spectral coherence between both areas for a wide range of frequencies, whereas STS exposure failed to trigger such effect. The chronic stress-induced coherence decrease correlated inversely with the vHIP power spectrum, but not with the mPFC power spectrum, which supports the view that hippocampal dysfunction is the primary event after stress exposure. Importantly, we additionally show that the variations in vHIP-to-mPFC coherence and power spectrum in the vHIP correlated with stress-induced behavioral deficits in a spatial reference memory task. Altogether, these findings result in an innovative readout to measure, and follow, the functional events that underlie the stress-induced reference memory impairments.
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Machado-Joseph disease (MJD), also known as spinocerebellar ataxia type 3 (SCA3), is a fatal, dominant neurodegenerative disorder caused by the polyglutamine-expanded protein ataxin-3. Clinical manifestations include cerebellar ataxia and pyramidal signs culminating in severe neuronal degeneration. Currently, there is no therapy able to modify disease progression. In the present study, we aimed at investigating one of the most severely affected brain regions in the disorder-the cerebellum-and the behavioral defects associated with the neuropathology in this region. For this purpose, we injected lentiviral vectors encoding full-length human mutant ataxin-3 in the mouse cerebellum of 3-week-old C57/BL6 mice. We show that circumscribed expression of human mutant ataxin-3 in the cerebellum mediates within a short time frame-6 weeks, the development of a behavioral phenotype including reduced motor coordination, wide-based ataxic gait, and hyperactivity. Furthermore, the expression of mutant ataxin-3 resulted in the accumulation of intranuclear inclusions, neuropathological abnormalities, and neuronal death. These data show that lentiviral-based expression of mutant ataxin-3 in the mouse cerebellum induces localized neuropathology, which is sufficient to generate a behavioral ataxic phenotype. Moreover, this approach provides a physiologically relevant, cost-effective and time-effective animal model to gain further insights into the pathogenesis of MJD and for the evaluation of experimental therapeutics of MJD.