The immediate effects of vagus nerve stimulation on executive and affective functions in patients with epilepsy

Vagushermostimulaatio on neuromodulatorinen hoitomuoto, jota käytetään vaikean epilepsian ja masennuksen hoidossa. Sen tiedetään vähentävän kohtauksien määrää epilepsiassa, mutta sen vaikutuksia kognitioon ei ole vielä kattavasti selvitetty. Tässä työssä tutkittiin vagushermostimulaation vaikutuksia tarkkaavaisuuteen, kognitioon ja tunteiden säätelyyn potilailla, jotka saavat vagushermostimulaatiohoitoa vaikeaan epilepsiaan. Työssä käytettiin tietokoneella tehtävää tunneärsykkeitä sisältävää reaktioaikatestiä mittaamaan koehenkilöiden (n=20) kognitiivista suoriutumista stimulaattorin ollessa päällä tai pois kytkettynä. Koehenkilöiltä mitattiin testin aikana aivosähkökäyrää (EEG), josta tutkittiin herätevasteita ja aivojen etuosien toiminnan epäsymmetriaa. EEG:sta tutkittiin erityisesti vagushermostimulaation vaikutusta näköinformaation prosessointiin liittyvän herätevasteen N1-komponentin amplitudiin ja aivosähkötoiminnan frontaalisen alfataajuuden epäsymmetriaan. Vagushermostimulaation ollessa päällä koehenkilöt tekivät testissä merkittävästi vähemmän virheitä ja aivojen herätevasteiden N1-komponenttien amplitudi kasvoi. Virheiden väheneminen viittaa työmuistin paranemiseen ja N1-komponentin amplitudin kasvu tarkkaavuuden lisääntymiseen stimulaation seurauksena. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että koehenkilöiden reaktioajat pidentyivät ja aivojen etuosien toiminta oli epäsymmetrisempää stimulaation aikana, kun mukana oli negatiivinen uhkaan liittyvä tunneärsyke. Lisäksi vagushermostimulaation huomattiin muokkaavan aivojen reaktioita uhkaan. Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa kuvataan vagushermostimulaation välittömiä vaikutuksia aivojen fysiologiaan, tiedonkäsittelytoimintoihin ja tunnereaktioihin. Vagushermostimulaatiolla havaittiin olevan hyödyllisiä vaikutuksia kognitioon ja sen potentiaalia muissakin kliinisissä sovelluksissa tulee tutkia.Article associated the thesis is the authors accepted manuscript of an article published as the version of record in the Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology 19 Feb 2017 http://dx.doi.org/10.1080/13803395.2017.128586

Computational Modeling of IP3 Receptor Function and Intracellular Mechanisms in Synaptic Plasticity

Learning and memory in the brain have been shown to involve complex molecular interactions. In the field of computational neuroscience, mathematical modeling and computer simulations are combined with laboratory experiments to better understand the dynamics of these interactions. A vast number of computational models related to intracellular molecular mechanisms calls for means to compare them to each other. In this thesis, computational models and methods for understanding specific molecular mechanisms in synaptic plasticity, a phenomenon involved in learning, are studied and compared both quantitatively and qualitatively. The focus is set on the IP3 receptor kinetics and the intracellular molecular mechanisms including processing of calcium ions in the postsynaptic neuron. Calcium has been shown to play an important role in different types of synaptic plasticity, only the mechanisms and dynamics for elevation of cytosolic calcium concentration vary. The IP3 receptor, an intracellular calcium releasing channel, is one of the major factors responsible for the calcium elevation in neurons. Firstly, the applicability of deterministic and stochastic approaches in modeling the IP3 receptor kinetics, involving small number of molecules, is studied. In this case, the study shows that stochastic approach, especially Gillespie stochastic simulation algorithm, should be favored. Secondly, since a well-established model for IP3 receptor function in neurons is lacking, this thesis provides not only tools for model comparison but also an insight to which model of the tens of models to choose. Using stochastic simulations, four IP3 models are compared to experimental data to clarify how well they model the measured features in neurons. The results show that there are major differences in the statistical properties of the IP3 receptor models although the models have originally been developed to describe the same phenomenon. Thirdly, this study shows that the models for postsynaptic signaling in synaptic plasticity are becoming more sophisticated by involving stochastic properties, incorporating electrophysiolocial properties of the entire neuron, or having diffusion of signaling molecules. Computational comparison of these models reveals that when using the same input, models describing the phenomenon in the same neuron type produce different results. One of the future goals of computational neuroscience is to find predictive computational models for biochemical and biophysical mechanisms of synaptic plasticity in different brain areas and cells of mammals. When describing a system of molecular events, the selection of modeling and simulation approach should be done carefully by keeping the properties of the modeled biological system in mind. Not only do theoreticians and modelers need to consider experimental findings, but the experimental progress could also be enhanced by using simulations to select the most promising experiments. As discussed in this thesis, attention paid to these issues should improve the utility of modeling approaches for investigating molecular mechanisms of synaptic plasticity. Only then is it possible to use the models to learn something new about the mammalian brain function

Breakfast high in whey protein or carbohydrates improves coping with workload in healthy subjects

Peer reviewe

Quantitative urine proteomics in pregnant women for the identification of predictive biomarkers for preeclampsia

Preeclampsia (PE) is a life-threatening disease characterized by elevated blood pressure and proteinuria. Predictive biomarkers of PE are needed, especially those predicting PE in early pregnancy. The aim of this pilot study was to identify urine proteins that could be candidates for new non-invasive markers for PE.publishedVersionPeer reviewe

Small- bowel mucosal changes and antibody responses after low- and moderate-dose gluten challenge in celiac disease

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Due to the restrictive nature of a gluten-free diet, celiac patients are looking for alternative therapies. While drug-development programs include gluten challenges, knowledge regarding the duration of gluten challenge and gluten dosage is insufficient.</p> <p>We challenged adult celiac patients with gluten with a view to assessing the amount needed to cause some small-bowel mucosal deterioration.</p> <p>Methods</p> <p>Twenty-five celiac disease adults were challenged with low (1-3 g) or moderate (3-5g) doses of gluten daily for 12 weeks. Symptoms, small-bowel morphology, densities of CD3+ intraepithelial lymphocytes (IELs) and celiac serology were determined.</p> <p>Results</p> <p>Both moderate and low amounts of gluten induced small-bowel morphological damage in 67% of celiac patients. Moderate gluten doses also triggered mucosal inflammation and more gastrointestinal symptoms leading to premature withdrawals in seven cases. In 22% of those who developed significant small- intestinal damage, symptoms remained absent. Celiac antibodies seroconverted in 43% of the patients.</p> <p>Conclusions</p> <p>Low amounts of gluten can also cause significant mucosal deterioration in the majority of the patients. As there are always some celiac disease patients who will not respond within these conditions, sample sizes must be sufficiently large to attain to statistical power in analysis.</p

Multi-ancestry GWAS of the electrocardiographic PR interval identifies 202 loci underlying cardiac conduction

The electrocardiographic PR interval reflects atrioventricular conduction, and is associated with conduction abnormalities, pacemaker implantation, atrial fibrillation (AF), and cardiovascular mortality. Here we report a multi-ancestry (N=293,051) genome-wide association meta-analysis for the PR interval, discovering 202 loci of which 141 have not previously been reported. Variants at identified loci increase the percentage of heritability explained, from 33.5% to 62.6%. We observe enrichment for cardiac muscle developmental/contractile and cytoskeletal genes, highlighting key regulation processes for atrioventricular conduction. Additionally, 8 loci not previously reported harbor genes underlying inherited arrhythmic syndromes and/or cardiomyopathies suggesting a role for these genes in cardiovascular pathology in the general population. We show that polygenic predisposition to PR interval duration is an endophenotype for cardiovascular disease, including distal conduction disease, AF, and atrioventricular pre-excitation. These findings advance our understanding of the polygenic basis of cardiac conduction, and the genetic relationship between PR interval duration and cardiovascular disease. On the electrocardiogram, the PR interval reflects conduction from the atria to ventricles and also serves as risk indicator of cardiovascular morbidity and mortality. Here, the authors perform genome-wide meta-analyses for PR interval in multiple ancestries and identify 141 previously unreported genetic loci.Peer reviewe

New genetic loci link adipose and insulin biology to body fat distribution.

Body fat distribution is a heritable trait and a well-established predictor of adverse metabolic outcomes, independent of overall adiposity. To increase our understanding of the genetic basis of body fat distribution and its molecular links to cardiometabolic traits, here we conduct genome-wide association meta-analyses of traits related to waist and hip circumferences in up to 224,459 individuals. We identify 49 loci (33 new) associated with waist-to-hip ratio adjusted for body mass index (BMI), and an additional 19 loci newly associated with related waist and hip circumference measures (P < 5 × 10(-8)). In total, 20 of the 49 waist-to-hip ratio adjusted for BMI loci show significant sexual dimorphism, 19 of which display a stronger effect in women. The identified loci were enriched for genes expressed in adipose tissue and for putative regulatory elements in adipocytes. Pathway analyses implicated adipogenesis, angiogenesis, transcriptional regulation and insulin resistance as processes affecting fat distribution, providing insight into potential pathophysiological mechanisms

Computational Modeling of IP3 Receptor Function and Intracellular Mechanisms in Synaptic Plasticity

Learning and memory in the brain have been shown to involve complex molecular interactions. In the field of computational neuroscience, mathematical modeling and computer simulations are combined with laboratory experiments to better understand the dynamics of these interactions. A vast number of computational models related to intracellular molecular mechanisms calls for means to compare them to each other. In this thesis, computational models and methods for understanding specific molecular mechanisms in synaptic plasticity, a phenomenon involved in learning, are studied and compared both quantitatively and qualitatively. The focus is set on the IP3 receptor kinetics and the intracellular molecular mechanisms including processing of calcium ions in the postsynaptic neuron. Calcium has been shown to play an important role in different types of synaptic plasticity, only the mechanisms and dynamics for elevation of cytosolic calcium concentration vary. The IP3 receptor, an intracellular calcium releasing channel, is one of the major factors responsible for the calcium elevation in neurons. Firstly, the applicability of deterministic and stochastic approaches in modeling the IP3 receptor kinetics, involving small number of molecules, is studied. In this case, the study shows that stochastic approach, especially Gillespie stochastic simulation algorithm, should be favored. Secondly, since a well-established model for IP3 receptor function in neurons is lacking, this thesis provides not only tools for model comparison but also an insight to which model of the tens of models to choose. Using stochastic simulations, four IP3 models are compared to experimental data to clarify how well they model the measured features in neurons. The results show that there are major differences in the statistical properties of the IP3 receptor models although the models have originally been developed to describe the same phenomenon. Thirdly, this study shows that the models for postsynaptic signaling in synaptic plasticity are becoming more sophisticated by involving stochastic properties, incorporating electrophysiolocial properties of the entire neuron, or having diffusion of signaling molecules. Computational comparison of these models reveals that when using the same input, models describing the phenomenon in the same neuron type produce different results. One of the future goals of computational neuroscience is to find predictive computational models for biochemical and biophysical mechanisms of synaptic plasticity in different brain areas and cells of mammals. When describing a system of molecular events, the selection of modeling and simulation approach should be done carefully by keeping the properties of the modeled biological system in mind. Not only do theoreticians and modelers need to consider experimental findings, but the experimental progress could also be enhanced by using simulations to select the most promising experiments. As discussed in this thesis, attention paid to these issues should improve the utility of modeling approaches for investigating molecular mechanisms of synaptic plasticity. Only then is it possible to use the models to learn something new about the mammalian brain function

The immediate effects of vagus nerve stimulation on executive and affective functions in patients with epilepsy

Vagushermostimulaatio on neuromodulatorinen hoitomuoto, jota käytetään vaikean epilepsian ja masennuksen hoidossa. Sen tiedetään vähentävän kohtauksien määrää epilepsiassa, mutta sen vaikutuksia kognitioon ei ole vielä kattavasti selvitetty. Tässä työssä tutkittiin vagushermostimulaation vaikutuksia tarkkaavaisuuteen, kognitioon ja tunteiden säätelyyn potilailla, jotka saavat vagushermostimulaatiohoitoa vaikeaan epilepsiaan. Työssä käytettiin tietokoneella tehtävää tunneärsykkeitä sisältävää reaktioaikatestiä mittaamaan koehenkilöiden (n=20) kognitiivista suoriutumista stimulaattorin ollessa päällä tai pois kytkettynä. Koehenkilöiltä mitattiin testin aikana aivosähkökäyrää (EEG), josta tutkittiin herätevasteita ja aivojen etuosien toiminnan epäsymmetriaa. EEG:sta tutkittiin erityisesti vagushermostimulaation vaikutusta näköinformaation prosessointiin liittyvän herätevasteen N1-komponentin amplitudiin ja aivosähkötoiminnan frontaalisen alfataajuuden epäsymmetriaan. Vagushermostimulaation ollessa päällä koehenkilöt tekivät testissä merkittävästi vähemmän virheitä ja aivojen herätevasteiden N1-komponenttien amplitudi kasvoi. Virheiden väheneminen viittaa työmuistin paranemiseen ja N1-komponentin amplitudin kasvu tarkkaavuuden lisääntymiseen stimulaation seurauksena. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että koehenkilöiden reaktioajat pidentyivät ja aivojen etuosien toiminta oli epäsymmetrisempää stimulaation aikana, kun mukana oli negatiivinen uhkaan liittyvä tunneärsyke. Lisäksi vagushermostimulaation huomattiin muokkaavan aivojen reaktioita uhkaan. Tämä on ensimmäinen tutkimus, jossa kuvataan vagushermostimulaation välittömiä vaikutuksia aivojen fysiologiaan, tiedonkäsittelytoimintoihin ja tunnereaktioihin. Vagushermostimulaatiolla havaittiin olevan hyödyllisiä vaikutuksia kognitioon ja sen potentiaalia muissakin kliinisissä sovelluksissa tulee tutkia.Article associated the thesis is the authors accepted manuscript of an article published as the version of record in the Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology 19 Feb 2017 http://dx.doi.org/10.1080/13803395.2017.128586

Etähoito kuuroille - Viittomakielisen etähoidon pilottiprojekti

Etähoito kuuroille oli viittomakielisen etähoidon pilottiprojekti, joka toteutettiin vuoden 2020 tammikuusta heinäkuun loppuun. Pilotin tarkoituksena oli kokeilla etähoidon toimivuutta kuuroille asiakkaille sekä kehittää palveluja kuuroille. Opinnäytetyöni perustana on yhdenvertaisuus ja tasa-arvo. Kuuroilla asiakkailla tulee olla samanlaiset oikeudet yhteiskunnan palveluihin kuin kuulevillakin asiakkailla. Etähoito kuuroille on toiminnallinen opinnäytetyö, jossa yhdistyvät käytännön toteutus sekä tulosten raportointi. Kehittämistyö on laadullinen tutkimus, jossa tulokset perustuvat pilotin aikana kerättyyn aineistoon. Aineistoa on tarkasteltu sisällönanalyysin keinoin perustuen haastateltavin vastauksiin sekä pilotin asiakaskontakteja hoitaneiden ohjaajien käyttökokemuskyselyyn. Pilottiin osallistuneille asiakkaille tehtiin kaksi tyytyväisyyskyselyä, joista ensimmäinen toteutettiin noin kolme viikkoa pilotin alkamisesta, ja toinen noin kolme viikkoa ennen sen päättymistä. Myös asiakaskontakteja hoitaneilta ohjaajilta kerättiin pilotin päätteeksi käyttökokemuksia ja kehittämisideoita. Sekä asiakkaiden tyytyväisyyskyselyjen että pilotin ohjaajien käyttökokemusten päämääränä oli kerätä aineistoa, jonka pohjalta etähoitoa voisi kehittää vastaamaan paremmin kuurojen asiakkaiden tarpeita. Pilottiin osallistuneet asiakkaat olivat pääosin tyytyväisiä etähoitoon. Joitakin ongelmia oli ollut, esimerkiksi etälaitteiden yhteydet eivät aina olleet toimineet toivotulla tavalla. Asiakkaat kuitenkin kokivat, että etähoidosta oli ollut heille hyötyä. Asiakkaiden tyytyväisyyskyselyjen sekä etähoidon asiakaskontakteista vastanneiden ohjaajien vastauksien perusteella voi yhteenvetona todeta, että etähoito toimi kuuroille asiakkaille yhtä hyvin kuin kuulevillekin asiakkaille. Tämän opinnäytetyön tuloksia voi hyödyntää niin opinnäytetyön tilaajan, Kuurojen Palvelusäätiön kuin Palvelukeskus Helsinginkin palvelujen kehittämiseen