Search

A perda de habitat e a redução da conectividade na paisagem causam diversos problemas ambientais, como extinções e diminuição da biodiversidade. Restauração ambiental é uma maneira de se mitigar esses efeitos e visa recuperar áreas de habitat naturais, reconectando áreas isoladas de vegetação natural. A quantidade de vegetação no entorno dos fragmentos pode ser um importante indicativo na escolha de áreas, buscando a efetividade da restauração. Este trabalho tem como objetivo analisar a paisagem nas APAs Corumbataí e Piracicaba e nos seus municípios, priorizando áreas para serem restauradas e conservadas. A análise foi baseada nas métricas de conectividade funcional, de acordo com a capacidade de deslocamento de espécies na matriz, e na quantidade de vegetação na paisagem. Paisagens com cobertura vegetal entre 20% e 60% são indicadas para restauração e acima de 60% para conservação. Foi identificada uma importante região de 47.987 ha de cerrado e floresta conectada funcionalmente na área de estudo. Especificamente, de Corumbataí a São Pedro, há um “cinturão” dos últimos remanescentes de cerrado desses municípios, tornando este uma importante região quando se busca a restauração do cerrado no estado de São Paulo. Ademais, em Brotas, Analândia, Itirapina e São Carlos têm-se áreas com grandes porcentagens de vegetação nativa e potencial para conservação, além de outras diversas regiões em toda área de estudo com níveis de vegetação propícios para restauração. Assim, a identificação de áreas com potenciais para restauração pode ser uma importante ferramenta para gestão territorial. The habitat loss and the connectivity reduction in the landscape cause several environmental problems, such as extinctions and biodiversity decrease. Environmental restoration is one way to mitigate these effects and aims to recover areas of natural habitat, reconnecting isolated areas of natural vegetation. The amount of vegetation around the fragments may be an important factor to select areas when the restoration efficiency is sought. This work aims to analyze the landscape in the APA Corumbataí, APA Piracicaba, and in their municipalities, prioritizing areas to be restored and conserved. The analysis was based on the metrics of functional connectivity, according to the gap crossing capacity of species, and the habitat amount in the landscape. Landscapes with habitat amount between 20% and 60% are indicated for restoration, and above 60% for conservation. An important region of 47,987 hectare of cerrado and forest functionally connected in the study area was identified. Specifically, from Corumbataí to São Pedro, there is a zone with their last remnants of cerrado, making them an important area when the cerrado restoration of São Paulo state is craved. In addition, in Brotas, Analândia, Itirapina, and São Carlos there are areas with high percentages of native vegetation with potential for conservation, besides several others in the study area with habitat amount that have potential for restoration. Thus, the identification of areas with potential for restoration may be an important tool for territorial management. La pérdida de hábitat y la reducción de la conectividad en el paisaje causan varios problemas ambientales, como extinciones y disminución de la biodiversidad. La restauración ambiental es una forma de mitigar estos efectos y tiene como objetivo recuperar áreas de hábitat natural, reconectando áreas aisladas de vegetación. La cantidad de vegetación alrededor de los fragmentos puede ser un indicador importante en la elección de dichas áreas, buscando optimizar la efectividad de la restauración. Este trabajo tiene como objetivo analizar el paisaje en las Áreas de Protección Ambiental (APA) Corumbataí y Piracicaba y sus municipios aledaños, priorizando áreas para ser restauradas y conservadas. El análisis se basó en las métricas de conectividad funcional, según la capacidad de desplazamiento de especies en la matriz, y la cantidad de vegetación en el paisaje. Los paisajes con una cobertura vegetal entre el 20% y el 60% están indicados para restauración y por encima del 60% para conservación. En el área de estudio se identificó una importante región de 47.987 hectáreas de "cerrado" y bosque funcionalmente conectado. Específicamente, desde Corumbataí hasta São Pedro, hay un “cinturón” de los últimos remanentes de vegetación tipo sabana en estos municipios, lo que hace de esta una región importante cuando se busca restaurar el "cerrado" en el estado de São Paulo. Además, en Brotas, Analândia, Itirapina y São Carlos, hay áreas con altos porcentajes de vegetación nativa y potencial para la conservación, además de otras regiones a lo largo del área de estudio con niveles de vegetación aptos para la restauración. Así, la identificación de áreas con potencial para la restauración puede ser una herramienta importante para la gestión territorial.

La corteza retrosplenial ha sido relacionada con diversas funciones cognitivas. Diversos estudios en humanos y animales no humanos han demostrado su participación en navegación espacial y memoria contextual. Sin embargo, su contribución en la memoria de reconocimiento de objetos aún no es clara. Con respecto a esto, previamente hemos mostrado el requerimiento de la corteza retrosplenial para la consolidación y evocación de la memoria de reconocimiento de objetos. En esta tesis, estudiamos la conectividad funcional de esta corteza durante la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos, con seis estructuras cerebrales que se encuentran altamente conectadas con ella. Primero, estudiamos el requerimiento de cada estructura durante la consolidación de la memoria. Encontramos que la inactivación transitoria de la corteza perirrinal, corteza prefrontal medial, corteza entorrinal medial y el núcleo talámico anteromedial, pero no de la corteza cingulada anterior o el hipocampo, provocó un déficit en la memoria de reconocimiento de objetos. Luego, estudiamos el requerimiento de la interacción entre la corteza retrosplenial y estas estructuras cerebrales. Observamos que la inactivación ipsilateral de la corteza retrosplenial y una estructura requerida para el procesamiento de la memoria de reconocimiento de objetos impidió la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos. Asimismo, durante estos experimentos encontramos que la corteza entorrinal medial y el núcleo talámico anteromedial, estructuras principalmente estudiadas en memorias espaciales, son requeridas para la consolidación de la memoria de largo término de objetos. Previamente hemos observado que la inactivación de la corteza retrosplenial durante la adquisición de la información no afecta la memoria de reconocimiento de objetos. Planteamos que esto podría deberse a una compensación rápida del sistema de la memoria de objetos. Para probar esto, realizamos experimentos con doble inactivación transitoria. Una inactivación fue realizada antes de la sesión de entrenamiento (durante la adquisición) y las otras inmediatamente después del entrenamiento (durante la consolidación) o antes del testeo (durante la evocación). Observamos que la inactivación de la corteza retrosplenial durante la adquisición de la memoria prevenía el efecto amnésico de la inactivación durante la consolidación o la evocación. Por ende, cuando esta corteza está inactiva durante la adquisición de la información, el sistema de memoria compensa su falta, formando una memoria independiente de la corteza retrosplenial. Con el fin de analizar este fenómeno, realizamos mediciones de la activación del cerebro completo en animales control o con la corteza retrosplenial inactiva durante la adquisición de la memoria de reconocimiento de objetos. Encontramos diferencias en los patrones de activación cerebral (es decir, en el circuito de la memoria de reconocimiento de objetos) entre los animales con la corteza retrosplenial inactiva y los animales control durante la evocación de la memoria. Luego, estudiamos los mecanismos involucrados en la consolidación de la memoria de reconocimiento de objetos en la corteza retrosplenial. Demostramos que la actividad dopaminérgica en la corteza retrosplenial es necesaria y suficiente para consolidar la memoria de reconocimiento de objetos. Posteriormente, analizamos las vías moleculares implicadas en la consolidación de la memoria. Observamos que c-Fos es requerido para la consolidación de memorias de largo término recientes, mientras que MMP-9 es esencial para la consolidación de memorias remotas. The retrosplenial cortex has been related to many cognitive tasks. Several human and non-human animal studies have demonstrated its involvement in spatial navigation and contextual memory. However, its engagement in object recognition memory still remains unclear. In this regard, we have previously shown that the retrosplenial cortex is required for object recognition memory consolidation and retrieval. Here, we studied this cortex functional connectivity with six brain structures highly connected to it, during object recognition memory consolidation. First, we studied the requirement of each brain structure during memory consolidation. We found that transient inactivation of perirhinal cortex, medial prefrontal cortex, medial entorhinal cortex and anteromedial thalamic nuclei, but neither anterior cingulate cortex nor hippocampus, provoked a deficit in object recognition memory. Next, we studied the requirement of the interaction between the retrosplenial cortex and these brain structures. Our results showed that ipsilateral inactivation of the retrosplenial cortex and one brain structure required for object recognition processing impeded object recognition memory consolidation. Besides, during these experiments we found that the medial entorhinal cortex and anteromedial thalamic nuclei, structures mainly studied in spatial memory, are required for object long-term memory consolidation. We have previously observed that the retrosplenial cortex inactivation during information acquisition does not affect object recognition memory. We hypothesized that this could be due to a quick compensation by the object memory system. To prove this, we performed double transient inactivation experiments. One inactivation was done before training session (during acquisition) and the other immediately after training (during consolidation) or before testing (during retrieval). We observed that the inactivation of the retrosplenial cortex during memory acquisition prevented the amnesic effect of the inactivation during consolidation or retrieval. Hence, when this cortex is inactive during memory acquisition the memory system compensates its lack, forming a retrosplenial cortex-independent memory. To further analyze this phenomenon, we measured whole brain activation from control or restrosplenial cortex-inactivated animals during object recognition memory acquisition. We found differences in the brain activation patterns (i.e. object recognition memory network) between retrosplenial cortex-inactivated and control animals during memory retrieval. Afterward, we studied the mechanisms involved in object recognition memory consolidation in the retrosplenial cortex. We demonstrated that dopaminergic activity in the retrosplenial cortex is necessary and sufficient to consolidate object recognition memory. Then, we analyzed the molecular pathway involved in memory consolidation. We observed that c-Fos is required for object recognition long-term memory consolidation, while MMP- 9 is essential for remote memory. Fil: De Landeta, Ana Belén. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

[ES] La neurociencia computacional es una de las disciplinas más avanzadas para estudiar el cerebro humano y sus intrincados mecanismos. Para ello, los modelos computacionales de cerebro completo se han convertido en una herramienta muy efectiva. Dichos modelos representan el cerebro como una red con un número predefinido de nodos correspondientes a áreas cerebrales conectados entre sí en base a una matriz de conectividad estructural empírica. Sobre esta estructura, se utiliza un conjunto de ecuaciones diferenciales para simular actividad cerebral. Este enfoque es muy útil para investigar dinámicas cerebrales complejas mediante modelos matemáticos, como los modelos de sueño profundo. En este contexto, la matriz de conectividad estructural se construye en base a un atlas cerebral o parcelación cortical elegida arbitrariamente. Este estudio pretende analizar los efectos de la granularidad de la parcelación en un modelo de cerebro completo en estado de sueño profundo. Para ello, se aumenta gradualmente el número de áreas cerebrales discretas utilizando una parcelación local-global de la corteza cerebral humana. Debido a la naturaleza jerárquica de la corteza cerebral, la resolución de la parcelación cerebral puede aumentarse fácilmente, dando lugar a varias segmentaciones compuestas por 100, 200, 500 y 1000 parcelas. Para analizar los efectos del aumento de la granularidad regional, se construye el modelo y se ejecuta con los conjuntos de datos descritos anteriormente utilizando neurolib, un marco computacional para el modelado cerebral completo desarrollado en Python. A continuación, se evalúa su rendimiento comparando el resultado simulado con los registros empíricos. Finalmente, el análisis del modelo tiene como objetivo determinar qué patrones produce el modelo a diferentes niveles de resolución concluyendo en una propuesta de la mejor elección de la parcelación en función de los patrones de interés en el modelo de sueño profundo., [EN] Computational neuroscience is one of the most state-of-the-art disciplines for studying the human brain and its intricate mechanisms. To this aim, computational whole-brain models have become a very powerful tool. These models represent the brain as a network with a predefined number of nodes, where each node corresponds to a brain area and the connections between them are based on an empirically determined structural connectivity matrix. On this structure, a set of differential equations is used to simulate brain activity. This approach is highly useful when investigating complex brain dynamics with mathematical modeling, such as deep sleep models. In this context, the structural connectivity matrix is constructed based on an arbitrarily chosen brain atlas or parcellation. This study aims to analyze the effects of the parcellation¿s granularity on a deep sleep whole-brain model. Therefore, the number of discrete brain areas is gradually increased using a local-global parcellation of the human cerebral cortex. As the brain is hierarchically organized, the resolution of the brain parcellation can be easily augmented resulting in several cortical parcellations consisting of 100, 200, 500 and 1000 parcels. In order to analyze the effects of increasing regional granularity, the model is built and run with the formerly described datasets using neurolib, a computational framework for whole-brain modeling written in Python. Its performance is then evaluated by comparing the simulated output with empirical recordings. Finally, the model analysis aims to determine what patterns the model produces at different levels of resolution concluding in a proposal of the best choice of parcellation¿s granularity depending on the patterns of interest in the deep sleep model.

Background Childhood trauma is a major social public-health problem worldwide. Previous literature suggests childhood trauma is associated with the development of psychiatric disorders and maladaptive behaviours later in life, but little is known about the neural basis underlying these associations. Objective The aim of the current study was to investigate intrinsic brain network alterations in non-clinical adults with childhood trauma. Methods Resting-state functional magnetic resonance imaging (fMRI) data were collected from 65 non-clinical adults with moderate or severe childhood trauma (CT group), according to the international demarcation criteria of the Childhood Trauma Questionnaire (CTQ), and 73 socio-demographically matched non-clinical controls without childhood trauma (no-CT group). Independent component analysis (ICA) was used to extract subnetworks of the default mode network (DMN), salience network (SN), and central executive network (CEN). Results ICA revealed that the CT group had increased FC of the left medial prefrontal cortex (mPFC) in the anterior DMN (aDMN), increased functional connectivity (FC) of the left anterior insula in the SN, and decreased FC of the inferior parietal gyrus of the right CEN (rCEN). Compared to the controls, the CT group had decreased inter-network FCs between the SN and posterior DMN (pDMN), as well as between the pDMN and rCEN. Conclusions Impaired FC within the three key brain networks, decreased inter-FC between SN and rCEN, and decreased inter-FC between pDMN and rCEN may reflect biomarkers of childhood trauma., HIGHLIGHTS In this paper, we found specific FC alterations within and between three key networks in non-clinical adults with childhood trauma, which may mediate the relationship between childhood trauma and psychiatric disorders in later life.

¿Qué importancia tiene investigar la relación entre la personalidad y el cerebro? El estudio acerca de los rasgos de personalidad, así como de sus correlatos neurales, tiene el potencial de mejorar la evaluación clínica y el tratamiento de los trastornos de la personalidad. La evidencia de conexiones entre los rasgos de personalidad y el tálamo, así como entre estos rasgos y la red por defecto, suscita un interés por la siguiente pregunta: ¿Hay una relación entre subestructuras del tálamo y la red por defecto que pueda explicar las diferencias en los rasgos de personalidad? Se utilizaron los datos de resonancia magnética funcional de ultra-alta resolución y los datos del inventario de personalidad del modelo de los Cinco Grandes (NEO-FFI), para hacer una comparación de conectividad funcional en niveles altos y bajos de cada rasgo. Se encuentra que la coactivación entre el tálamo y la red por defecto es capaz de explicar los rasgos en los modelos de la Apertura, la Responsabilidad, el Neuroticismo y la Extraversión. Los núcleos central lateral y laterodorsal del tálamo fueron importantes en la interacción de los modelos de los rasgos que resultaron significativos. No se encontraron datos concluyentes para el modelo de la Amabilidad. How important is it to investigate the relationship between personality and the brain? The study of personality traits, as well as their neural correlates, has the potential to improve the clinical assessment and treatment of personality disorders. The evidence for connections between personality traits and the thalamus, as well as between these traits and the default network, raises an interest in the following question: Is there a relationship between substructures of the thalamus and the default network that can explain differences in personality traits? Ultra-high-resolution functional magnetic resonance imaging data and Big Five model personality inventory (NEO-FFI) data were used to make a comparison of functional connectivity at high and low levels of each trait. It is found that coactivation between the thalamus and the default network is able to explain traits in the Openness, Responsibility, Neuroticism and Extraversion models. The lateral central and laterodorsal nuclei of the thalamus were important in the interaction of the trait models that were found to be significant. No conclusive data were found for the Agreeableness model.

RESUMEN: En este proyecto se han analizado las redes cerebrales humanas con el objetivo de revelar la correlación existente entre la conectividad y la neurogénesis cerebrales, en base a la hipótesis de que las redes cerebrales se rigen por el principio “el que primero llega, más se conecta”. De acuerdo con este principio, las regiones y circuitos cerebrales nacidos tempranamente (que son tempranos también en sentido evolutivo) deben representar los centros de las redes cerebrales y, por lo tanto, desempeñar un papel clave tanto en el cerebro sano como en el enfermo. Una teoría que posibilite identificar circuitos con alta conectividad nos permitiría enfocar investigaciones básicas y clínicas directamente allí donde los instrumentos disponibles no nos permiten mirar aún. La herramienta empleada para llevar a cabo este estudio ha sido la teoría de grafos. Así, las redes cerebrales se han reducido a grafos donde los nodos simulan las diferentes regiones cerebrales y las aristas representan las conexiones entre ellas. Con el fin de evaluar la centralidad de las regiones que componen la red cerebral, se han aplicado diferentes métricas a las matrices de adyacencia de los grafos construidos. Estas métricas han sido empleadas para medir la centralidad de los nodos (regiones cerebrales) que constituyen el grafo y calcular su correlación con la neurogénesis. Finalmente, observamos que bajo las métricas de centralidad, los circuitos más antiguos del cerebro presentan una mayor hubness en los sistemas cerebrales arquitectónicos corroborando la hipótesis inicial. Este enfoque podría arrojar una nueva luz sobre el papel clave de los circuitos cerebrales subcorticales, los circuitos antiguos en términos de evolución y los primeros circuitos creados durante la embriogénesis. ABSTRACT: This project studies human brain networks focusing on revealing the correlation between brain connectivity and neurogenesis, based on the hypothesis that brain networks are governed by “the older gets richer” principle. According to this principle, early-born brain regions and circuits (which are early also in an evolutionary sense) should represent the hubs of brain networks and thus play a key role in both healthy and diseased brains. The existence of a theory which makes it possible to identify hub regions would allow us to focus on basic and clinical research directly where the instruments are not allowed yet. Graph theory has been the employed tool to perform this study. Thus, brain networks have been reduced to graphs where the nodes simulate the different brain regions and the edges represent the connections between them. In order to evaluate the hubness of the regions composing the brain network, different metrics have been applied on the adjacency matrices. These metrics have been used to measure the hubness of the nodes of the graph (brain regions) and to calculate their correlation with neurogenesis. Finally, we can notice that under centrality metrics, older brain circuits present higher hubness in the structural brain systems. This fact confirms the initial hypothesis. According to this approach, it could shed new light on the key role of subcortical brain circuits, evolutionarily ancient circuits and early circuits created during embryogenesis. Grado en Matemáticas

En España la prevalencia del dolor crónico es del 16.6% (Dueñas et al., 2015). Aproximadamente, el 50% de pacientes, refieren limitaciones en su vida diaria, el 30% sentimientos de tristeza y/o ansiedad, y el 47.2% que el dolor afecta a su vida familiar. Teniendo en cuenta esto, no es de extrañar que las patologías relacionadas con el dolor crónico supongan uno de los gastos económicos más elevados para los sistemas de salud en las sociedades desarrolladas. Dado el alto impacto que tiene el dolor en la salud, la Unidad de Tratamiento del Dolor emitió en 2011 un informe a través del Ministerio de Sanidad, Política Social e Igualdad de España en el que sostiene que el dolor es un problema multidimensional, cuyo abordaje debe ser multidisciplinar, con programas de intervención integrales en el que se traten sus distintas dimensiones. Los estudios fisiológicos han sido clave en la compresión del dolor y en la elaboración de tratamientos eficaces. Los estímulos dolorosos provocan cambios en la sincronización entre regiones cerebrales y un incremento de la actividad simpática. Cuando la experiencia dolorosa se prolonga en el tiempo, se observa una actividad simpática anormal, una conectividad funcional cerebral alterada (entre zonas sensoriales, atencionales y afectivas) y una sensibilización central hacia estímulos nociceptivos. Todos estos cambios, se traducen en dificultades en el procesamiento de estímulos afectivos, así como en el desarrollo de patologías comórbidas tales como depresión y ansiedad. Más aún, los estudios que intentan comprender la influencia del dolor sobre el procesamiento afectivo, ponen de maniefiesto que los pacientes con dolor crónico, presentan un sesgo atencional hacia el dolor que dificulta procesar estímulos con carga afectiva. El modelo de la atención motivada hacia el dolor (Van Damme et al., 2010), propone que el dolor mantenido es un potente motivador que capta los recursos atencionales compitiendo con otros estímulos relevantes. Así, se observa que, en tareas puramente cognitivas, los pacientes con dolor crónico muestran una peor ejecución que voluntarios sanos. Sin embargo, ¿Cómo esta sobrecarga atencional puede afectar al procesamiento de estímulos afectivos? ¿Es posible modular el dolor mediante estímulos afectivos? Actualmente, se han desarrollado tratamientos no farmacológicos cuyo objetivo es enseñar a pacientes a modular su actividad fisiológica para reducir su dolor. El uso del neurofeedback muestra potenciales beneficios no sólo para reducir el dolor, sino también para mejorar el estado de ánimo, los problemas de ansiedad y las dificultades en el sueño. Dentro de las distintas características de la señal de electroencefalografía (EEG) que se puede entrenar, la modulación de la densidad espectral del ritmo sensoriomotor (SMR) es de los más empleados en el tratamiento de síndromes de dolor crónico. Recientemente, se ha encontrado que el entrenamiento SMR produce cambios en la conectividad funcional cerebral que se relacionan con una reducción del dolor en las pacientes. Sin embargo, se desconoce si el entrenamiento en neurofeedback puede revertir las alteraciones a nivel autonómico que también presentan estos pacientes. El objetivo general de la presente tesis es estudiar la conectividad funcional cerebral y la actividad periférica relacionada con la modulación del dolor. La conectividad funcional, es un tipo de medida que refleja la dependencia estadística que existe entre dos fuentes de actividad fisiológica sin necesidad de que exista una conexión física. La conectividad entre dos regiones cerebrales, se interpreta como un reflejo de la integración de la información que cada área aporta para el procesamiento de una tarea cognitiva o un estado emocional. Además, estas medidas ofrecen la posibilidad de estudiar la sincronización entre regiones cerebrales, las respuestas periféricas y las variables psicológicas. La investigación de la relación central-periferia ha dado lugar a nuevos temas de investigación, como el Modelo de Integración Neurovisceral y la network physiology (Thayer & Lane, 2009; Ivanov & Bartsch, 2013), que ponen el foco en el estudio de la interacción entre el sistema nervioso central y el sistema nervioso autónomo. Pese al creciente interés en el estudio holístico de la fisiología, son escasos los estudios que exploran la conectividad entre el sistema nervioso central y la actividad periférica, entendida como una red interconectada y dependiente, y su influencia en la modulación del dolor. La presente tesis se articula en tres estudios presentados en formato artículo. El primero, está destinado a poner a prueba la metodología de análisis en conectividad funcional mediante EEG, relacionándola con la actividad periférica y variables psicológicas. En concreto, se estudió la relación entre la variabilidad de la tasa cardíaca (HRV), la variabilidad de la conectividad funcional y la flexibilidad cognitiva. La literatura previa parece señalar que existe una relación positiva entre la HRV en reposo y la flexibilidad cognitiva (Gillie & Thayer, 2014). Sin embargo, se desconoce la relación de estas variables con la actividad cerebral en reposo (Liu et al., 2018). La tarea experimental consistió en realizar el “Test de Cambios” (Seisdedos, 2004) para luego realizar un registro de la tasa cardíaca y de la actividad cerebral en reposo. Los resultados señalaron que la HRV y la variabilidad de la conectividad en el EEG estuvieron relacionadas entre sí y con la flexibilidad cognitiva. Los análisis de regresión lineal múltiple, revelaron que el principal predictor de la flexibilidad cognitiva era la variabilidad de la conectividad del EEG y no la HRV, tal y como proponen otros autores (Thayer & Lane, 2009). Más aún, el análisis de correlaciones parciales reveló que la relación entre HRV y flexibilidad cognitiva estaba mediada por la variabilidad de la conectividad funcional del EEG. En conclusión, el estudio de los procesos psicológicos basados únicamente en la actividad fisiológica central o periférica puede dar lugar a una visión parcial y sesgada del fenómeno que se pretende estudiar. En el estudio segundo, se investigó el efecto del dolor tónico sobre el procesamiento de estímulos afectivos, a través del análisis de las respuestas periféricas y la conectividad funcional cerebral. La tarea experimental consistió en el visionado de imágenes afectivas (agradables, neutrales y desagradables) con y sin dolor mientras se registraba los cambios en conductancia, tasa cardíaca y actividad eléctrica cerebral. En la condición no dolor, los resultados mostraron el patrón de respuesta característico a imágenes afectivas: aumento en conductancia y desaceleración cardíaca en imágenes agradables y desagradables, comparadas con imágenes neutrales. Sin embargo, cuando estas imágenes se presentaron en paralelo con el dolor, el patrón fisiológico cambió, no encontrándose diferencia entre los tres tipos de imágenes. Por otro lado, la conectividad funcional cerebral cambió entre la condición dolor y no dolor, encontrándose un aumento de la conectividad entre regiones cerebrales relacionadas con el procesamiento atencional. Estos resultados parecen indicar que el dolor reduce la atención hacia otros estímulos, apuntando a la existencia de un sesgo atencional hacia el dolor que podría explicar las dificultades en el procesamiento de estímulos afectivos presentes en pacientes con dolor crónico. El objetivo del tercer estudio, fue comprobar cómo afecta un entrenamiento en neurofeedback a la conectividad funcional cerebral y a la network physiology en pacientes con dolor crónico. Un grupo de pacientes con fibromialgia realizó un entrenamiento en autorregulación del ritmo sensoriomotor (SMR) mientras otro recibía un entrenamiento falso. El análisis del rendimiento en la tarea de neurofeedback, señaló que aproximadamente la mitad del grupo de entrenamiento real habían aprendido a modular su actividad cerebral, mientras que el resto no. El grupo que obtuvo buen rendimiento, informó de niveles más bajos de dolor después del entrenamiento comparado con el grupo que no entrenó y con el que no aprendió la tarea. Asimismo, se observó una reducción en la conectividad funcional entre los electrodos centrales con el resto de electrodos y la actividad cardíaca después del entrenamiento. Pese a las limitaciones del estudio, los hallazgos parecen indicar que el neurofeedback es un método eficaz para reducir el dolor en pacientes con fibromialgia y que el entrenamiento en la autorregulación del SMR de un nodo de la network physiology afecta al resto de nodos de la red., Tesis Univ. Granada.

El consumo intensivo de alcohol (CIA) se define como un patrón de consumo intermitente y en atracones, por el que, en un intervalo de pocas horas, se alcanzan concentraciones de alcohol en sangre superiores a 0.08g/dl. El CIA tiene una alta prevalencia entre jóvenes y adolescentes, una población en pleno neurodesarrollo vulnerable a los efectos neurotóxicos del alcohol. Los modelos neurocognitivos del procesamiento dual proponen que los comportamientos de riesgo durante la adolescencia podrían deberse al desequilibrio entre dos grandes sistemas interrelacionados: el sistema automático-afectivo (involucrado en el procesamiento motivacional y afectivo) y el sistema reflexivo (encargado del control inhibitorio). El objetivo de la presente tesis fue el de valorar los correlatos electrofisiológicos de la inhibición de respuesta y su interacción con el procesamiento de estímulos asociados al alcohol en jóvenes universitarios consumidores intensivos de esta sustancia. Para ello, se registró la actividad electrofisiológica durante la ejecución de una tarea Go/NoGo de imágenes de bebidas. En ausencia de diferencias entre grupos en la ejecución de la tarea, los análisis de voltaje de los componentes de potenciales evocados (PEs) y los análisis de conectividad funcional (CF) permitieron detectar diversas anomalías que sugieren que, en el grupo CIA, el sistema reflexivo podría estar recurriendo a recursos neurales compensatorios de control inhibitorio para poder contrarrestar la sobreactivación del sistema automático-afectivo.

Figuras, tablas This document presents a supervised group connectivity analysis methodology, in which three main problems must be addressed, the first problem to overcome is the non-stationary behavior of brain activity, the second problem is the high dimension of the connectivity matrices, and finally, the grouping to select the subjects of each set of analyzes. To carry out this methodology, three databases were used, the first related to auditory and visual stimuli under the oddball paradigm, the second and the third a database with motor imagery with a different number of subjects. The results obtained show that the segmentation of the recordings in time favors the estimation of connectivity, in addition, the proposal of a supervised rule to reduce dimension, guarantees the physiological interpretability of the results obtained. Finally, it was verified that the brain activity obtained depends on the groups of subjects that conform. The methodology was verified taking into account criteria of computational cost, numerical stability, probability of error, as well as the interpretability of the results obtained. En este documento se presenta una metodología de análisis de conectividad cerebral, en la cual deben abordarse tres problemas principales, el primer problema para superar es el comportamiento no estacionario de la actividad cerebral, el segundo problema es la alta dimensión de las matrices de conectividad y finalmente el agrupamiento para seleccionar los sujetos de cada conjunto de análisis. Para llevar a cabo esta metodología, fueron empleadas 3 bases de datos, la primera relacionada con estímulos auditivos y visuales bajo el paradigma oddball, la segunda y la tercera una base de datos son motor imagery con diferente número de sujetos. Los resultados obtenidos demuestran que la segmentación de los registros en el tiempo, favorece la estimación de conectividad, además, la propuesta de una regla supervisada para reducir dimensión, garantiza la interpretabilidad fisiológica de los resultados que se obtienen. Finalmente se verificó que la actividad cerebral obtenida depende de los grupos de sujetos que se conformen. Se verificó la metodología teniendo en cuenta criterios de costo computacional, estabilidad numérica, probabilidad de error, así como interpretabilidad de los resultados obtenidos. Doctorado Doctor en Ingeniería - Ingeniería Automática

The aim of this thesis is to analyse and describe the neurobiological basis of the systems derived from Reinforcement Sensitivity Theory (RST). To do so, we assessed the reactivity of these systems (the Behavioural Activation and Inhibition Systems and the Fight-Flight-Freeze System) by means of the Sensitivity to Punishment and Sensitivity to Reward Questionnaire (SPSRQ), as well as its brain correspondence through fMRI, both structurally and through resting state connectivity. Results confirm the frontostriatal and limbic involvement in approach (SR) and inhibition (SP) behaviours, respectively. We also observed differences linked to demographic (sex) and methodological (eyes open/closed at rest) aspects. In conclusion, results show stable brain patterns associated with the personality dimensions derived from RST. These data extend the knowledge about RST and its applicability in humans as a framework to study the predisposition toward different psychopathological disorders. El objetivo de esta tesis es analizar y describir las bases neurobiológicas de los sistemas derivados de la Teoría de la Sensibilidad al Refuerzo (TSR). Para ello, evaluamos la reactividad de estos sistemas (los Sistemas de Activación e Inhibición Conductual y el Sistema de Lucha-Huida-Congelamiento) mediante el cuestionario de Sensibilidad al Castigo y a la Recompensa (SCSR), así como su correspondencia cerebral a través de RMf tanto a nivel estructural como de conectividad en estado de reposo. Los resultados confirman la implicación frontoestriatal y límbica en conductas de aproximación (SR) e inhibición (SC), respectivamente. También observamos diferencias ligadas a aspectos demográficos (sexo) y metodológicos (ojos abiertos/cerrados en reposo). En conclusión, los resultados muestran rasgos cerebrales estables asociados a las dimensiones de personalidad derivadas de la TSR. Estos datos amplían el conocimiento y aplicabilidad de la TSR en humanos como marco para estudiar la predisposición a diferentes trastornos psicopatológicos. Programa de Doctorat en Psicologia

Tesis (M. Sc.) -- CATIE. Escuela de Posgrado. Turrialba (Costa Rica), 2020 Actualmente, más de 50% de los bosques tropicales están diezmados y los fragmentos remanentes dividen espacio con actividades agropecuarias intensivas (Brancalion et al. 2019). Ese proceso de fragmentación del paisaje puede tener serios efectos sobre la composición de especies y su interacción con el medio, y los Corredores Biológicos es una de las estrategias consideradas fundamentales para mitigar los efectos de esa fragmentación (Tewksbury et al. 2002), beneficiar la interacción planta-animal (Donkersley 2019) y mejorar la calidad de los servicios ecosistémicos de los cuales productores se benefician (Poggio 2015). En ese contexto, el presente trabajo busca contribuir a visibilizar la importancia de la conectividad funcional para el mantenimiento de los Servicios Ecosistémicos proporcionados por abejas dentro del territorio Turrialba-Jiménez, en el CBVCT. Para eso se desarrollaron tres procedimientos metodológicos: 1) Mapeo de estudios desarrollados en el territorio Turrialba-Jiménez; 2) Modelización de la conectividad funcional de las abejas en el CBVCT y; 3) Levantamiento de percepciones de productores agropecuarios acerca de las abejas. En el mapeo de estudios fueron revisados 498 documentos de lo cuáles 310 han sido seleccionados y tabulados. Entre estos 128 tesis (académica, profesional y doctorado) y 182 artículos científicos (revistas nacionales e internacionales). En el conjunto de documentos seleccionados se identificaron 23 tipos de enfoques disciplinarios, con destaque para los enfoques ¨ecológico agronómico¨ (105/34%), ¨pedológico agronómico¨ (37/12%)...

La Resonancia Magnética Nuclear (RMN) es una técnica basada en la reorientación de los espines nucleares de ciertos átomos, sometidos a un campo magnético al administrarle radiación electromagnética de radiofrecuencia. Mediante el empleo de bobinas de gradientes de campo pueden obtenerse, de forma no invasiva, imágenes corporales que pueden informar de la presencia de patologías. Basada en esta técnica, la Resonancia Magnética de imagen Funcional (RMF) es una herramienta que permite estudiar la comunicación de las distintas regiones cerebrales mediante los cambios de oxigenación de la sangre en las zonas con mayor activación neuronal. En este estudio se pretende profundizar sobre las aplicaciones de la RMF en el ámbito farmacéutico mediante una revisión de los trabajos más recientes publicados sobre este tema. En el campo prequirúrgico se está estudiando su aplicación para minimizar los posibles efectos dañinos de la cirugía neuronal. De la misma manera, en la identificación de los trastornos mentales se está empleando para visualizar los cambios en la actividad cerebral que presentan los afectados. Como asistencia a la farmacología, se está utilizando para monitorizar el efecto que diferentes sustancias ejercen sobre el Sistema Nervioso Central (SNC), evaluando su eficacia y seguridad. Así mismo, mediante esta técnica se está mejorando el planteamiento de ensayos clínicos, reduciendo el tiempo de escalado y por tanto su coste. Asociado a otras metodologías complementarias es de gran ayuda en el diagnóstico de enfermedades. Universidad de Sevilla. Grado en Farmacia

Background: Posttraumatic stress disorder (PTSD) related to exposure to abuse and neglect during childhood is associated with particularly severe and persistent deleterious outcomes. Amygdala hyperreactivity has been observed in childhood trauma survivors and implicated in symptoms of PTSD. Objective: The neuropeptide oxytocin holds promise as a potential treatment for PTSD due to its ability to attenuate amygdala response to threat cues. However, the effect of oxytocin on amygdala reactivity in individuals with childhood trauma-related PTSD has not been investigated. Method: We employed a double-blind, randomized, placebo-controlled crossover design to examine the effects of intranasal oxytocin (24 IU) versus placebo on amygdala reactivity to fearful faces among childhood-trauma exposed individuals with PTSD (n = 17) and without PTSD (control group; n = 16). Results: Region-of-interest based amygdala fMRI signal magnitude did not differ by group, drug, or group x drug interaction. Self-report of childhood trauma exposure severity was negatively associated with the oxytocin-related change in left amygdala response in the PTSD group, but not in the control group. Supplementary and exploratory whole-brain analyses conducted separately in each group revealed that left amygdala reactivity to fearful faces was absent on placebo but increased on oxytocin in the control group. The PTSD group showed right amygdala activation to fearful faces in both the oxytocin and placebo conditions, but the left amygdala response observed in the placebo condition was diminished on oxytocin. Conclusions: Findings extend the literature pertaining to the potential for oxytocin to attenuate neural correlates of PTSD to a childhood trauma-related PTSD sample.

Background: Experience of childhood maltreatment significantly increases the risk for the development of psychopathology and is associated with impairments in socio-cognitive skills including theory-of-mind (ToM). In turn, neural alterations in ToM processing might then influence future interpersonal interaction and social-emotional understanding. Objective: To assess resting-state activity in the theory-of-mind network in traumatized and non-traumatized persons. Methods: Thirty-five women with a history of childhood maltreatment and 31 unaffected women completed a resting-state scan and a ToM localizer task. The peak coordinates from the localizer were used as the seed regions for the resting-state functional connectivity (RSFC) analyses (temporo-parietal junction, dorsomedial prefrontal cortex, middle temporal gyrus and precuneus). Results: Child abuse was associated with increased RSFC between various ToM regions including the precuneus and the brainstem suggesting altered hierarchical processing in ToM regions. Number of types of abuse was driving the effect for the temporo-parietal junction and the brainstem, while the severity of abuse was linked to increased RSFC between the middle temporal gyrus and the frontal cortex. Post-hoc analyses of brainstem regions indicated the involvement of the serotonergic system (dorsal raphe). Conclusions: The data indicate a lasting impact of childhood maltreatment on the neural networks involved in social information processing that are integral to understanding others’ emotional states. Indeed, such altered neural networks may account for some of the interpersonal difficulties victims of childhood maltreatment experience.

Instituto de Investigaciones sobre los Recursos Naturales. Maestría en Ciencias en Ecología Integrativa The connectivity of natural habitats within and outside natural protected areas is essential to maintain wildlife populations and allow gene flow, especially in the case of species with a limited dispersal capacity. Small body-sized mammals that rely on the tree canopy to move across their habitat and with low dispersal capacity are ideal to assess the functional connectivity of the landscape at a local scale. The grayish mouse opossum (Tlacuatzin canescens) is an endemic marsupial from Mexico that inhabits in the dry forest of the Pacific’s slope. In this study, this species was used to evaluate the functional connectivity of the habitat between the Chamela-Cuixmala Biosphere Reserve (CCBR) and the dry forest remnants scattered in its vicinity. Due to the lack of information about the natural history and ecology of the species, a set of interviews were applied to people in the communities located in the study area. The information that was gathered together with information that was obtained from mammal experts was used to build a functional connectivity model. The least cost path was estimated from a landscape’s resistance matrix that included variables like the types of vegetation and land use, terrain slope, roads and rivers locations. Thirty-eight vegetation patches of potentially suitable habitat (2,213 ha in average size) for T. canescens were identified based on the functional connectivity model and the calculation of the minimum area to maintain a viable population. Sixty potential corridors were identified among these patches. The average Euclidean distance between patches was about 244 m while the average of the least cost path was about 367 m. La conectividad del paisaje dentro y fuera de las áreas naturales protegidas es esencial para mantener el movimiento de la fauna silvestre y su flujo génico, sobre todo en especies con capacidades limitadas de dispersión que las vuelven más sensibles a la transformación de su entorno. Los pequeños mamíferos dependientes del estrato arbóreo y con bajas capacidades de dispersión, son organismos ideales para evaluar la conectividad funcional del paisaje a una escala local. El ratón tlacuache (Tlacuatzin canescens) es un marsupial endémico de México que habita en las selvas secas de la vertiente del Pacífico. En este estudio se usó para evaluar la conectividad funcional del paisaje entre la Reserva de la Biosfera Chamela-Cuixmala (RBCC) y los remantes de hábitat dispersos en su vecindario. Debido a la dificultad para ser observada en el campo y a la falta general de conocimiento ecológico sobre la especie, se realizaron entrevistas en los poblados adyacentes a la RBCC y encuestas a expertos en mamíferos para construir un modelo de conectividad funcional. Se estimó la ruta de menor costo, a partir de una matriz de resistencia del paisaje que incluyó variables como el tipo de vegetación y uso de suelo, pendiente de terreno, ubicación de vías de comunicación y ríos y arroyos. Para la elaboración de la matriz de resistencia se tomó en cuenta la opinión de expertos. A partir del modelo de conectividad funcional y el calculó del área mínima para mantener una población viable se identificaron 38 parches de vegetación que pudieran representar hábitat idóneo (área promedio de 2,213 ha) para T. canescens. A partir de estos parches se identificaron 60 corredores potenciales. La distancia Euclidiana promedio entre parches fue de 244 m mientras que el promedio de la ruta del menor costo fue de 367 m.

El estudio de la corteza insular (CI) es de gran interés en las neurociencias contemporáneas por su participación en múltiples procesos perceptuales, afectivos y cognitivos. Un marco teórico integrador para la comprensión de estos procesos es el estudio de la interocepción y el monitoreo cognitivo. Ambos involucran la percepción y supervisión, tanto del estado corporal como de procesos cognitivos de alto orden respectivamente, y tienen bases funcionales y neuroanatómicas asociadas con la CI. En particular, los déficits en el procesamiento interoceptivo podrían relacionarse con fallas en el monitoreo, y ambos estarían vinculados con un procesamiento insular afectado. De hecho, la CI también se vincula con procesos de autoevaluación y de detección consciente de errores, habilidades necesarias para un monitoreo adecuado. Asimismo, la anosognosia (falta de conciencia de padecer una enfermedad) es un trastorno característico de las demencias y de ciertos accidentes cerebrovasculares (ACV), que también estaría asociado a alteraciones de monitoreo e interocepción. Sin embargo, se conoce poco si las diferencias fisiopatológicas asociadas a la neurodegeneración y a los ACV (en pacientes con lesión insular) afectan en forma diferencial a las redes insulares. En este contexto, se abre una nueva avenida para el estudio del rol de la CI en modelos de lesiones múltiples (degeneración y ACV) por ser una región clave de integración del procesamiento cognitivo y corporal. Esto, además, permitiría un mejor entendimiento de ciertas enfermedades y déficits conductuales subyacentes al daño insular. En la presente tesis se exponen tres estudios que exploraron, mediante el modelo de lesión basado en ACV (lesión focal) y neurodegeneración: (a) la conectividad de la CI y su afectación diferencial según el tipo de fisiopatología; (b) las redes insulares involucradas en las diferentes dimensiones interoceptivas; y (c) los correlatos neuroanatómicos del monitoreo cognitivo explícito e implícito. El modelo de lesión (pacientes con lesión/atrofia insular) permite relacionar la ubicación del daño cerebral con los distintos patrones de conectividad y perfiles de afectación conductual. Por esta razón, se evaluaron pacientes con lesiones cerebrales focales fronto-insulares causadas por ACV (LFI) y con neurodegeneración selectiva fronto-insular asociada a demencia frontotemporal variante conductual (vcDFT). También se estudiaron pacientes con la enfermedad de Alzheimer (EA), como modelo de degeneración contrastiva ya que afecta mayormente áreas cerebrales posteriores (parietales y temporales), y un grupo de sujetos sanos. Los estudios se realizaron a través de la aplicación de tareas conductuales de interocepción cardíaca y monitoreo explícito e implícito, que fueron previamente validadas, y permitieron diferenciar los distintos perfiles patológicos de cada enfermedad. Estas medidas conductuales fueron combinadas con técnicas de morfometría basada en vóxeles (MBV) y de mapeo de síntomas de lesión basado en vóxeles (MSLBV) que posibilitaron asociar la atrofia o lesión de los pacientes con los déficits conductuales. Además, se aplicaron medidas de conectividad funcional en resonancia magnética 4 funcional (RMf) de cerebro para estudiar el grado de acoplamiento de la actividad de la CI y de sus redes y su relación con las tareas administradas. En el Estudio I, se evaluó el impacto diferencial de la neurodegeneración y de las lesiones focales producidas por ACV en la conectividad funcional local y global de las redes insulares. En el Estudio II, se midió (a través de registros de electroencefalografía) el correlato cortical de la interocepción (el potencial evocado cardíaco -PEC-) y la conectividad funcional de las redes insulares en tres dimensiones interoceptivas. En el Estudio III, se abordó el impacto de la neurodegenación y el ACV en el monitoreo implícito y explícito. Los resultados del Estudio I evidenciaron que la conectividad intra-insular, a diferencia de la conectividad global, distinguió mejor entre etiologías diferentes (lesión focales versus neurodegeneración), demostrando que la fisiopatología puede tener un impacto diferencial en la conectividad funcional insular. En el Estudio II, se encontró que los pacientes con LFI y neurodegeneración presentaron alteraciones en el procesamiento interoceptivo basal, que fueron acompañadas por una modulación atípica del marcador cortical cardíaco (PEC). Además, el desempeño en el procesamiento interoceptivo se asoció con la CI y sus conexiones. Por otro lado, la capacidad de aprendizaje interoceptivo (mejora de la precisión interoceptiva después de la retroalimentación cardíaca) estuvo preservada en los pacientes con daño frontal (vcDFT y LFI) y afectada en la EA (asociada al volumen de regiones hipocampales y orbitofrontales). Finalmente, el monitoreo o conciencia interoceptiva (la relación entre el juicio de valor sobre el desempeño interoceptivo y el desempeño real de los participantes) estuvo afectado sólo en los cuadros neurodegenerativos, dependiendo críticamente de regiones de memoria (fronto-hipocampales). En el Estudio III, se administró una tarea perceptual en la cual los participantes tuvieron que brindar juicios de confianza (monitoreo) sobre su desempeño de manera explícita e implícita. Aquí, encontramos un patrón diferencial en los reportes: los pacientes con afectación frontal (vcDFT y LFI) exhibieron un correcto reporte explícito, pero presentaron un exceso de confianza cuando tuvieron que apostar en base a su desempeño (monitoreo implícito). Los pacientes con EA presentaron alteraciones tanto en el monitoreo explícito como implícito. El monitoreo explícito se asoció con áreas ventromediales y el implícito, con áreas fronto-temporo-insulares, lo que permitió realizar un mapeo diferencial de ambos dominios. Los tres estudios que componen esta tesis brindan implicancias teóricas y clínicas respecto de la CI y sus redes. En primer lugar, los mecanismos fisiopatológicos específicos de cada enfermedad (ACV o neurodegeneración) afectan en forma diferencial la conectividad funcional de la CI. El abordaje de pacientes con afectación insular permitió relacionar la ubicación del daño cerebral con los distintos patrones de lesión/atrofia, conectividad y perfiles de afectación conductual, tanto del monitoreo interoceptivo como cognitivo. Los resultados de estas tesis muestran cómo el daño insular compromete conexiones fronto-temporo-insulares, afectando de manera diferencial las dimensiones interoceptivas y de 5 monitoreo, lo que apoya el rol de la CI en ambos procesos. Estos hallazgos brindan evidencia de la importancia de la CI en la caracterización y diferenciación de perfiles cognitivos patológicos, destacando su posible rol como potencial marcador neurocognitivo de enfermedades neurológicas. The insular cortex (IC) has been gaining increasing attention in current neuroscience given its involvement in multiple cognitive, affective, and perceptual processes. A fruitful theoretical framework to understanding its operations comes from the study of interoception and cognitive monitoring, two domains which require the sensing of bodily and high-order functions, with sources in the IC. In particular, interoceptive deficits might be related to disruptions of monitoring, and both could be linked to aberrant insular processing. In fact, the IC is also related to self-knowledge and conscious detection of errors, two critical skills for monitoring processes. Likewise, anosognosia (unawareness of one’s own impairments) is a characteristic symptom of dementia and some cases of stroke would also be strongly related to monitoring and interoceptive deficits. However, little is known about how the physiopathological mechanisms of neurodegeneration and stroke affect insular network integrity as well as interoceptive and monitoring processes. Against this background, the present thesis encompasses three studies that explored from neurodegenerative and focal (stroke) lesion models to examine: (a) the connectivity of the IC and its differential disruption in each physiopathology; (b) the IC networks involved in different interoceptive dimensions; and (c) the neuroanatomical correlates of implicit and explicit monitoring. The lesion models afforded by patients with insular damage (lesion or atrophy) allow establishing anatomical correlations between IC damage, particular connectivity alterations, and distinctive behavioral profiles. In this context, we evaluated frontoinsular stroke patients (FIS), exhibiting focal lesions; and patients with behavioral variant frontotemporal dementia (bvFTD), presenting specific fronto-insular neurodegeneration. In addition, we assessed patients with Alzheimer's disease (AD) –as a contrastive degeneration model exhibiting posterior (parietal and temporal) cortical atrophy– and a group of neurologically healthy subjects. Behavioral tasks were applied to measure cardiac interoception and explicit and implicit monitoring. These behavioral measures were combined with voxelbased morphometry (VBM) and voxel-lesion symptom mapping (VLSM), which can reveal associations between atrophy or lesion patterns and the patients’ behavioral deficits. In addition, we relied on functional connectivity measurements, derived from functional magnetic resonance imaging, to study functional coupling patterns involving IC networks and their relation with behavioral outcomes. In the study I, we evaluated the relation of neurodegeneration and stroke with local and global functional connectivity. In the study II, we employed electroencephalographic measures to examine the cortical signatures of interoceptive processes through the heartbeat evoked potential (HEP), as well as structural VBM and functional 7 connectivity within three interoceptive dimensions. In the study III, we assessed explicit and implicit monitoring and their disruptions in each pathological model using VBM. Results of the study I showed that intra-insular connectivity, relative to large-scale connectivity, offers better discrimination between FIS and bvFTD patients, suggesting that specific physiopathological processes could differentially impact IC functional connectivity. In the study II, we found that patients with FIS and neurodegeneration presented alterations in interoceptive processing, together with abnormal modulations of the HEP. In addition, interoceptive performance was associated with the IC and its connections. On the other hand, interoceptive learning (improvement of interoceptive accuracy after cardiac feedback) proved preserved in frontal damaged patients (bvFTD and FIS) and affected in AD (associated with hippocampal and orbitofrontal regions). Finally, interoceptive awareness (metacognitive processes underlying confidence about one’s own performance) was affected only in neurodegenerative conditions and critically depended on memory-related (fronto-hippocampal) regions. In the study III, we administered a perceptual task requiring participants to express their confidence (cognitive monitoring) in their performance via explicit and implicit measures. Monitoring reports revealed a differential pattern: the frontal patients (bvFTD and FIS) offered correct explicit reports but proved overconfident when they had to bet on their performance (implicit monitoring); in contrast, AD patients presented alterations in both explicit and implicit monitoring. Moreover, explicit monitoring was associated with ventromedial areas, while implicit monitoring was related with the integrity of fronto-temporo-insular areas. These results allowed us to map two critical monitoring domains in the pathological brain. Taken together, the studies in this thesis bear strong theoretical and clinical implications regarding the IC and its networks. First, the specific physiopathological mechanisms of each disease (insular damage due to stroke or neurodegeneration) differentially affect the functional connectivity of the IC. In addition, the analysis of insular lesion models allowed linking specific patterns of lesion or atrophy with particular connectivity disruptions and behavioral profiles in the domains of interoception and cognitive monitoring. These results show that insular damage compromises specific hubs of the fronto-temporo-insular network and differentially affects interoceptive and monitoring dimensions, supporting the role of the IC in both processes. More generally, these findings attest to the importance of the IC in the characterization and differentiation of distinct pathological cognitive profiles, highlighting its potential role as a neurocognitive biomarker of neurological diseases. Fil: García Cordero, Indira Ruth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Instituto de Neurología Cognitiva. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt | Fundación Favaloro. Instituto de Neurociencia Cognitiva y Traslacional. Fundación Ineco Rosario Sede del Incyt. Laboratorio de Psicología Experimental y Neurociencias; Argentina

Es conocido en la literatura de neuroimagen que las redes cerebrales funcionales reflejan rasgos personales. Estas características individuales, podrían interferir al caracterizar la cognición entendida como la manera en que se coordinan las redes para realizar una tarea, como mantener la atención, recordar, o procesar información visual. Cómo estos aspectos individuales coexisten con mecanismos generales es, por tanto, una pregunta clave en investigación sobre conectividad cerebral. Este trabajo estudia la relación entre marcadores de conectividad específicos tanto de sujetos, como de tareas. Se centra en dos escalas temporales distintas: la variabilidad entre sesiones, y las fluctuaciones rápidas producidas durante una sesión de adquisición. Utilizamos técnicas de machine learning para separar cuantitativamente las contribuciones de información del sujeto y del estado cognitivo a la conectividad. La metodología presentada nos permite extraer aquellas redes representativas de ambas dimensiones, así como profundizar en su evolución, sugiriendo las escalas temporales relevantes en la cognición. És conegut en la literatura de neuroimatge que les xarxes cerebrals funcionals reflecteixen trets personals. Aquestes característiques individuals podrien interferir en caracteritzar la cognició entesa com la manera en què les xarxes es coordinen per realitzar una tasca, com mantenir l'atenció, recordar o processar informació visual. Cóm aquests aspectes individuals coexisteixen amb mecanismes generals, és, per tant, una pregunta clau en recerca sobre connectivitat cerebral. Aquest treball estudia la relació entre marcadors de connectivitat específics tant de subjectes, com de tasques. Se centra en dues escales temporals: la variabilitat entre sessions, i les fluctuacions ràpides produïdes durant una sessió d'adquisició. Utilitzem tècniques de machine learning per separar quantitativament les contribucions d'informació del subjecte i de l'estat cognitiu a la connectivitat. La metodologia presentada ens permet extreure aquelles xarxes representatives d'ambdues dimensions, així com aprofundir en la seva evolució, suggerint les escales temporals rellevants en la cognició. There is consistent evidence in the neuroimaging literature that functional brain networks reflect personal traits. Individual specificity may interfere with the characterization of cognition, in terms of coordination of brain networks to perform a task, such as sustained attention, memory retrieval or visual information processing. How individual traits coexist with invariant mechanisms is, therefore, a key question in brain connectivity research. This work aims to examine the relationship between subject- and task-specific connectivity signatures. It focuses on two different timescales: day-to-day variability and faster fluctuations exhibited within a scanning session. We adopt a machine learning approach to quantitatively disentangle the contribution of subject information and cognitive state to the connectivity patterns. The proposed methodology allows us to extract the specific brain networks that support each of the two dimensions, as well as to delve into their changes over time, suggesting the relevant timescales for cognition.

La comprensión del lenguaje es un proceso de extrema complejidad. El estudio de sus bases neurofisiológicas se ha facilitado gracias al registro de la actividad electroencefalográfica, (EEG), identificándose potenciales evocados relacionados con procesos cognitivos específicos durante el procesamiento de oraciones o palabras. Los potenciales evocados son el producto de la actividad en diversas bandas de frecuencia del EEG. La descomposición de la señal en dichas bandas posibilita distinguir diferentes actividades con distintos valores funcionales y la manera en la cual distintas regiones interactúan durante el proceso de comprensión del lenguaje. En este trabajo analizamos para tres bandas de frecuencias distintas (theta, alfa y beta), el grado de conectividad funcional entre electrodos durante el procesamiento de oraciones gramaticales y no gramaticales en lenguaje natural y artificial. 15 adultos sanos fueron entrenados en las reglas combinatorias de una gramática artificial. En el testeo se registró la actividad electroencefalográfica mientras se presentaban 80 ensayos nuevos, de los cuales 40 presentaba un error de las reglas entrenadas. Se presentaron además 80 oraciones en castellano, 40 de ellas con un error gramatical. La aparición de un error elicitó un potencial N400 y P600 equivalente en ambas gramáticas, e indujo en ambos casos un mismo patrón de conectividad funcional entre electrodos. Los resultados muestran que el procesamiento de oraciones no gramaticales durante la comprensión del lenguaje natural es funcionalmente equivalente a la detección de errores combinatorios de reglas estadísticas, como las entrenadas en gramática artificial. Functional connectivity analysis during processing of grammatical violations of natural and artificial language: evidence for shared mechanisms. Language comprehension is an extremely complex process. The study of its neurophysiological bases has been facilitated due to the use of electroencephalographic (EEG) recordings, identifying evoked potentials related to specific cognitive processes during sentence or word processing. Evoked potentials are the product of activity in different frequency bands of the EEG. Signal decomposition into these frequency bands allows to distinguish between activities with different functional values and the manner in which regions interact during language comprehension. In the present work we analyzed for three frequency bands (theta, alpha and beta), the level of functional connectivity between electrodes while processing grammatical and non-grammatical sentences in natural and artificial language. 15 normotypic adults were trained in the use of combinatorial rules of an artificial grammar. In the test phase, EEG activity was recorded while 80 new trials were presented, 40 of which showed an error of the previously trained rules. In addition, 80 Spanish sentences were presented, 40 of which had a grammatical error. The appearance of an error elicited a biphasic N400/P600 complex, and induced the same pattern of functional connectivity in both grammars. Results show that processing of non-grammatical sentences during natural language comprehension is functionally equivalent to the detection of combinatorial errors of statistical rules, such as those trained in the artificial grammar. Fil: Moguilner, Sebastian Gabriel. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina Fil: Tabullo, Angel Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentina Fil: Wainselboim, Alejandro Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Ciencias Humanas, Sociales y Ambientales; Argentina

[ES] El trastorno del espectro autista (TEA) es un desorden de tipo neurológico cuya prevalencia se ha visto enormemente incrementada en los últimos años, hecho probablemente condicionado a las mejoras en las metodologías diagnósticas, pero que no deja de resultar alarmante. A pesar de su prevalencia, y al igual que ocurre con muchos otros trastornos de tipo neurológico o psiquiátrico, las bases neurológicas del TEA aún no han sido completamente esclarecidas. El objetivo del presente Trabajo Final de Máster es evaluar el potencial de distintas técnicas de aprendizaje automático en el diagnóstico del TEA a partir del análisis de imagen de resonancia magnética funcional en estado de reposo. Dicho de otra manera, dado un conjunto de imágenes cerebrales, deseamos conocer si es posible discriminar aquellos sujetos con TEA de aquellos sujetos de referencia o controles. Para ello se analizarán un total de 157 sujetos (75 sujetos con TEA y 82 controles) de la base de datos ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange). Para llevar a cabo este estudio, la herramienta de software escogida ha sido Matlab®. Para abordar dicho objetivo, en primer lugar, y para cada uno de los sujetos incluidos en el estudio, se calculará la conectividad funcional, cuantificada a partir del coeficiente de correlación de Pearson, entre cada par de regiones cerebrales a partir de la señal temporal BOLD. Después se llevará a cabo un análisis comparativo previo en un subconjunto de sujetos haciendo uso de la Network-Based Statistic Toolbox (NBS). Este análisis de la conectividad nos proporcionará una serie de enlaces entre regiones que muestran diferencias significativas entre grupos y que, por tanto, resultan clave para determinar el patrón de conectividad funcional asociado al TEA. Los valores de conectividad funcional de cada uno de los enlaces que muestran diferencias significativas entre los dos grupos se utilizarán como características para la clasificación del subconjunto restante de sujetos. Así, se aplicarán diversas técnicas de clasificación, como los k-vecinos más próximos, las máquinas de vectores de soporte o las redes neuronales artificiales, para producir un modelo predictivo que permita distinguir entre las imágenes pertenecientes a sujetos con TEA y sujetos control. También se aplicará la técnica de validación cruzada (cross-validation) para una correcta evaluación del modelo generado. Los resultados obtenidos muestran que las redes neuronales artificiales (y más concretamente, el perceptrón multicapa, que ha sido la arquitectura escogida en este trabajo) proporcionan el modelo con una mayor capacidad predictiva de entre los cuatro elaborados, con un porcentaje de acierto en la clasificación en torno al 80% en el conjunto de validación. Se espera que los resultados obtenidos puedan contribuir al desarrollo de herramientas de apoyo al diagnóstico de TEA, y que puedan ser también extrapolables a otras patologías de origen neurológico, como el alcoholismo o la enfermedad de Alzheimer., [EN] The Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurological disorder with an increasing prevalence, and even though this growth is probably related to the improvements in diagnostic methodologies, the increase in the number of ASD diagnosed patients is an alarming fact. Despite its prevalence, and as it happens in many other neurological and psychiatric disorders, the neurological basis of the ASD have not been completely established yet. The aim of this work is to evaluate the potential of machine learning techniques in ASD diagnosis based on the analysis of resting state functional magnetic resonance images. In other words, we want to determine if it is possible, having a set of brain images, to determine which subjects have ASD, and which ones are subjects with a neurotypical development, or control subjects. In order to address this problem, we have analyzed images pertaining to 157 subjects (75 with ASD and 82 controls) obtained from ABIDE (Autism Brain Imaging Data Exchange). The analysis of these images has been performed using Matlab. To achieve this target, the first step is to obtain the functional brain connectivity for each one of the subjects in the study, using Pearson¿s correlation coefficient of BOLD signal between every pair of regions of the brain. Then, we will perform a comparative analysis in a subset of patients using the Network-Based Statistic Toolbox (NBS). This connectivity analysis will provide us with a group of connections among different regions that usually appear significantly altered in one of the groups, and that are therefore key brain alterations in order to determine the ASD characteristic pattern. The obtained set of altered connections will be used as features to classify the remaining subset of patients. Therefore, we will apply several classification techniques, such as k-Nearest Neighbors (KNN), Support Vector Machines (SVMs) or Artificial Neural Networks, to produce a predictive model that distinguishes between images pertaining to ASD subjects, and images pertaining to control subjects. The obtained results show that artificial neural networks (and more concretely, the multilayer perceptron, which is the architecture that has been chosen in this work) provide us with the model with de highest predictive power among the four tested model, with an accuracy near 80% in the validation data. It is expected that the obtained results may contribute to the development of diagnosis support tools in ASD, and that can also be extrapolated to other neurological disorders, such as alcoholism or Alzheimer disease.