Alteration of size perception: serotonin has opposite effects on the aggressiveness of crayfish confronting either a smaller or a larger rival

International audienceWe injected serotonin (5-HT) into adult male crayfish before pairing them with size-matched non-injected competitors, and observed dyadic agonistic interactions. Paradoxically, 5-HT elicited opposite behavioral responses if the injected animal was opposed by a smaller or larger rival: the level of aggressiveness of the injected crayfish was higher when facing a larger rival but lower when facing a smaller rival. Our results indicate that the effects of 5-HT on aggressiveness are dependent on the perception of the relative size difference of the opponent. In both cases, however, 5-HT significantly delayed the decision to retreat. We conclude that 5-HT does not primarily act on aggressiveness but rather on the brain centers that integrate risk assessment and/or decision making, which then modulate the aggressive response. Our findings support a reinterpretation of the role of 5-HT in crustacean agonistic behavior that may be of interest for studies of other animals

Homogénéisation périodique de plaques raidies à résonance interne

This work is devoted to the modeling of two types of contrasted structured plates that exhibit non-conventional dynamic behavior : the first one corresponds to periodic unidirectionally stiffened plates and the second one corresponds to orthogonally stiffened plates. The different regimes of behavior are specified, according to the mechanical and geometrical parameters of the beam and the plate. The dynamic behavior of such stiffened plates is established by up-scaling, through multi-scale asymptotic method, the linear local description of the plate and the stiffening beams coupled together. The behavior is derived from the three-dimensional elastodynamic laws of the materials combined with asymptotic expansions formulation. The study focuses on situations of inner resonance that corresponds to specific mechanical contrasts between the beam and plate parameters. The analysis clearly evidences the enriched kinematics of such plate and yields to a synthetic and analytic macroscopic representation that encompasses the flexural and torsional mechanisms, as well as guided waves. In the case of unidirectionally ribbed plates, an effective hybrid beam/plate model is obtained and the analytical expressions of effective parameters are specified. It results in a beam-like operator that provides a simple understanding of the behavior taking into account inner resonance. This atypical model accounts from the coexistence of two types of dynamic regimes. The unusual dispersion features of flexural and torsional waves arise from frequency dependent parameters, namely, the effective mass, the effective rotational inertia and the effective torsional spring rigidity associated with the plate. The theory is then extended to an orthogonally ribbed plate, and yields a non-conventional plate model with frequency dependent parameters. These results allow investigating the atypical dispersion equation with respect to the geometrical and mechanical contrasts of the structural components. The validity and robustness of the model are also verified by comparing theoretical predictions with finite element based computations, namely the WFEM (Wave Finite Element Method). Comparisons show that mechanisms identified numerically are correctly predicted by the proposed homogenized model. Finally, two mock-ups are considered experimentally, corresponding to uni-directionally ribbed plate with geometrical contrast and orthogonally ribbed plates involving geometrical and mechanical contrasts. The out-of-plane displacement field under random excitation is measured using a scanning laser vibrometer, then post-processed using the IWC (Inhomogeneous Wave Correlation) method. This is performed for various internal boundary conditions and added mass to highlight the ability of the homogenized model to describe different configurations. A good agreement is found between the experimental measurements and the analytical predictions. The presented approach can be used to describe the motion of ribbed panels of industrial interest and/or to design structures having specific atypical features in a given frequency range.Ce travail est consacré à la description macroscopique de deux types de plaques structurées contrastées dont le comportement dynamique est atypique : le premier cas correspond à une plaque raidie dans une direction par des raidisseurs régulièrement espacés, le second correspond au cas d’une plaque bi-raidie dans les deux directions par un treillis périodique de poutres. Les différents régimes de comportement sont spécifiés en fonction des paramètres mécaniques et géométriques des raidisseurs et de la plaque. Le comportement dynamique de ces plaques est établi en faisant émerger, par homogénéisation asymptotique, la description locale et globale. Le modèle est construit à partir des équations élasto-dynamiques tri-dimensionnelles du matériau combinées à des développements asymptotiques. Le travail se concentre sur des situations de résonance interne qui correspondent à des contrastes spécifiques entre les paramètres de la plaque et du raidisseur. L’analyse met clairement en évidence les cinématiques enrichies de la plaque et aboutit à un modèle analytique macroscopique qui inclut les mécanismes de torsion et de flexion. Dans le cas de la plaque mono-raidie, un modèle hybride fait intervenir des paramètres effectifs dont les expressions analytiques sont précisées. Ce modèle est analogue à un modèle de poutre et permet d’appréhender le comportement de la plaque en incluant la résonance interne. Ce modèle non conventionnel montre la coexistence de deux régimes dynamiques. Les caractéristiques de dispersion atypique associées aux ondes de flexion et de torsion proviennent de paramètres effectifs dépendants de la fréquence, comme la masse effective, l’inertie de rotation effective, et la rigidité de torsion effective associées à la plaque. Cette théorie est ensuite étendue au cas de la plaque bi-raidie, et conduit à un opérateur de type plaque non conventionnel incluant des paramètres effectifs. Ces résultats permettent d’examiner des courbes de dispersion atypiques en fonction des contrastes géométriques et mécaniques entre les différents composants. La validité des modèles et leur robustesse sont vérifiées en comparant les résultats analytiques à des simulations numériques de type éléments finis WFEM. Les comparaisons montrent que les mécanismes observables numériquement sont bien décrits par le modèle analytique proposé. Enfin, deux maquettes sont utilisées pour la validation expérimentale : une correspondant à une plaque mono-raidie comportant un contraste géométrique, et l’autre correspondant à la plaque bi-raidie impliquant des contrastes géométrique et mécanique. Les réponses mesurées par vibromètre laser sont traitées par corrélation d’onde IWC. Les mesures sont reproduites pour plusieurs conditions limites de plaques internes et différentes valeurs de masse ajoutées pour montrer la performance du modèle homogénéisé. Une très bonne corrélation apparaît entre les mesures expérimentales et les prédictions issues du modèle. Cette approche peut être utilisée pour décrire le comportement de panneaux raidis industriels et pour concevoir des structures ayant des propriétés spécifiques à certaines fréquences

Periodic homogenization of ribbed plates with iner resonance

Ce travail est consacré à la description macroscopique de deux types de plaques structurées contrastées dont le comportement dynamique est atypique : le premier cas correspond à une plaque raidie dans une direction par des raidisseurs régulièrement espacés, le second correspond au cas d’une plaque bi-raidie dans les deux directions par un treillis périodique de poutres. Les différents régimes de comportement sont spécifiés en fonction des paramètres mécaniques et géométriques des raidisseurs et de la plaque. Le comportement dynamique de ces plaques est établi en faisant émerger, par homogénéisation asymptotique, la description locale et globale. Le modèle est construit à partir des équations élasto-dynamiques tri-dimensionnelles du matériau combinées à des développements asymptotiques. Le travail se concentre sur des situations de résonance interne qui correspondent à des contrastes spécifiques entre les paramètres de la plaque et du raidisseur. L’analyse met clairement en évidence les cinématiques enrichies de la plaque et aboutit à un modèle analytique macroscopique qui inclut les mécanismes de torsion et de flexion. Dans le cas de la plaque mono-raidie, un modèle hybride fait intervenir des paramètres effectifs dont les expressions analytiques sont précisées. Ce modèle est analogue à un modèle de poutre et permet d’appréhender le comportement de la plaque en incluant la résonance interne. Ce modèle non conventionnel montre la coexistence de deux régimes dynamiques. Les caractéristiques de dispersion atypique associées aux ondes de flexion et de torsion proviennent de paramètres effectifs dépendants de la fréquence, comme la masse effective, l’inertie de rotation effective, et la rigidité de torsion effective associées à la plaque. Cette théorie est ensuite étendue au cas de la plaque bi-raidie, et conduit à un opérateur de type plaque non conventionnel incluant des paramètres effectifs. Ces résultats permettent d’examiner des courbes de dispersion atypiques en fonction des contrastes géométriques et mécaniques entre les différents composants. La validité des modèles et leur robustesse sont vérifiées en comparant les résultats analytiques à des simulations numériques de type éléments finis WFEM. Les comparaisons montrent que les mécanismes observables numériquement sont bien décrits par le modèle analytique proposé. Enfin, deux maquettes sont utilisées pour la validation expérimentale : une correspondant à une plaque mono-raidie comportant un contraste géométrique, et l’autre correspondant à la plaque bi-raidie impliquant des contrastes géométrique et mécanique. Les réponses mesurées par vibromètre laser sont traitées par corrélation d’onde IWC. Les mesures sont reproduites pour plusieurs conditions limites de plaques internes et différentes valeurs de masse ajoutées pour montrer la performance du modèle homogénéisé. Une très bonne corrélation apparaît entre les mesures expérimentales et les prédictions issues du modèle. Cette approche peut être utilisée pour décrire le comportement de panneaux raidis industriels et pour concevoir des structures ayant des propriétés spécifiques à certaines fréquences.This work is devoted to the modeling of two types of contrasted structured plates that exhibit non-conventional dynamic behavior : the first one corresponds to periodic unidirectionally stiffened plates and the second one corresponds to orthogonally stiffened plates. The different regimes of behavior are specified, according to the mechanical and geometrical parameters of the beam and the plate. The dynamic behavior of such stiffened plates is established by up-scaling, through multi-scale asymptotic method, the linear local description of the plate and the stiffening beams coupled together. The behavior is derived from the three-dimensional elastodynamic laws of the materials combined with asymptotic expansions formulation. The study focuses on situations of inner resonance that corresponds to specific mechanical contrasts between the beam and plate parameters. The analysis clearly evidences the enriched kinematics of such plate and yields to a synthetic and analytic macroscopic representation that encompasses the flexural and torsional mechanisms, as well as guided waves. In the case of unidirectionally ribbed plates, an effective hybrid beam/plate model is obtained and the analytical expressions of effective parameters are specified. It results in a beam-like operator that provides a simple understanding of the behavior taking into account inner resonance. This atypical model accounts from the coexistence of two types of dynamic regimes. The unusual dispersion features of flexural and torsional waves arise from frequency dependent parameters, namely, the effective mass, the effective rotational inertia and the effective torsional spring rigidity associated with the plate. The theory is then extended to an orthogonally ribbed plate, and yields a non-conventional plate model with frequency dependent parameters. These results allow investigating the atypical dispersion equation with respect to the geometrical and mechanical contrasts of the structural components. The validity and robustness of the model are also verified by comparing theoretical predictions with finite element based computations, namely the WFEM (Wave Finite Element Method). Comparisons show that mechanisms identified numerically are correctly predicted by the proposed homogenized model. Finally, two mock-ups are considered experimentally, corresponding to uni-directionally ribbed plate with geometrical contrast and orthogonally ribbed plates involving geometrical and mechanical contrasts. The out-of-plane displacement field under random excitation is measured using a scanning laser vibrometer, then post-processed using the IWC (Inhomogeneous Wave Correlation) method. This is performed for various internal boundary conditions and added mass to highlight the ability of the homogenized model to describe different configurations. A good agreement is found between the experimental measurements and the analytical predictions. The presented approach can be used to describe the motion of ribbed panels of industrial interest and/or to design structures having specific atypical features in a given frequency range

Sensibilisation centrale à la douleur à court et à long terme (étude in vivo du rôle des canaux calciques de type L des neurones de la corne dorsale de la moëlle épinière)

Les neurones relais de la corne dorsale de la moelle épinière présentent des propriétés intrinsèques d'amplification des messages afférents qui reposent notamment sur des courants calciques de type L. Nous avons étudié chez le rat, in vivo, l'impact de ces courants L dans deux formes de sensibilisation douloureuse, à court terme le windup, et à long terme, l'allodynie tactile sur un modèle de neuropathie périphérique (SNL). Par des approches d'électromyographie, d'électrophysiologie extracellulaire, de patch clamp dans la corne dorsale de la moelle épinière, de pharmacologie et par une stratégie antisens pour supprimer l'expression des courants L, nous avons montré que les 2 sous-types de canaux L exprimés dans la moelle (Cav1.2 et Cav1.3) sont des éléments clés du windup. D'autre part, Cav1.2, mais pas Cav1.3 est un élément essentiel dans la sensibilisation mécanique associée au modèle SNL, et ses effets passent par l'activation de gènes dans les neurones profonds de la corne dorsale.Deep dorsal horn neurons (DHN) of the spinal cord express intrinsic amplification properties of afferent input that rely on L-type calcium channels. We studied in rat, in vivo, the role of L-type calcium currents in two forms of central sensitization, short term windup and long-term tactile allodynia induced by spinal nerve ligation (SNL). By electrophysiological recordings, i.e, electromyographic, extracellular, and dorsal horn patch clamp, by pharmacological approaches and by using an antisense strategy to block the expression of L-type currents, we showed that the two L-channel subtypes expressed in the spinal cord (Cav1.2 and Cav1.3) are crucial for the expression of windup. Moreover, Cav1.2 but not Cav1.3 is a key player of SNL-induced long term sensitization. Finally, Cav1.2 effects are mediated by gene activation in deep DHNs.BORDEAUX2-BU Santé (330632101) / SudocSudocFranceF

Dynamics of periodic ribbed plates with inner resonance Analytical homogenized model and dispersion features

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Homogenized model of unconventional dynamic behaviour of periodic plates and experimental comparisons

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Dynamic Bending Model Describing the Generation of Negative Stiffness by Buckled Beams: Qualitative Analysis and Experimental Verification

This work addresses the dynamic modeling of a negative stiffness absorber consisting of an assembly of curved beams. Design rules are derived from the orders of magnitude of stiffness and elastic energy stored by the negative stiffness elements. Although static and dynamic performances are widely documented using equivalent spring–mass system equations of motion, this paper presents a modeling approach based on beam dynamics to predict the behavior by incorporating the generation of negative stiffness with prestressed Euler beams. The static behavior is first recalled to feed the dynamic beam model with realistic orders of magnitude. The latter is derived from the beam balance instead of the spring–mass system and aims at solving the beam problem, which encompasses more realistic phenomena compared to introducing the equivalent stiffness in the spring–mass equation of motion. The consistency of the beam modeling is confirmed by comparison with available models in the literature and finite element simulations. A mock-up is built in which beam-type components are 3D-printed. Axial loading is introduced on the curved beams to evaluate its influence on the response of the isolator, and the observed softening trend complies with the theoretical predictions

Sound radiation analysis with an enriched Timoshenko beam model based on second strain gradient theory

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Dynamics of ribbed plates with inner resonance: Analytical homogenized models and experimental validation

status: publishe

Modulating Neural Circuits of Pain in Preclinical Models: Recent Insights for Future Therapeutics

Chronic pain is a pathological state defined as daily pain sensation over three consecutive months. It affects up to 30% of the general population. Although significant research efforts have been made in the past 30 years, only a few and relatively low effective molecules have emerged to treat chronic pain, with a considerable translational failure rate. Most preclinical models have focused on sensory neurotransmission, with particular emphasis on the dorsal horn of the spinal cord as the first relay of nociceptive information. Beyond impaired nociceptive transmission, chronic pain is also accompanied by numerous comorbidities, such as anxiety–depressive disorders, anhedonia and motor and cognitive deficits gathered under the term “pain matrix”. The emergence of cutting-edge techniques assessing specific neuronal circuits allow in-depth studies of the connections between “pain matrix” circuits and behavioural outputs. Pain behaviours are assessed not only by reflex-induced responses but also by various or more complex behaviours in order to obtain the most complete picture of an animal’s pain state. This review summarises the latest findings on pain modulation by brain component of the pain matrix and proposes new opportunities to unravel the mechanisms of chronic pain