Multicenter assessment of quantitative sensory testing (QST) for the detection of neuropathic-like pain responses using the topical capsaicin model

Background: The use of quantitative sensory testing (QST) in multicenter studies has been quite limited, due in part to lack of standardized procedures among centers. Aim: The aim of this study was to assess the application of the capsaicin pain model as a surrogate experimental human model of neuropathic pain in different centers and verify the variation in reports of QST measures across centers. Methods: A multicenter study conducted by the Quebec Pain Research Network in six laboratories allowed the evaluation of nine QST parameters in 60 healthy subjects treated with topical capsaicin to model unilateral pain and allodynia. The same measurements (without capsaicin) were taken in 20 patients with chronic neuropathic pain recruited from an independent pain clinic. Results: Results revealed that six parameters detected a significant difference between the capsaicin-treated and the control skin areas: (1) cold detection threshold (CDT) and (2) cold pain threshold (CPT) are lower on the capsaicin-treated side, indicating a decreased in cold sensitivity; (3) heat pain threshold (HPT) was lower on the capsaicin-treated side in healthy subjects, suggesting an increased heat pain sensitivity; (4) dynamic mechanical allodynia (DMA); (5) mechanical pain after two stimulations (MPS2); and (6) mechanical pain summation after ten stimulations (MPS10), are increased on the capsaicin-treated side, suggesting an increased in mechanical pain (P < 0.002). CDT, CPT and HPT showed comparable effects across all six centers, with CPT and HPT demonstrating the best sensitivity. Data from the patients showed significant difference between affected and unaffected body side but only with CDT. Conclusion: These results provide further support for the application of QST in multicenter studies examining normal and pathological pain responses

Heart rate variability: a tool to explore the sleeping brain?

Sleep is divided into two main sleep stages: (1) non-rapid eye movement sleep (non-REMS), characterized among others by reduced global brain activity; and (2) rapid eye movement sleep (REMS), characterized by global brain activity similar to that of wakefulness. Results of heart rate variability (HRV) analysis, which is widely used to explore autonomic modulation, have revealed higher parasympathetic tone during normal non-REMS and a shift toward sympathetic predominance during normal REMS. Moreover, HRV analysis combined with brain imaging has identified close connectivity between autonomic cardiac modulation and activity in brain areas such as the amygdala and insular cortex during REMS, but no connectivity between brain and cardiac activity during non-REMS. There is also some evidence for an association between HRV and dream intensity and emotionality. Following some technical considerations, this review addresses how brain activity during sleep contributes to changes in autonomic cardiac activity, organized into three parts: (1) the knowledge on autonomic cardiac control, (2) differences in brain and autonomic activity between non-REMS and REMS, and (3) the potential of HRV analysis to explore the sleeping brain, and the implications for psychiatric disorders

Autonomic reactivity to aversives stimulations during sleep in humans

L’objectif de ce travail de thèse a été d’étudier la réactivité autonomique cardiaque à des stimulations aversives au cours du sommeil et les phénomènes pouvant la moduler. Pour ce faire, nous avons utilisé une technique d’analyse temps-fréquence de la variabilité du signal RR (inverse de la fréquence cardiaque), basée sur des transformées en ondelettes de ce signal, lors de stimuli nociceptifs chez des sujets sains et en réponse à des évènements respiratoires obstructifs chez des patients apnéiques. Notre première étude suggère que la réactivité autonomique cardiaque en réaction à des stimuli nociceptifs est dépendante d’une activation sympathique qui est préservée dans tous les stades du sommeil. De plus, bien que cette réactivité cardiaque soit présente même lorsque la stimulation ne donne pas lieu à une réaction d’éveil, elle est plus importante si la stimulation est suivie d’une réaction d’éveil cortical, et ceci quelque soit le stade de sommeil. La deuxième étude, réalisée chez des patients apnéiques, montre que la réactivité autonomique en réponse aux évènements respiratoires obstructifs est dépendante essentiellement de la réactivité sympathique qui est modulée par le processus de réaction d’éveil plutôt que par les stades de sommeil ou par la sévérité des évènements respiratoires. Enfin, la troisième étude révèle qu’un niveau d’activité sympathique cardiaque élevé avant les stimulations nociceptives ou pendant les évènements respiratoires obstructifs peut favoriser l’apparition de réactions d’éveil. En conclusion, nos résultats sont en faveur du maintien de la réactivité sympathique cardiaque à des évènements aversifs au cours du sommeil et ceci dans tous les stades de sommeil. Cette réactivité sympathique est essentiellement modulée par le processus qui mène à la réaction d’éveil cortical, processus auquel semble participer un niveau sympathique basal élevéThe aim of this work was to study cardiac autonomic reactivity to aversive stimulations during sleep and the phenomena that could modulate this reactivity. We used time-frequency method of RR intervals variability (or heart rate variability), based on wavelet transform during nociceptive stimulations in healthy subjects and obstructive respiratory events in apnoeic patients. Our first study showed that the cardiac autonomic reactivity to nociceptive stimulations is sympathetically-driven cardiac activation in reaction, and preserved during all sleep stages. Furthermore, albeit cardiac reactivity persisted even in the absence of arousals, it was higher when a cortical arousal followed the noxious stimulus whatever the sleep stages. Our second work showed, in apnoeic patients, that cardiac autonomic reactivity in response to obstructive respiratory events was also dependent on sympathetic reactivity, mainly modulated by arousal process rather than sleep stages or severity of respiratory events. At last, our third work showed that cardiac sympathetic level before nociceptive stimuli or during respiratory events could favour cortical arousal. In conclusion, cardiac sympathetic reactivity in response to aversive stimuli during sleep is preserved during all sleep stages. This sympathetic reactivity is modulated by arousal process rather than sleep stages or severity of respiratory events. Cardiac sympathetic activity during sleep could take part in arousal process, by favouring cortical arousa

Comment le cerveau et le cœur se parlent: étude électrophysiologique du contrôle autonome central chez l'Homme

Ce mémoire d’habilitation à diriger des recherches présente une synthèse de mon parcours, de mes enseignements et mes travaux depuis mon doctorat. La synthèse bibliographique du présent travail a pour vocation de rappeler le contexte théorique dans lequel ce travail expérimental a été développé, notamment quelle fonction la communauté scientifique attribue au système nerveux autonome, sa relation avec l’activité du système nerveux central, et enfin son organisation générale fonctionnelle et anatomique. Une synthèse bibliographique présente également les outils d’étude du système nerveux autonome, et notamment l’étude de la variabilité RR par des analyses temps-fréquence, utilisées dans ces travaux. Le projet scientifique que j’ai développé a eu pour ambition d’étudier cette réponse autonome cardiaque et notamment : 1) la dynamique du contrôle autonome à l’origine de l’activation cardiaque et ses facteurs modulateurs ; 2) ses intérêts cliniques éventuels à la fois pour détecter des évènements douloureux mais également concernant la santé cardiovasculaire ; 3) le substrat neuroanatomique à l’origine de cette réponse. Pour cela, la dynamique des intervalles RR et sa décomposition spectrale temps-fréquence ont permis l’exploration des réactivités sympathique et parasympathique chez des sujets sains et des patients. Nous avons observé que : 1) les stimulations aversives nociceptives mobilisent le tonus sympathique cardiaque et accélère le rythme cardiaque à un même niveau quel que soit l’état de vigilance. Ces réponses sympathiques cardiaques, pendant le sommeil, sont toutefois majorées en présence d’une réaction corticale. A l’éveil, le contexte émotionnel dans lequel ces stimulations sont délivrées peut moduler la réactivité sympathique cardiaque. Ainsi, bien qu’il ne semble pas nécessaire d’avoir une contribution du cortex pour expliquer cette réactivité sympathique cardiaque, ce travail illustre la modulation du cortex sur ces réponses sympathiques cardiaques, et son haut degré d’intégration. 2) Nous avons également pu constater que, si on retrouve cette réactivité sympathique en réponse à un geste clinique douloureux, elle est réduite en cas d’analgésie. Malgré ça, cette réactivité n’étant pas spécifique de la douleur, elle n’est pas performance pour détecter les évènements douloureux. Associée à des marqueurs plus spécifiques, comme la réponse corticale (électroencéphalographique) à la douleur, elle devient plus performante pour approcher la douleur perçue. Également, ces activations sympathiques cardiaques semblent délétères pour la santé cardiovasculaire, puisque répétées pendant le sommeil, elle sont associées à terme à une plus grande rigidité artérielle et un risque majoré d’hypertension artérielle. 3) Finalement, à partir de stimulations électriques intra-corticales, et l’étude intra-corticale des crises d’épilepsie temporale, nous avons observé qu’un réseau central autonome stimulé provoque des réponses à la fois tachycardes et bradycardes. Ils présentent également une forme d’organisation hiérarchique, où ces structures corticales semblent les plus réactives et les plus impliqués dans la régulation autonome, mais d’autres réseaux pourraient aussi contribuer à cette régulation. A la lumière de ces travaux, il apparait que le système nerveux autonome présente un haut degré d’intégration. Son activité est indissociable de celle du système nerveux central et pourrait, au contraire, contribuer à renseigner sur son état. Reste que l’activation répétée de cette réponse sympathique pourrait être délétère pour la santé cardio-vasculaire. Finalement, il reste à mieux comprendre : 1) l’organisation des structures corticales impliquées dans cette régulation autonome, et les distinguées de celles impliquées dans l’intéroception ; 2) l’interaction entre les différents processus associés au contrôle autonome central, comme l’interaction entre motricité et respiration, et enfin 3) de développer des méthodes d’analyses innovantes permettant de réaliser ces travaux

EEG changes reflecting pain: is alpha suppression better than gamma enhancement?

International audienc

Psychometric properties of the Spanish version of the Sleep Hygiene Index

The Sleep Hygiene Index (SHI) has shown adequate psychometric properties in samples from several countries but has not been validated in Spanish. The aims of the study were to translate the original (i.e., English) version of the SHI into Spanish and to evaluate the psychometric properties of this instrument (i.e., factor structure, internal consistency reliability, and concurrent, predictive and discriminant validity) in Spanish adults. The overall sample, comprising 548 university students, was divided into two groups based on their self-reported insomnia symptoms (Insomnia Severity Index) because sleep hygiene has been shown to be closely related to insomnia. The Pittsburgh Sleep Quality Index and Stanford Sleepiness Scale were used for testing concurrent validity. The Depression, Anxiety and Stress Scale was used for testing predictive validity. Three items were dropped from the original SHI scale due to their low factor loadings. A principal component analysis revealed a four-factor solution for the SHI, accounting for 65.58% of the total variance in the overall sample, for 65.34% in the non-insomnia group, and for 63.50% in the insomnia group. Factor 1 comprised items regarding sleep-disrupting behaviors; Factor 2 comprised items regarding cognitive activation; Factor 3 comprised items about bedroom comfort; and Factor 4 comprised items on sleep/wake time. Omega coefficient indices for the SHI ranged from .751 to .878 in the overall sample, from .734 to .822 in the non-insomnia group, and from .724 to .835 in the insomnia group. The Spanish version of the SHI can be regarded as a reliable tool with adequate concurrent and predictive validity for assessing sleep hygiene in Spanish people with or without insomnia symptoms