Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Problematic alcohol consumption develops concurrently with deficits in decision-making. These deficits may be due to alterations in dorsal medial prefrontal cortex (dmPFC) neural activity, as it is essential for the evaluation and implementation of behavioral strategies. In this study, we hypothesized that differences in cognitive control would be evident between Wistars and alcohol-preferring P rats. Cognitive control can be split into proactive and reactive components. Proactive control maintains goal-directed behavior independent of a stimulus whereas reactive control elicits goal-directed behavior at the time of a stimulus. Specifically, it was hypothesized that Wistars would show proactive control over alcohol-seeking whereas P rats would show reactive control over alcohol-seeking. Proactive control in our rodent model is defined as responding to distal task cues whereas reactive control is responding to proximal cues. This was tested in rodents performing a 2-way Cued Access Protocol (2CAP) that facilitates measurements of alcohol seeking and drinking. Congruent sessions were the typical, default 2CAP sessions that consisted of the CS+ being on the same side as alcohol access. These were compared with incongruent sessions where alcohol access was opposite of the CS+. Wistars exhibited an increase in incorrect approaches during the incongruent sessions, which was not detectable in P rats. A trial-by-trial analysis indicated that the increases in incorrect responses was explained by Wistars utilizing the previously learned task-rule, whereas the P rats did not. This motivated the subsequent hypothesis that neural activity patterns corresponding to proactive control would be observable in Wistars but not P rats. Principal Component Analysis indicated that neural ensembles in the dmPFC of Wistars exhibited decreased activity to the cue light in incongruent sessions whereas P rat ensembles displayed increased activity at timepoints associated with the onset and end of alcohol access. Overall, it was observed that P rats showed the most differences in neural activity at times relevant for alcohol delivery; specifically, when the sipper came into the apparatus and left. Conversely, Wistars showed differences prior to approach as evidenced by both differences in cue-related activity as well as differences in spatial-strategies. Together, these results support our hypothesis that Wistars are more likely to engage proactive cognitive control strategies whereas P rats are more likely to engage reactive cognitive control strategies. Although P rats were bred to prefer alcohol, differences in cognitive control phenotypes may have concomitantly occurred that are of clinical relevance.

La vitesse des ondes de cisaillement est généralement mesurée en laboratoire en utilisant des éléments piézoélectriques comme les bender elements (BE). Cependant, ces techniques présentent certains problèmes au niveau de l’émission à la fois des ondes primaires et de cisaillement, les effets de champ proche, les effets de bords, et l’incertitude au niveau de l’interprétation du signal. Une nouvelle technique, baptisée technique des anneaux piézoélectriques (P-RAT) a été développée dans le laboratoire géotechnique de l'Université de Sherbrooke afin de minimiser / éliminer les difficultés associées aux autres techniques, en particulier, la pénétration des échantillons, obligatoire pour la technique BE. Cette étude présente une description de la technique P-RAT ainsi que les résultats des simulations numériques réalisées avec le code informatique COMSOL afin d'étudier l'interaction entre les composantes du P-RAT et l'échantillon testé (sol ou solide). L’étude démontre l’efficacité du concept de la méthode P-RAT et présente des modifications pour améliorer la fiabilité et la performance de la méthode P-RAT afin d’étendre son applicabilité dans le domaine du génie civil. L’implémentation de la dernière génération de P-RAT dans une cellule triaxiale et une autre œdométrique était l’aboutissement de cette étude.

La caractérisation des matériaux cimentaires au cours du temps est essentielle pour le bon achèvement et le contrôle des constructions de tous genres, afin de prévenir les dégradations et éviter les ruines d’ouvrage. Ce projet de recherche propose l’utilisation des ondes de cisaillement pour mieux caractériser des propriétés physiques et mécaniques de ces matériaux telles que le temps de prise, le module de cisaillement et la ségrégation. Les ondes de cisaillement sont générées par la récente technique des anneaux piézoélectriques (P-RAT). Cette technique développée à l’université de Sherbrooke, est initialement destinée pour estimer le module de cisaillement des sols à partir de la vitesse des ondes de cisaillement. Le P-RAT a été récemment appliqué sur les pâtes de ciment et les mortiers pour déterminer le temps de prise initiale et finale à partir de la dérivée de la vitesse des ondes de cisaillement. L’objectif de cette thèse est d’étendre et d’approfondir l’étude de faisabilité du P-RAT en tant que technique non destructive pour la caractérisation physique et mécanique des pâtes de ciment, des mortiers et des bétons et de valider son applicabilité pour une éventuelle utilisation in-situ. Nous avons étudié plusieurs aspects de traitement de signal, dans le domaine temporel et fréquentiel, pour extraire l’information utile à la caractérisation des matériaux cimentaires à partir des ondes de cisaillement. La relation entre la variation du contenu fréquentiel et le temps de prise initiale et finale des pâtes de ciment et des mortiers a été décelée. La méthode fréquentielle proposée dans ce projet est plus rapide que celle de dérivée de la vitesse des ondes de cisaillement et ne requiert pas une expertise dans le domaine de traitement du signal pour l’exécuter. Les essais au laboratoire ont démontré la performance du dispositif formé de deux capteurs P-RAT de diamètre externe de 16 mm, montés de part et d’autre sur les deux bornes d’un étau de serrage, à mesurer le module de cisaillement de 1 jour à 56 jours. Un modèle de régression linéaire multiple a été développé pour estimer la résistance à la compression à partir du module de cisaillement. En plus, une relation empirique a été obtenue entre le module de cisaillement à 24 h et le module d’élasticité statique à 28 jours qui permet la prédiction de ce dernier dès le jeune âge. La faisabilité de P-RAT pour la caractérisation des propriétés physiques des bétons, notamment le temps de prise et la ségrégation, a nécessité au préalable une étude de l’effet des dimensions des capteurs P-RAT sur la qualité des signaux reçus. Une étude comparative a été menée avec trois capteurs de diamètres différents (16 mm, 22 mm et 35 mm). Cette étude a permis d’identifier la dimension du capteur la plus appropriée pour les bétons. Les résultats ont démontré l’intérêt d’utiliser des gros capteurs de 35 mm de diamètre externe pour obtenir des signaux plus clairs avec un faible rapport bruit/signal. La méthode pic à pic s’est avérée adéquate pour déterminer le temps d’arrivée des ondes de cisaillement et calculer leur vitesse. Le temps de prise des bétons, déterminé avec la méthode de dérivée de la vitesse des ondes de cisaillement, survient plus tôt que celui des bétons tamisés, déterminé à l’aide de l’essai de la résistance à la pénétration. La présence de gros granulats dans le béton favorise la connectivité entre les différentes particules ce qui permet un développement rapide de sa rigidité qui affecte la vitesse des ondes de cisaillement. Finalement, l’étude de la ségrégation de huit bétons autoplaçants avec différents degrés de stabilité a été effectuée avec le P-RAT. L’indice de ségrégation a été déterminé à partir de la variation de la vitesse des ondes de cisaillement à trois hauteurs différentes dans une colonne de béton coulé de 450 mm de hauteur totale. Les résultats montrent que le P-RAT est capable d’évaluer la stabilité des bétons fluides à 10 h et à 24 h après le contact eau-ciment. Les bétons avec un indice de ségrégation à 24 h supérieur ou égal à 0,95 sont considérés comme des bétons très stables. Cette valeur critique correspond à l’indice de ségrégation de 5 % calculé avec la méthode de la colonne de ségrégation appliquée sur le béton frais.

Doctor of Philosophy / Department of Psychology / Stephen W. Kiefer / Exposing rats to differential rearing conditions, during early post-weaning development, has been shown to produce changes in a number of behaviors displayed during adulthood. The purpose of the current study was to investigate whether rearing alcohol-preferring (P) and non-preferring (NP) rats in an environmental enrichment condition (EC), a social condition (SC), or an impoverished condition (IC) would differentially affect the consumption of and operant responding for 10% ethanol. In Experiment 1 rats were tested for both limited access and free access (two bottle choice between water and ethanol) consumption of 10% ethanol. For, Experiment 2 rats were trained to respond in an operant chamber for ethanol and then provided concurrent access to 10% ethanol (right lever) and water (left lever). After concurrent access, rats were required to respond over a gradually increasing fixed-ratio schedule for 10% ethanol and finally a progressive ratio schedule for 10% ethanol, 15% ethanol, and 10% sucrose. For Experiment 3 rats were trained to respond for 10% sucrose and then assessed for the maintenance of operant responding for 10% sucrose. The data from this series of experiments shows that EC P rats consumed, responded for, and preferred 10% ethanol significantly less than their IC P counterparts. Also, EC P rats did not significantly differ from NP rats during any aspect of testing for all experiments. Experiment 3 failed to reveal a significant effect of rearing although there was a line effect that has been previously observed in the literature. Thus, it would appear from these results that rearing in an EC condition acts to protect alcohol-preferring rats from increased levels of consumption of, preference for, and responding for ethanol compared to rearing in an impoverished environment.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Our laboratory has previously identified the clock gene D-box Binding Protein (DBP) as a candidate gene for bipolar disorder and alcoholism using a Convergent Functional Genomics (CFG) approach. In subsequent work, we established mice with a homozygous deletion of DBP as a stress-reactive genetic animal model of bipolar disorder and co-morbid alcoholism. In the present study, we found that the omega-3 fatty acid, DHA, may have mood stabilizing capabilities in stressed DBP knockout mice, and reduces alcohol consumption in these mice as well as in the alcohol preferring (P) rats. Given their potential health benefits and their relative lack of negative side-effects, omega-3 fatty acids may become an important supplement for bipolar patients and co-morbid alcoholics, a potential that warrants continued research.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Background: Previous studies show that prazosin, an α1-adrenergic receptor antagonist, decreases alcohol drinking in animal models of alcohol use and dependence and in alcohol-dependent men. These studies extended previous findings by using a paradigm that allows for separate assessment of prazosin on motivation to seek versus consume ethanol or sucrose in selectively bred rats given acute or chronic prazosin treatment. Methods: Alcohol-preferring P rats were trained to complete an operant response that resulted in access to either 2% (Exp. 1) or 1% (Exp.2) sucrose or 10% ethanol. In Experiment 1, a 4-week consummatory testing phase consisted of rats bar-pressing to “pay” a specified amount up front to gain access to unlimited ethanol (or sucrose) for a 20-minute period. A 4-week appetitive testing phase examined how much the rats would bar-press for ethanol in an extinction session when no reinforcer could be obtained. In Experiment 2, during testing, the response requirement was dropped to a 1 and daily session cycles of drug (3 weeks/ 14 sessions from Tues to Fri) or vehicle (2 weeks/ 9 sessions from Tues to Fri) treatment were alternated per drug dose for a total of 3 drug doses (3 cycles) per rat. After each drug cycle, a single non-reinforced extinction session was conducted with no drug ‘on board’ and no reinforcer access. On test days, rats were given IP injections of either vehicle or one of three doses of prazosin (Exp 1: 0.5, 1.0, 1.5 mg/kg; Exp 2: 0.25, 0.5, 1.0 mg/kg; balanced design; -30 min). Results: In Experiment 1, prazosin significantly decreased ethanol-seeking at all doses tested. The highest dose decreased ethanol intake and increased the latency to first lever-press and first lick. Sucrose-seeking and intake were decreased by the same doses of prazosin. In Experiment 2, prazosin significantly decreased reinforcer-seeking at the lowest and highest doses while ethanol intake was not decreased by prazosin. Conversely, sucrose-seeking was decreased at the highest dose of prazosin tested while sucrose consumption was decreased by all doses. Latency to lever-press for sucrose was increased by the lowest dose of prazosin compared to vehicle. Conclusions: These findings extend previous research and indicate that prazosin decreases motivation to seek ethanol and sucrose. The specificity of prazosin on different behaviors and over different reinforcers suggests that these findings are not due to prazosin-induced motor-impairment or malaise. These data suggest that prazosin may work by decreasing the reinforcing properties of reinforcers in general.