Thèses : « Cortically »

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Means, Eric. « Designs for a cortically-inspired neurocomputer architecture / ». Full text open access at:, 1991. http://content.ohsu.edu/u?/etd,267.

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Stewart, Robert Douglas. « Spiking neural network models of the basal ganglia : cortically-evoked response patterns and action selection properties ». Thesis, University of Sheffield, 2007. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.445121.

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Palminha, Catia. « Assessing the role of FLNA and NR2F1, associated with periventricular heterotopia, in the formation and maturation of cortical networks ». Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0159.

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Résumé :

Le bon fonctionnement cérébral dépend de la production et du positionnement appropriés des neurones, de la formation d’une connectivité neuronale adéquate et exige un équilibre strict de la formation de synapses excitatrice et inhibitrice. Des mutations sur des gènes qui sculptent et entretiennent normalement ces processus peuvent altérer les fonctions neuronales et conduire à divers troubles du développement neurologique chez l'homme, notamment des malformations du développement cortical (MDC). Les MDC sont des causes importantes de retard mental et représentent entre 20 et 40% des cas d'épilepsie résistante aux médicaments chez les enfants. Parmi les nombreux types de MDC, l'hétérotopie nodulaire périventriculaire (HNP) est la forme la plus répandue à l'âge adulte et elle est causée par une glie radiale défectueuse qui résulte en des nodules neuronaux ectopiques tapissant les parois des ventricules latéraux. Environ 88% des patients atteints d'HPN ont une épilepsie focale et la gravité des crises peut varier de légère à rare fréquence et de rémission sans besoin de médicaments antiépileptiques à insoluble. Plusieurs gènes ont été identifiés comme cause génétique de l'HPN chez des patients, notamment FLNA et NR2F1. Aucune corrélation entre l'étendue de l'HNP et la sévérité de l'épilepsie n'a été trouvée, ce qui suggère que des circuits aberrants dans le cortex cérébral normotopique plutôt que des nodules hétérotopiques pourrait expliquer la survenue de crises. Nous avons étudié l'impact in vivo de la perte de ces gènes lors de la dendritogénèse et de la synpatogénèse, ainsi que dans la morphologie et la maturation fonctionnelle des neurones corticaux
Proper brain function depends on the adequate production and positioning of neurons, the formation of correct neuronal connectivity, and requires a strict balance of excitatory and inhibitory synapse formation. Mutations in genes that normally carve and sustain these processes can alter neuronal functions and lead to various neurodevelopmental disorders in humans, including malformations of cortical development (MCD). MCDs are important causes of mental retardation and account for 20% - 40% of drug-resistant epilepsy cases in children. Among the many types of MCD, periventricular nodular heterotopia (PNH) is the most common form in adulthood and is caused by defective radial glia that result in ectopic neural nodules lining the walls of the lateral ventricles. About 88% of PNH patients have focal epilepsy and the severity of seizures can range from mild to rare frequency and remission without the need for antiepileptic drugs to insoluble. Several genes have been identified as a genetic cause of PNH in patients, including FLNA and NR2F1. No correlation between the extent of PNH and the severity of epilepsy was found, suggesting that aberrant circuits in the normotopic cerebral cortex rather than heterotopic nodules could explain the occurrence of seizures. We studied the in vivo impact of the loss of these genes during dendritogenesis and synpatogenesis, as well as in the morphology and functional maturation of cortical neurons

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NEIDECKER, GUILLEMETTE. « Atrophies cerebrales corticales focalisees primaires : a propos d'une observation d'atrophie corticale posterieure ». Lyon 1, 1993. http://www.theses.fr/1993LYO1M186.

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Vallet, Quentin. « Predicting bone strength with ultrasonic guided waves ». Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066626.

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Résumé :

Cette thèse s'inscrit dans le cadre du développement d'une sonde ultrasonore afin d'obtenir des nouveaux biomarqueurs de l'os cortical et améliorer la prédiction du risque de fracture. Notre approche se base sur la mesure des ondes guidées ultrasonores dans l'os cortical. La technique de transmission axiale bidirectionelle a été utilisée pour mesurer les modes guidées se propageant dans l'enveloppe corticale des os longs (i.e., le radius). Les propriétés matérielles et structurelles liées à la résistance osseuse ont été obtenues à partir des courbes de dispersion en utilisant un schéma d'inversion. Ainsi, un problème inverse totalement automatique, basé sur une optimisation par algorithmes génétiques et un modèle 2D de plaque libre transverse isotrope, a été développé. Cette procédure d'inversion a d'abord été testée sur des matériaux contrôlés avec des propriétés connues. Puis, la faisabilité d'obtenir des propriétés corticales sur des radii ex vivo a été montrée. Ces estimations ont été validées par comparaison avec des valeurs de référence obtenues avec des techniques indépendantes telles que la micro-tomodensitométrie par rayons X (épaisseur, porosité) et la spectroscopie par résonance ultrasonore (élasticité). Un bon accord a été trouvé entre les valeurs de référence et les estimations d'épaisseur, de porosité et d'élasticité. Enfin, la méthode a été étendue à des mesures in vivo. La validité du modèle en présence de tissus mous a d'abord été démontrée. Puis, les propriétés osseuses ont été obtenues sur des sujets sains. Un bon accord a été trouvé entre l'épaisseur estimée et les valeurs de référence obtenues par tomodensitométrie périphérique haute résolution
We aimed at developing new ultrasound-based biomarkers of cortical bone to enhance fracture risk prediction in osteoporosis. Our approach was based on the original concept of measuring ultrasonic guided waves in cortical bone. The bi-directional axial transmission technique was used to measure the guided modes propagating in the cortical envelope of long bones (i.e., the radius). Strength-related structural and material properties of bone were recovered from the dispersion curves through an inversion scheme. To this goal, a fully automatic inverse problem based on genetic algorithms optimization, using a 2-D transverse isotropic free plate waveguide model was developed. The proposed inverse procedure was first tested on laboratory-controlled measurements performed on academic samples with known properties. Then, the feasibility of estimating cortical properties of ex vivo radius specimens was assessed. The inferred bone properties were validated by face-to-face comparison with reference values determined by a set of independent state-of-the art technologies, including X-ray micro-computed tomography (thickness, porosity) and resonance ultrasound spectroscopy (stiffness). A good agreement was found between reference values and estimates of thickness, porosity and stiffness. Lastly, the method was extended to in vivo measurements, first, by ensuring the validity of the waveguide model in presence of soft tissues to demonstrate the feasibility of measuring experimental dispersion curves in vivo and infer from them bone properties. Estimated cortical thickness values were consistent with actual values derived from high resolution peripheral computed tomography

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Alecu, Lucian. « Une approche neuro-dynamique de conception des processus d'auto-organisation ». Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00606926.

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Résumé :

Dans ce manuscrit nous proposons une architecture neuronale d'inspiration corticale, capable de développer un traitement émergent de type auto-organisation. Afin d'implémenter cette architecture neuronale de manière distribuée, nous utilisons le modèle de champs neuronaux dynamiques, un formalisme mathématique générique conçu pour modéliser la compétition des activités neuronales au niveau cortical mésoscopique. Pour analyser en détail les propriétés dynamiques des modèles de référence de ce formalisme, nous proposons un critère formel et un instrument d'évaluation, capable d'examiner et de quantifier le comportement dynamique d'un champ neuronal quelconque dans différents contextes de stimulation. Si cet instrument nous permet de mettre en évidence les avantages pratiques de ces modèles, il nous révèle aussi l'incapacité de ces modèles à conduire l'implantation des processus d'auto-organisation (implémenté par l'architecture décrite) vers des résultats satisfaisants. Ces résultats nous amènent à proposer une alternative aux modèles classiques de champs, basée sur un mécanisme de rétro-inhibition, qui implémente un processus local de régulation neuronale. Grâce à ce mécanisme, le nouveau modèle de champ réussit à implémenter avec succès le processus d'auto-organisation décrit par l'architecture proposée d'inspiration corticale. De plus, une analyse détaillée confirme que ce formalisme garde les caractéristiques dynamiques exhibées par les modèles classiques de champs neuronaux. Ces résultats ouvrent la perspective de développement des architectures de calcul neuronal de traitement d'information pour la conception des solutions logicielles ou robotiques bio-inspirées.

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Markov, Nikola. « Exploration of the inter-areal cortico-cortical network of the macaque monkey ». Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00863803.

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Résumé :

The cortex can be viewed as a network of functional areas. A cortical area, composed ofneurons forming local connections, interacts with other areas via long distance connections.Each neuron receives multiple inputs and has to integrate the incoming signals. This integrativecapacity is the basis of the computational power of the brain. Our work concentrates onunderstanding the principles that govern the structure of the cortical network i.e. the allocationof neural resources as well as the anatomical segregation between processing steams. Usingretrograde tracer injections we extract two quantitative parameters: (i) the proportion ofSupragranular Labelled Neurons (SLN) identifies the feedforward (FF) or feedback (FB)operation between the source and target area; (ii) the Fraction of Labelled Neurons (FLN)identifies the magnitude of a connection pathway.We have made repeat injections in V1, V2, V4 to investigate the consistency of corticalpathways. This showed that (i) connection weights are consistent between animals; (ii) the listof areas projecting to each injection site is highly reproducible. We find that there are fixedFLN values for each pair of interconnected areas. The FLN values of all the afferent pathwaysto a given target span over a factor of 6 levels of log and although there is some overdispersiontheir variability is not larger than one single level of log meaning that there is a specificconnectivity profile for each area. Futermore the FLN follow a lognormal distribution. Inlognormals the mode is lower than the median and the mean i.e. the majority of pathways haveFLN weaker than the average FLN, meaning that strong projections are rare. If instead thedistribution of FLN was to follow a power law, then high FLN values would have been evenrarer. We found, a regularity in that the strongest input is invariably from within the injectedarea, second strongest are the inputs from areas sharing common borders with the target area.Sub-cortical inputs have a weak FLN, even when they are associated with an importantfunctional role such as the LGN → V1 pathway. We found that projection distance is inverselyrelated to the FLN value and an exponential distance rule operates that constrains short distanceprojections to high FLN and long distance projections to low FLN.We injected a total of 26 cortical areas homogenously distributed across the cortex. Thisrevealed 1232 projection pathways. Roughly 30% of pathways that we reveal have notpreviously been reported in the literature. Our ability to find new connections is due to theimproved tracing and brain segmentation techniques. We scan the whole brain at up to 80μmintervals to detect projection neurons, and this, as discussed in the text, is a major advantage toexisting studies. The weak long distance connections were shown to contract the characteristicpath-length of the graph (number of hops needed to go between any two areas).Our analysis of the graph showed that contrary to current belief the cortical inter-areal networkis dense (i.e. 58% of the connection that could exist do exist). At such a density, models basedon binary features such as small world cannot capture the specificity of the graph. Hence thecortex does not correspond small-world network, with sparse clustered graph possessingempowered by few critical projecitons that ensure short characteristic path-lengths. Furtheranalysis of pathway efficiency showed that the short distance connections of high magnitudeprovide large bandwidth for local connectivity and form a backbone of clustered functionallyrelated areas. This backbone is embedded in a sea of weak connections providing direct linksbetween cortical areas. We refer to this architecture as a tribal-network. We speculate that thesmall scale and high density that characterize the cortico-cortical network is facilitating theemergence of synchrony between cortical areas.

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Briot, Karine. « Macroarchitecture et résistance osseuse : rôle de l'os cortical ». Phd thesis, Université d'Orléans, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00485695.

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Résumé :

L'objectif de ce travail était d'étudier certains aspects de la géométrie ou macroarchitecture afin de mieux comprendre la contribution de la géométrie sur le risque de fracture. Pour les os tubulaires, l'apposition périostée tente de compenser la perte osseuse après la ménopause et il existe peu d'études pour les vertèbres. Dans une étude prospective, les dimensions des corps vertébraux augmentent significativement à 3 ans chez les femmes ménopausées ostéoporotiques et que cette augmentation est fortement associée à la taille initiale des os suggérant que les os plus grands ont besoin d'une expansion périostée plus importante pour maintenir la résistance osseuse. Des études antérieures ont suggéré qu'il fallait évaluer la géométrie du rachis dans sa globalité en étudiant le rôle des courbures rachidiennes. Dans une deuxième étude prospective de 3 ans chez des femmes ménopausées ostéoporotiques, la cyphose thoracique est un facteur de risque de fractures vertébrales même après ajustement sur la présence de fractures vertébrales prévalentes. Une troisième étude prospective qui a cherché à identifier les paramètres géométriques associés au risque de fracture de hanche chez les femmes ménopausées ostéoporotiques non traitées montre que l'épaisseur corticale fémorale mesurée par l'outil HSA (Hip Structural Analysis) améliore la prédiction du risque de fracture de hanche indépendamment de la mesure de la densité minérale osseuse (DMO). L'outil géométrique que nous avons développé pour s'affranchir de l'influence de la DMO montre que l'augmentation de la distance intertrochantérienne est associée à une augmentation du risque de fracture indépendamment de la DMO. En revanche l'outil actuel est peu reproductible pour la mesure de la corticale fémorale.

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El, Waly Bilal. « Contribution à l'étude des bases génétiques de la polymicrogyrie ». Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM5041.

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Résumé :

La polymicrogyrie est un type de malformation corticale dans laquelle on retrouve un excès de gyrations et une surface corticale irrégulière. La polymicrogyrie peut être provoquée par des causes environnementales ou génétiques. C'est ces dernières auxquelles nous nous sommes intéressés et que nous avons étudié afin d'approfondir nos connaissances sur les bases génétiques de la polymicrogyrie. Nous traitons trois projets qui se situent à trois niveaux de recherche différents : étude d'un gène dont la pathogénicité est établie pour le premier, étude de gènes candidats pour le deuxième et recherche de nouveaux gènes candidats pour le troisième. Dans le premier projet, nous avons réussi à prouver l'implication du gène NHEJ1 dans le développement du cortex cérébral. Nous avons montré, grâce à l'ARN interférence in utero que la dérégulation de Nhej1 chez le rat perturbe la migration neuronale, déclenche un phénomène de mort neuronale massive et désorganise les couches corticales. Dans le deuxième projet, après une étude par hybridation génomique comparative sur puce d'ADN, nous avons identifié une duplication dans la région 1p36 chez un patient présentant une polymicrogyrie bilatérale. Nous avons montré que cette duplication casse le gène ENO1 et diminue son expression. L'expression spatio-temporelle d'ENO1 est en accord avec un rôle de celui-ci pendant le développement cérébral. Nous avons également montré que la diminution de l'expression du gène Eno1 perturbe la migration neuronale radiale
Polymicrogyria is a cortical malformation characterized by excessive gyration and an irregular cortex surface. Environmental and genetic causes can be responsible for this disorder. Our principal aim was to better understand the genetic basis of polymicrogyria. Three projects were conducted. The first focused on the NHEJ1 gene. Using RNA interference and in utero electroporation, we showed that deregulation of NHEJ1 disrupts neuronal migration, triggers massive neuronal cell death and disorganizes the cortical layers. In the second project, we identified by comparative genomic hybridization microarray, a duplication in the 1p36 region in a patient with bilateral polymicrogyria. We have shown that this duplication breaks the ENO1 gene and reduces its expression. The spatio-temporal expression of ENO1 and the fact that its deregulation disrupts neuronal migration indicates that ENO1 is a good candidate gene for cortical development. Finally, in the third project, we identified by exome sequencing of familial cases of bilateral polymicrogyria, one coding variation in the GABRA3 gene. Our work allowed us to generate new knowledge for several candidate genes for polymicrogyria

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Broix, Loïc. « Compréhension des mécanismes physiopathologiques des malformations du développement cortical associées à des mutations dans les gènes KIF2A et NEDD4L ». Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCB103/document.

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Résumé :

Les malformations du développement cortical (MDC) résultent d’altérations au niveau de différentes étapes de la corticogénèse telles que la prolifération, la migration et la différenciation neuronale et sont généralement associées à des épilepsies pharmaco-résistantes et à des déficiences intellectuelles sévères. Les causes génétiques des MDC restent encore inconnues dans de nombreux cas, nous avons donc réalisé le séquençage de l’exome entier de nombreux patients présentant des MDC et les analyses ont permis de mettre en évidence l’implication des gènes KIF2A et NEDD4L dans les MDC. Dans le cadre de ma thèse, nous proposons de focaliser sur les conséquences cellulaires et neurodéveloppementales résultant des mutations dans les gènes KIF2A et NEDD4L retrouvées chez les patients atteints de MDC. KIF2A code pour une kinésine-13 qui a pour fonction de réguler la dynamique des microtubules (MT) via son activité MT dépolymérase ATP-dépendante aux niveaux des extrémités des MT. L’approche basée sur la technique d’électroporation in utero nous a permis de mettre en évidence le rôle crucial joué par KIF2A dans la régulation de la neurogénèse, la migration neuronale et le positionnement des neurones dans le cortex. En particulier, nos données révèlent que l’expression des mutants KIF2A responsables de MDC entraîne une augmentation du nombre de cellules à l’état de progéniteurs qui est conséquente à un allongement du temps passé dans le cycle cellulaire. Nos premières données cellulaires et au cours du développement montrent que l’expression des mutants KIF2A induit des altérations dans l’intégrité du fuseau mitotique, dans la progression mitotique et également une localisation anormale de KIF2A au niveau du cil primaire. NEDD4L code pour une E3 ubiquitine ligase qui joue un rôle dans l’ubiquitination de nombreux substrats permettant la régulation de leur dégradation et de leur localisation subcellulaire. Dans un premier temps, nos données cellulaires ont montré que les mutants associées à des MDC ont une sensibilité accrue pour la dégradation par le protéasome. De plus, l’approche d’électroporation in utero a permis de montrer que l’expression des mutants NEDD4L ainsi qu’un excès de NEDD4L WT dérégulent la neurogenèse, le positionnement des neurones et le processus de translocation terminal. Des études complémentaires, incluant le traitement à la rapamycine, ont révélé qu’un excès de NEDD4L WT mène à la dérégulation des voies de signalisations mTORC1 et Dab1 tandis que l’expression des mutants est associée à une dérégulation des voies mTORC1 et Akt. L’ensemble de ces résultats renforce donc dans un premier temps l’importance des protéines liées aux MT dans le développement cortical en décrivant le rôle crucial de la kinésine KIF2A dans des mécanismes tels que la dynamique de migration neuronale et dans la régulation du cycle cellulaire des progéniteurs neuronaux. D’autre part, nous fournissons également de nouvelles données permettant de mieux comprendre le rôle critique de NEDD4L dans la régulation des voies mTOR et de leurs contributions dans le développement cortical
Malformations of cortical development (MCD) result from alterations in different stages of corticogenesis such as proliferation, migration and neuronal differentiation, and are generally associated with drug-resistant epilepsy and severe intellectual disabilities. The genetics causes of MCD remain largely unknown, we have thus performed the whole-exome sequencing of many patients with MCD and reported the identification of multiple pathogenic missense mutations in KIF2A and NEDD4L genes. Within the frame of my thesis project, we propose to focus on the cellular and neurodevelopmental consequences resulting from KIF2A and NEDD4L mutations shown to be involved in MCD. KIF2A is a member of the kinesin-13 family, which rather than regulating cargos transport along microtubules (MT), regulates MT dynamics by depolymerizing MTs. The in utero electroporation approach allowed us to highlight the crucial role of KIF2A in the regulation neurogenesis, neuronal migration and the neuronal positioning in the cortex. Particularly, our data show that the expression of the KIF2A mutants involved in MDC lead to an increase in the number of cells in proliferative state which is a consequence of a prolonged time spent in the cell cycle. Our first cellular data and during development show that the expression of pathogenic KIF2A mutations induce alterations in the mitotic spindle integrity, in the mitotic progression and also an abnormal localization of KIF2A in the primary cilium. NEDD4L encodes a member of the NEDD4 family of HECT-type E3 ubiquitin ligases known to regulate the turnover and function of a number of proteins involved in fundamental cellular pathways and processes. Firstly, cellular and expression data showed sensitivity of MCD-associated mutants to proteasome degradation. Moreover, the in utero electroporation approach showed that PNH-related mutants and excess wild-type NEDD4L affect neurogenesis, neuronal positioning and terminal translocation. Further investigations, including rapamycin-based experiments, found differential deregulation of pathways involved. Excess wild-type NEDD4L leads to disruption of Dab1 and mTORC1 pathways, while MCD-related mutations are associated with deregulation of mTORC1 and AKT activities. Altogether, these results reinforce the importance of MT-related proteins in cortical development describing the crucial role of KIF2A kinesin in mechanisms such as neuronal migration dynamics and neuronal progenitor’s cell cycle regulation. On the other hand, we also provide new data to better understand the critical role of NEDD4L in the regulation of mTOR pathways and their contributions in cortical development

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Chaigne, Agathe. « Cortical stiffness : a gatekeeper for spindle positioning in mouse oocytes ». Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066288/document.

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Les divisions méiotiques sont très asymétriques en taille et génèrent une très grosse cellule, l'ovocyte, et deux petites cellules, les globules polaires. Cette asymétrie est permise par la migration du fuseau lors de la première division jusqu'au cortex le plus proche. Cette migration ne dépend pas des microbutules mais de la Myosin-II et d'un réseau de filaments d'actine nucléé par la coopération des nucléateurs de filaments droits Formin-2 et Spire1/2. Des observations préliminaires effectuées au laboratoire ont décrit un épaississement du cortex d'actine pendant la migration du fuseau, mais pourtant il avait été montré que la tension corticale, un paramètre décrivant la rigidité de l'ovocyte, diminue pendant la migration du fuseau. J'ai montré que cet épaississement est indispensable à la migration du fuseau et est nucléé par le nucléateur de filaments branchés Arp2/3, sous le contrôle de la voie Mos/MAPK. De plus, il provoque la diminution de la tension corticale en délocalisant la Myosin-II, ce qui est indispensable à la migration du fuseau. Finalement, j'ai montré que le chute de tension est un mécanisme d'amplification du déséquilibre des forces présent initialement (grâce au léger décentrage du noyau) qui déclenche la migration du fuseau
Meiotic divisions are highly asymmetric divisions in size, generating a big cell, the oocyte, and two tiny cells, the polar bodies. This asymmetry is ensured by the migration of the first meiotic spindle to the closest cortex. This migration does not depend on microtubules but on Myosin-II and an F-actin meshwork nucleated by cooperation of straight filament nucleators Formin-2 and Spire1/2. Preliminary studies in the lab described a thickening of the F-actin cortex during spindle migration, but paradoxically cortical tension, a physical parameter describing the stiffness of the cell, drops during spindle migration. I have shown that this thickening is required for spindle migration and nucleated by the branched actin nucleator Arp2/3, under the control of the Mos/MAPK pathway. Furthermore, it promotes the decrease in cortical tension by triggering the delocalization of Myosin-II from the oocyte cortex, which is crucial for spindle migration. Finally, I have shown that the drop in cortical tension is an amplificatory mechanism to the initial unbalance of forces (due to a slight off-centered position of the nucleus) triggering the motion of the spindle

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Plá, Requena Virginia Teresa. « Cortical alterations of peptidergic secretion in Alzheimer's disease = Alteraciones corticales de la secreción peptidérgica en la enfermedad de Alzheimer ». Doctoral thesis, Universitat de Barcelona, 2017. http://hdl.handle.net/10803/456816.

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Résumé :

The Alzheimer’s disease is a disorder characterized by the presence of senile plaques and neurofibrillary tangles caused by the aberrant accumulation of β-amyloid peptide and hyperphosphorylated Tau, respectively. Nowadays, AD is the main cause of dementia, being aging its main risk factor. Given that progressive alterations have been detected in neuropeptide levels in patients and animal models of Alzheimer's disease, it has been suggested that this pathway may be involved in the neurophysiology of the disease. In this doctoral thesis, we study the cortical alterations of the peptidergic secretion pathway in Alzheimer's disease. During its elaboration, the localization of dense granule proteins in the normal brain has been characterized and aberrant accumulations of these are found in the pathological structures typical of the disease, such as granulovacuolar degeneration bodies or dystrophic neurites. The study of the acute effect of β-amyloid peptide showed a reduction of the regulated peptidergic release in neurons and astrocytes in vitro as well as in acute brain slices in response to the treatment, suggesting that the secretion pathway can suppose an early target of the pathology. Finally, the content analysis of characteristic proteins of the pathway showed a reduction of their levels in the cerebrospinal fluid of transgenic animals and patients with mild cognitive impairment, which may suggest that the proteins of the route can be candidates as progression biomarkers to monitoring of the progression of Alzheimer's disease.
La enfermedad de Alzheimer es un trastorno neurodegenerativo caracterizado por la presencia de placas seniles y ovillos neurofibrilares causados por la acumulación patológica del péptido β-amiloide y la hiperfosforilación de Tau, respectivamente. En la actualidad, la enfermedad de Alzheimer constituye la principal causa de demencia y su principal factor de riesgo es el envejecimiento. Dado que se han detectado alteraciones progresivas en los niveles de neuropéptidos en pacientes y modelos animales de la enfermedad de Alzheimer, se ha sugerido que esta vía pueda estar implicada en la neurofisiología de la enfermedad. En esta tesis doctoral se realiza un estudio de las alteraciones corticales de la vía de secreción peptidérgica en la enfermedad de Alzheimer. Durante su elaboración se ha caracterizado la localización de las proteínas de los gránulos densos en el cerebro normal y patológico, encontrándose acúmulos aberrantes de las mismas en las estructuras patológicas típicas de la enfermedad, como son los cuerpos de degeneración granulovacuolar o las neuritas distróficas. El estudio del efecto agudo del péptido β-amiloide permitió hallar una reducción de la liberación regulada tanto en neuronas y astrocitos in vitro como en rodajas de cerebro agudas en respuesta al tratamiento, sugiriendo que la vía de secreción puede suponer una diana temprana de la patología. Finalmente, el estudio de los niveles de proteínas características de la vía ha mostrado una reducción de sus niveles en el líquido cefalorraquídeo de animales transgénicos y pacientes de la enfermedad con deterioro cognitivo leve, lo que parece indicar que las proteínas de la vía pueden ser candidatas como biomarcadores que permitan la monitorización del avance de la enfermedad de Alzheimer.

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Saavedra, Leos María Dolores. « Estudio de la composición de los gránulos corticales y del oolema de ovocitos porcinos y bovinos madurados y fecundados in vitro ». Doctoral thesis, Universidad de Murcia, 2009. http://hdl.handle.net/10803/10863.

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La polispermia (entrada de más de un espermatozoide al ovocito) es una condición patológica en mamíferos ya que impide el desarrollo embrionario. En la especie porcina, la polispermia es un problema común y aún sin resolver en los sistemas de fecundación in vitro (FIV). Los gránulos corticales (GCs) de los ovocitos de mamíferos estan implicados en el bloqueo de la polispermia, sin embargo, poco se sabe acerca de la composición y función de estas organelas. Esta ampliamente descrito que las moléculas liberadas de los GCs durante la fecundación o activación ovocitaria mediante estimulación química o eléctrica producen importantes modificaciones, particularmente en la zona pelúcida (ZP), el espacio perivitelino y, probablemente, el oolema del ovocito. Estas modificaciones repercuten directamente en el bloqueo de la polispermia. El conocimiento del contenido de los GCs y proteínas del oolema así como su papel durante la fecundación en la especie porcina es escaso. La mayoría de la información que se tiene en la actualidad se ha obtenido del modelo murino. En la presente tesis doctoral, investigamos la presencia de posibles proteínas de los GCs en ovocitos porcinos así como la presencia de metaloproteasas ADAM-10 y ADAM-17 en ovocitos porcinos y bovinos. Para ello, este estudio se dividió en tres apartados:
Polyspermy (entering of more than a spermatozoon into the oocyte) is a pathological condition in mammals since it avoids the normal embryonic development. In the pig species, Polyspermy is a common problem still unsolved in the current systems of in vitro fertilization (IVF). The cortical granules (CGs) from mammal's oocytes are involved in the block to polyspermy. However, little is known about the composition and function of these organelles. It is widely described that the molecules released of the CGs during the fertilization or oocyte activation, by means of chemical or electrical stimulation, produce important modifications, particularly in the zona pelucida (ZP), the periviteline space and, probably, oolema of the oocyte. These modifications have a direct role in the block to polyspermy. The knowledge about the content of the CGs and the oolema proteins of as well as their role during fertilization in pigs is still scarce. The majority of the information that we currently have it has been obtained from the murine model. In the present Doctoral Thesis, we investigated the presence of possible proteins of the CGs in pig oocytes as well as the presence of metaloproteases ADAM-10 and ADAM-17 in pig and bovine oocytes. For that, this study was divided into three sections

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Bennabi, Isma. « Importance de l’architecture des microtubules et de l'actine pour l'alignement des chromosomes dans l'ovocyte de souris ». Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-02943886.

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Résumé :

La méiose produit les gamètes haploïdes mâles et femelles. Chez la femme, la méiose est fortement sujette aux erreurs de ségrégation des chromosomes. En effet, au moins 10% des grossesses humaines produisent des embryons aneuploïdes suite à des défauts de séparation des chromosomes qui ont presque toujours lieu dans l’ovocyte. Comprendre l’origine de ces défauts est donc un enjeu sociétal majeur. Durant ma thèse, j’ai étudié l’alignement et la ségrégation des chromosomes dans l’ovocyte de souris sous deux angles différents :1) Chez les eucaryotes, le fuseau de microtubules est la structure qui gouverne l’alignement puis la séparation des chromosomes. En mitose, le fuseau est assemblé par deux centrosomes contenant des centrioles, constituant les centres organisateurs de microtubules majeurs (MTOCs). Au contraire, les ovocytes sont dépourvus de centrioles, imposant un mode de formation et de positionnement du fuseau méiotique atypique. J’ai utilisé la kinesin-14 HSET comme un outil pour faire passer l’organisation du fuseau ovocytaire d’un mode méiotique à un mode mitotique, ce qui induit des défauts d’alignement des chromosomes. Le mécanisme unique d’assemblage du fuseau méiotique est donc essentiel pour empêcher les défauts d’alignement des chromosomes et la production de gamètes aneuploïdes.2) En mitose, les centrosomes nucléent aussi les microtubules astraux qui permettent de positionner le fuseau dans la cellule. Les ovocytes étant dépourvus de microtubules astraux, le positionnement de leur fuseau dépend uniquement de l’actine. En particulier, cela repose sur un épaississement cortical d’actine qui ramollit le cortex en diminuant la tension corticale. Nous avons utilisé deux outils différents qui diminuent artificiellement la tension corticale dans les ovocytes de souris. L'alignement des chromosomes est sévèrement altéré dans ces ovocytes extra-mous du fait de dérégulations de la myosine II. En effet, une diminution de l'activité de la myosine II dans les ovocytes extra-mous restore l'alignement des chromosomes. Des dérégulations de la tension corticale pourraient ainsi générer de l’aneuploïdie, contribuant au taux élevé d'aneuploïdie déjà observé dans les gamètes femelles
Meiosis produces male and female haploid gametes. Female meiosis is highly prone to chromosome segregation errors. Indeed, at least 10 % of human pregnancies produce aneuploid embryos, the errors leading to aneuploidy almost always occurring in the oocyte. Understanding the origin of these errors is therefore a major issue. During my PhD, I studied chromosome alignment and segregation in mouse oocytes from two different angles:1) In eukaryotes, the structure orchestrating chromosome alignment and segregation is the microtubule spindle. Whereas mitotic spindles assemble from two centrosomes that are major microtubule organizing centers (MTOCs) containing centrioles, meiotic spindles in oocytes lack centrioles. Thus, oocytes use alternative ways to assemble and position their spindle. In mouse oocytes, the spindle is not assembled by centrosomes but spindle microtubules are nucleated from multiple acentriolar MTOCs. I used the kinesin-14 HSET as a tool to shift meiotic spindle assembly towards a mitotic mode. This induces severe chromosome misalignment. Thus, the unique mechanism of meiotic spindle assembly is essential to prevent chromosome misalignment and production of aneuploidy gametes.2) In mitosis, centrosomes nucleate astral microtubules. Oocytes lack astral microtubules and thus meiotic spindle positioning depends only on F-actin. In particular, it relies on the nucleation of a cortical actin thickening leading to a decrease in cortical tension. We used two different tools that nucleate de novo an actin thickening to artificially decrease cortical tension in mouse oocytes, creating extra-soft oocytes. Chromosome alignment is severely impaired in these extra-soft oocytes. It relies on myosin II deregulation since decreasing myosin II activity in extra-soft oocytes rescues chromosome alignment. Aberrant low cortical tension could thus generate aneuploidy in oocytes, contributing to the very high aneuploidy rate measured in female meiosis

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Corlier, Fabian. « Étude de l’imagerie amyloïde cérébrale et de l’élargissement des endosomes dans les cellules sanguines au cours de la maladie d’Alzheimer ». Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066687/document.

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Résumé :

Le diagnostic de la maladie d’Alzheimer (MA) s’appuie sur des critères clinico-biologiques combinant un déficit de la mémoire épisodique et un marqueur biologique (dosage dans le liquide céphalorachidien, imagerie nucléaire) indicateur des changements qui signent le début de la maladie. Un phénomène biologique précoce de la maladie est la production de dépôts du peptide amyloïde dont le principal site de production à partir de son précurseur, l’APP, est le compartiment endosomal. L’apparition dans le cerveau d’endosomes élargis précède celle des dépôts amyloïdes.Nous avons analysé deux marqueurs biologiques. D’abord la charge amyloïde cérébrale par fixation du ligand [PiB] en tomographie d’émission de positrons (TEP) dans le cerveau des malades atteints d’une atrophie corticale postérieure (ACP). Puis nous avons étudié les endosomes dans les cellules périphériques (leucocytes mononucléaires et fibroblastes) de patients MA, et dans des lignées lymphoblastoïdes (LCL) d’individus porteurs d’une trisomie 21 dont 45% développent une MA à l’âge de 60 ans (contre 3 % dans la population générale), principalement en raison de la présence d’une troisième copie du gène codant l’APP, localisé sur le chromosome 21. Nos travaux montrent des profils de marquage [PiB] similaires entre la MA et l’atrophie corticale postérieure (ACP) aussi bien en intensité qu’en topographie. L’étude des endosomes montre que les modifications du compartiment endosomal sont détectables en périphérie du système nerveux central et sont corrélées au marquage des dépôts amyloïdes cérébraux. Ces altérations pourraient constituer un outil de diagnostic à partir de prélèvements sanguins
Alzheimer’s disease (AD) diagnostic is based on clinical and biological criteria, and is dependent on impairment of the episodic memory together with a marker of the underlying pathophysiologic process. One of the earliest events in AD pathology in the brain is formation of Amyloid deposits in the extracellular space. One of the main subcellular sites of amyloid-β (Aβ) production from amyloid precursor protein (APP) processing is the endosomal compartment. Appearance of endosomal abnormalities precede the formation of amyloid deposits, in the brain areas affected by disease progression in AD. In the present work we first studied brain amyloid load in patients with posterior cortical atrophy using [11C]PiB ligand retention in positron emitting tomography (PET). In a second part we studied the endosomal compartment in peripheral cells (fibroblasts and mononuclear leucocytes, PBMC) from AD patients, and in lymphoblastoid cell lines (LCL) from Down’s syndrome (DS) individuals where a third copy of amyloid-precursor-protein-coding gene located on chromosome 21 is known to initiate early Alzheimer’s pathology in most DS individuals. Our work shows similar profiles in topography and intensity of [PiB] binding in AD and posterior cortical atrophy (PCA), confirming underlying AD pathology in atypical focal presentations of AD. Analysis of endosomes yielded a significant increase in the frequency of cells with large endosomes in all analyzed cell types, and mean endosome volume correlated to [PiB] binding in PBMC. This result indicates that modifications of the endosomal compartment are seen in the periphery of central nervous system and may represent diagnostic tool from blood

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Taytard, Jessica. « Interactions croisées cognition-respiration et conséquences d’une activation de la commande ventilatoire corticale : étude chez le sujet sain et les patients atteints du syndrome d’hypoventilation alvéolaire centrale congénitale ». Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS378.

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Résumé :

Une commande ventilatoire d’origine corticale peut exister, par exemple lorsque la ventilation est contrainte par des charges mécaniques ou bien lorsque le contrôle automatique est défaillant, comme dans le syndrome d’hypoventilation alvéolaire central congénital (SHACC). L’objectif de ce travail a été de mettre en évidence une compétition de ressources corticales entre ventilation et performances cognitives chez : 1- Des sujets sains soumis à des contraintes ventilatoires mécaniques; 2- Des patients souffrant du SHACC, en ventilation spontanée à l’éveil (VS). 25 sujets sains et 7 patients porteurs de SHACC ont été étudiés à l'aide de tests neuropsychologiques. Chez les sujets sains, ces tests étaient réalisés en ventilation libre et pendant l'application d'une contrainte ventilatoire. Chez les patients, ils ont été réalisés en VS et avec l’appareillage d’assistance ventilatoire du patient. L'impact des différentes conditions a été évalué par l’analyse de la ventilation, celle de la connectivité corticale et des potentiels pré-inspiratoires, et par un questionnaire d’évaluation de la dyspnée. Chez les sujets sains, la ventilation contrainte a induit une modification du profil ventilatoire, une dyspnée et une activation corticale. Elle était associée à une détérioration des tests neurocognitifs mobilisant les capacités attentionnelles. Chez les patients, la VS entraînait une activation corticale associée, au cours des tests, à des désaturations en oxygène, une augmentation de la variabilité respiratoire et des apnées. Il existe donc une compétition entre cognition et ventilation, lorsque cette dernière dépend de la commande corticale
In humans, the ventilatory drive can arise from cortical structures. This cortical control is responsible in healthy subjects for the compensation of mechanical inspiratory loading. In patients with congenital central hypoventilation syndrome (CCHS), the cortical ventilatory drive is involved in compensating the inefficient automatic command. The aim of this study was to demonstrate a competition between cerebral resources leading to impaired cognitive performances and/or altered ventilation in: 1- healthy subjects submitted to inspiratory threshold loading (ITL); and 2 – CCHS patients during spontaneous breathing (SB). Twenty-five healthy subjects and seven CCHS patients were studied using neuropsychological tests. In healthy subjects, the tests were performed during SB and while subjects were breathing against the ITL. In CCHS patients, tests were performed during SB and while patients were breathing with their own ventilatory support. The impact of different conditions was studied by ventilatory recordings and cortical connectivity and pre-inspiratory potential analyses. Dyspnea was evaluated using the Multidimensional Dyspnea Profile questionnaire (MDP). In healthy subjects, breathing against the ITL induced breathing pattern modifications, dyspnea and cortical activation. It was associated to decreased performances tests evaluating attention capacities. In patients, SB led to cortical activation associated to desaturations, and an increase in breathing variability and in apnea frequency during neuropsychological tests. We demonstrated a competition between cognition and ventilation when the latter is depending on cortical resources

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Bizzotto, Sara. « Eml1 in radial glial progenitors during cortical development : the neurodevelopmental role of a protein mutated in subcortical heterotopia in mouse and human ». Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066118.

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Le développement du cortex cérébral résulte de processus de prolifération, neurogenèse, migration et différenciation cellulaire qui sont contrôlés génétiquement. Les malformations corticales qui résultent d'anomalies de ces processus sont associées à l'épilepsie et la déficience intellectuelle. Nous avons étudié la souris mutante HeCo (heterotopic cortex), qui présente une hétérotopie sous-cortical bilatérale (neurones présents dans la substance blanche) et nous avons identifié la présence d'une mutation sur le gène Eml1 (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 1). De plus, des mutations du gène EML1 ont été identifiées chez des patients atteints d'une forme sévère et rare d'hétérotopie. Dans le cerveau embryonnaire des souris HeCo, des progéniteurs ont été identifiés en dehors de la zone de prolifération, ce qui représente une nouvelle cause de cette malformation. Nous avons étudié la fonction d'Eml1 dans les progéniteurs de la glie radiaire, qui sont clés au cours de la corticogenèse. Nous avons montré qu'Eml1 se localise dans le fuseau mitotique où elle est susceptible de réguler la dynamique des microtubules. Nos données suggèrent qu'Eml1 peut jouer un rôle dans la régulation de la longueur du fuseau puisque celle-ci est perturbée dans les cellules de la glie radiaire chez la souris HeCo. Ceci pourrait représenter la cause primaire de leur ectopie. Nous avons analysé le nombre et la taille des cellules en métaphase dans la partie apicale de la zone ventriculaire où ont lieu les mitoses. Nous proposons ici de nouveaux mécanismes qui régissent l'organisation des progéniteurs dans la zone ventriculaire au cours du développement cortical normal et pathologique
The cerebral cortex develops through genetically regulated processes of cellular proliferation, neurogenesis, migration and differentiation. Cortical malformations represent a spectrum of heterogeneous disorders due to abnormalities in these steps, and associated with epilepsy and intellectual disability. We studied the HeCo (heterotopic cortex) mutant mouse, which exhibits bilateral subcortical band heterotopia (SBH), characterized by many aberrantly positioned neurons in the white matter. We found that Eml1 (Echinoderm Microtubule-associated protein-Like 1) is mutated in these mice. Screening of EML1 in heterotopia patients identified mutations giving rise to a severe and rare form of atypical heterotopia. In HeCo embryonic brains, progenitors were identified outside the normal proliferative ventricular zone (VZ), representing a novel cause of this disorder. We studied Eml1 function in radial glial progenitors (RGCs), which are important during corticogenesis generating other subtypes of progenitors and post-mitotic neurons, and serving as guides for migrating neurons. We showed that Eml1 localizes to the mitotic spindle where it might regulate microtubule dynamics. My data suggest a role in the establishment of the steady state metaphase spindle length. Indeed, HeCo RGCs in the VZ showed a perturbed spindle length during corticogenesis, and this may represent one of the primary mechanisms leading to abnormal progenitor behavior. I also analyzed cell number and metaphase cell size at the apical side of the VZ, where mitosis occurs. I thus propose new mechanisms governing normal and pathological VZ progenitor organization and function during cortical development

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Marsan, Elise. « Mise en évidence de l'implication de la voie GATOR1-mTORC1 dans les épilepsies et dysplasies corticales focales ». Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066495.

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Résumé :

Mon travail de thèse porte sur les épilepsies focales avec ou sans malformations cérébrales de type dysplasie corticale focale. Il s'articule autour de (1) une étude fonctionnelle et génétique sur tissu cérébral postopératoire humain et (2) la caractérisation d'un nouveau modèle génétique chez l'animal. Tout d'abord, des mutations germinales hétérozygotes perte de fonction ont été identifiées dans DEPDC5, NPRL2 et NPRL3 qui codent pour le complexe GATOR1, un inhibiteur du complexe 1 de mTOR (mTORC1). Par la suite, des mutations somatiques cérébrales gain de fonction ont été identifiées dans MTOR. Nous avons émis l'hypothèse que ces mutations entrainent une hyperactivité de mTORC1, responsable des malformations cérébrales et de l'épilepsie des patients. J'ai observé une hyperactivité de mTORC1 dans les cellules cytomégaliques obtenues à partir de tissu cérébral post-opératoire de patients porteurs de mutations dans les gènes de GATOR1 ou MTOR. En parallèle, la caractérisation du premier modèle KO de Depdc5 a montré que les rats Depdc5+/- présentent des anomalies corticales rappelant celles des patients : délamination des couches corticales et cellules cytomégaliques avec une hyperactivité de mTORC1. Ce phénotype est prévenu par l'injection de rapamycine, un inhibiteur spécifique de mTORC1. Une susceptibilité accrue aux crises épileptiques induites par le pentylènetétrazole ainsi qu'un défaut des propriétés neuronales passives et actives ont été rapportés chez les rats Depdc5+/-. En conclusion, mes travaux de thèse ont contribué à mettre en évidence l'implication de la voie GATOR1-mTORC1 dans les épilepsies et dysplasies corticales focales
In my PhD thesis work, I investigated focal epilepsies with and without brain malformations such as focal cortical dysplasia. I focused on two complementary aspects: (1) genetics and functional studies on human tissue samples and (2) characterization of a novel genetic animal model. First, germline heterozygous loss-of-function mutations were identified in DEPDC5, NPRL2 and NPRL3 genes that encode proteins which together form the GATOR1 complex, a repressor of the mTOR complex 1 (mTORC1). Additionally, brain somatic gain-of- function mutations were identified in MTOR gene that encodes mTOR itself. Both types of mutations are thought to lead to mTORC1 hyperactivity, and cause brain malformation and epilepsy in patients. To test this hypothesis, mTORC1 activity was monitored on post-operative brain tissue from patients carrying GATOR1 or mTOR genes mutations. Cytomegalic cells with mTORC1 hyperactivity were observed. Besides, the characterization of the first Depdc5 KO model revealed that Depdc5+/- rats present cortical structural abnormalities reminiscent of patient histopathology hallmarks: cortical layer dyslamination and cytomegalic cells with increased mTORC1 activity. This phenotype was prevented by rapamycin injection, a specific mTORC1 inhibitor. An increased susceptibility to pentylenetetrazol-induced epileptic seizures, as well as impaired passive and active neuronal properties were observed in Depdc5+/- rats compared to Depdc5+/+ rats. In conclusion, my PhD work largely contributed to emphasize the prominent role of the GATOR1-mTORC1 pathway in focal cortical dysplasia and epilepsies

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Carment, Loic. « Le contrôle moteur et oculomoteur dans la schizophrénie : l’attention et la modulation de l’excitabilité corticale : principaux contributeurs du déficit sensorimoteur ? Manual dexterity in schizophrenia - A neglected clinical marker ? Manual dexterity and aging : a pilot study disentangling sensorimotor from cognitive decline ». Thesis, Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS265.

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Résumé :

Des troubles sensorimoteurs, attentionnels et de la mémoire de travail ont souvent été décrits dans la schizophrénie, même à un stade précoce et pourraient, à partir du stade prodromique, prédire l’évolution de la maladie. Cependant, l’interaction entre ces troubles cognitifs et sensorimoteurs et leurs potentiels corrélats neuronaux demeure inexpliquée. Dans cette étude, nous avons voulu évaluer si les mécanismes liés à l’attention et à la mémoire de travail contribuaient aux déficits sensorimoteurs dans une tâche de contrôle de force chez 25 patients atteints de schizophrénie, 17 sujets apparentés et 25 sujets contrôles sains. Tous les participants ont effectué une tâche visuomotrice de contrôle d’une force de préhension dans laquelle la charge cognitive était augmentée : (i) suivi de force simple, (ii) suivi de force avec apparition de distracteurs visuels (nécessitant l’inhibition des saccades) et (iii) suivi de force avec addition de chiffres affichés à l’écran (nécessitant une saccade). Durant la tâche, le regard a été enregistré et l’excitabilité et l’inhibition corticale ont été évaluées à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne. Les résultats comportementaux et physiologiques obtenus dans ce travail de thèse suggèrent qu’une altération de l’attention (attention divisée et filtration des distracteurs) et le déséquilibre de l’excitabilité et l’inhibition corticale seraient les principaux contributeurs des déficits sensorimoteurs dans la schizophrénie. De plus, l’altération de la modulation de l’excitabilité et de l’inhibition corticale chez les sujets apparentés est cohérente avec un risque génétique d’anomalie du développement cortical
Sensorimotor, attention and working memory impairments have been consistently reported in schizophrenia, even at an early stage of its evolution. The presence and severity of these deficits may, from the prodromal stage, predict the course of the disease. However, the interaction between cognitive and sensorimotor impairments and their related neural correlates remain uncharted. In this study, we wanted to assess whether attentional and working memory processing contribute to sensorimotor impairment in a visuomotor grip force tracking task in 25 stabilized patients with schizophrenia, 17 unaffected healthy siblings and 25 healthy age and gender-matched controls. Subjects performed a visuomotor grip force tracking task with increasing cognitive load: (i) simple tracking, (ii) tracking with visual distractors (requiring inhibition of saccades), and (iii) tracking with addition of numbers (requiring saccades). During the visuomotor tracking task, gaze was simultaneously recorded and cortical excitability and inhibition were assessed using transcranial magnetic stimulation. The behavioral and physiological results, obtained in this thesis, pinpoint altered attentional processing (divided attention and filtering of irrelevant information) and an imbalance of cortical excitability and inhibition as key contributors to sensorimotor impairments in schizophrenia. Moreover, altered task-related modulation of cortical excitability and inhibition in siblings is consistent with a genetic risk for cortical abnormality

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Dehghani, Nima. « Electromagnetic signature of human cortical dynamics during wakefulness and sleep : = Signature électromagnétique de la dynamique corticale pendant l'éveil et le sommeil chez l'homme ». Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00728697.

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Résumé :

L'analyse de la fonction cérébrale à de multiples échelles est une étape nécessaire pour comprendre ses complexités. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié cet aspect aux niveaux microscopiques et macroscopiques en utilisant des enregistrements invasifs et non-invasifs. Nous avons utilisé une série d'outils d'analyse communicationnels et de corrélation pour étudier l'activité cérébrale pendant l'éveil et le sommeil. Dans une première étude, nous avons analyse les enregistrements simultanés d'electroencephalogramme (EEG) etmagnetoencephalogramme (MEG) dans le cerveau de sujets éveillés. Nous montrons théoriquement, que si le milieu est résistif, le comportement d'échelle en fréquence doit être le même pour les signaux EEG and MEG à basse fréquence (˂10 Hz). Afin de tester cette prédiction, nous avons analyse le spectre d'enregistrements EEG et MEG simultanés de quatre sujets humains. Le comportement d'échelle en fréquence de l'EEG montre des variations cohérentes sur la surface du cerveau, avec des exposants en général compris entre 1/ f et 1/ f 2; ces exposants tendent à être plus faibles dans les régions temporales et pariétales. Dans une région donnée, les exposants de la MEG ont une variabilité plus grande que pour l'EEG, mais les deux signaux ont systématiquement un exposant différent. Dans certains cas, les exposants sont proches, mais ces cas correspondent 'a un mauvais rapport signal/bruit pour la MEG. Plusieurs méthodes de corrections du bruit instrumental et environnemental ont été testées, et dans tous les cas, ces méthodes augmentent la différence de comportement spectral entre l'EEG et la MEG. En conclusion, il y a une différence significative de comportement d'échelle en fréquence entre EEG et MEG, ce qui peut être explique si le milieu extracellulaire (incluant d'autres couches telles que la dure-mère et le crane) est globalement non-résistif. La nature résistive ou non-résistive du milieu extracellulaire est un déterminant important pour la modélisation des potentiels extracellulaires. Au cours d'une seconde étude, nous avons analyse la dynamique spatio-temporelle de l'excitation et de l'inhibition pendant le sommeil 'a partir d'enregistrements intra-crâniens à haute densité. Ces enregistrements à haute densité permettent la séparation efficace entre cellules "regular spiking" (RS) et "fast spiking" (FS). La haute densité des électrodes permet d'obtenir des connections apparemment mono-synaptiques, et de corroborer cette séparation RS-FS avec la nature excitatrice ou inhibitrice de la connexion. Cette procédure confirme que les cellules classifiées comme FS sont toujours inhibitrices, alors que les RS sont toujours excitatrices, et donc peuvent être classifiées respectivement comme cellules pyramidales ou interneurones inhibiteurs. Finalement, nous investiguons la dynamique des corrélations au sein de chaque classe de neurone. Les corrélations entre excitateurs montrent une décroissance exponentielle avec la distance, tandis que les cellules inhibitrices restent corrélées 'a plus grande distance. L'amplitude des corrélations dépend de l'échelle temporelle du calcul de corrélation, mais pas la constante spatiale. Cette constante est compatible avec la taille typique des colonnes corticales chez l'homme. Ces résultats permettent, pour la première fois, de caractériser l'activité neuronale et l'interaction entre excitation et inhibition dans le néocortex humain. Dans une troisième étude, nous avons investigue les signatures de la dynamique complexe et l'activité auto-organisée, à partir d'enregistrements intra-crâniens chez le chat, le singe et l'homme. Nous utilisons des enregistrements à haute densité dans le cortex moteur du chat (96 électrodes), le cortex moteur et prémoteur du singe et dans le cortex temporal humain (96 électrodes) de patients épileptiques. Lors d'avalanches définies à partir d'unités (jusqu''a 160 neurones), les distributions ne se comportent pas en loi de puissance, mais tendent à être exponentielles ou intermédiaires. Nous analysons également les potentiels de champ (LFPs), et en particulier les pics négatifs (nLFPs) au sein de l'ensemble d'électrodes (de 96 a 128 sites, selon la configuration d'enregistrement). Dans ce cas, les avalanches définies à partir des nLFPs peuvent se comporter en loi d'échelle, comme observé précédemment chez le singe. Cependant, les avalanches définies à partir des pics positifs (pLFPs), qui ne sont pas directement reliées aux décharges des neurones, ont le même comportement. Une analyse plus détaillée en utilisant la représentation cumulée (CDF) ne confirme pas la présence de loi de puissance. Les mêmes résultats s'appliquent au chat, au singe et aux enregistrements humains, pendant différents états cérébraux d'éveil et de sommeil. Nous avons également testé des distributions alternatives, et des processus multi-exponentiels semblent expliquer les distributions obtenues, de fac¸on optimale pour des distributions bi-exponentielles. L'ensemble de ces résultats ne montrent pas d'évidence de loi de puissance ou d'états critiques dans le cerveau éveillé ou en sommeil de différents mammifères, du chat 'a l'homme. Finalement, dans un appendice, nous montrons des résultats préliminaires concernant les relations entre cellules excitatrices et inhibitrices, et les potentiels de champ locaux pendant le sommeil humain. Nous avons pu séparer les cellules entre "regular-spiking" (RS) et "fastspiking" (FS), ce qui a été confirmé par connections monosynaptiques (voir Peyrache et al., PNAS, 2012). Nous analysons ici la décharge spécifique des cellules RS et FS pendant différents états d'éveil et de sommeil, sélectionnés sans activité interictale. Jusqu''a 92 unités enregistrées simultanément, procurent une base solide pour la caractérisation de la dynamique de l'excitation et de l'inhibition pendant ces différents états. Pendant le sommeil lent (Stade III ou IV), domine par les ondes lentes de type delta, tous les neurones déchargent selon des états "Up" ou "Down", en relation avec les ondes lentes du LFP, comme décrit précédemment. Les cellules RS et FS sont toutes silencieuses pendant les états "Down". Pendant le sommeil REM et pendant l'éveil, les neurones déchargent de fac¸on irrégulière alors que le LFP ou l'ECoG sont désynchronisées. Dans tous les états les cellules FS déchargent plus que les cellules RS (4 ou 5 fois plus en moyenne). En conclusion, ces résultats procurent une caractérisation des différents rôles de l'excitation et de l'inhibition pendant l'éveil et le sommeil chez l'homme. En conclusion, nous avons utilisé différentes méthodes de mesure, aux échelles microscopiques (activité unitaire), mésoscopique (LFP) etmacroscopiques (ECoG, EEG,MEG), pour caractériser les états de veille et sommeil chez l'homme (ainsi que chez le chat et le singe dans une étude). Nous concluons que le cerveau suit une dynamique complexe à toutes les échelles. Il n'y a pas d'évidence de dynamique auto-organisée critique, mais l'activité du cerveau manifeste d'autres signes d'auto-organisation, comme l'activité synchrone à grande distance et des processus multi-exponentiels. Nous suggérons que ces résultats peuvent être expliques par l'interaction entre excitation et inhibition. Nous anticipons que des réseaux d'oscillateurs couples, avec interaction entre excitation et inhibition, devraient pouvoir expliquer ces résultats. Cette perspective constitue un défi pour des études futures.

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Paluch, Ewa. « Motilité cellulaire sur des systèmes simplifiés : de l' oscillation au mouvement dirigé ». Paris 7, 2005. http://www.theses.fr/2005PA077075.

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Macchione, Silvia. « Topography of the perceptual improvement induced by repetitive somatosensory stimulation ». Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1302.

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Résumé :

Le toucher joue un rôle prépondérant dans notre vie quotidienne. Il est connu depuis longtemps que l’acuité tactile peut être améliorée par effet de la plasticité cérébrale, suite à entraînement. Une autre forme d’amélioration, indépendante de l’entraînement, peut être obtenue grâce à une simple stimulation mécanique d’une petite région de la peau, appelée stimulation somatosensorielle répétée (RSS). Avant de commencer ce travail de thèse, il avait été montré que la RSS pouvait améliorer l’acuité tactile localement (sur le doigt stimulé) et aussi à distance (sur le visage) mais la topographie de l’amélioration tactile, notamment sur les autres doigts, demeurait inconnue. Également, l’hypothèse d’appliquer la RSS sur une autre région du corps (notamment le visage) et vérifier ses effets à la fois locaux sur le visage, ainsi qu’à distance sur les doigts, n’avait jamais été investiguée. Le but de mon travail de thèse constituait donc à investiguer la topographie de l’amélioration tactile induite par RSS au sein d’une même et entre plusieurs régions du corps. Une première étude a révélé que la RSS d’un doigt est capable d’induire une amélioration tactile locale ainsi qu’à distance entre les deux mains. La deuxième étude a prouvé que la RSS d’une région du visage est capable d’induire une amélioration tactile locale ainsi qu’une amélioration tactile à distance sur la main. De plus, l’effet d’amélioration tactile entre la main et le visage est bidirectionnel. Dans leur ensemble, les données expérimentales constituent une contribution significative à l'étude de la topographie des changements tactiles induits par la RSS
Touch plays a fundamental role in our daily activities. It has long been known that, thanks to brain plasticity, tactile acuity can be improved following training. Another form of tactile improvement, independent from training, can be achieved through a simple mechanical stimulation of a small region of the skin, called repetitive somatosensory stimulation (RSS). RSS of a finger was well known to improve tactile acuity locally (on the stimulated finger) and also remotely (on the face). However, topography of tactile improvement, especially on other unstimulated fingers, was unknown. In addition, the hypothesis of applying the RSS to another body region (notably the face) and investigate the possible effects, both in face and fingers, was not explored. The aim of this work of thesis was therefore investigating the topography of the RSS-induced tactile improvement within and between body regions. One first study revealed that RSS of a finger induces tactile improvement both locally and remotely in fingers. The second study showed that, when applied on the face, RSS is able to induce tactile improvement both locally, on the face, and remotely, in the hand, demonstrating that the tactile improvement between the hand and the face is bidirectional. Overall, the experimental data I provide constitute a significant contribution to the study of the topography of RSS-induced tactile changes

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Ayache, Samar. « Étude neurophysiologique de l’excitabilité corticale et du tremblement dans la sclérose en plaques ». Thesis, Paris Est, 2014. http://www.theses.fr/2014PEST0027.

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Résumé :

Notre travail a porté : 1) sur l'étude des modifications d'excitabilité corticale au cours du traitement des poussées de sclérose en plaques (SEP) et de l'évolution naturelle des formes progressives de SEP ; 2) sur la caractérisation du tremblement d'action, fréquemment observé dans le cadre de cette maladie et qui constitue une importante source de handicap. Ceci a conduit à la réalisation de 5 études. La première étude a démontré que l'amélioration rapide des performances motrices observées à la suite du traitement de poussées de SEP par une corticothérapie administrée en flash quotidien sur plusieurs jours, s'accompagnait de modifications significatives d'excitabilité corticale étudiée par stimulation magnétique transcrânienne. Ces modifications portaient sur la balance d'influences GABAergiques et glutamatergiques au sein du cortex moteur. Cette augmentation d'excitabilité survient bien avant toute possibilité de remyélinisation ou de régénérescence axonale et constitue donc une amélioration fonctionnelle induite par le traitement. Dans la deuxième étude, différents paramètres d'excitabilité corticale ont été suivis sur un an chez des patients présentant une forme progressive de SEP, traitée ou non traitée. Cette étude a mis en évidence une diminution de l'inhibition intracorticale et une augmentation du seuil moteur au repos chez les patients non traités, accompagnant une augmentation des scores cliniques de handicap. En revanche, les patients traités restaient stables, aussi bien sur le plan neurophysiologique que clinique. Ces résultats montrent que l'évolution de la SEP progressive est associée à une altération globale et évolutive de l'excitabilité du cortex moteur, portant aussi bien sur les neurones pyramidaux que sur les circuits de contrôle inhibiteur, probablement liée à l'aggravation de la perte neuronale au fil du temps. Nos résultats montrent également que différents types de traitement immunomodulateur peuvent arrêter ce cours évolutif. Dans une troisième étude, nous avons caractérisé l'existence d'un tremblement chez 32 patients atteints de SEP au moyen d'enregistrements électromyographiques et accélérométriques réalisés au membre supérieur. Ces enregistrements n'ont permis de confirmer l'existence d'un véritable tremblement que chez un seul patient. L'étude neurophysiologique concomitante de circuits de contrôle cérébelleux et protubérantiels a permis de montrer que la plupart des aspects cliniques de tremblement dans la SEP ne révélait en fait qu'un pseudo-tremblement lié en grande partie à des dysfonctions cérébelleuses. Nos deux dernières études ont permis de préciser ce résultat, au moyen d'une analyse du signal électromyographique et accélérométrique par décomposition modale empirique associée à une transformée de Hilbert-Huang. Cette méthode d'analyse apparaît valide et performante pour caractériser les tremblements et pseudo-tremblements survenant dans la SEP et les distinguer d'autres types de tremblement, comme le tremblement essentiel
Our work focused on: 1) the study of cortical excitability changes in the treatment of multiple sclerosis (MS) relapses and the natural history of progressive forms of MS; 2) the characterization of action tremor, which is frequently observed in the course of the disease and is a major source of disability. This has led to the realization of five studies. The first study demonstrated that a rapid improvement in motor performance can be observed following treatment of MS relapses by intravenous corticosteroids administered daily over several days, accompanied by significant changes in cortical excitability parameters studied by transcranial magnetic stimulation techniques. These changes focused on the balance between GABAergic and glutamatergic influences in the motor cortex. An increase in cortical excitability occurs well before any possibility of remyelination or axonal regeneration, demonstrating a functional improvement induced by the treatment. In the second study, different parameters of cortical excitability were followed over one year in patients with progressive MS, treated or untreated. This study showed a decrease of intracortical inhibition and increased motor threshold at rest in untreated patients, accompanying a worsening of clinical disability scores. In contrast, treated patients remained stable, both on clinical and neurophysiological parameters. These results show that the evolution of progressive MS is associated with a global and progressive impairment of motor cortex excitability, concerning both pyramidal neurons on inhibitory control circuits, probably due to the progression of cortical neuronal loss over time. Our results also showed that different types of immunomodulatory therapy can stop this evolutionary course. In a third study, we characterized the existence of action tremor in 32 MS patients using electromyographic and accelerometer recordings in the upper limb. These recordings confirmed the existence of a real tremor in only one patient. Concomitant neurophysiological study of cerebellar and pontine circuits of control showed that most of the clinical aspects of tremor in MS in fact revealed a pseudo-tremor largely due to cerebellar dysfunctions. Our last two studies have clarified this result by means of an analysis of the electromyographic and accelerometer signal using empirical mode decomposition associated with Hilbert-Huang transform. This method of analysis appears valid and effective to characterize tremor or pseudo-tremor occurring in MS patients and to distinguish them from other types of tremor, such as essential tremor

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Uzquiano, López Ana. « Progenitor cell mechanisms contributing to cortical malformations : studying the role of the heterotopia gene Eml1/EML1 in radial glia Eml1 loss impairs apical progenitor spindle length and soma shape in the developing cerebral cortex Cortical progenitor biology : key features mediating proliferation versus differentiation ». Thesis, Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=http://theses-intra.upmc.fr/modules/resources/download/theses/2019SORUS392.pdf.

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Résumé :

Le cortex cérébral se développe à partir des zones de prolifération des cellules progénitrices dont le comportement anormal peut donner lieu à des malformations corticales. Des mutations dans Eml1/EML1 ont été identifiées chez la souris HeCo, ainsi que dans trois familles présentant une hétérotopie sous-corticale (SH). La SH se caractérise par une position aberrante des neurones dans la substance blanche. Chez la souris HeCo, des anomalies de position des progéniteurs de la glie radiale apicale (aRG) ont été observées aux stades précoces de la corticogenèse. Je me suis concentré sur la caractérisation de l’aRG dans la zone ventriculaire (VZ) afin d’identifier pourquoi certaines cellules quittent cette région et ainsi mieux comprendre les mécanismes qui sous-tendent l’hétérotopie. En combinant la microscopie confocale et électronique (EM), j'ai découvert des anomalies des centrosomes et des cils primaires dans les aRG mutants pour Eml1 : les cils primaires sont plus courts et souvent mal orientés dans des vésicules. La recherche de partenaires interagissant avec Eml1 à l'aide de la spectrométrie de masse (MS), combinée au séquençage d’exome des ADN de patients SH, nous a permis d'identifier : 1) un partenaire ciliaire interagissant avec Eml1, RPGRIP1L ; 2) des mutations du gène RPGRIP1L chez un patient SH. L’analyse ontologique des gènes sur les données de MS a mis en évidence l’appareil de Golgi et le transport des protéines comme catégories enrichies. En effet, j'ai identifié des altérations de l'appareil de Golgi dans les aRG HeCo. L’ensemble de ces données montre que l'axe appareil de Golgi-cil primaire est perturbé quand Eml1/EML1 est muté et conduit à l’identification de nouvelles voies dans un trouble grave du neurodéveloppement
Cerebral cortical development is a finely regulated process, depending on diverse progenitor cells. Abnormal behavior of the latter can give rise to cortical malformations. Mutations in Eml1/EML1 were identified in the HeCo mouse, as well as in three families presenting severe subcortical heterotopia (SH). SH is characterized by the presence of mislocalized neurons in the white matter. At early stages of corticogenesis, abnormally positioned apical radial glia progenitors (aRG) were found cycling outside the proliferative ventricular zone (VZ) in the HeCo cortical wall. I focused my research on characterizing aRG in the VZ to assess why some cells leave this region and thus to further understand SH mechanisms. Combining confocal and electron microscopy (EM), I uncovered abnormalities of centrosomes and primary cilia in Eml1-mutant aRGs: primary cilia are shorter, and often remain basally oriented within vesicles. Searching for Eml1-interacting partners using mass spectrometry (MS), combined with exome sequencing of SH patient DNAs, allowed us to identify a ciliary Eml1-interacting partner, RPGRIP1L, showing mutations in a SH patient. Gene ontology analyses of MS data pointed to Golgi apparatus and protein transport as enriched categories. Indeed, Golgi abnormalities were identified in HeCo aRGs. Altogether, these data indicate that the Golgi-to-primary cilium axis is perturbed in Eml1mutant conditions, pointing to new intracellular pathways involved in severe neurodevelopmental disorders

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Fernandez, Laura. « Dynamiques corticales de l'éveil chez la souris : rôle des afférences thalamo-corticales ». Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10199.

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Résumé :

L’activité électrique du cerveau lors de l’éveil est traditionnellement décrite comme rapide, microvoltée, et « désynchronisée ». De récents travaux chez les rongeurs ont montré que l’activité de l’éveil est plus complexe et varie notamment avec les contraintes comportementales. Chez la souris, il est possible d’enregistrer localement dans le cortex somatosensoriel primaire (S1) deux types d’activités associées aux comportements d’éveil calme et d’éveil « actif », lors de l’exploration de l’environnement par les moustaches. La première étude de cette thèse a permis de montrer que les activités corticales dans S1 lors des éveils calme et actif sont sous le contrôle principal du thalamus et, dans une moindre mesure, du système cholinergique. Pour ce faire, nous avons utilisé différentes méthodes : des enregistrements électrophysiologiques du thalamus et du cortex, l’activation optogénétique ou l’inactivation pharmacologique du thalamus. Au cours de la seconde étude, nous avons voulu savoir si le changement d’état d’éveil dans S1 s’observait dans d’autres structures. En réalisant des enregistrements multisites, nous montrons qu’il est possible d’observer ce changement d’état cortical suivant l’activité motrice de la souris en particulier dans les cortex sensori-moteurs (S1, sensoriel secondaire S2, moteur primaire M1), et de manière moins présente dans d’autres modalités sensorielles (auditif primaire Au1, visuel primaire V1), le pariétal associatif (PtA) ou l’hippocampe (dCA1). L’étude d’enregistrements multisites montre une hétérogénéité des activités corticales de l’éveil liée d’une part au comportement de l’animal, et d’autre part aux régions corticales considérées
The activity in the brain during wakefulness has been typically described as rapid, low amplitude and desynchronized. However, recent data on rodents support evidence for a more complex panel of activities depending on the behaviour. For instance, it has been shown in mice a state change in primary somatosensory cortex (S1) from quiet to active wakefulness while the animal is scanning the environment with its whiskers. In the first study, we show that this state change in S1 is under thalamic control and to a smaller extent a regulation by the cholinergic system. In order to study the underlying mechanism of the state change, we have recorded in S1 and the thalamus, and we have activated (optogenetic tools) or inactivated (with pharmacology) the thalamus. In the second part of this thesis work, we asked if the state change related to the behaviour was restricted to S1, or if it was also observed in other areas. We have done multiple recordings in several areas, and we show that it is possible to observe a state change related to muscular activity in sensori-motor areas (in S1, but also secondary sensory S2, and primary motor M1 cortex), and in a much less prominent extent in other sensory modalities (primary auditive Au1 and primary visual V1 cortex), in parietal associative cortex (PtA) and in hippocampus (dCA1). Thus, the multiple recordings in the secondary study show heterogeneity of cortical activities during wakefulness according to the behaviour and the cortical area recorded

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Del, Grosso Veronica. « Cortical microvessels and the tripartite synapse in chronic pain studied with synchrotron radiation ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017GREAS034/document.

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Résumé :

La douleur chronique (DC) est un trouble sensoriel complexe caractérisé par des changements structurels, c'est-à-dire par des réarrangements anatomiques sévères du cortex somatosensoriel et des changements fonctionnels, à savoir des anomalies dans la connectivité fonctionnelle du réseau et la transmission de l'information au niveau du circuit thalamo-cortical. Structurellement, dans chaque module cortical, une unité morpho-fonctionnelle peut être reconnue, appelée unité neuro-gliale-vasculaire, où les cellules gliales représentent les structures de pontage permettant le transfert de métabolites et d'oxygène aux neurones. La dépendance fonctionnelle entre les éléments neuronaux et vasculaires, explorée en grande partie par microscopies confocale 3D et biphotonique a élargi le concept de l'espace synaptique en une forme plus complexe, appelé «synapse tripartite», où malgré la présence de neurones pré et post-synaptiques, un composant glial est ajouté face au contexte microvasculaire. Il semble donc correct d'analyser les effets microscopiques corticaux de l'image macroscopique. Des études récentes de notre groupe ont traité de l'origine et l'évolution de la DC dans des modèles expérimentaux de rat DC (Seltzer) grâce à des analyses microstructurales et fonctionnelles axées sur le substrat neuronal corticale et les propriétés micromorphologiques et vasculodynamiques du sang. La microarchitecture du réseau vasculaire cortical a été révélée via la microtomographie par rayonnement X synchrotron aux lignes ID17 et ID16A (ESRF, Grenoble) ainsi qu’à la ligne TOMCAT (SLS, Villigen). S’en est suivi une analyse morphométrique du réseau vasculaire 3D par squelettisation et transformation du graphe spatial. Ensuite, une étude comparative "Neuropathique vs Contrôle", basée sur les propriétés du réseau vasculaire (nombre de vaisseaux, points de branche, segments de squelette et diamètre du vaisseau) a montré des changements évidents dans les compartiments microvasculaires corticaux: une augmentation généralisée des micro-vaisseaux et des capillaires sanguins dans les régions étudiées (cortex somatosensoriel SS1) caractérisent tous les rats DC. Parallèlement, une réduction du diamètre moyen des vaisseaux des rats DC prouve que les capillaires et les microvaisseaux ont une affinité prédominante pour ces événements angiogénétiques. L'évolution de la néogénèse est très présente dès la première étape de la neuropathie (2 semaines), puis diminue mais persiste durant la dernière étape considérée (6 mois). En outre, un flux sanguin maximal accru a été trouvé dans l'état de DC, indiquant que les réseaux vasculaires DC sont compatibles avec un flux enrichi soutenu par l'angiogenèse. Ces résultats provenant de la micro et nanotomographie ont été confirmés via microscopie en immunofluorescence: les échantillons DC ont montré la positivité à trois marqueurs de néogénèse vasculaire (VEGFR1, VEGFR2 et VWF). En parallèle, pour analyser fonctionnellement la genèse et l'évolution des circuits thalamo-corticaux dans les conditions de DC, l'activité neurale a été enregistrée par une matrice de 32 microélectrodes implantée dans le cerveau, recevant simultanément des signaux du noyau thalamique VPL et du cortex SS1. Tous les rats DC montrent des troubles de connectivité révélés aussi par l'évolution de la topologie du réseau de «Modules et Hubs» à une organisation «aléatoire» où les connexions fonctionnelles intra et intercommunautaires diminuent. Ces résultats confirment comment la dynamique neuronale est liée à l'activité vasculaire: les événements néo-génétiques des microvaisseaux corticaux dans la DC sont fortement corrélés aux anomalies fonctionnelles de la dynamique des réseaux neuronaux. L'implication microvasculaire dans la DC ouvre une nouvelle façon de l’interpréter, non seulement reconnue comme pathologie sensorielle, mais aussi comme une maladie neurologique où les réseaux de connectivité neuronale et vasculaire sont largement impliqués dans le système
Chronic pain (CP) is a complex sensory disorder characterized by structural changes, i.e. severe anatomical rearrangements of somatosensory cortex, and functional changes, i.e. anomalies in network functional connectivity and in information transmission at the level of thalamo-cortical circuit. From the structural point of view, within each cortical module, a morpho-functional unit can be recognized, also called neuro-glial-vascular unit, where the glial cells represent the bridging structures allowing for the transfer of metabolites and oxygen to neurons. Namely, the functional dependency between neuronal and vascular elements, largely explored by 3D confocal microscopy and two photon microscopy, has expanded the concept of synaptic space to a more complex form, indicated as “tripartite synapse”, where besides the presence of the pre- and post- synaptic neurons, a glial component is added facing on the microvascular context. Due to this dependency it appears, thus, correct to analyse the cortical microscopical effects of the macroscopical picture. Novel studies by our group have recently investigated CP origin and evolution in experimental CP rat models (Seltzer) through microstructural and functional analyses focused both on the cortical neuronal substrate and the blood micromorphological and vasculodynamic properties. The 3D microarchitecture of cortical vascular network has been revealed by means of synchrotron X-ray micro Computed Tomography (CT) at the ID17 and ID16A beamlines (ESRF, Grenoble) and the TOMCAT beamline (SLS, Villigen). A subsequent morphometric analysis of the 3D vascular network has been implemented by means of skeletonization and spatial graph transformation. Then, a comparative study “Neuropathic vs Control”, based on the estimated vascular network properties (number of vessels, branch points, skeleton segments and vessel diameter), showed evident changes in cortical microvascular compartments: a widespread increase of blood microvessels and capillaries in the investigated regions (the somatosensory [SSI] cortical area) has been found in all CP rats. In parallel, a reduced mean value of vessel diameter in all CP rats prove that capillaries and small microvessels are predominantly interested by these angiogenetic events. By investigating the time evolution of the neogenesis, it appears strongly present since the first stage of the neuropathy (2 weeks), fading away, but still present, during the last time stage considered (6 months). In addition, an increased maximum blood flow, sustained by the vascular network, has been found in CP condition, indicating that CP vascular networks are compatible with an enriched blood flow sustained by the promoted novel angiogenesis. These results from micro- and nano-tomography have been further confirmed also by immunofluorescence microscopy analysis: CP samples have shown the positivity to three markers of vascular neo-genesis (VEGFR1, VEGFR2 and VWF). In parallel, to functionally analyse the genesis and the evolution of the thalamo-cortical circuits in CP conditions, the neural activity has been recorded by means of 32-microelectrode matrices implanted in the brain, simultaneously receiving signals from the VPL thalamic nucleus and the SS1 cortex. All the CP groups show connectivity disorders exhibited also by the evolution of the network topology from “Modules and Hubs” to a “random” network organisation where the intra-community and inter-community functional connections decrease. These results clearly confirm how the neuronal dynamics is strictly linked to the vascular activity: the cortical microvessel neo-genetic events in CP are strongly correlated to the functional anomalies in neuronal network dynamic. The microvascular involvement in CP opens a new way of interpretation of CP disease, not only recognized as sensory pathology, but also as a neurological disease where neuronal and vascular connectivity networks are extensively involved in the whole system

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Grehl, Stephanie. « Stimulation-specific effects of low intensity repetitive magnetic stimulation on cortical neurons and neural circuit repair in vitro (studying the impact of pulsed magnetic fields on neural tissue) ». Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066706/document.

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Résumé :

Les champs électromagnétiques sont couramment utilisés pour stimuler de manière non-invasive le cerveau humain soit à des fins thérapeutiques ou dans un contexte de recherche. Les effets de la stimulation magnétique varient en fonction de la fréquence et de l'intensité du champ magnétique. Les mécanismes mis en jeu restent inconnus, d'autant plus lors de stimulations à faible intensité. Dans cette thèse, nous avons évalué les effets de stimulations magnétiques répétées à différentes fréquences appliqués à faible intensité (10-13 mT ; Low Intensity Repetitive Magnetic Stimulation : LI-rMS) in vitro, sur des cultures corticales primaires et sur des modèles de réparation neuronale. De plus, nous décrivons une méthodologie pour la construction d'un dispositif instrumental fait sur mesure pour stimuler des cultures cellulaires.Les résultats montrent des effets dépendant de la fréquence sur la libération du calcium des stocks intracellulaires, sur la mort cellulaire, sur la croissance des neurites, sur la réparation neuronale, sur l'activation des neurones et sur l'expression de gènes impliqués. En conclusion, nous avons montré pour la première fois un nouveau mécanisme d'activation cellulaire par les champs magnétiques à faible intensité. Cette activation se fait en l'absence d'induction de potentiels d'action. Les résultats soulignent l'importance biologique de la LI-rMS par elle-même mais aussi en association avec les effets de la rTMS à haute intensité. Une meilleure compréhension des effets fondamentaux de la LI-rMS sur les tissus biologiques est nécessaire afin de mettre au point des applications thérapeutiques efficaces pour le traitement des conditions neurologiques
Electromagnetic fields are widely used to non-invasively stimulate the human brain in clinical treatment and research. This thesis investigates the effects of different low intensity (mT) repetitive magnetic stimulation (LI-rMS) parameters on single neurons and neural networks and describes key aspects of custom tailored LI-rMS delivery in vitro. Our results show stimulation specific effects of LI-rMS on cell survival, neuronal morphology, neural circuit repair and gene expression. We show novel mechanisms underlying cellular responses to stimulation below neuronal firing threshold, extending our understanding of the fundamental effects of LI-rMS on biological tissue which is essential to better tailor therapeutic applications

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Beguin, Shirley. « Conséquences physiopathologiques des mutations du gène ARX dans le développement cérébral ». Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX22130/document.

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Résumé :

Des mutations du gène ARX (aristaless-related homeobox gene) ont été identifiées dans un large spectre de désordres neurologiques précoces, incluant ou non des malformations cérébrales, le plus souvent associés à des épilepsies. Il est proposé que le gène ARX, codant pour un facteur de transcription, joue un rôle primordial au cours du développement cérébral, notamment sur la migration des neurones GABAergiques, mais son implication au cours de la mise en place du système nerveux central reste cependant encore mal connue. L’objectif de ce travail a été d’étudier le rôle du gène ARX et les conséquences de ses mutations sur le développement cérébral dans le but de mieux comprendre ces pathologies. Dans un premier temps, nous avons étudié l’effet d’une mutation particulière du gène, la mutation ARX(CGC)7, une expansion polyalanine retrouvée principalement dans des pathologies sans malformation cérébrale mais avec des épilepsies, tels que les syndromes de West ou d’Ohtahara. Des analyses réalisées sur une lignée de souris knock-in pour cette mutation (GCG)7 et sur des rats après électroporation in utero ont montré que la migration neuronale des neurones glutamatergiques et GABAergiques ainsi que la maturation des neurones GABAergiques ne sont pas altérées par cette mutation. De façon intéressante, nos données suggèrent que les épilepsies observées chez les souris knock-in résulteraient plutôt d’une réorganisation du réseau glutamatergique. Etant donné que le gène ARX n’est pas exprimé dans les neurones glutamatergiques, l’ensemble de ce travail suggère donc que les épilepsies chez les souris knock-in pour la mutation (GCG)7 sont la conséquence d’une altération développementale secondaire à la mutation initiale du gène, et ceci aurait d’importantes répercussions thérapeutiques qui requièrent d’avantages d’études. Des expériences nous ont ensuite permis d’étudier l’effet de plusieurs mutations du gène ARX sur la morphologie des interneurones in vitro. Celles-ci ont montré que les mutations d’ARX n’engendrent pas une localisation subcellulaire anormale de la protéine dans les interneurones en culture. De façon intéressante, ces expériences suggèrent que la morphologie des interneurones est altérée seulement par certaines mutations, notamment les mutations P353R et Dup24. Ces données soulignent ainsi l’importance d’étudier de façon spécifique chaque mutation du gène pour expliquer les mécanismes engendrant l’hétérogénéité phénotypique liée aux mutations d’ARX. L’ensemble de ces travaux contribuent à une meilleure compréhension du rôle du gène ARX dans le développement cortical et à une meilleure caractérisation des mécanismes physiopathologiques des désordres neurologiques précoces liés aux mutations de ce gène
Several mutations in ARX gene (aristaless-related homeobox gene) have been found in a large spectrum of infantile neurological disorders, with or without cerebral malformation, but frequently linked to epilepsy. It has been proposed that ARX, coding for a transcription factor, plays a crucial role in brain development, especially in migrating interneurons, but its involvement in nervous system development still remains to be clarified. The aim of this work has been to study the role of ARX gene and the consequences of ARX mutations on cerebral development in order to better understand these pathologies.We have first investigated the effects of an ARX polyalanine expansion, the mutation (GCG)7, which was found in pathologies without brain malformation but associated to epilepsy, such as West and Ohtahara syndromes. Analysis performed on knock-in mice for this mutation and in utero electroporated rat brains have shown that this mutation doesn’t alter neither glutamatergic and GABAergic neuronal migration, nor GABAergic neuron maturation. Interestingly, our data suggest that epilepsy observed in knock-in mice would result rather from a reorganization of glutamatergic networks. Since ARX gene is not expressed in excitatory neurons, our work suggests that epilepsy observed in knock-in mice is the consequence of developmental alterations secondary to the initial mutation, and this would have crucial therapeutic implications that require additional investigations. In vitro experiments have then allowed us to study the effect of several ARX mutations on interneurons morphology. These experiments have shown no abnormal subcellular localization of ARX protein following transfection of these different mutations in cultured interneurons. Interestingly, our data show that interneuron morphology is altered only by some mutations, particularly the P353R and the Dup24 ARX mutations. Our data underline the importance to study specifically each mutation in order to explain mechanisms generating phenotypic heterogeneity linked to ARX mutations.Taken together, this study contributes to a better understanding of ARX involvement in cerebral development and to a better characterization of pathophysiological mechanisms linked to ARX mutations

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RIVAUD, SOPHIE. « Effets des lesions corticales et sous-corticales sur les saccades oculaires chez l'homme ». Paris 6, 1995. http://www.theses.fr/1995PA066451.

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Pour etudier le controle cortical oculomoteur chez l'homme, nous avons enregistre les saccades visuelles (sv) de patients ayant une lesion corticale, ne touchant que le champ oculomoteur parietal (cop), ou le champ oculomoteur frontal (cof), ou le cortex prefrontal (cpf), ou le champ oculomoteur supplementaire (cos), ou la region hippocampique (rh), ou le cortex vestibulaire (cv), ou le colliculus superieur (cs). Nous avons etudie, les mecanismes de declenchement, d'inhibition, d'utilisation de differents types de coordonnees pour calculer l'amplitude, et de memorisation apres stimulation visuelle ou vestibulaire des sv. Le cop faciliterait le declenchement des sv reflexes (svr), et serait plus implique dans l'integration visuo-motrice des coordonnees d'une cible visuelle que dans l'integration d'informations vestibulaires, le mecanisme inverse est observe dans le cv. Le cof participerait au declenchement des sv volontaires dont l'amplitude est determinee a partir de coordonnees retinotopiques. Le cos interviendrait quand les saccades sont effectuees a partir de coordonnees extraretiniennes. Le cpf controlerait l'inhibition des svr, et la memorisation a court terme d'informations visuelles et vestibulaires. La rh interviendrait pour la memorisation a long terme. Le cs participerait a l'inhibition des svr et au controle de l'amplitude des svr. Les anomalies des svr des syndromes parkinsoniens atypiques sont specifiques et permettent un diagnostic precoce. Les svr sont normales dans la maladie de parkinson. Dans la degenerescence cortico-basale un tres important ralentissement du declenchement des svr traduit un dysfonctionnement parietal. Dans la paralysie supranucleaire progressive, une diminution tres marque de l'amplitude des sv horizontales et un important deficit d'inhibition des svr, s'ajoute a une paralysie de la verticalite

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Bodin, Clémentine. « Le cortex vocal chez le primate : une investigation anatomo-fonctionnelle ». Thesis, Aix-Marseille, 2019. http://www.theses.fr/2019AIXM0647.

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La communication vocale fait partie intégrante du langage humain, mais se retrouve également chez les autres primates. La question est de savoir si ces facultés partagées se reflètent dans des traitements cérébraux similaires de l’information vocale. L’objectif de cette thèse fut d’explorer les substrats anatomiques et fonctionnels de la perception vocale chez les primates en adoptant une approche comparative. Il s'articulait autour de deux axes de recherche principaux : I. L'étude anatomique-fonctionnelle des aires temporales de la voix (TVAs) en relation avec l'anatomie du sillon temporal supérieur (STS) chez l'homme. Nous avons montré une correspondance entre l'activité fonctionnelle dans les TVA et la région profonde du STS bilatéralement; celle-ci était moins systématique au niveau individuel due à la présence de plis de passage (PP). L'étude de la connectivité structurelle a révélé qu'il s'agissait de lieux de passage privilégiés de la substance blanche reliant les deux bords du sillon. II. Dans un deuxième axe, nous avons réalisé une étude comparative des aires de la voix chez l'homme et le macaque rhésus par imagerie fonctionnelle. Plusieurs régions cérébrales, plus sensibles à la voix humaine chez l'homme et aux vocalisations de singes chez le singe, ont été trouvées chez les deux espèces, principalement dans le lobe temporal. Ensemble, les résultats suggèrent l'existence d'un réseau cortical complexe dédié au traitement des vocalisations des congénères, relativement conservé chez les primates et présentant une grande variabilité individuelle inhérente à ses fonctions sociales de haut niveau
Vocal communication, which is integrated into human language, can also be found in the behavior of other primates. The question is whether these similarities are reflected in similar cerebral processes of this information. This thesis aimed to explore the anatomical and functional substrates of voice perception in primates by adopting a comparative approach. It was structured around two main research axes: I. The anatomical-functional investigation of temporal voice areas (TVAs) in relation to the anatomy of the superior temporal sulcus (STS) in humans. In this perspective, functional activity in the TVAs was found maximal in the deepest region of the STS bilaterally. However, this relationship was less systematic at the individual level, mainly due the presence of plis de passage (PP) that constitute an important source of variability. Investigation of the underlying structural connectivity revealed that they constituted preferential white matter crossing places connecting the two banks of the sulcus. II. In a second axis, we performed a comparative study of voice areas in humans and monkeys through functional imaging. Several voice areas (brain areas more sensitive to human voice in humans and to monkey vocalizations in monkeys compared to vocalizations of other species or non-vocal sounds) were found in both species, mainly in the temporal lobe. Together, the results suggest the existence of a complex cortical network dedicated to the processing of conspecific vocalizations, relatively conserved across primates and exhibiting a high individual variability inherent in its high-level social functions

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Favali, Marta. « Formal models of visual perception based on cortical architectures ». Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066094/document.

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Résumé :

L’objectif de cette thèse est de développer des modèles mathématiques de perception visuelle basés sur des architectures corticales et de les appliquer pour reproduire des expériences phénoménologiques ainsi que pour traiter des images naturelles. Nous nous concentrons sur les tâches de vision de bas niveau et nous sommes intéressés par le problème du groupement et de l’individuation des unités perceptives. Nous ferons face au problème de la reconstruction des figures illusoires et de la détection des vaisseaux rétiniens dans les images optiques. Ensuite, nous considérerons le problème du codage et du décodage de l’activité cérébrale du cortex visuel obtenue par Imagerie par Résonance Magnétique fonctionnelle (IRMf). Ceci permet d’estimer la structure du cortex d’un patient spécifique et éventuellement de reconstruire le stimulus visuel de l’activité IRMf, dans une stratégie “de lecture du cerveau”. La distinction entre notre approche et l’état de la littérature consiste à utiliser des modèles neuromathématiques du cortex comme connaissance a priori pour régulariser la structure estimée. Même si c’est un objectif à long terme, nous proposons une première approche pour améliorer les résultats dans ce domaine. L’ensemble du travail de cette thèse a été développé en tenant compte des résultats de la phénoménologie de la perception et des résultats de la neurophysiologie. Dans le domaine de la phénoménologie de la perception, au début du siècle dernier, la théorie de la psychologie de la Gestalt a défini l’intégration des contours et en particulier Wertheimer [1938], Kohler [1947], Kofka [1935] ont défini le regroupement des lois de perception. Celles-ci sont cruciales dans la construction d’objets visuels : les éléments avec des caractéristiques en commun peuvent être regroupés pour former un nouvel objet visuel plus grand. Des expériences psychophysiques ont été proposées pour mesurer les paramètres quantitatifs de ces lois. Un intérêt particulier de cette thèse est le concept de champ d’association introduit par Field et al. [1993] lequel code différents principes de la Gestalt (dont la bonne continuation et la proximité).Ces auteurs ont montré que la co-linéarité de stimulus et la co-circularité jouent un rôle important dans la caractéristique du groupement. Leur étude a montré comment les chances de percevoir un chemin curviligne étaient élevées si l’orientation de ses éléments était tangente à ce chemin. D’autre part, en neurophysiologie, une grande quantité d’expériences confirment que le problème du groupement et de détection des contours est effectué par le cortex visuel primaire (V1) [Hubel, 1995]. Un cadre mathématique, basé sur les instruments différentiels, a été introduit pour formaliser ces résultats. Les premiers modèles géométriques sont dus à Koenderink and van Doorn
The objective of this thesis is to develop mathematical models of visual perception based on cortical architectures and to apply them to reproduce phenomenological experiments and to process natural images. We primarly focus on low level vision tasks and in particular we are interested in the problem of grouping and of individuation of perceptual units. In this setting we will face the problem of the reconstruction of illusory figures and the detection of retinal vessels in optical images. Then we consider the problem of encoding and decoding of the fMRI signal from in vivo acquired brain activity of visual cortex. This allows to estimate the structure of the cortex of a specific human patient and eventually to reconstruct the visual stimulus from fMRI activity, in a so called “brain reading” strategy. The difference between our approach and the state of the art literature consists in using previously defined neuromathematical models of the cortices as a-priori knowledge to regularise in vivo estimated structure. Even if it is a long term objective, we propose a first approach to improve the results in this field. The entire work of this thesis has been developed taking into account results from phenomenology of perception and results of neurophysiology.In the field of the phenomenology of perception, at the beginning of the last century, the theory of the Gestalt psychology [Wertheimer, 1938, Kohler, 1947, Kofka, 1935] defined the integration of contours and in particular they defined grouping laws underlying perception. These are crucial in the construction of visual objects: points with characteristics in common can be grouped together to form a new visual object. Many psychophysical experiments have been proposed to measure the quantitative parameters of these laws. A particular interest of this thesis is the concept of association fields introduced by Field et al. [1993] which encodes different Gestalt principles (as good continuation, proximity). They showed that stimulus co-linearity and co-circularity play an important role for the feature of grouping. Their study showed how chances of perceiving the curvilinear path were high if the orientation of its features was the one tangent at that point and collapsed as their relative orientation deviated from being tangent

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Balança, Baptiste. « Analyse neurochimique des dépolarisations corticales envahissantes après un traumatisme crânien sévère : existe-il un continuum entre une réponse physiologique et une crise métabolique ? » Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10205/document.

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Résumé :

Les traumatismes crâniens (TC) représentent la première cause de décès ou de handicap avant l'âge de 45 ans, avec une incidence en Europe de 235/100 000 habitants. Chez les patients survivant à un TC, les séquelles sont fréquentes allant de l'état végétatif chronique au syndrome post-concussionnel compliquant principalement la réinsertion socio professionnelle et familiale des victimes. Cependant la nature des lésions cérébrales provoquées par un TC est encore mal connue et les thérapies susceptibles d'empêcher la progression des lésions neurologiques sont très limitées. Un TC provoque d'abord des lésions directement dues à l'impact (lésions primaires). D'autres mécanismes secondaires vont avoir lieu dès les premières minutes suivant le TC et peuvent évoluer sur plusieurs jours. Elles sont susceptibles d'être atténuées par une thérapeutique appropriée et sont donc l'objet de la plupart des efforts de recherche actuels. Néanmoins, notre connaissance de ces phénomènes d'agression primaires et secondaires, est incomplète et ne permet pas d'expliquer correctement l'évolution des TC. Les dépolarisations corticales envahissantes (DCE) ou cortical spreading depolarizations””sont un des évènements délétères contribuant aux lésions secondaires consécutives au TC. Les DCE sont des vagues de dépolarisation massive associées à un mauvais pronostic. Elles sont caractérisées par une dépression de l'activité electrocorticographique et une dépolarisation des neurones corticaux et des astrocytes qui se propagent sur le cortex. Les DCE s'accompagnent d'une augmentation des besoins métaboliques visant à restituer au tissu son état d'homéostasie neurochimique et de polarisation cellulaire. Les conséquences des DCE sur le métabolisme cérébral sont encore mal connues aussi bien sur un tissu sain qu'après agression cérébrale. Il existe des arguments pour penser que l'incidence, le nombre et la durée des DCE sont associés à un moins bon pronostic chez l'homme après agression cérébrale. Cependant, les mécanismes par lesquels ces DCE auraient une toxicité directe reposent encore sur des arguments le plus souvent indirects et sont mal compris. L'objectif principal de ce travail de thèse a été de caractériser les conséquences neurochimiques et micro-vasculaires des DCE afin de mieux comprendre leur physiopathologie dans un cortex sain ou agressé par un TC sévère
“Traumatic brain injury” (TBI) encompasses a heterogeneous group of physio-pathological phenomenon. Prognosis, clinical course evaluation and treatment of brain trauma remain challenging. Brain damage results from both the initial physical insult (primary injury), and also continues to occur in the ensuing hours to days because of secondary brain aggressions. Among secondary injuries following TBI, Cortical Spreading Depolarizations (CSD) have emerged since the mid-90s. CSD are waves of depolarization propagating along the cortex at a speed of 1-5 mm/min that induced a massive energetic demand to repolarize the cells. CSD are participating to prognosis because their occurrence and duration are related to outcome in different acute brain injuries (TBI, sub-arachnoid hemorrhage and ischemic stroke). During my thesis, our main goal was to determine whether the CSD reinforced neuronal death following brain trauma that can explain the poor prognosis. In a first study we delineated brain regions where neuronal death occurs following lateral fluid percussion injury (LFPI) in order to record CSDs in this area. Then, as we wanted to assess the energetic balance of this tissue during CSD using biosensors, we had primarily to check for the biosensor reliability to oxygen (O2) and temperature (To). As oxygen and temperature were different from bench (in vitro) to bedside (in vivo) monitoring, we developed algorithms to compute offline the in vivo values obtained for glucose, lactate or glutamate brain concentrations respecting the local O2 concentrations and To measured in the cortex. Finally, using the biosensors, we described the dynamic real time metabolic changes occurring after CSDs in 3 conditions: A healthy cortex, an injured cortex after LFPI, and when CSD occurred in cluster after LFPI. Although the normal brain displayed a hyper-glycolytic state following CSD (transient low glucose concentrations + prolonged elevated lactate concentrations), TBI tissue exhibited a different pattern that could be metabolic crisis (very low glucose concentrations + normal to low lactateconcentrations)

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Dubreuil, Alexis. « Mémoire et connectivité corticale ». Thesis, Paris 5, 2014. http://www.theses.fr/2014PA05T036/document.

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Résumé :

Le système nerveux central est capable de mémoriser des percepts sur de longues échelles de temps (mémoire à long terme), ainsi que de maintenir activement ces percepts en mémoire pour quelques secondes en vue d’effectuer des tâches comportementales (mémoire de travail). Ces deux phénomènes peuvent être étudiés conjointement dans le cadre de la théorie des réseaux de neurones à attracteurs. Dans ce cadre, un percept, représenté par un patron d’activité neuronale, est stocké en mémoire à long terme et peut être chargé en mémoire de travail à condition que le réseau soit capable de maintenir de manière stable et autonome ce patron d’activité. Une telle dynamique est rendue possible par la forme spécifique de la connectivité du réseau. Ici on examine des modèles de connectivité corticale à différentes échelles, dans le but d’étudier quels circuits corticaux peuvent soutenir efficacement des dynamiques de type réseau à attracteurs. Ceci est fait en montrant comment les performances de modèles théoriques, quantifiées par la capacité de stockage des réseaux (nombre de percepts qu’il est possible de stocker, puis réutiliser), dépendent des caractéristiques de la connectivité. Une première partie est dédiée à l’étude de réseaux complètement connectés où un neurone peut potentiellement être connecté à chacun des autres neurones du réseau. Cette situation modélise des colonnes corticales dont le rayon est de l’ordre de quelques centaines de microns. On s’intéresse d’abord à la capacité de stockage de réseaux où les synapses entre neurones sont décrites par des variables binaires, modifiées de manière stochastique lorsque des patrons d’activité sont imposés sur le réseau. On étend cette étude à des cas où les synapses peuvent être dans K états discrets, ce qui, par exemple, permet de modéliser le fait que les connections entre deux cellules pyramidales voisines du cortex sont connectées par l’intermédiaire de plusieurs contacts synaptiques. Dans un second temps, on étudie des réseaux modulaires où chaque module est un réseau complètement connecté et où la connectivité entre modules est diluée. On montre comment la capacité de stockage dépend de la connectivité entre modules et de l’organisation des patrons d’activité à stocker. La comparaison avec les mesures expérimentales sur la connectivité à grande échelle du cortex permet de montrer que ces connections peuvent implémenter un réseau à attracteur à l’échelle de plusieurs aires cérébrales. Enfin on étudie un réseau dont les unités sont connectées par des poids dont l’amplitude a un coût qui dépend de la distance entre unités. On utilise une approche à la Gardner pour calculer la distribution des poids qui optimise le stockage de patrons d’activité dans ce réseau. On interprète chaque unité de ce réseau comme une aire cérébrale et on compare la distribution des poids obtenue théoriquement avec des mesures expérimentales de connectivité entre aires cérébrales
The central nervous system is able to memorize percepts on long time scales (long-term memory), as well as actively maintain these percepts in memory for a few seconds in order to perform behavioral tasks (working memory). These two phenomena can be studied together in the framework of the attractor neural network theory. In this framework, a percept, represented by a pattern of neural activity, is stored as a long-term memory and can be loaded in working memory if the network is able to maintain, in a stable and autonomous manner, this pattern of activity. Such a dynamics is made possible by the specific form of the connectivity of the network. Here we examine models of cortical connectivity at different scales, in order to study which cortical circuits can efficiently sustain attractor neural network dynamics. This is done by showing how the performance of theoretical models, quantified by the networks storage capacity (number of percepts it is possible to store), depends on the characteristics of the connectivity. In the first part we study fully-connected networks, where potentially each neuron connects to all the other neurons in the network. This situation models cortical columns whose radius is of the order of a few hundred microns. We first compute the storage capacity of networks whose synapses are described by binary variables that are modified in a stochastic manner when patterns of activity are imposed on the network. We generalize this study to the case in which synapses can be in K discrete states, which, for instance, allows to model the fact that two neighboring pyramidal cells in cortex touches each others at multiple contact points. In the second part, we study modular networks where each module is a fully-connected network and connections between modules are diluted. We show how the storage capacity depends on the connectivity between modules and on the organization of the patterns of activity to store. The comparison with experimental measurements of large-scale connectivity suggests that these connections can implement an attractor neural network at the scale of multiple cortical areas. Finally, we study a network in which units are connected by weights whose amplitude has a cost that depends on the distance between the units. We use a Gardner's approach to compute the distribution of weights that optimizes storage in this network. We interpret each unit of this network as a cortical area and compare the obtained theoretical weights distribution with measures of connectivity between cortical areas

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Borius, Pierre-Yves. « Application neurochirurgicale de la tractographie et de la stimulation corticale et sous corticale ». Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30131.

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La tractographie et stimulation peropératoire optimiseraient l'exérèse tumorale en conservant la qualité de vie. Les principes du tenseur de diffusion, de la tractographie et de la stimulation cérébrale sont présentés. Une étude de la tractographie des radiations optiques et sa validation sur un modèle lésionnel ont permis de confirmer la faisabilité de la reconstruction. Parmi les algorithmes testés, le plus performant était le " Tensor Line " prédisant un risque de quadranopsie lorsque plus de 5 pour cent des trajectoires avaient une intersection avec le volume lésionnel. La 2ème partie portait sur les processus cognitifs du langage dont la traduction, en stimulation corticale lors de chirurgies éveillées pour 7 patients bilingues. Vingt six zones d'interférences de tâches ont été retrouvées mais aucune n'était spécifique de la traduction qui reste complexe à étudier. Enfin, les perspectives d'intégration de ces 2 techniques sont évoquées à travers 3 cas cliniques
Tractography and intraoperative stimulation would optimize tumor resection preserving the quality of life. The principles of diffusion tensor, tractography and brain stimulation are shown. A study of tractography of optic radiation and validation on a lesion model was able to confirm the feasibility of the reconstruction. Among the tested algorithms, the most effective was the "Tensor Line" predicting a risk of quadrantanopia when more than 5% of the trajectories have an intersection with the lesion volume. The second part focused on the cognitive process of language whose translation by cortical stimulation during awake surgery for 7 bilingual patients. Twenty-six interference tasks area were found but none was specific to the translation, which is complex to study. Finally, the prospects for integration of these 2 techniques are discussed through three clinical cases

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Gay, Olivier. « Marqueurs neurodéveloppementaux en psychiatrie : intérêt dans les troubles schizophréniques ». Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2016. http://www.theses.fr/2016USPCB016/document.

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Résumé :

Le terme de neurodéveloppement dans son acception la plus large renvoie à l'ensemble des processus permettant le développement du système nerveux depuis les étapes les plus précoces de sa formation in utero jusqu'aux étapes plus tardives de maturation à l'adolescence aboutissant au système nerveux adulte. Les travaux de ces quarante dernières années ont conduit à proposer un modèle neurodéveloppemental des troubles psychiatriques, notamment schizophréniques, sur la base d'arguments génétiques, épidémiologiques et d'imagerie. Ce modèle propose que l'apparition de la maladie soit liée à une/des anomalie(s) dans les processus de formation (neurodéveloppement précoce) et de maturation (neurodéveloppement tardif) du système nerveux, sous l'effet combiné de facteurs génétiques et environnementaux. Dans ce contexte, ce travail de thèse vise à préciser les effets des anomalies neurodéveloppementales sur les troubles psychiatriques, notamment schizophréniques à travers l'étude de différents marqueurs. La première étude a pour objectif d'étudier les corrélations entre deux marqueurs du développement cérébral précoce : un marqueur clinique (les signes neurologiques mineurs) et un marqueur en imagerie (la sulcation du cortex cérébral) dans une population de sujets atteints de schizophrénie. Une corrélation entre ces deux marqueurs est mise en évidence : l'index de sulcation est d'autant plus faible que les sujets présentent des signes neurologiques mineurs significatifs. Notre conclusion est que l'étude combinée de différents marqueurs peut permettre d'isoler des sous-groupes de patients ayant eu des atteintes neurodéveloppementales précoces plus marquées. La deuxième étude a pour objectif de caractériser l'effet de différents marqueurs d'anomalies neurodéveloppementales précoces sur le fonctionnement cognitif de sujets atteints de schizophrénie. L'effet sur le contrôle exécutif (mesuré par la tâche du Trail Making Test) de marqueurs cliniques (signes neurologiques mineurs, latéralisation manuelle) et en imagerie (sulcation du cortex cingulaire antérieur et élargissement des ventricules ventraux) est mesuré en recherchant les effets principaux et les interactions entre chaque marqueur. Nous trouvons des interactions entre différents marqueurs, avec principalement un effet de sommation non-linéaire. Notre interprétation est que les différents marqueurs reflètent des atteintes distinctes, bien que toutes précoces, du développement cérébral avec un effet final commun sur les fonctions exécutives. La troisième étude a pour objectif de préciser la spécificité de la sulcation comme marqueur d'anomalies neurodéveloppementales précoces à travers son étude dans une population de sujets adultes présentant un trouble du spectre autistique (TSA), pathologie débutant dès la petite enfance, en lien évident avec des atteintes neurodéveloppementales précoces. Des anomalies de sulcation du cortex cingulaire antérieur, similaires à celles observées chez les patients atteints de troubles schizophréniques, sont détectées chez les patients présentant un TSA. Ces résultats sont en faveur d'anomalies neurodéveloppementales précoces partagées entre différentes pathologies psychiatriques : les modifications de la sulcation corticale sont spécifiques non pas d'un trouble donné mais de la précocité des atteintes. En conclusion, nous proposons que l'étude des anomalies neurodéveloppementales soit intégrée dans une approche dimensionnelle en psychiatrie
The term neurodevelopment in its broadest sense refers to all of the processes encompassing development of the nervous system from the earliest stages of formation in utero to later stages of maturation during adolescence to produce the fully functional adult nervous system. Work over the last thirty years has led to a neurodevelopmental model of human psychiatric disorders, including schizophrenia, based on genetic, epidemiological and imaging evidence. This model asserts that disease is fundamentally linked to or develops from abnormality(s) in the formation processes (early neurodevelopment) and maturation (late neurodevelopment) of the nervous system due to a combination of genetic and environmental factors. In this context this thesis aims to clarify the effects of neurodevelopmental abnormalities on psychiatric disorders, including schizophrenia, through the study of different markers. The first study aims to investigate correlations between markers of early brain development: a clinical marker (neurological soft signs) and an imaging marker (sulcation of the cerebral cortex) in a population of subjects with schizophrenia. A correlation between these two markers is presented: the sulcation index was found to be lower in subjects that had significant neurological soft signs. We concluded that the combined study of different markers may help to isolate subgroups of patients with greater early neurodevelopmental damage. The second study aims to characterize effects of different markers of early neurodevelopmental abnormalities on cognitive functioning in patients with schizophrenia. Effects on executive control (as measured by the Trail Making Test) were correlated with clinical markers (neurological soft signs, handedness) and imaging (sulcation of the anterior cingulate cortex and enlargment of the ventricles). We found interactions between different markers with a mainly non-linear summation effect. Our interpretation is that different markers reflect separate insults, though all early, on brain development with a common final effect on executive function. The third study aims to clarify the specificity of sulcation as a marker of early neurodevelopmental abnormalities by studying a population of adult subjects with autism spectrum disorder (ASD), a patholody beginning in early childhood and linked with evidence of early neurodevelopmental damage. Sulcation abnormalities of the anterior cingulate cortex, similar to those observed in patients with schizophrenia are detected in patients with ASD. These results suggest early neurodevelopmental abnormalities are shared by different psychiatric disorders and that changes in cortical sulcation are not specific to a given disorder but the early damage. In conclusion, we suggest that the study of neurodevelopmental abnormalities should be integrated into a dimensional approach in psychiatry

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Bajaj, Sahil, Anna Alkozei, Natalie S. Dailey et William D. S. Killgore. « Brain Aging : Uncovering Cortical Characteristics of Healthy Aging in Young Adults ». FRONTIERS MEDIA SA, 2017. http://hdl.handle.net/10150/626429.

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Despite extensive research in the field of aging neuroscience, it still remains unclear whether age related cortical changes can be detected in different functional networks of younger adults and whether these networks respond identically to healthy aging. We collected high-resolution brain anatomical data from 56 young healthy adults (mean age = 30.8 +/- 8.1 years, 29 males). We performed whole brain parcellation into seven functional networks, including visual, somatomotor, dorsal attention, ventral attention, limbic, frontoparietal and default mode networks. We estimated intracranial volume (ICV) and averaged cortical thickness (CT), cortical surface area (CSA) and cortical volume (CV) over each hemisphere as well as for each network. Averaged cortical measures over each hemisphere, especially CT and CV, were significantly lower in older individuals compared to younger ones (one-way ANOVA, p < 0.05, corrected for multiple comparisons). There were negative correlations between age and averaged CT and CV over each hemisphere (p < 0.05, corrected for multiple comparisons) as well as between age and ICV (p = 0.05). Network level analysis showed that age was negatively correlated with CT for all functional networks (p < 0.05, corrected for multiple comparisons), apart from the limbic network. While age was unrelated to CSA, it was negatively correlated with CV across several functional networks (p < 0.05, corrected for multiple comparisons). We also showed positive associations between CV and CT and between CV and CSA for all networks (p < 0.05, corrected for multiple comparisons). We interpret the lack of association between age and CT of the limbic network as evidence that the limbic system may be particularly resistant to age-related declines during this period of life, whereas the significant age-related declines in averaged CT over each hemisphere as well as in all other six networks suggests that CT may serve as a reliable biomarker to capture the effect of normal aging. Due to the simultaneous dependence of CV on CT and CSA, CV was unable to identify such effects of normal aging consistently for the other six networks, but there were negative associations observed between age and averaged CV over each hemisphere as well as between age and ICV. Our findings suggest that the identification of early cortical changes within various functional networks during normal aging might be useful for predicting the effect of aging on the efficiency of functional performance even during early adulthood.

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Tannan, Vinay Tommerdahl Mark Allen. « Novel sensory testing methods for the quantitative assessment of cortical-cortical interactions ». Chapel Hill, N.C. : University of North Carolina at Chapel Hill, 2007. http://dc.lib.unc.edu/u?/etd,1013.

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Thesis (Ph. D.)--University of North Carolina at Chapel Hill, 2007.
Title from electronic title page (viewed Dec. 18, 2007). "... in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in the Department of Biomedical Engineering." Discipline: Biomedical Engineering; Department/School: Medicine.

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Proudfoot, Malcolm. « Cortical neurophysiology of ALS ». Thesis, University of Oxford, 2016. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:5b8673f7-8eb2-4bf2-b3b8-d901fa134007.

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The experiments described in this thesis aimed to investigate the neurophysiological consequences, at the cortical level, of the neurodegenerative condition, amyotrophic lateral sclerosis (ALS). A principle tenet of this study was that ALS is, first and foremost, a disorder of the cortical motor system, the precise pathological mechanisms of which remain incompletely understood. Furthermore, the degree to which neurodegeneration can be evidenced before the onset of symptoms is thus far uncertain, and the optimal means by which to measure therapeutic response has yet to be determined. Chapter 1 introduces relevant key concepts in ALS and briefly summarises three studies completed in the early phases of pursuit for the above degree. These studies respectively considered presmyptomatic cellular ALS pathology, quantitation of disease progression and eyetracking assessment of cognitive dysfunction. Chapter 2 describes magnetoencephalography, the investigative technology utilised in the subsequent experimental chapter. In chapter 3, the effects of ALS on movement related modulation of neuronal oscillations are determined. An excessive peri-movement desynchronisation and delayed post-movement rebound was described. Functional connectivity between cortical regions at rest is appraised in chapter 4. ALS appeared to result in quite striking increases in functional connectivity, in keeping with the fMRI literature and in support of diminished intracortical inhibitory influences. The functional communication from the motor cortices is directly considered during active motor performance in chapter 5. ALS related reductions in beta-band coherence were noted in both corticospinal and inter- hemispheric communication. In conclusion, the results demonstrated considerable support for proposed excitotoxic disease mechanisms and were in alignment with reported findings in other neurodegenerative diseases. Finally, a pilot study by which the neural mechanisms for cognitive impairment in ALS are explored via antisaccade performance is described. While underpowered, the experimental design showed promise for future application.

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Le, Friec Julien. « Huntingtine et développement cortical ». Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019GREAV016/document.

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La maladie de Huntington (MH) est un trouble neurologique transmis selon un mode autosomique dominant qui conduit à l’apparition de symptômes moteurs, psychiatriques et cognitifs chez l’adulte. La MH est caractérisée par une neurodégénérescence massive des neurones striataux et corticaux. La MH est causée par une mutation de la séquence codante de la protéine Huntingtine (HTT) conduisant à la production d’une protéine mutée (mHTT). La mHTT gagne de nouvelles fonctions toxiques mais perd aussi certaines fonctions normales. L’étude de ces deux aspects (à la fois gain et perte de fonction) est donc indispensable à la compréhension du processus pathologique de la MH.La HTT et mHTT participent au développement des structures cérébrales. Notre hypothèse est donc que les défauts développementaux induits par la mHTT contribuent à la progression physiopathologique de la MH. Notre équipe s’intéresse tout particulièrement au développement du cortex cérébral, largement atteint dans la MH. Nos précédentes études ont démontré le rôle de la HTT et l’effet de sa mutation dans la prolifération des précurseurs neuronaux du cortex cérébral. Cependant, les fonctions de la HTT et de la mHTT lors des étapes plus avancées du développement cortical, restent à ce jour inconnues.Mon projet de thèse se décompose en deux axes principaux : (i) l’étude des fonctions de la HTT dans les neurones nouvellement produits dans le cortex en développement, notamment au cours de leur migration et de leur maturation dendritique et (ii), la caractérisation de la neurogenèse corticale dans un modèle génétique de la MH : zQ175
Huntington disease (HD) is an autosomal dominant inherited neurological disorder conducting to the appearance of motors, psychiatrics and cognitives symptoms during mid-adulthood. HD is characterised by a massive neurodegenerescence of both striatal and cortical neurons. HD is caused by a mutation in coding region of the protein Huntingtin (HTT) leading to the production of a mutated form (mHTT). mHTT gain new toxic function but also loss some of normal function of HTT. Therefore, studying both gain and loss of function is mandatory to better understand the physiopathological progression of HD.HTT and mHTT both contribute to development of cerebral structures. Our hypothesis is that developmental defects induced by mHTT could contribute at least in part to the physiological progression of HD. Our work focuses on cerebral cortex development a structure which is largely impacted in HD. Our previous studies demonstrated roles of HTT and the effect of mHTT in neuronal precursor proliferation during neurogenesis. However, roles and functions of HTT and mHTT during later step of cortical neurogenesis remain elusive.My PhD project has focused on two main aspects: (i) study the function of HTT in newborn post-mitotic neurons in cerebral cortex, notably during their migration and maturation, and (ii), characterising cortical neurogenesis in genetically integrated mouse model of HD: zQ175

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Tard, Céline. « Modulation corticale de la locomotion ». Thesis, Lille 2, 2015. http://www.theses.fr/2015LIL2S067/document.

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Les patients atteints de maladie de Parkinson présentent des troubles de la marche, parfois paroxystiques, pouvant être aggravés ou améliorés par les stimuli environnementaux. L'attention portée, soit aux stimuli extérieurs, soit à la marche, pourrait ainsi moduler la locomotion.L’objectif principal était donc de mieux caractériser la manière dont les stimuli environnementaux modulent par le biais de réseaux attentionnels la locomotion. Ceci a été étudié chez les sujets sains puis chez les patients parkinsoniens, avec ou sans enrayage cinétique.Nous avons d'abord défini précisément les déficits attentionnels des patients, avec ou sans troubles de la marche. Ils présentaient respectivement des difficultés en flexibilité mentale et plus particulièrement en attention divisée.Nous avons ensuite exploré l'interaction attention-locomotion grâce à l'étude de la préparation motrice. Ainsi, nous avons pu démontrer que les ajustements posturaux anticipés étaient un marqueur sensible de l’attention. Chez les patients, ils pouvaient témoigner d’une altération de l'interaction attention-programmation motrice.L'étude des régions cérébrales activées lors de la locomotion visuo-guidée chez ces patients a permis de confirmer l'implication de structures corticales attentionnelles. Un déséquilibre d’activation au sein du réseau pariéto-prémoteur (nécessaire à la modulation de l'action motrice en fonction des stimuli externes) était présent.Enfin, nous avons essayé de modifier l'excitabilité du cortex prémoteur via des techniques de stimulation magnétique transcrânienne répétitive afin de moduler la locomotion visuo-guidée
Patients with Parkinson 's disease present gait impairments, sometimes sudden and unexpected, either improved or deteriorated with environmental stimuli. Attention focalization, either on external stimuli or on gait, could then modulate locomotion.The main objective was to better characterize how environmental stimuli would modulate locomotion, via attentional networks, in healthy subjects and in parkinsonian patients, with or without freezing of gait.At first, we precisely defined the attentional deficits in patients, with or without gait impairment. They showed altered performance respectively in mental flexibility and in divided attention.Then, we explored the attention-locomotion interaction by studying motor preparation. So, we highlighted that anticipatory postural adjustments were a sensitive marker of attention. In patients, they evidenced an alteration of the attention-motor program interaction.Studying the brain activation during the visuo-driven locomotion in these patients confirmed the involvement of cortical attentional regions. We observed an imbalance inside the parieto-premotor network (useful to modulate motor action according external stimuli)Finally, we tried to change the excitability of the premotor cortex with transcranial magnetic stimulation to modulate visuo-driven locomotion

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GONZALEZ, ASTRUC SYBILLE. « Etude comparative clinique et tomodensitometrique des aphasies corticales et sous-corticales : a partir de 43 observations ». Toulouse 3, 1988. http://www.theses.fr/1988TOU31299.

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Soteropoulos, Demetris Soteris. « Studies on primate cortical and sub-cortical contributions to bi-manual co-ordination ». Thesis, University of Cambridge, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.615080.

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Ponce, Alvarez Adrián. « Probabilistic models for studying variability in single-neuron and neuronal ensemble activity ». Thesis, Aix-Marseille 2, 2010. http://www.theses.fr/2010AIX20706.

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Résumé :

Une des caractéristiques les plus singulières de l’activité corticale est son degré élevé de variabilité. Ma thèse dedoctorat s’est focalisée sur l’étude de (i) l’irrégularité des intervalles entre potentiels d’action (PAs)successivement émis par un neurone, et (ii) la variabilité dans l’évolution temporelle de l’activité d’un ensemblede neurones. Premièrement, j’ai étudié l’irrégularité des neurones enregistrés dans le cortex moteur de singesmacaques performant une tâche d’estimation du temps et de préparation à l’action. J’ai montré que l’irrégularitén’est pas un paramètre libre de l’activité neuronale, contrairement au taux de PAs, mais est déterminée par lescontraintes structurelles des réseaux neuronaux. Deuxièmement, j’ai utilisé le modèle de Markov caché (MMC)pour analyser l’activité d’ensembles de neurones enregistrés dans plusieurs aires corticales, sensorielles etmotrices, de singes exécutant une tâche de discrimination tactile. J’ai montré que les processus sensoriels etdécisionnels sont distribués dans plusieurs aires corticales. Les résultats suggèrent que l’action et la décision surlaquelle elle est basée sont reliées par une cascade d’évènements non stationnaires et stochastiques. Finalement,j’ai utilisé le MMC pour caractériser l’activité spontanée d’un ensemble de neurones du cortex préfrontal d’unrat. Les résultats montrèrent que l’alternance entre les états UP et DOWN est un processus stochastique etdynamique. La variabilité apparaît donc aussi bien pendant l’activité spontanée que pendant le comportementactif et semble être contrainte par des facteurs structurels qui, à leur tour, contraignent le mode d’opération desréseaux neuronaux
A hallmark of cortical activity is its high degree of variability. The present work focused on (i) the variability ofintervals between spikes that single neurons emit, called spike time irregularity (STI), and (ii) the variability inthe temporal evolution of the collective neuronal activity. First, I studied the STI of macaque motor corticalneurons during time estimation and movement preparation. I found that although the firing rate of the neuronstransmitted information about these processes, the STI of a neuron is not flexible and is determined by thebalance of excitatory and inhibitory inputs. These results were obtained by means of an irregularity measure thatI compared to other existing measures. Second, I analyzed the neuronal ensemble activity of severalsomatosensory and motor cortical areas of macaques during tactile discrimination. I showed that ensembleactivity can be effectively described by the Hidden Markov Model (HMM). Both sensory and decision-makingprocesses were distributed across many areas. Moreover, I showed that decision-related changes in neuronalactivity rely on a noise-driven mechanism and that the maintenance of the decision relies on transient dynamics,subtending the conversion of a decision into an action. Third, I characterized the statistics of spontaneous UP andDOWN states in the prefrontal cortex of a rat, using the HMM. I showed that state alternation is stochastic andthe activity during UP states is dynamic. Hence, variability is prominent both during active behavior andspontaneous activity and is determined by structural factors, thus rending it inherent to cortical organization andshaping the function of neural networks

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Martel, Marylie. « Comprendre l’interaction entre la douleur et le système moteur : une étude novatrice combinant la stimulation magnétique transcrânienne et l’électroencéphalographie ». Mémoire, Université de Sherbrooke, 2016. http://hdl.handle.net/11143/9511.

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Résumé :

Résumé : L’interaction entre la douleur et le système moteur est bien connue en clinique et en réadaptation. Il est sans surprise que la douleur est un phénomène considérablement invalidant, affectant la qualité de vie de ceux et celles qui en souffrent. Toutefois, les bases neurophysiologiques qui sous-tendent cette interaction demeurent, encore aujourd’hui, mal comprises. Le but de la présente étude était de mieux comprendre les mécanismes corticaux impliqués dans l’interaction entre la douleur et le système moteur. Pour ce faire, une douleur expérimentale a été induite à l’aide d’une crème à base de capsaïcine au niveau de l’avant-bras gauche des participants. L'effet de la douleur sur la force des projections corticospinales ainsi que sur l’activité cérébrale a été mesuré à l’aide de la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) et de l’électroencéphalographie (EEG), respectivement. L’analyse des données EEG a permis de révéler qu'en présence de douleur aiguë, il y a une augmentation de l’activité cérébrale au niveau du cuneus central (fréquence têta), du cortex dorsolatéral préfrontal gauche (fréquence alpha) ainsi que du cuneus gauche et de l'insula droite (toutes deux fréquence bêta), lorsque comparée à la condition initiale (sans douleur). Également, les analyses démontrent une augmentation de l'activité du cortex moteur primaire droit en présence de douleur, mais seulement chez les participants qui présentaient simultanément une diminution de leur force de projections corticales (mesurée avec la TMS t=4,45, p<0,05). Ces participants ont également montré une plus grande connectivité entre M1 et le cuneus que les participants dont la douleur n’a pas affecté la force des projections corticospinales (t=3,58, p<0,05). Ces résultats suggèrent qu’une douleur expérimentale induit, chez certains individus, une altération au niveau des forces de projections corticomotrices. Les connexions entre M1 et le cuneus seraient possiblement impliquées dans la survenue de ces changements corticomoteurs.
Abstract : The interaction between pain and the motor system is well-known in clinic. For instance, it is well documented that pain significantly complicates the rehabilitation of the patients. The aim of the present study was to better understand the cortical mechanisms underlying the interaction between pain and the motor system. Nineteen healthy adults participated in the study. The effect of pain (induced with a capsaicin cream) on brain activity and on the corticomotor system was assessed with electroencephalography (EEG) and transcranial magnetic stimulation (TMS), respectively. For EEG, 15 non-overlapping, 2-seconds artifacts were randomly selected for each participant. Intracranial source current density and functional connectivity was determined using sLORETA software. When participants experienced experimentally-induced inflammatory pain, their resting state brain activity increased significantly in the central cuneus (theta frequency), left dorsolateral prefrontal cortex (alpha frequency), and both left cuneus and right insula (beta frequency; all ts >3.66; all ps<0.01). A pain-evoked increase in the right primary motor cortex (M1) activity was also observed (beta frequency), but only among participants who showed a simultaneous reduction in the strength of the corticospinal projections (quantified using the recruitment curves obtained with TMS; t=4.45, p<0.05). These participants further showed greater beta motor-cuneus connectivity than participants for whom pain did not affect M1 somatotopy (t=3.58, p<0.05). These results suggest that pain-evoked increases in M1 beta power are intimately tied to alterations in corticospinal system. Moreover, we provide evidence that beta motor-cuneus connectivity is related to the corticomotor alterations induced by pain.

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Desmaris, Elodie. « Etude du rôle des facteurs de transcription Dmrt3 et Dmrt5 dans le développement cortical : Dmrt3 et Dmrt5 maintiennent l'identité corticale dans les progéniteurs du télencéphale dorsal au cours du développement ». Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2020. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/309310.

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Résumé :

La spécification de l’identité ventrale ou dorsale des progéniteurs au cours du développement du télencéphale est la première étape cruciale du développement du cortex cérébral. Les gènes doublesex and mab-3 related (Dmrt) Dmrt3 et Dmrt5 codent pour des facteurs de transcription à doigt de Zinc. Ces gènes sont coexprimés selon un gradient fort caudomédialement à plus faible rostrolatéralement dans le primordium du cortex cérébral. Nous avons d’abord démontré qu’ils étaient tous deux nécessaires pour la formation normale de l’hème corticale, l’hippocampe et le néocortex caudomédian. Nous avons plus récemment adressé le rôle de Dmrt3 et Dmrt5 dans le contrôle de la régionalisation dorsale/ventrale du télencéphale chez la souris, en comparant les phénotypes d’embryons simple knock out (KO) aux double KO (dKO), et par une expression ectopique de Dmrt5 dans le télencéphale ventral. Nous avons mis en évidence que DMRT3 et DMRT5 agissent comme des régulateurs critiques de l’identité dorsoventrale des cellules progénitrices en réprimant les régulateurs ventralisants. Les régulateurs transcriptionnels précoces de la destinée ventrale exprimés dans la partie dorsale de l’éminence ganglionnaire latérale tel que Gsx2 sont régulés positivement dans le télencéphale dorsal embryons dKO et régulés négativement lorsque les progéniteurs du télencéphale ventral expriment Dmrt5 de manière ectopique. La surexpression conditionnelle de Dmrt5 au sein du télencéphale entier génère un profil d’expression et des défauts très similaires à ceux observés lors d’une activité Gsx2 diminuée. De plus, les embryons Emx2 ;Dmrt5 double KO montrent un phénotype similaire à celui des embryons dKO. DMRT3, DMRT5 et le facteur de transcription à homéobox EMX2 peuvent se lier à un enhancer spécifique du télencéphale ventral dans le locus Gsx2. Ensemble, nos résultats montrent des fonctions coopératives de DMRT3, DMRT5 et EMX2 dans la distinction entre identité dorsale et ventrale au sein du télencéphale.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Boucher, Maxime. « Shape analysis of cortical folds ». Thesis, McGill University, 2011. http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=104620.

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Résumé :

The cortical surface in humans is comprised of several folds which are juxtaposed together to form a biologically meaningful pattern. For many biological reasons, the geometry of this pattern changes in time: folds get longer, wider and deeper. The relationship between the shape of cortical folds and biological factors such as gender and aging can be studied using statistical shape analysis techniques.An essential step in this process is the matching of the folds on different cortical surfaces. Fold matching can be done using a scalar field describing the relative depth of folds on a surface. The match between folds is established by comparing the scalar field of each surface. The first contribution of this thesis is to define a function as a solution to a sparse linear system, which characterizes the relative depth of the folds on a surface. This thesis shows that the accuracy of surface registration is improved by 11% using the proposed scalar field as a shape descriptor to register surfaces. The second contribution of this thesis is to propose a statistical method to detect directional differences in the shape of folds on the cerebral cortex. A directional difference can be, for example, a difference in its length in the direction parallel to it. Previous statistical tests for shape analysis only determine if two folds are different locally, and they typically average across multiple local directions. The method proposed in this thesis provides directional information to better understand the factors that relate to differences in fold shape.The third contribution of this thesis is the development of anisotropic diffusion kernels on surfaces to highlight shape differences that affect fold shape. Diffusion of scalar and tensor fields is used in statistical shape analysis to increase the detection power of statistical tests. However, diffusion also decreases the capacity of statistical tests to localize significant shape differences. Prior to this thesis, diffusion kernels used on surfaces were isotropic in shape and blurred information over multiple folds. Anisotropic diffusion kernels, on the other hand, can increase statistical power by concentrating diffusion along fold orientation and highlighting the variability in shape that is localized to specific folds.In summary, this thesis provides tools that increase the amount of information that can be gathered about the morphometry of the cerebral cortex using statistical shape analysis. The accuracy of surface registration is increased, the analysis of the underlying deformation field allows us to determine if a difference in shape affects fold length or width and diffusion kernels produce statistical results that highlight the variability in shape that is localized to specific folds.
La surface corticale du cerveau humain contient plusieurs plis, ou sillons, qui juxtaposés forment un motif cohérent. Pour plusieurs raisons biologiques, la géométrie du motif formé par les plis corticaux change avec le temps: les plis deviennent plus longs, plus ouverts et plus creux. La relation entre la forme des plis corticaux et plusieurs facteurs biologiques, tels que le vieillissement et le genre du sujet peut être étudiée en utilisant des méthodes statistiques d'analyse de formes.Une étape essentielle de l'analyse statistique de la forme du cerveau humain est la mise en correspondance des sillons de surfaces corticales différentes. La mise en correspondance peut se faire à l'aide d'un champ scalaire décrivant la profondeur relative des sillons sur une surface. La correspondance entre les sillons est établie en comparant le champ scalaire respectif de chaque surface. La première contribution de cette thèse est de décrire un champ scalaire rapide à calculer et qui caractérise la profondeur relative des sillons sur une surface. L'utilisation du champ scalaire proposé dans cette thèse a amené une amélioration de 11% de la précision de la mise en correspondance. La seconde contribution de cette thèse est une méthode statistique permettant de localiser des différences directionnelles dans la forme des plis. Par exemple, un sillon plus long aura une différence de longueur dans la direction parallèle au sillon. La méthode statistique présentée dans cette thèse permet de déterminer la direction selon laquelle la forme des sillons diffère le plus. Les autres méthodes statistiques ne pouvant que déterminer si localement deux sillons sont différents, la méthode proposée dans cette thèse procure davantage d'information pour comprendre la forme des sillons.La troisième contribution de cette thèse est de proposer une méthode de diffusion anisotrope sur la surface corticale afin de faire ressortir les différences qui affectent la forme des sillons. La diffusion de champs scalaires et de tenseurs est utilisée afin d'augmenter la capacité de détection des tests statistiques. Par contre, la diffusion réduit aussi la capacité de localisation des méthodes statistiques. Avant cette thèse, la diffusion sur la surface se faisait de façon isotrope et l'information sur la forme des sillons était diffusée sur une région couvrant plusieurs sillons. La diffusion anisotrope permet d'augmenter le pouvoir de détection des tests statistiques sans pour autant réduire la capacité de mettre en évidence une différence dans la forme qui est localisée à un sillon spécifique.Le résultat de cette thèse est qu'il est possible d'analyser la forme des sillons du cortex cérébral en utilisant une méthode générale d'analyse de déformations. La précision de la mise en correspondance a été augmentée, l'analyse des champs de déformations permet de déterminer si une différence affecte la longueur ou la largeur du sillon et la diffusion utilisée pour augmenter la puissance des tests statistiques permet de mettre en évidence des différences dans la forme qui est localisée à un sillon spécifique.

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Wilcock, Paul. « Cortical processing and perceived timing / ». [St. Lucia, Qld.], 2006. http://www.library.uq.edu.au/pdfserve.php?image=thesisabs/absthe19761.pdf.

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Haigh, Sarah. « Visual discomfort and cortical hyperexcitability ». Thesis, University of Essex, 2012. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.573696.

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Résumé :

Natural images contain statistical regularities that the human visual system is adapted to. Images that contain excess contrast energy at mid-range spatial frequencies are particularly aversive and can cause a variety of adverse effects including seizures, headaches and illusions. Some individuals experience more pattern-induced discomfort and illusions than others. However, the physiological mechanisms associated with the discomfort are unknown. Several well-known visual illusions appear to be caused by weak accommodation to the target. Individuals who experience pattern-induced discomfort and illusions show a weaker accommodative response suggesting that there may be a relationship between accommodation and discomfort. The aversion to chromatic and achromatic grating patterns that were either static or moving was investigated. Both sets of patterns varied in how epileptogenic they were. It was found that discomfort was not dependent on the epileptogenic properties of the pattern. Ocular accommodation to the patterns was then measured to see if the parameters of the patterns that induced discomfort produced a weaker accommodative response. There was no effect of the pattern on accommodation, suggesting that the discomfort is not caused by problems in accommodating to the pattern., Migraineurs and patients with photosensitive epilepsy show a heightened cortical response to uncomfortable grating patterns, suggesting that the discomfort might be cortical in origin. The haemodynamic and electrophysiological responses to the grating patterns were measured. The uncomfortable patterns produced a large change in the haemodynamic response, and a larger decrease in alpha power than the less uncomfortable patterns, both of which suggest that the discomfort is associated with an increase in cortical excitability I Page 1 Abstract Natural images contain statistical regularities that the human visual system is adapted to. Images that contain excess contrast energy at mid-range spatial frequencies are particularly aversive and can cause a variety of adverse effects including seizures, headaches and illusions. Some individuals experience more pattern-induced discomfort and illusions than others. However, the physiological mechanisms associated with the discomfort are unknown. Several well-known visual illusions appear to be caused by weak accommodation to the target. Individuals who experience pattern-induced discomfort and illusions show a weaker accommodative response suggesting that there may be a relationship between accommodation and discomfort. The aversion to chromatic and achromatic grating patterns that were either static or moving was investigated. Both sets of patterns varied in how epileptogenic they were. It was found that discomfort was not dependent on the epileptogenic properties of the pattern. Ocular accommodation to the patterns was then measured to see if the parameters of the patterns that induced discomfort produced a weaker accommodative response. There was no effect of the pattern on accommodation, suggesting that the discomfort is not caused by problems in accommodating to the pattern., Migraineurs and patients with photosensitive epilepsy show a heightened cortical response to uncomfortable grating patterns, suggesting that the discomfort might be cortical in origin. The haemodynamic and electrophysiological responses to the grating patterns were measured. The uncomfortable patterns produced a large change in the haemodynamic response, and a larger decrease in alpha power than the less uncomfortable patterns, both of which suggest that the discomfort is associated with an increase in cortical excitability. The discomfort may be a homeostatic warning that the cortex is showing a heightened response to the images. Increased neural firing comes at a metabolic cost, and so the discomfort may signal that prolonged exposure to the stimulus will produce a greater demand on the body's food and oxygen.

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Roopun, Anita Kumari. « Cortical network oscillations in vitro ». Thesis, University of Leeds, 2005. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.426852.

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Ridding, Michael Charles. « Cortico-cortical connections in man ». Thesis, University College London (University of London), 1996. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.321574.

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Thèses sur le sujet « Cortically »

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