L'influence des oscillations en delta sur la sélection d'une action

Résumé : La capacité de décider parmi plusieurs possibilités d'actions, grâce à l'information sensorielle disponible, est essentielle à un organisme interagissant avec un environnement complexe. Les modèles actuels de sélection d'une action soutiennent que le cerveau traite continuellement l'information sensorielle afin de planifier plusieurs possibilités d'action en parallèle. Dans cette perspective, ces représentations motrices, associées à chaque possibilité d'action, sont en constante compétition entre elles. Afin qu'une alternative puisse être sélectionnée pour le mouvement, une valeur de pondération, intégrant une multitude de facteurs, doit être associée à chacun des plans moteurs afin de venir moduler la compétition. Plusieurs études se sont intéressées aux différents facteurs modulant la sélection de l'action, tels que la disposition de l'environnement, le coût des actions, le niveau de récompense, etc. Par contre, il semble qu'aucune étude n'ait rapporté ce qu'il advient lorsque la valeur de pondération de chacune des actions possibles est identique. Dans ce contexte, quel est l'élément permettant de venir moduler la sélection de l'action? De ce fait, l'objectif principal de mon projet de maitrise est d'investiguer le facteur permettant au cerveau de sélectionner une action lorsque tous les facteurs rapportés dans la littérature sont contrôlés. De récentes données ont montré que les oscillations corticales lentes dans la bande delta peuvent servir d'instrument de sélection attentionnelle en modulant l'amplitude de la réponse neuronale. Ainsi, les stimuli arrivant dans le cortex pendant une phase en delta de forte excitabilité sont amplifiés, tandis que ceux arrivant lors d'une phase en delta de faible excitabilité sont atténués. Ceci dit, il est possible que la phase en delta dans laquelle se trouve le cerveau au moment d'effectuer la sélection d'une action puisse influencer la décision. Utilisant une tâche de sélection de main, cette étude teste l'hypothèse que la sélection de la main est associée à la phase en delta des ensembles neuronaux codant le mouvement de chacune des mains, lorsque tous les facteurs connus influençant la décision sont contrôlés. L'électroencéphalographie (EEG) fut utilisée afin d'enregistrer les signaux corticaux pendant que les participants effectuaient une tâche de sélection de main dans laquelle ils devaient, à chaque essai, atteindre une cible visuelle aussi rapidement que possible en utilisant la main de leur choix. La tâche fut conçue de façon à ce que les facteurs spatiaux et biomécaniques soient contrôlés. Ceci fut réalisé enidentifiant premièrement, sur une base individuelle, l'emplacement de la cible pour laquelle les mains droite et gauche avaient une probabilité équivalente d'être choisies (point d'égalité subjective, PSE). Ensuite, dans l'expérience principale, les participants effectuaient plusieurs mouvements d'atteinte vers des cibles positionnées près et loin du PSE, toujours avec la main de leur choix. L'utilisation de cinq cibles très près du PSE a permis de collecter de nombreux essais dans lesquels la main droite et la main gauche furent sélectionnées en réponse à un même stimulus visuel. Ceci a ainsi permis d'analyser les signaux des deux cortex dans des conditions d'utilisation de la main droite et gauche, tout en contrôlant pour les autres facteurs pouvant moduler la sélection de la main. Les résultats de cette recherche révèlent que l'hémisphère cortical se trouvant dans la phase la plus excitable en delta (près du pic négatif), lors de l'apparition du stimulus, est associé à la fois à la main qui sera sélectionnée ainsi qu'au temps de réaction. Ces résultats montrent que l'excitabilité corticale momentanée (phase du signal) pourrait agir comme un facteur modulant la sélection d'une action. Dans cette optique, ces données élargissent considérablement les modèles actuels en montrant que la sélection d'une action est en partie déterminée par l'état du cerveau au moment d'effectuer un choix, d'une manière qui est indépendante de toutes les variables de décision connues.Abstract : Action selection is thought to be achieved by competitive interactions between simultaneously co-existing motor representations associated with each potential action. Critically, selection via competition requires biasing signals to enable only one of these alternatives to be selected. Here we use electroencephalography in a unique hand selection task in which all decision variables are controlled, and show that the cortical hemisphere that is in the most excitable phase of delta frequency band at target onset dictates the hand to be selected as well as reaction time. These results demonstrate that the momentary excitability of neuronal ensembles in which motor representations are encoded can bias action selection

Modeling RNA tertiary structure motifs by graph-grammars

A new approach, graph-grammars, to encode RNA tertiary structure patterns is introduced and exemplified with the classical sarcin–ricin motif. The sarcin–ricin motif is found in the stem of the crucial ribosomal loop E (also referred to as the sarcin–ricin loop), which is sensitive to the α-sarcin and ricin toxins. Here, we generate a graph-grammar for the sarcin-ricin motif and apply it to derive putative sequences that would fold in this motif. The biological relevance of the derived sequences is confirmed by a comparison with those found in known sarcin–ricin sites in an alignment of over 800 bacterial 23S ribosomal RNAs. The comparison raised alternative alignments in few sarcin–ricin sites, which were assessed using tertiary structure predictions and 3D modeling. The sarcin–ricin motif graph-grammar was built with indivisible nucleotide interaction cycles that were recently observed in structured RNAs. A comparison of the sequences and 3D structures of each cycle that constitute the sarcin–ricin motif gave us additional insights about RNA sequence–structure relationships. In particular, this analysis revealed the sequence space of an RNA motif depends on a structural context that goes beyond the single base pairing and base-stacking interactions

Opioid prescribing practices and training needs of Québec family physicians for chronic noncancer pain

Abstract : AIM: To examine medical practices and training needs of Québec family physicians with respect to pain management and opioid prescription for chronic noncancer pain (CNCP). METHODOLOGY: An online survey was carried out in 2016. RESULTS: Of 636 respondents (43.0% men; 54.3% ≥ 50 years old), 15.2% and 70.9% felt very or somewhat confident that they could properly prescribe opioids for CNCP. Concerns related to abuse (72.5% strongly/somewhat agree), dependence (73.2%), and lack of support (75.4%) were the main barriers reported. Only 19.7% always/often screened their patients for risks of abuse and dependence using a screening tool. About two-thirds of participants (65.7%) had recently (last five years) taken part in continuing education programs on opioid use for CNCP and 73.4% on CNCP management. Patient evaluation and differential diagnoses of chronic pain syndromes were rated as a top priority for further training. CONCLUSIONS: This study provides insights into Québec family physicians' concerns, practices, and needs with respect to the management of CNCP. Physicians' difficulties around the application of strategies to mitigate the problem of opioid abuse and addiction are worrying. The need to better train physicians in the field of pain and addiction cannot be emphasized enough

Advancing Age Alters the Contribution of Calcium Release From Smooth Endoplasmic Reticulum Stores in Superior Cervical Ganglion Cells

In superior cervical ganglion (SCG) neurons calcium-induced calcium release (CICR), mediated by ryanodine receptors (RyRs), contributes to stimulation-evoked intracellular calcium ([Ca2+]i) transients. Hypothesis: The contribution of CICR to electrical field stimulation (EFS)–evoked [Ca2+]i transients in SCG cells declines with senescence and may be partially recovered in the presence of caffeine. We measured EFS-evoked [Ca2+]i transients in isolated fura-2–loaded SCG cells from Fischer-344 rats aged 6, 12, and 24 months with either the RyR antagonist ryanodine to block the contribution of CICR to [Ca2+]i transients or caffeine to sensitize CICR to EFS. EFS-evoked [Ca2+]i transients increased from 6 to 12 months and declined at 24 months and ryanodine decreased [Ca2+]i transients in SCG cells from 6- and 12-month-old animals only. Caffeine significantly increased EFS-evoked [Ca2+]i transients in all age groups. These data suggest that CICR declines with senescence and residual CICR function may be reclaimed in senescent cells with caffeine

Zika virus causes persistent infection in porcine conceptuses and may impair health in offspring

Outcomes of Zika virus (ZIKV) infection in pregnant women vary from the birth of asymptomatic offspring to abnormal development and severe brain lesions in fetuses and infants. There are concerns that offspring affected in utero and born without apparent symptoms may develop mental illnesses. Therefore, animal models are important to test interventions against in utero infection and health sequelae in symptomatic and likely more widespread asymptomatic offspring. To partially reproduce in utero infection in humans, we directly inoculated selected porcine conceptuses with ZIKV. Inoculation resulted in rapid trans-fetal infections, persistent infection in conceptuses, molecular pathology in fetal brains, fetal antibody and type I interferon responses. Offspring infected in utero showed ZIKV in their fetal membranes collected after birth. Some in utero affected piglets were small, depressed, had undersized brains, and showed seizures. Some piglets showed potentially increased activity. Our data suggest that porcine model of persistent in utero ZIKV infection has a strong potential for translational research and can be used to test therapeutic interventions in vivo

L'influence des oscillations en delta sur la sélection d'une action

Résumé : La capacité de décider parmi plusieurs possibilités d'actions, grâce à l'information sensorielle disponible, est essentielle à un organisme interagissant avec un environnement complexe. Les modèles actuels de sélection d'une action soutiennent que le cerveau traite continuellement l'information sensorielle afin de planifier plusieurs possibilités d'action en parallèle. Dans cette perspective, ces représentations motrices, associées à chaque possibilité d'action, sont en constante compétition entre elles. Afin qu'une alternative puisse être sélectionnée pour le mouvement, une valeur de pondération, intégrant une multitude de facteurs, doit être associée à chacun des plans moteurs afin de venir moduler la compétition. Plusieurs études se sont intéressées aux différents facteurs modulant la sélection de l'action, tels que la disposition de l'environnement, le coût des actions, le niveau de récompense, etc. Par contre, il semble qu'aucune étude n'ait rapporté ce qu'il advient lorsque la valeur de pondération de chacune des actions possibles est identique. Dans ce contexte, quel est l'élément permettant de venir moduler la sélection de l'action? De ce fait, l'objectif principal de mon projet de maitrise est d'investiguer le facteur permettant au cerveau de sélectionner une action lorsque tous les facteurs rapportés dans la littérature sont contrôlés. De récentes données ont montré que les oscillations corticales lentes dans la bande delta peuvent servir d'instrument de sélection attentionnelle en modulant l'amplitude de la réponse neuronale. Ainsi, les stimuli arrivant dans le cortex pendant une phase en delta de forte excitabilité sont amplifiés, tandis que ceux arrivant lors d'une phase en delta de faible excitabilité sont atténués. Ceci dit, il est possible que la phase en delta dans laquelle se trouve le cerveau au moment d'effectuer la sélection d'une action puisse influencer la décision. Utilisant une tâche de sélection de main, cette étude teste l'hypothèse que la sélection de la main est associée à la phase en delta des ensembles neuronaux codant le mouvement de chacune des mains, lorsque tous les facteurs connus influençant la décision sont contrôlés. L'électroencéphalographie (EEG) fut utilisée afin d'enregistrer les signaux corticaux pendant que les participants effectuaient une tâche de sélection de main dans laquelle ils devaient, à chaque essai, atteindre une cible visuelle aussi rapidement que possible en utilisant la main de leur choix. La tâche fut conçue de façon à ce que les facteurs spatiaux et biomécaniques soient contrôlés. Ceci fut réalisé enidentifiant premièrement, sur une base individuelle, l'emplacement de la cible pour laquelle les mains droite et gauche avaient une probabilité équivalente d'être choisies (point d'égalité subjective, PSE). Ensuite, dans l'expérience principale, les participants effectuaient plusieurs mouvements d'atteinte vers des cibles positionnées près et loin du PSE, toujours avec la main de leur choix. L'utilisation de cinq cibles très près du PSE a permis de collecter de nombreux essais dans lesquels la main droite et la main gauche furent sélectionnées en réponse à un même stimulus visuel. Ceci a ainsi permis d'analyser les signaux des deux cortex dans des conditions d'utilisation de la main droite et gauche, tout en contrôlant pour les autres facteurs pouvant moduler la sélection de la main. Les résultats de cette recherche révèlent que l'hémisphère cortical se trouvant dans la phase la plus excitable en delta (près du pic négatif), lors de l'apparition du stimulus, est associé à la fois à la main qui sera sélectionnée ainsi qu'au temps de réaction. Ces résultats montrent que l'excitabilité corticale momentanée (phase du signal) pourrait agir comme un facteur modulant la sélection d'une action. Dans cette optique, ces données élargissent considérablement les modèles actuels en montrant que la sélection d'une action est en partie déterminée par l'état du cerveau au moment d'effectuer un choix, d'une manière qui est indépendante de toutes les variables de décision connues.Abstract : Action selection is thought to be achieved by competitive interactions between simultaneously co-existing motor representations associated with each potential action. Critically, selection via competition requires biasing signals to enable only one of these alternatives to be selected. Here we use electroencephalography in a unique hand selection task in which all decision variables are controlled, and show that the cortical hemisphere that is in the most excitable phase of delta frequency band at target onset dictates the hand to be selected as well as reaction time. These results demonstrate that the momentary excitability of neuronal ensembles in which motor representations are encoded can bias action selection

Robust Nonlinear Fusion of Inertial and Visual Data for position, velocity and attitude estimation of UAV

This paper presents a coupled observer that uses accelerometer, gyrometer and vision sensors to provide estimates of pose and linear velocity for an aerial robotic vehicle. The observer is based on a non-linear complimentary filter framework and incorporates adaptive estimates of measurement bias in gyrometers and accelerometers commonly encountered in low-cost inertial measurement systems. Asymptotic stability of the observer estimates is proved as well as bounded energy of the observer error signals. Experimental data is provided for the proposed filter run on data obtained from an experiment involving a remotely controlled helicopter