Cette thèse aborde la contribution des noyaux gris centraux (NGCs) au contrôle de trois activités motrices importantes que sont la locomotion non obstruée, le contrôle visuoguidé des modifications de la locomotion et celui des mouvements d’atteinte. Ce travail s’inscrit dans le cadre des études antérieures entreprises par notre laboratoire. Celles-ci ont détaillé l’activité de plusieurs aires corticales que nous supposons impliquées dans la planification des modifications locomotrices. De nombreuses cellules enregistrées dans ces études montrent des décharges similaires, quel que soit le membre qui franchit l’obstacle en premier (limb-independent). Ce signal pouvant être transformé en signal dépendant du membre, ou « limb-dependent », pour déterminer, entre autres, quel membre franchira l’obstacle en premier. Nous proposons que les NGCs soient impliqués dans cette transformation et qu’ils puissent contribuer à la fois à la sélection du membre qui enjambera l’obstacle en premier, et à l’initiation des modifications nécessaires à l’enjambement. Pour tester cette hypothèse, nous avons enregistré l’activité pallidale (i.e. noyau entopédonculaire et globus pallidus) de cinq chats lors de la marche sur tapis roulant et lors de l’enjambement des obstacles attachés à celui-ci. Nos résultats ont tout d’abord montré qu’une large population de cellules modulait son activité en accord avec le rythme locomoteur. Un grand nombre d’entre elles présentaient des modifications de leur activité de décharge avant l’initiation de l’enjambement, mais uniquement par rapport au membre controlatéral au site de l’enregistrement. Nous suggérons que ceci serait compatible avec une participation à la sélection du membre. De plus, d’autres cellules déchargeaient avec de brèves bouffées d’activité avant et pendant le franchissement et pourraient fournir les caractéristiques temporelles de celui-ci. La majorité des cellules ont montré des changements reliés à la phase de balancement du membre controlatéral, cependant quelques cellules déchargeaient en rapport avec l’activité de plusieurs membres menant à la suggestion de leur possible contribution à la régulation de la séquence d’activité dans les quatre membres. Pour déterminer si les mêmes cellules contribuaient au mouvement d’atteinte, leur activité a également été enregistrée, après le transfert du chat, sur un appareillage adjacent. La plupart des cellules déchargeaient lors de l’atteinte et pendant la locomotion. Dans certains cas, les modifications étaient très similaires, avec des cellules qui déchargeaient pendant la phase de balancement à la locomotion et pendant la phase de transport pendant l’atteinte. L’activité des autres était plus contrastée, suggérant un contrôle dépendant du contexte et possiblement l’existence de circuits séparés, dans le contrôle de différents mouvements. La tâche d’atteinte nous a aussi permis de corréler les décharges pallidales, avec les ajustements posturaux anticipateurs (APAs) qui précèdent le mouvement, ou avec le mouvement lui-même. Seules quelques cellules ont montré une meilleure corrélation avec les APAs, suggérant un rôle préférentiel du pallidum dans le mouvement spécifiquement, plutôt que dans les activités posturales qui le précèdent. En conclusion, nos résultats suggèrent que l’activité pallidale est étroitement corrélée à différents aspects des activités motrices et suggèrent que le pallidum est bien placé pour, en fonction du contexte, intégrer et transformer le signal cortical et participer au contrôle précis du déplacement et du positionnement du membre. Notons que puisque les plus importants changements d’activité prenaient la forme d’augmentations plutôt que des diminutions, nous discutons la possibilité que ces augmentations puissent sculpter l’activité thalamo-corticale plutôt que relâcher le thalamus de son inhibition. / This thesis addresses the issue of how the basal ganglia contribute to the control of three important motor activities: i) the control of non-obstructed locomotion, ii) the control of visually-guided gait modifications and iii) the control of visually-guided reaching movements. A major impetus for this work comes from previous studies from this laboratory that have detailed the activity of several cortical areas that we postulate are involved in the planning of gait modification. Many of the cells recorded in these studies show similar discharges regardless of which limb is the first to step over the obstacle (limb-independent). This signal therefore has to be transformed into a limb-dependent signal to determine, amongst other issues, which limb will be the first to step over the obstacle. We propose that the basal ganglia are involved in this transformation and that it might make a contribution both in selecting which limb will be the first to step over the obstacle as well as determining temporal aspects of the resulting step. To test this hypothesis, we recorded activity from the pallidum (i.e. globus pallidus and entopedoncular nucleus) of five cats trained to walk on a treadmill and to step over a moving obstacle attached to that treadmill. We showed that a large proportion of pallidal neurons modulated their discharge according to the locomotor rhythm. Many of these neurons discharged before the onset of the step over the obstacle, but only for the contralateral limb to the recording site, compatible with a bias toward selecting that limb. In addition, other cells discharged with brief bursts of activity before and during the step and might contribute to providing temporal information about the upcoming step. The majority of cells showed changes related to the swing phase of the contralateral limb but some cells discharged with respect to the activity in several limbs leading us to suggest a possible contribution to the regulation of the sequence of activity in the four limbs. To determine whether the same cells contributed to discrete reaches, neuronal activity was recorded from the same cells after the transfer of the cat from the treadmill to an adjacent apparatus. Most cells discharged during both behaviours and in some cases the discharges during gait modification and reaching were very similar. In particular, cells discharging during the swing phase of locomotion also discharged during the transport phase of the reach. In other cases, the activity was more disparate, suggesting a context-dependent control over the activity and perhaps the existence of separate circuits for the control of different movements. The reaching task allowed us to correlate the discharge with preparatory postural adjustments that precede movements. Only a few cells showed a better correlation with APAs in comparison with the movement, suggesting a preferential role of the pallidum in focal movements rather than in the preceding postural activities. In conclusion, our results suggest that the activity in the pallidum is tightly correlated with different aspects of motor activity, suggesting that the pallidum is well placed to integrate and transform cortical signals and participate in the precise control of limb displacement. It was noteworthy that the strongest and most frequent changes in activity were increases rather than decreases. We discuss the possibility that these increases in activity might sculpt thalamocortical activity rather than releasing the thalamus from inhibition.

Le parvovirus adéno-associé (AAV) possède un génome à ADN linéaire simple brin de 4,7kb encadré par deux séquences palindromiques inversées et identiques de 145 nucléotides appelées ITRs, requises en cis pour la réplication et l’encapsidation de l’ADN viral. Dans un AAV recombinant (rAAV), la totalité de la partie codante du génome viral est remplacée par une cassette d’expression et seuls les ITRs sont conservés. Le rAAV constitue un outil de choix pour le transfert de gènes dans diverses applications thérapeutiques. Cependant, dans bon nombre d’entre elles, il est nécessaire de pouvoir moduler l’expression du transgène quantitativement et au cours du temps. Plusieurs systèmes de régulation ont été décrits dont le système d’activation (Tet-On) de l’expression du transgène par la tétracycline et ses analogues (ex : la doxycycline). Le transfert et l’activation de l’expression du transgène par la doxycycline (Dox) nécessite deux vecteurs d’expression, un premier vecteur dans lequel le transactivateur (rtTA) est exprimé à partir d’un promoteur constitutif et un second qui porte le gène d’intérêt sous le contrôle du promoteur tétracycline (Ptet). Le Ptet est constitué du promoteur minimal du cytomégalovirus humain (PhCMVmini) placé en aval d’une répétition de séquences dites "opérateurs" (tetO). En présence de la Dox, le rtTA change de conformation, se lie au tetO et active la transcription du gène d’intérêt à partir du PhCMVmini. Pour le transfert de gène in vivo, il est cependant préférable de disposer d’un vecteur portant les deux cassettes d’expression au sein d’une seule construction (rAAV unique). Toutefois, les ITRs d’AAV d’une part et les séquences "enhancers" du promoteur utilisé pour exprimer le rtTA d’autre part, interfèrent avec le Ptet donnant lieu à une expression du gène d’intérêt à l’état non induit et par conséquent à un faible facteur d’induction. Nous décrivons dans ce travail un vecteur rAAV unique dont l’expression du transgène est activée par la tétracycline après transfert dans le cerveau de rat. En effet, nous avons développé un vecteur autorégulable dans lequel les deux cassettes d’expression sont placées en orientations opposées et la transcription du transgène et du rtTA est initiée à partir d’un promoteur tétracycline bidirectionnel (Ptet-bidi) et terminée par les signaux de polyadénylation bidirectionnels de SV40. Placées à côté de chaque ITR, ces dernières séquences pourraient également servir à arrêter la trancription à partir des ITRs d’AAV en absence de l’inducteur. Les performances de notre vecteur portant le gène rapporteur egfp (rAAV-ptetbidi-EGFP) ont été établies dans diverses lignées cellulaires immortalisées, dans des cultures primaires de cellules de Schwann ainsi que dans le cerveau du rat et des facteurs d’induction allant de 20 à 100 fois ont été observés. Nous avons également évalué la capacité de la minocycline (Mino), un antibiotique de la famille des tétracyclines utilisé pour ses propriétés anti-inflammatoires dans le cerveau, à induire l’expression du transgène à partir du Ptet dans une lignée de cellules U87-MG exprimant de façon stable le plasmide ptetbidi-EGFP. Quoique l’induction maximale de l’expression du transgène par la Mino nécessite des doses plus élevées et un temps plus long de traitement comparée à la Dox, elle apparaît moins toxique à des doses effectrices. Nous avons également évalué la réversibilité du système. Les résultats montrent une extinction plus rapide dans des cellules induites par la Mino comparée à celle obtenue dans des cellules induites par la Dox. Cependant, la cinétique d’induction du rAAV-ptetbidi-EGFP était lente et le niveau basal d’expression était encore élevé. De plus, à l’état induit, le nombre de cellules transduites par ce vecteur in vitro et in vivo reste inférieur à celui obtenu avec un vecteur équivalent portant le transgène sous le contrôle d’un promoteur constitutif. Nous avons réussi à améliorer l’inductibilité de notre vecteur portant le gène rapporteur egfp ou le gène thérapeutique hgdnf codant pour un facteur neurotrophique ayant un effet neuroprotecteur sur les neurones dopaminergiques mais également des effets non désirés : i) en plaçant, en aval du rtTA, le WPRE, une séquence de régulation post-transcriptionnelle d’origine virale permettant l’accumulation du transactivateur à concentration plus élevée dans les cellules transduites. Il en résulte un démarrage plus rapide et un niveau plus élevé de l’expression du transgène ainsi qu’une augmentation du nombre de cellules transduites dans le striatum de rat en réponse à la Dox; ii) en remplaçant le rtTA par le rtTA2SM2 moins toxique, plus stable et ayant une meilleure affinité de liaison au tetO. L’utilisation du rtTA2SM2 permet une réduction du niveau basal d’expression du transgène et son induction à plus faible dose d’inducteur. La version améliorée de notre vecteur a été ensuite encapsidée dans le sérotype 1 d’AAV, qui, injecté dans le striatum de rat, permet d’améliorer le volume de transduction et d’augmenter le nombre de cellules "GFP-positives" transduites comparé au sérotype 2 couramment utilisé. Un facteur d’induction de l’ordre de 10 fois a été également obtenu au moyen d’un rAAV1-ptet-bidi-hGDNF avec une quantité de GDNF exprimée à l’état induit dans la gamme des concentrations neuroprotectrices (100 pg/mg de tissu).

The basal ganglia (BG) is a complex set of heavily interconnected nuclei located in the central part of the brain that receives inputs from the several areas of the cortex and projects via the thalamus back to the prefrontal and motor cortical areas. Despite playing a significant part in multiple brain functions, the physiology of the BG and associated disorders like dystonia remain poorly understood. Dystonia is a devastating condition characterized by ineffective, twisting movements, prolonged co-contractions and contorted postures. Evidences suggest that it occurs due to abnormal discharge patterning in BG-thalamocortocal (BGTC) circuitry. The central purpose of this study was to understand the electrophysiology of BGTC circuitry and its role in motor control and dystonia. Toward this goal, an advanced multi-target multi-unit recording and analysis system was utilized, which allows simultaneous collection and analysis of multiple neuronal units from multiple brain nuclei. Over the cause of this work, neuronal data from the globus pallidus (GP), subthalamic nucleus (STN), entopenduncular nucleus (EP), pallidal receiving thalamus (VL) and motor cortex (MC) was collected from normal, lesioned and dystonic rats under awake, head restrained conditions. The results have shown that the neuronal population in BG nuclei (GP, STN and EP) were characterized by a dichotomy of firing patterns in normal rats which remains preserved in dystonic rats. Unlike normals, neurons in dystonic rat exhibit reduced mean firing rate, increased irregularity and burstiness at resting state. The chaotic changes that occurs in BG leads to inadequate hyperpolarization levels within the VL thalamic neurons resulting in a shift from the normal bursting mode to an abnormal tonic firing pattern. During movement, the dystonic EP generates abnormally synchronized and elongated burst duration which further corrupts the VL motor signals. It was finally concluded that the loss of specificity and temporal misalignment between motor neurons leads to corrupted signaling to the muscles resulting in dystonic behavior. Furthermore, this study reveals the importance of EP output in controlling firing modes occurring in the VL thalamus.

Made available in DSpace on 2015-02-04T21:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Flavio Viotti.pdf: 1730754 bytes, checksum: f35e841f26e66594080afaa5ef6d730b (MD5) Previous issue date: 2008-09-22 / Aplicações Bag-of-Tasks compostas por tarefas independentes que compartilham arquivos são frequentes em diversas areas da ciência. Exemplos de tais aplicações incluem buscas massivas (como por exemplo, quebramento de chaves), mineração de dados, simulação pelo método de Monte Carlo, manipulação de imagens, entre outros. Grades computacionais são bastante favoráveis para a execução desse tipo de aplicação, provendo capacidade computacional através da agregação de recursos distribuídos. Entretanto, a baixa escalabilidade frequentemente limita o desempenho na execução de tais aplicações. Esta dissertação apresenta uma proposta de implementação de um escalonador de tarefas para grades computacionais, que tem como principal objetivo melhorar a escalabilidade de aplicaçõess Bag-of-Tasks que compartilham arquivos, coordenando de forma mais eficiente a transferência de arquivos pela rede e a distribuição das tarefas entre as máquinas que compoem a grade, com o objetivo de melhorar a escalabilidade das aplicações. As técnicas de escalonamento hierárquico e de agrupamento de tarefas são implementadas pelo escalonador, e resultados experimentais mostram que a implementação proposta permite ganhos de desempenho.

Grades computacionais tem a finalidade de oferecer meios para o compartilhamento de recursos distribuídos geograficamente para o uso em aplicações que necessitem. A integração de Bancos de Dados distribuídos geograficamente pode ser obtida através do compartilhamento de recursos provido pela tecnologia de grades. Este trabalho utiliza middlewares de grade computacional, especificamente Globus e OGSA-DAI bem como outras tecnologias como LDAP e JDBC, especificando uma arquitetura distribuída para possibilitar a integração de Bancos de Dados, oferecendo também suporte a replicação. A arquitetura proposta possibilita a configuração de níveis hierárquicos de replicação. O presente trabalho apresenta a implementação de um protótipo desta arquitetura. Um driver JDBC é apresentado para possibilitar o uso dos bancos de dados expostos na grade. Tem-se como resultado deste trabalho, a definição da arquitetura e o desenvolvimento de ferramentas culminando em um protótipo funcional, bem como uma versão estável do driver JDBC. A possibilidade de integração de bancos de dados na grade com suporte a replicação, torna possível aplicações de alto desempenho e alta disponibilidade sem comprometer a autonomia local dos bancos de dados integrados. / Grid Computing have the goal of providing means to share resources to be used by applications that need these resources. The integration of geographically distributed databases can be obtained by sharing resources using grid computing technology. This work uses grid middlewares, specifically Globus Toolkit and OGSA-DAI, as well as other technologies as LDAP and Java JDBC, specifying a distributed architecture to allow database integration, also offering support for replication. The proposed architecture offers also its configuration in hierarchical levels of replication. The work also presents the implementation of a prototype based on the proposed architecture. A JDBC driver is presented, it allows the ease access to databases exposed in the grid. The results of this work are the definition of the architecture, the development of a functional prototype and a stable version of the JDBC Driver. The possibility of integrating databases with replication support allows applications of high performance and high availability without interfering in the local autonomy of the databases.

Grades computacionais tem a finalidade de oferecer meios para o compartilhamento de recursos distribuídos geograficamente para o uso em aplicações que necessitem. A integração de Bancos de Dados distribuídos geograficamente pode ser obtida através do compartilhamento de recursos provido pela tecnologia de grades. Este trabalho utiliza middlewares de grade computacional, especificamente Globus e OGSA-DAI bem como outras tecnologias como LDAP e JDBC, especificando uma arquitetura distribuída para possibilitar a integração de Bancos de Dados, oferecendo também suporte a replicação. A arquitetura proposta possibilita a configuração de níveis hierárquicos de replicação. O presente trabalho apresenta a implementação de um protótipo desta arquitetura. Um driver JDBC é apresentado para possibilitar o uso dos bancos de dados expostos na grade. Tem-se como resultado deste trabalho, a definição da arquitetura e o desenvolvimento de ferramentas culminando em um protótipo funcional, bem como uma versão estável do driver JDBC. A possibilidade de integração de bancos de dados na grade com suporte a replicação, torna possível aplicações de alto desempenho e alta disponibilidade sem comprometer a autonomia local dos bancos de dados integrados. / Grid Computing have the goal of providing means to share resources to be used by applications that need these resources. The integration of geographically distributed databases can be obtained by sharing resources using grid computing technology. This work uses grid middlewares, specifically Globus Toolkit and OGSA-DAI, as well as other technologies as LDAP and Java JDBC, specifying a distributed architecture to allow database integration, also offering support for replication. The proposed architecture offers also its configuration in hierarchical levels of replication. The work also presents the implementation of a prototype based on the proposed architecture. A JDBC driver is presented, it allows the ease access to databases exposed in the grid. The results of this work are the definition of the architecture, the development of a functional prototype and a stable version of the JDBC Driver. The possibility of integrating databases with replication support allows applications of high performance and high availability without interfering in the local autonomy of the databases.

京都大学 / 新制・論文博士 / 博士(医学) / 乙第13453号 / 論医博第2246号 / 新制||医||1055(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 渡邉 大, 教授 林 康紀, 教授 高橋 淳 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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Introduction The main aim of this study is to present a complex review comprising etiological factors, diagnostic options and therapeutic methods related to globus pharyngeus, a persistent or intermittent sensation of a lump or foreign body in the throat. The second purpose is to investigate the reciprocal relationship between motor control with musculoskeletal system and pressure changes in the esophagus, especially in the upper esophageal sphincter. Methods 37 patients participated in the study. 24 of them suffered globus pharyngeus and 13 were patients with GERD but without the symptoms of globus pharyngeus. Because of the complex physiology of esophageal function and the inability of conventional manometry to fully describe this complexity, we found High-Resolution Manometry as a useful device for accomlishing the referred task. Patients were examined in four different postural situations which had to be modified when the attitude wasn't tolerated. The examination was followed by manual physiotherapy and exercises targeted to influence postural alignment. 10 patients with globus pharyngeus who agreed with a control manometry examination were familiarized with the results as a form of biofeedback. Results On the basis of the results of this research, it can be concluded that a high pressure...