Ensemble of coupling forms and networks among brain rhythms as function of states and cognition

We acknowledge support from the W. M. Keck Foundation, and the US Israel Binational Science Foundation (BSF Grant 2020020). We also thank Dr. Sergi Garcia-Retortillo for stimulating discussions and helpful comments on the manuscript.The current paradigm in brain research focuses on individual brain rhythms, their spatiotemporal organization, and specific pairwise interactions in association with physiological states, cognitive functions, and pathological conditions. Here we propose a conceptually different approach to understanding physiologic function as emerging behavior from communications among distinct brain rhythms. We hypothesize that all brain rhythms coordinate as a network to generate states and facilitate functions. We analyze healthy subjects during rest, exercise, and cognitive tasks and show that synchronous modulation in the microarchitecture of brain rhythms mediates their cross-communications. We discover that brain rhythms interact through an ensemble of coupling forms, universally observed across cortical areas, uniquely defining each physiological state. We demonstrate that a dynamic network regulates the collective behavior of brain rhythms and that network topology and links strength hierarchically reorganize with transitions across states, indicating that brain-rhythm interactions play an essential role in generating physiological states and cognition.W.M. Keck FoundationUS-Israel Binational Science Foundation 202002

The brain in flow: a systematic review on the neural basis of the flow state

Background: Flow state is a subjective experience that people report when task performance is experienced as automatic, intrinsically rewarding, optimal and effortless. While this intriguing phenomenon is the subject of a plethora of behavioural studies, only recently researchers have started to look at its neural correlates. Here, we aim to systematically and critically review the existing literature on the neural correlates of the flow state. Methods: Three electronic databases (Web of Science, Scopus and PsycINFO) were searched to acquire information on eligible articles in July, 2021, and updated in March, 2022. Studies that measured or manipulated flow state (through questionnaires or employing experimental paradigms) and recorded associated brain activity with electroencephalography (EEG), functional magnetic resonance (fMRI) or functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) or manipulated brain activity with transcranial direct current stimulation (tDCS) were selected. We used the Cochrane Collaboration Risk of Bias 2 (RoB 2) tool to assess the methodological quality of eligible records. Results: In total, 25 studies were included, which involved 471 participants. In general, the studies that experimentally addressed flow state and its neural dynamics seem to converge on the key role of structures linked to attention, executive function and reward systems, giving to the anterior brain areas (e.g., the DLPC, MPFC, IFG) a crucial role in the experience of flow. However, the dynamics of these brain regions during flow state are inconsistent across studies. Discussion: In light of the results, we conclude that the current available evidence is sparse and inconclusive, which limits any theoretical debate. We also outline major limitations of this literature (the small number of studies, the high heterogeneity across them and their important methodological constraints) and highlight several aspects regarding experimental design and flow measurements that may provide useful avenues for future studies on this topic.Spanish Government 20CO1/012863Ministry of Science and Innovation, Spain (MICINN) Spanish Government PID2019-105635GBI00Junta de Andalucia DOC_0022

Clinical Presentation, Management, and Evolution of Lymphomas in Patients with Inflammatory Bowel Disease: An ENEIDA Registry Study

Simple Summary An increased risk of hematological malignancies, mainly lymphomas, has been described in patients with inflammatory bowel disease (IBD). Because there are scarce data about the management and evolution of lymphomas in patients with IBD, the aim of our study was to analyze these points in those patients with IBD and lymphoma diagnosis included in the prospectively maintained ENEIDA registry of GETECCU. We identified 52 patients (2.4 cases of lymphoma/1000 patients with IBD). We found that most IBD patients had been treated with thiopurines and/or anti-TNF agents before lymphoma diagnosis, and these patients were younger at diagnosis of lymphoma than those not treated with these drugs. Relapse and mortality of lymphoma were not related with these therapies. The five-year survival rate was 85% for non-Hodgkin lymphoma and 84% in patients with Hodgkin lymphoma. An increased risk of lymphoma has been described in patients with inflammatory bowel disease (IBD). The aims of our study were to determine the clinical presentation, the previous exposure to immunosuppressive and biologic therapies, and the evolution of lymphomas in patients with IBD. IBD patients with diagnosis of lymphoma from October 2006 to June 2021 were identified from the prospectively maintained ENEIDA registry of GETECCU. We identified 52 patients (2.4 cases of lymphoma/1000 patients with IBD; 95% CI 1.8-3.1). Thirty-five were men (67%), 52% had ulcerative colitis, 60% received thiopurines, and 38% an anti-TNF drug before lymphoma diagnosis. Age at lymphoma was lower in those patients treated with thiopurines (53 +/- 17 years old) and anti-TNF drugs (47 +/- 17) than in those patients not treated with these drugs (63 +/- 12; p < 0.05). Five cases had relapse of lymphoma (1.7 cases/100 patient-years). Nine patients (17%) died after 19 months (IQR 0-48 months). Relapse and mortality were not related with the type of IBD or lymphoma, nor with thiopurines or biologic therapies. In conclusion, most IBD patients had been treated with thiopurines and/or anti-TNF agents before lymphoma diagnosis, and these patients were younger at diagnosis of lymphoma than those not treated with these drugs. Relapse and mortality of lymphoma were not related with these therapies

Immigrant IBD Patients in Spain Are Younger, Have More Extraintestinal Manifestations and Use More Biologics Than Native Patients

BackgroundPrevious studies comparing immigrant ethnic groups and native patients with IBD have yielded clinical and phenotypic differences. To date, no study has focused on the immigrant IBD population in Spain. MethodsProspective, observational, multicenter study comparing cohorts of IBD patients from ENEIDA-registry who were born outside Spain with a cohort of native patients. ResultsWe included 13,524 patients (1,864 immigrant and 11,660 native). The immigrants were younger (45 +/- 12 vs. 54 +/- 16 years, p < 0.001), had been diagnosed younger (31 +/- 12 vs. 36 +/- 15 years, p < 0.001), and had a shorter disease duration (14 +/- 7 vs. 18 +/- 8 years, p < 0.001) than native patients. Family history of IBD (9 vs. 14%, p < 0.001) and smoking (30 vs. 40%, p < 0.001) were more frequent among native patients. The most prevalent ethnic groups among immigrants were Caucasian (41.5%), followed by Latin American (30.8%), Arab (18.3%), and Asian (6.7%). Extraintestinal manifestations, mainly musculoskeletal affections, were more frequent in immigrants (19 vs. 11%, p < 0.001). Use of biologics, mainly anti-TNF, was greater in immigrants (36 vs. 29%, p < 0.001). The risk of having extraintestinal manifestations [OR: 2.23 (1.92-2.58, p < 0.001)] and using biologics [OR: 1.13 (1.0-1.26, p = 0.042)] was independently associated with immigrant status in the multivariate analyses. ConclusionsCompared with native-born patients, first-generation-immigrant IBD patients in Spain were younger at disease onset and showed an increased risk of having extraintestinal manifestations and using biologics. Our study suggests a featured phenotype of immigrant IBD patients in Spain, and constitutes a new landmark in the epidemiological characterization of immigrant IBD populations in Southern Europe

Pasados y presente. Estudios para el profesor Ricardo García Cárcel

Ricardo García Cárcel (Requena, 1948) estudió Historia en Valencia bajo el magisterio de Joan Reglà, con quien formó parte del primer profesorado de historia moderna en la Universidad Autónoma de Barcelona. En esta universidad, desde hace prácticamente cincuenta años, ha desarrollado una extraordinaria labor docente y de investigación marcada por un sagaz instinto histórico, que le ha convertido en pionero de casi todo lo que ha estudiado: las Germanías, la historia de la Cataluña moderna, la Inquisición, las culturas del Siglo de Oro, la Leyenda Negra, Felipe II, Felipe V, Austrias y Borbones, la guerra de la Independencia, la historia cultural, los mitos de la historia de España... Muy pocos tienen su capacidad para reflexionar, ordenar, analizar, conceptualizar y proponer una visión amplia y llena de matices sobre el pasado y las interpretaciones historiográficas. A su laboriosidad inimitable se añade una dedicación sin límites en el asesoramiento de alumnos e investigadores e impulsando revistas, dosieres, seminarios o publicaciones colectivas. Una mínima correspondencia a su generosidad lo constituye este volumen a manera de ineludible agradecimiento

Oscilaciones cerebrales y atención durante y después del ejercicio físico

El ejercicio físico de alta intensidad es una de las actividades más demandante para el organismo a nivel físico y cognitivo. El cerebro juega un papel clave durante el ejercicio, regulando el comportamiento mediante el procesamiento integrado de la información aferente de los diferentes órganos y sistemas fisiológicos, de forma simultánea al envío señales eferentes a esos mismos sistemas para adaptarse a las demandas del entorno y lograr los objetivos propuestos, preservando en todo momento la integridad del organismo (Kayser, 2003). Sin embargo, mientras que la dinámica regulatoria de la mayoría de órganos y sistemas fisiológicos en condiciones de esfuerzo físico están bien descritas en la literatura (e.g., McArdle et al., 2010), poco se sabe acerca de los cambios que se producen en el sistema nervioso central, y en el cerebro en particular (Walsh, 2014; Johansen-Berg & Duzel, 2016). El objetivo principal de la presente tesis doctoral es comprender la dinámica de la actividad cerebral oscilatoria en condiciones de esfuerzo físico, y comprobar si esa dinámica podría estar asociada a mejoras en los procesos atencionales. En términos generales, los escasos estudios que han explorado la actividad cerebral oscilatoria durante la realización de ejercicio físico aeróbico han reportado incrementos significativos en la amplitud de diferentes ritmos cerebrales —principalmente del ritmo alpha—, que perduran durante varios minutos tras el cese del ejercicio (Crabbe & Dishman, 2004). Sin embargo, todavía no se ha establecido un patrón global de comportamiento de la actividad cerebral oscilatoria en condiciones de esfuerzo físico, y los posibles cambios transitorios asociados al procesamiento atencional de estímulos relevantes. En este punto, los procesos atencionales cobran especial relevancia ya que durante la realización de ejercicio físico de alta intensidad es de vital importancia monitorizar no solo la información proveniente de fuentes internas (e.g., órganos y sistemas fisiológicos), sino también la información procedentes estímulos externos potencialmente relevantes para la ejecución del ejercicio (e.g., evitar obstáculos en el camino). De hecho, diversos metanálisis han concluido que, bajo condiciones específicas, una sesión puntual de ejercicio físico aeróbico puede estar asociada a mejoras en el procesamiento atencional, que se ven reflejadas en respuestas comportamentales más rápidas y precisas, así como en ciertos correlatos neurales (cf., Basso & Suzuki, 2017). Sin embargo, se sabe muy poco sobre la dinámica regulatoria de la actividad cerebral oscilatoria durante la realización de ejercicio físico, y su asociación con el procesamiento atencional de estímulos relevantes. La presente tesis doctoral se basa en la convicción de que investigar en profundidad los patrones de actividad cerebral oscilatoria y el procesamiento cognitivo de la información durante la realización de ejercicio físico es un punto de partida clave para comprender la relación ejercicio-cerebro-cognición. Un mayor entendimiento de esta relación podría tener importantes implicaciones en la promoción de la salud (i.e., prevención y diagnóstico de enfermedades físicas y psicológicas), así como en contextos académicos, laborales y deportivos para la mejora del rendimiento. Para ello, se llevaron a cabo tres estudios experimentales desde un enfoque basado en neurociencia cognitiva, donde se combinó el registro psicofisiológico de la actividad cerebral mediante electroencefalografía (EEG) con medidas comportamentales. En el Estudio 1 se investigó la dinámica de la actividad cerebral oscilatoria durante una sesión puntual de ejercicio físico aeróbico de intensidad moderada-alta en comparación con una sesión control de baja intensidad (i.e., diseño intrasujeto). Además, se exploraron los cambios transitorios en la actividad cerebral oscilatoria asociados al procesamiento atencional de estímulos relevantes en una tarea oddball. Los participantes —adultos jóvenes en buena forma física— completaron dos sesiones de ejercicio físico aeróbico a intensidades correspondientes al 80% y al 30% del VO2max. Durante ambas sesiones, se registró la actividad cerebral oscilatoria mediante EEG. Además, se incluyó una tarea oddball que los participantes debían realizar de forma simultánea al ejercicio físico para así analizar los cambios espectrales evocados por los estímulos de la tarea durante el ejercicio. Los resultados, en línea con la literatura previa (Crabbe & Dishman, 2004), mostraron una mayor amplitud en la mayor parte del espectro de frecuencias del EEG durante la sesión de ejercicio físico de intensidad moderada-alta respecto a la sesión control de baja intensidad. Curiosamente, esta mayor amplitud espectral durante el ejercicio de intensidad moderada-alta estuvo acompañada por una menor reactividad de los ritmos theta, alpha y beta ante los estímulos de la tarea oddball, que podría revelar una facilitación en el procesamiento atencional de estímulos externos relevantes, en comparación con la sesión de baja intensidad. Sin embargo, estos resultados no permitieron establecer asociaciones directas entre la práctica de ejercicio físico de alta intensidad y el aumento de la actividad cerebral oscilatoria debido a la ausencia de una condición basal de reposo (i.e., sin ejercicio) sobre la que comparar los cambios de amplitud espectral. Además, la realización del ejercicio físico de forma simultánea a la tarea cognitiva impidió atribuir la mayor actividad cerebral oscilatoria a la realización de ejercicio físico, dada la más que probable interacción del ejercicio con la tarea cognitiva. El Estudio 2 se diseñó con el objetivo de clarificar si efectivamente el ejercicio físico de intensidad moderada-alta podría estar asociado a un aumento general de la actividad espectral del EEG, y si esos cambios en l dinámica cerebral podrían vincularse a mejoras cognitivas después del ejercicio. Para ello, se mantuvo el diseño intrasujeto del Estudio 1, con dos sesiones de ejercicio físico a intensidad moderada-alta y baja intensidad, añadiendo un periodo de reposo previo a la realización del ejercicio físico. Además, para explorar si tras la realización de una sesión puntual de ejercicio físico de intensidad moderada-alta se produce una facilitación de los procesos atencionales, y si esta facilitación se mantiene en el tiempo, los participantes completaron dos tareas de flancos después del ejercicio físico. Los resultados revelaron la existencia de un aumento general de la actividad cerebral oscilatoria durante la realización de ejercicio físico aeróbico, que desaparecía en los primeros minutos tras el cese del ejercicio. Además, se replicaron los resultados del primer estudio, donde se observó una mayor actividad cerebral oscilatoria durante la realización de ejercicio físico aeróbico de intensidad moderada-alta respecto al ejercicio de baja intensidad. Sin embargo, este incremento de la actividad cerebral oscilatoria no tuvo un efecto facilitador sobre los procesos atencionales tras el cese del ejercicio. En general, los resultados de los Estudios 1 y 2 mostraron una visión global del funcionamiento cerebral oscilatorio en condiciones de esfuerzo físico. Desafortunadamente, la aproximación analítica utilizada no permitió profundizar en la complejidad de las dinámicas de los diferentes ritmos cerebrales y su posible comportamiento colectivo como red compleja. El tercer estudio de la tesis se centró en detectar y cuantificar si los diferentes ritmos cerebrales interactúan entre sí, y si su comportamiento como red global daría lugar a patrones específicos de interacción que permitieran diferenciar el ejercicio físico de un estado de reposo, así como en función de su intensidad. Para abordar estos objetivos, se desarrolló una novedosa aproximación basada en el análisis temporal de las correlaciones entre los patrones de amplitud de los diferentes ritmos cerebrales y se aplicó sobre la base de datos obtenida en el Estudio 2, manteniendo el diseño experimental y la estructura de análisis centrado en la comparación entre sesiones de ejercicio físico a diferentes intensidades. Los resultados revelaron la existencia de una red compleja de interacciones entre los distintos ritmos cerebrales, caracterizada por la presencia de un alto grado de correlaciones positivas entre la mayoría de ritmos, pero también por la presencia de importantes correlaciones negativas. En particular, mientras que las correlaciones positivas fueron más fuertes durante el ejercicio de intensidad moderada-alta en comparación con el estado de reposo, las correlaciones negativas fueron más débiles o incluso desaparecieron. A su vez, el patrón de interacciones entre ritmos cerebrales durante el ejercicio de baja intensidad no se diferenció estadísticamente del estado de reposo. Contrariamente a lo que esperábamos, tampoco se encontraron diferencias significativas entre intensidades. En conclusión, la presente tesis doctoral proporciona evidencia sólida sobre la dinámica de la actividad cerebral oscilatoria en condiciones de esfuerzo físico, y aborda por primera vez la actividad espectral del EEG asociada al procesamiento atencional de estímulos durante el ejercicio. Los resultados sugieren que el funcionamiento cerebral en condiciones de esfuerzo físico no puede ser entendido como un simple aumento general de la actividad cerebral oscilatoria, sino más bien como un patrón complejo de interacciones transitorias entre ritmos cerebrales, que podrían ajustar y coordinar colectivamente su comportamiento en respuesta a los cambios en la regulación fisiológica durante el esfuerzo físico. Estos hallazgos suponen un paso importante para una mayor comprensión de los mecanismos fisiológicos a través de los cuales la actividad física beneficia la salud física y mental. Esto podría tener importantes aplicaciones no solo en la práctica deportiva, sino también en el diseño de intervenciones basadas en el ejercicio físico como herramienta para mejorar el desarrollo cognitivo en niños, el rendimiento en adultos, y retrasar y/o prevenir el deterioro cognitivo en personas mayores.Tesis Univ. Granada

Impacto psicofisiológico de las imágenes preventivas de tabaco

The World Health Organization insures that tobacco epidemic kills nearly six million people a year. In 2003, the European Commission proposed a series of pictorial warnings to be use on tobacco packages for to prompt negative attitudes towards smoking and predispose smokers to quit smoking. This study evaluated the physiological impact of tobacco-warning European Commission. Fifty healthy volunteers (aged 19 – 23 years) participated in the study. They saw a set of thirty six IAPS pictures and twenty four European tobacco-warning images. Electromyographic activity of zigomatic major and corrugator were recorded when subjects were viewing the pictures. The results showed higher EMG activity level of corrugator to unpleasant IAPS pictures compared to tobacco-warning images. These results indicated that images proposed by the European Commission for tobacco packages could gain of more activating images, in order to promote the activation of defensive/avoidance motivational system

Psychophysiological impact of european tobacco-warning images

La Organización Mundial de la Salud asegura que el tabaco mata cerca de seis millones de personas al año. En 2003, la Comisión Europea propuso una serie de advertencias visuales para ser incluidas en los paquetes de tabaco, con el objetivo de promover actitudes negativas hacia el tabaco y predisponer a los fumadores a dejar de fumar. Este estudio evalúa el impacto fisiológico de las advertencias propuestas por la Comisión Europea. Cincuenta sujetos sanos (19-23 años) visionaron un conjunto de treinta y seis imágenes pertenecientes al IAPS y veinticuatro del banco de imágenes preventivas propuestas por la Comisión Europea. Se registró la actividad eléctrica muscular (EMG) de los músculos cigomático mayor y corrugador mientras los sujetos visionaban las imágenes. Los resultados muestran una mayor actividad eléctrica del musculo corrugador ante la presentación de imágenes desagradables del IAPS comparadas con advertencias desagradables incluidas en los paquetes de tabaco. Estos resultados sugieren que la campaña preventiva podría beneficiarse de imágenes preventivas más impactantes, promoviendo así la activación del sistema motivacional evitativo/defensivo

Realidad virtual: una herramienta capaz de generar emociones

The creation of virtual environments that allow interacting with simulated phenomena arises as one of the most powerful tools in the field of clinical psychology. Virtual Reality is able to elicit a feeling of presence and emotional states that can be useful for therapy in various psychological disorders. The aim of this paper is to check the ability of artificial environments to elicit emotions in a healthy population within the scientific paradigm of startle reflex modulation. We assessed the subjective and physiological responses of 54 students (27 women and 27 men) while they visualized 9 virtual environments (3 pleasant, 3 neutral and 3 unpleasant). The physiological test was composed by a 5-minute adaptation period followed by 18 startle trials. The virtual stimuli were displayed during 20 seconds in a 180 degrees immersive screen. The results demonstrate the ability of virtual environments to modulate emotional responses within the defensive reflexes modulation paradigm

Virtual reality: a tool capable of generating emotions

La generación de entornos virtuales que permitan interactuar con fenómenos simulados se perfila como una de las herramientas en el campo de la psicología clínica con más potencial para el futuro. La Realidad Virtual (RV) es capaz de generar sensación de presencia y estados emocionales que pueden ser útiles en la terapia de diversos trastornos psicológicos. El objetivo de este estudio fue conocer la capacidad de los entornos artificiales para generar emociones en población sana, mediante el estudio de la modulación del reflejo de sobresalto. Se evaluó la respuesta subjetiva y fisiológica de 54 estudiantes (27 mujeres y 27 hombres) mientras visualizaban 9 escenarios virtuales (3 agradables, 3 neutros y 3 desagradables). La prueba fisiológica consistió en una secuencia de 5 minutos de periodo de adaptación y 18 ensayos de sobresalto. Los estímulos virtuales se presentaron durante 20 segundos en una pantalla inmersiva de 180º. Los resultados señalaron la capacidad de los entornos virtuales para modular la respuesta emocional mediante el paradigma de modulación de los reflejos defensivos