Name: assessing pupil-linked changes in locus coeruleus-mediated arousal elicited by trigeminal stimulation
Uploaded: 2019-11-26T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation at JoVE.com

La recherche a été soutenue par des subventions de l'Université de Pise. Nous remercions M. Paolo Orsini, M. Francesco Montanari et Mme Cristina Pucci pour leur précieuse assistance technique, ainsi que la société I.A.C.E.R. S.r.L. pour avoir soutenu le Dr Maria Paola Tramonti Fantozzi avec une bourse. Enfin, nous remercions l'entreprise OCM Projects d'avoir préparé des granulés durs et d'avoir effectué des mesures constantes de dureté et de printemps.

Toutes les étapes suivent les directives du Comité d'éthique de l'Université de Pise.
1. Recrutement des participants
<ol><li>Recruter une population de sujets selon l'objectif spécifique de l'étude (c.-à-d. les sujets normaux et/ou les patients, les hommes et/ou les femmes, les jeunes et/ou les aînés).</li>
</ol>2. Préparation des matériaux
<ol><li>Préparer une boulette molle; utiliser du chewing-gum disponible dans le commerce(Tableau des maté...

<ol>
	<li>Hirano, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chewing+on+cognitive+processing+speed.">Effects of chewing on cognitive processing speed.</a> Brain and Cognition. 81 (3), 376-381 (2013).</li><li>Hirano, Y., Onozuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chewing+and+cognitive+function.">Chewing and cognitive function.</a> Brain and Nerve. 66 (1), 25-32 (2014).</li><li>Allen, A. P., Smith, A. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chewing+gum+and+time-on-task+on+alertness+and+attention.">Effects of chewing gum and time-on-task on alertness and attention.</a> Nutritional Neuroscience. 15 (4), 176-185 (2012).</li><li>Johnson, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+chewing+gum+on+physiological+and+self-rated+measures+of+alertness+and+daytime+sleepiness.">The effect of chewing gum on physiological and self-rated measures of alertness and daytime sleepiness.</a> Physiology &amp; Behavior. 105 (3), 815-820 (2012).</li><li>Tucha, O., Mecklinger, L., Maier, K., Hammerl, M., Lange, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chewing+gum+differentially+affects+aspects+of+attention+in+healthy+subjects.">Chewing gum differentially affects aspects of attention in healthy subjects.</a> Appetite. 42 (3), 327-329 (2004).</li><li>Allen, K. L., Norman, R. G., Katz, R. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+chewing+gum+on+learning+as+measured+by+test+performance.">The effect of chewing gum on learning as measured by test performance.</a> Nutrition Bulletin. 33 (2), 102-107 (2008).</li><li>Smith, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chewing+gum+on+mood,+learning,+memory+and+performance+of+an+intelligence+test.">Effects of chewing gum on mood, learning, memory and performance of an intelligence test.</a> Nutritional Neuroscience. 12 (2), 81-88 (2009).</li><li>Sakamoto, K., Nakata, H., Kakigi, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+mastication+on+human+cognitive+processing:+a+study+using+event-related+potentials.">The effect of mastication on human cognitive processing: a study using event-related potentials.</a> Clinical Neurophysiology: Official Journal of the International Federation of Clinical Neurophysiology. 120 (1), 41-50 (2009).</li><li>Hirano, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+chewing+in+working+memory+processing.">Effects of chewing in working memory processing.</a> Neuroscience Letters. 436 (2), 189-192 (2008).</li><li>Roger, A., Rossi, G. F., Zirondoli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Le+r&#244;le+des+afferences+des+nerfs+cr&#226;niens+dans+le+maintien+de+l'etat+vigile+de+la+preparation+"encephale+isol&#233;".">Le r&#244;le des afferences des nerfs cr&#226;niens dans le maintien de l'etat vigile de la preparation "encephale isol&#233;".</a> Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 8 (1), 1-13 (1956).</li><li>De Cicco, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trigeminal,+Visceral+and+Vestibular+Inputs+May+Improve+Cognitive+Functions+by+Acting+through+the+Locus+Coeruleus+and+the+Ascending+Reticular+Activating+System:+A+New+Hypothesis.">Trigeminal, Visceral and Vestibular Inputs May Improve Cognitive Functions by Acting through the Locus Coeruleus and the Ascending Reticular Activating System: A New Hypothesis.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 11, 130 (2017).</li><li>Samuels, E. R., Szabadi, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+neuroanatomy+of+the+noradrenergic+locus+coeruleus:+its+roles+in+the+regulation+of+arousal+and+autonomic+function+part+I:+principles+of+functional+organisation.">Functional neuroanatomy of the noradrenergic locus coeruleus: its roles in the regulation of arousal and autonomic function part I: principles of functional organisation.</a> Current Neuropharmacology. 6 (3), 235-253 (2008).</li><li>Carter, M. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+arousal+with+optogenetic+modulation+of+locus+coeruleus+neurons.">Tuning arousal with optogenetic modulation of locus coeruleus neurons.</a> Nature Neuroscience. 13 (12), 1526-1533 (2010).</li><li>Rajkowski, J., Kubiak, P., Aston-Jones, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+between+locus+coeruleus+(LC)+neural+activity,+pupil+diameter+and+behaviour+in+monkey+support+a+role+of+LC+in+attention.">Correlations between locus coeruleus (LC) neural activity, pupil diameter and behaviour in monkey support a role of LC in attention.</a> Society for Neuroscience Abstracts. 19, 974 (1993).</li><li>Rajkowski, J., Kubiak, P., Aston-Jones, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Locus+coeruleus+activity+in+monkey:+phasic+and+tonic+changes+are+associated+with+altered+vigilance.">Locus coeruleus activity in monkey: phasic and tonic changes are associated with altered vigilance.</a> Brain Research Bulletin. 35 (5-6), 607-616 (1994).</li><li>Aln&#230;s, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+size+signals+mental+effort+deployed+during+multiple+object+tracking+and+predicts+brain+activity+in+the+dorsal+attention+network+and+the+locus+coeruleus.">Pupil size signals mental effort deployed during multiple object tracking and predicts brain activity in the dorsal attention network and the locus coeruleus.</a> Journal of Vision. 14 (4), (2014).</li><li>Murphy, P. R., O'Connell, R. G., O'Sullivan, M., Robertson, I. H., Balsters, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+diameter+covaries+with+BOLD+activity+in+human+locus+coeruleus.">Pupil diameter covaries with BOLD activity in human locus coeruleus.</a> Human Brain Mapping. 35 (8), 4140-4154 (2014).</li><li>Joshi, S., Li, Y., Kalwani, R. M., Gold, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+Pupil+Diameter+and+Neuronal+Activity+in+the+Locus+Coeruleus,+Colliculi,+and+Cingulate+Cortex.">Relationships between Pupil Diameter and Neuronal Activity in the Locus Coeruleus, Colliculi, and Cingulate Cortex.</a> Neuron. 89 (1), 221-234 (2016).</li><li>Bradshaw, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+size+as+a+measure+of+arousal+during+information+processing.">Pupil size as a measure of arousal during information processing.</a> Nature. 216 (5114), 515-516 (1967).</li><li>Gabay, S., Pertzov, Y., Henik, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orienting+of+attention,+pupil+size,+and+the+norepinephrine+system.">Orienting of attention, pupil size, and the norepinephrine system.</a> Attention, Perception &amp; Psychophysics. 73 (1), 123-129 (2011).</li><li>Usher, M., Cohen, J. D., Servan-Schreiber, D., Rajkowski, J., Aston-Jones, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+role+of+locus+coeruleus+in+the+regulation+of+cognitive+performance.">The role of locus coeruleus in the regulation of cognitive performance.</a> Science (New York, NY). 283 (5401), 549-554 (1999).</li><li>Laeng, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Invisible+emotional+expressions+influence+social+judgments+and+pupillary+responses+of+both+depressed+and+non-depressed+individuals.">Invisible emotional expressions influence social judgments and pupillary responses of both depressed and non-depressed individuals.</a> Frontiers in Psychology. 4, (2013).</li><li>Silvetti, M., Seurinck, R., van Bochove, M. E., Verguts, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+influence+of+the+noradrenergic+system+on+optimal+control+of+neural+plasticity.">The influence of the noradrenergic system on optimal control of neural plasticity.</a> Frontiers in Behavioral Neuroscience. 7, 160 (2013).</li><li>Hoffing, R. C., Seitz, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupillometry+as+a+glimpse+into+the+neurochemical+basis+of+human+memory+encoding.">Pupillometry as a glimpse into the neurochemical basis of human memory encoding.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 27 (4), 765-774 (2015).</li><li>Kihara, K., Takeuchi, T., Yoshimoto, S., Kondo, H. M., Kawahara, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupillometric+evidence+for+the+locus+coeruleus-noradrenaline+system+facilitating+attentional+processing+of+action-triggered+visual+stimuli.">Pupillometric evidence for the locus coeruleus-noradrenaline system facilitating attentional processing of action-triggered visual stimuli.</a> Frontiers in Psychology. 6, 827 (2015).</li><li>Hayes, T. R., Petrov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil+Diameter+Tracks+the+Exploration-Exploitation+Trade-off+during+Analogical+Reasoning+and+Explains+Individual+Differences+in+Fluid+Intelligence.">Pupil Diameter Tracks the Exploration-Exploitation Trade-off during Analogical Reasoning and Explains Individual Differences in Fluid Intelligence.</a> Journal of Cognitive Neuroscience. 28 (2), 308-318 (2016).</li><li>De Cicco, V., Cataldo, E., Barresi, M., Parisi, V., Manzoni, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sensorimotor+trigeminal+unbalance+modulates+pupil+size.">Sensorimotor trigeminal unbalance modulates pupil size.</a> Archives Italiennes De Biologie. 152 (1), 1-12 (2014).</li><li>De Cicco, V., Barresi, M., Tramonti Fantozzi, M. P., Cataldo, E., Parisi, V., Manzoni, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oral+Implant-Prostheses:+New+Teeth+for+a+Brighter+Brain.">Oral Implant-Prostheses: New Teeth for a Brighter Brain.</a> PloS One. 11 (2), e0148715 (2016).</li><li>Spinnler, H., Tognoni, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Italian+standardization+and+classification+of+Neuropsychological+tests.+The+Italian+Group+on+the+Neuropsychological+Study+of+Aging.">Italian standardization and classification of Neuropsychological tests. The Italian Group on the Neuropsychological Study of Aging.</a> Italian Journal of Neurological Sciences. 8, 1 (1987).</li><li>Tramonti Fantozzi, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Short-Term+Effects+of+Chewing+on+Task+Performance+and+Task-Induced+Mydriasis:+Trigeminal+Influence+on+the+Arousal+Systems.">Short-Term Effects of Chewing on Task Performance and Task-Induced Mydriasis: Trigeminal Influence on the Arousal Systems.</a> Frontiers in Neuroanatomy. 11, 68 (2017).</li><li>Kassner, M., Patera, W., Bulling, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pupil:+An+Open+Source+Platform+for+Pervasive+Eye+Tracking+and+Mobile+Gaze-based+Interaction.">Pupil: An Open Source Platform for Pervasive Eye Tracking and Mobile Gaze-based Interaction.</a> arXiv.org. , (2014).</li><li>Gatz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Potentially+modifiable+risk+factors+for+dementia+in+identical+twins.">Potentially modifiable risk factors for dementia in identical twins.</a> Alzheimer's &amp; Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association. 2 (2), 110-117 (2006).</li><li>Okamoto, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+of+tooth+loss+to+mild+memory+impairment+and+cognitive+impairment:+findings+from+the+Fujiwara-kyo+study.">Relationship of tooth loss to mild memory impairment and cognitive impairment: findings from the Fujiwara-kyo study.</a> Behavioral and Brain Functions. 6, 77 (2010).</li><li>Weijenberg, R. A. F., Lobbezoo, F., Knol, D. L., Tomassen, J., Scherder, E. J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Increased+masticatory+activity+and+quality+of+life+in+elderly+persons+with+dementia--a+longitudinal+matched+cluster+randomized+single-blind+multicenter+intervention+study.">Increased masticatory activity and quality of life in elderly persons with dementia--a longitudinal matched cluster randomized single-blind multicenter intervention study.</a> BMC Neurology. 13, 26 (2013).</li><li>Kato, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+the+loss+of+molar+teeth+on+spatial+memory+and+acetylcholine+release+from+the+parietal+cortex+in+aged+rats.">The effect of the loss of molar teeth on spatial memory and acetylcholine release from the parietal cortex in aged rats.</a> Behavioural Brain Research. 83 (1-2), 239-242 (1997).</li><li>Onozuka, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impairment+of+spatial+memory+and+changes+in+astroglial+responsiveness+following+loss+of+molar+teeth+in+aged+SAMP8+mice.">Impairment of spatial memory and changes in astroglial responsiveness following loss of molar teeth in aged SAMP8 mice.</a> Behavioural Brain Research. 108 (2), 145-155 (2000).</li><li>Watanabe, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+molarless+condition+in+aged+SAMP8+mice+attenuates+hippocampal+Fos+induction+linked+to+water+maze+performance.">The molarless condition in aged SAMP8 mice attenuates hippocampal Fos induction linked to water maze performance.</a> Behavioural Brain Research. 128 (1), 19-25 (2002).</li><li>Kubo, K. Y., Iwaku, F., Watanabe, K., Fujita, M., Onozuka, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molarless-induced+changes+of+spines+in+hippocampal+region+of+SAMP8+mice.">Molarless-induced changes of spines in hippocampal region of SAMP8 mice.</a> Brain Research. 1057 (1-2), 191-195 (2005).</li><li>Oue, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tooth+loss+induces+memory+impairment+and+neuronal+cell+loss+in+APP+transgenic+mice.">Tooth loss induces memory impairment and neuronal cell loss in APP transgenic mice.</a> Behavioural Brain Research. 252, 318-325 (2013).</li><li>Mather, M., Harley, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Locus+Coeruleus:+Essential+for+Maintaining+Cognitive+Function+and+the+Aging+Brain.">The Locus Coeruleus: Essential for Maintaining Cognitive Function and the Aging Brain.</a> Trends in Cognitive Sciences. 20 (3), 214-226 (2016).</li></ol>

Les protocoles présentés dans cette étude traitent des effets aigus de l'activité trigéninale sensorimotrice sur la performance cognitive et le rôle du LC dans ce processus. Ce sujet a une certaine pertinence, étant donné que 1) pendant le vieillissement, la détérioration de l'activité masticale est en corrélation avec la carie cognitive32,33,34; les personnes qui préservent la santé buccodentaire sont moins sujett...

Chez l'homme, il est connu que la mastication accélère le traitement cognitif1,2 et améliore l'excitation3,4, attention5, l'apprentissage, et la mémoire6,7. Ces effets sont associés au raccourcissement des latences des potentiels liés à l'événement cortical8 et à une augmentation de la perfusion de plusieurs structures corticales et subcorticales2,9.
Dans les nerfs crâniens, l'information la plus pertinente soutenant la désynchronisation corticale et l'excitation est transportée par les fibres trigéminales10, probablement en raison de fortes connexions trigéninales au système d'activation réticulaire ascendant (ARAS)11. Parmi les structures ARAS, le locus coeruleus (LC) reçoit des apports trigéminaux11 et module l'excitation12,13, et son activité covaries avec la taille de la pupille14,15,16,17,18. Bien que la relation entre l'activité de repos de LC et la performance cognitive soit complexe, l'amélioration liée à la tâche de l'activité de LC mène à l'excitation-associée19 mydriasisd'élève 20 et à la performance cognitive améliorée21. Il existe une covariation fiable entre l'activité LC et la taille des pupilles, et ce dernier est actuellement considéré comme un proxy de l'activité noradrénergique centrale22,23,24,25,26.
L'activation asymétrique des branches trigeminales sensorimotrices induit des asymétries pupilles (anisocoria)27,28, confirmant la force de la connexion trigemino-coerulear. Si le LC participe aux effets stimulants de la mastication sur la performance cognitive, il peut affecter la mydriase liée à la tâche parallèle, qui est un indicateur de l'activation phasique LC au cours d'une tâche. Il peut également affecter les performances, de sorte qu'une corrélation peut être attendue entre les changements induits par la mastication dans les performances et la mydriase. En outre, si les effets trigéminaux sont spécifiques, les effets de mastication devraient être plus grands que ceux suscités par une autre tâche motrice rythmique. Afin de tester ces hypothèses, deux protocoles expérimentaux sont présentés par la présente. Ils sont basés sur des mesures combinées de la performance cognitive et de la taille de la pupille, effectuées avant et après une courte période d'activité de mastication. Ces protocoles utilisent un test consistant à trouver des nombres cibles affichés dans des matrices oriques attentives29, ainsi que des nombres non ciblés. Ce test vérifie les performances attentives et cognitives.
L'objectif global de ces protocoles est d'illustrer que la stimulation trigéninale provoque des changements spécifiques dans la performance cognitive, qui ne peuvent pas être attribués spécifiquement à la génération de commandes motrices et sont liés à des changements liés aux pupilles dans l'indice LC-mediated Excitation. Les applications des protocoles s'étendent à toutes les conditions comportementales dans lesquelles les performances peuvent être mesurées et la participation du LC est suspectée.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anti-stress ball</td>
			<td>Artengo, Decathlon, France</td>
			<td>TB600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chewing gum</td>
			<td>Vigorsol, Perfetti, Italy</td>
			<td>Commercially available product</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Camera-Wearable pupillometer</td>
			<td>Pupil Labs, Berlin, Germany</td>
			<td>Pupil Labs headset</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pupillographer</td>
			<td>CSO, Florence, Italy</td>
			<td>MOD i02, with chin support</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicon rubber</td>
			<td>Prochima, Italy</td>
			<td>gls50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Software for pupil detection - wearable pupillometer</td>
			<td>Pupil Labs, Berlin, Germany</td>
			<td>Pupil Labs headset</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tangram Puzzle</td>
			<td>Citt&#224; del Sole srl, Milano, Italy</td>
			<td>Tangram Puzzle</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wearable pupillometer</td>
			<td>Pupil Labs, Berlin, Germany</td>
			<td>Pupil labs model</td>
			<td>Dimension of the frame: 13.5 x 15.5cm</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing pupil-linked changes in locus coeruleus-mediated arousal elicited by trigeminal stimulation

La littérature scientifique actuelle fournit l'évidence que l'activité sensorimotrice trigeminal liée à la mastication peut affecter l'excitation, l'attention, et la performance cognitive. Ces effets peuvent être dus aux connexions répandues du système trigeminal au système d'activation réticulaire ascendant (ARAS), auquel les neurones noradrénergiques du locus coeruleus (LC) appartiennent. Les neurones LC contiennent des projections sur l'ensemble du cerveau, et on sait que leur décharge co-varie avec la taille de la pupille. L'activation de LC est nécessaire pour obtenir la mydriasis liée à la tâche. Si les effets de mastication sur la performance cognitive sont médiés par le LC, il est raisonnable de s'attendre à ce que les changements dans les performances cognitives sont corrélés à des changements dans la mydriase liée aux tâches. Deux nouveaux protocoles sont présentés ici pour vérifier cette hypothèse et documenter que les effets de mastication ne sont pas attribuables à une activation moteur spécifique. Dans les deux protocoles, les changements de performance et de taille des pupilles observés lors de tâches spécifiques sont enregistrés avant, peu après, et une demi-heure après une période de 2 minutes de l'un ou l'autre: a) pas d'activité, b) rythmique, poignée bilatérale, c) mastication bilatérale de granule molle, et d) la mastication bilatérale de granules durs. Le premier protocole mesure le niveau de performance dans la repérage des nombres cibles affichés dans les matrices numériques. Étant donné que les enregistrements de la taille des pupilles sont enregistrés par un pupillomètre approprié qui empêche la vision d'assurer des niveaux constants d'illumination, la mydriase liée aux tâches est évaluée au cours d'une tâche haptique. Les résultats de ce protocole révèlent que 1) les changements induits par la mastication dans les performances et la mydriase liée aux tâches sont corrélés et 2) ni la performance ni la mydriase ne sont améliorées par la poignée. Dans le deuxième protocole, l'utilisation d'un pupillomètre portable permet de mesurer les changements de taille et de performance de la pupille au cours d'une même tâche, permettant ainsi d'obtenir des preuves encore plus solides concernant l'implication de LC dans les effets trigéminaux sur l'activité cognitive. Les deux protocoles ont été exécutés dans le bureau historique du professeur Giuseppe Moruzzi, le découvreur de l'ARAS, à l'Université de Pise.

La figure 4 montre un exemple représentatif des résultats obtenus lorsque le protocole 1 a été appliqué à un seul sujet (46 ans, femme). L'IP a été augmenté peu de temps après avoir mâché (T7) à la fois un dur (de 1,73 engourdi/s à 2,27 engourdissement/s) et une pastille molle (de 1,67 engourdi/s à 1,87 engourdi/s) (Figure 4A). Cependant, 30 min plus tard (T37), les performances accrues n'ont persisté que pour le granule dur. D'a...

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Assessing Pupil-linked Changes in Locus Coeruleus-mediated Arousal Elicited by Trigeminal Stimulation

Pour vérifier si les effets trigéminaux sur la performance cognitive impliquent l'activité locus coeruleus, deux protocoles sont présentés qui visent à évaluer les corrélations possibles entre les performances et les changements de taille des pupilles liés à la tâche induits par la mastication. Ces protocoles peuvent être appliqués aux conditions dans lesquelles la contribution locus coeruleus est suspectée.

Évaluation des changements liés aux élèves dans l'excitation médiée par Locus Coeruleus suscitée par la stimulation trigéninale

Current scientific literature provides evidence that trigeminal sensorimotor activity associated with chewing may affect arousal, attention, and cognitive ...

Le locus coeruleus est une structure cérébrale profonde qui régule l’excitation comportementale, l’attention et la performance cognitive. Son activité peut être enregistrée indirectement en mesurant la taille de la pupille. Cette approche permet de vérifier où les stimuli qui stimulent les performances cognitives, telles que la stimulation gemina, modulent l’activité du LC à mesure que le diamètre change dans la taille de la pupille.Les preuves expérimentales suggèrent que les maladies neurodegenerative soient associées au dysfonctionnement de coeruleus de locus. L’approche actuelle ouvrira la voie à la modulation de l’entrée geminale au locus coeruleus à des fins thérapeutiques. Vincenzo De Cicco, médecin professionnel et odontologue, démontrera la procédure avec Tommaso Banfi.Pour réaliser l’expérience, un morceau de chewing-gum disponible dans le commerce, appelé granulé souple, et une pastille en caoutchouc de silicium, appelée granulé dur, sont nécessaires. Un puzzle tangram doit également être préparé pour la tâche haptique. Pour le protocole 1, fournissez un papier affichant trois matrices numériques de 10 par 10 sur le sujet, et demandez au sujet de scanner séquentiellement les lignes matricielles tout en utilisant un crayon pour cocher autant de nombres cibles indiqués au-dessus de chaque matrice dans les 15 secondes pour mesurer la performance cognitive de base du sujet.Évaluez ensuite manuellement l’indice de performance, le taux de numérisation et le taux d’erreur. Pour mesurer la taille de la pupille de base, placez le sujet à une distance de travail optimale de 56 millimètres à partir d’un élève topographe cornéen, et acquérez des prises de vue simples et séparées des pupilles gauche et droite sous un éclairage constant de 40 lux. Pour évaluer la taille de la pupille au cours d’une tâche haptique tangram, placez l’une des pièces du puzzle dans la main du sujet, et demandez au sujet de retourner la pièce au tangram tout en enregistrant la taille de la pupille du sujet.Pour mesurer la taille de la pupille pendant la tâche haptique, acquérez les photos pendant que le sujet effectue la deuxième des deux répétitions de tâches au début de l’exploration de la surface du puzzle. Évaluation de la taille de la pupille gauche et droite par acquisition directe des valeurs affichées par le logiciel en millimètres. Ensuite, soustrayez la taille de la pupille au repos de la taille de la pupille pendant la tâche haptique pour calculer la mydriase liée à la tâche et obtenir la valeur moyenne pour les élèves de droite et de gauche.Ensuite, demandez au sujet de mâcher une pastille molle auto-administrée, en laissant le sujet choisir spontanément à la fois le taux de mastication et le côté préféré bouche-mastication. Après une minute, fournir au sujet une nouvelle pastille molle, et demander au sujet de changer le côté de mastication pour une minute de plus de mastication. Immédiatement après, mettre fin à l’exercice de mastication, évaluer la performance du sujet dans le test matrices comme démontré tout en mesurant la taille de la pupille à la fois au repos et pendant la tâche haptique.30 minutes après la fin de l’exercice de mastication, évaluez la performance du sujet et la taille de la pupille, au repos et pendant la tâche haptique. Pour le protocole deux, équipez le sujet avec le traqueur portable d’oeil de pupillomètre doté d’une structure de cadre en verre 3D-imprimée, et ajustez la position des deux caméras infrarouges montées sur le cadre de sorte que les yeux du sujet soient au point avec le champ de vision des caméras. À l’aide d’un capteur de lumière logarithmique calibré monté sur le cadre du pupillomètre portable pour enregistrer en continu et simultanément le niveau d’éclairage environnemental, acquérir des images des pupilles du sujet au repos à un taux d’échantillonnage de 120 Hertz dans le logiciel de pupillomètre portable pendant 20 secondes.Pour obtenir les données de performance cognitive de base, enregistrez la taille des pupilles pendant que le sujet effectue le test Spinnler-Tognoni. Élever manuellement les tailles de pupille gauche et droite au repos et pendant le test Spinnler-Tognoni en faisant la moyenne des valeurs acquises pour chaque élève. Calculez ensuite la mydriase liée aux tâches comme démontré pour obtenir les valeurs moyennes pour les élèves de gauche et de droite.Ensuite, demandez au sujet de mâcher une pastille molle auto-administrée, laissant le sujet choisir spontanément à la fois le taux de mastication et le côté bouche-mastication. Après une minute, fournir au sujet une nouvelle pastille molle, et demander au sujet de changer le côté de mastication pour une minute supplémentaire de mastication. Immédiatement à la fin de l’exercice de mastication, évaluez la taille de la pupille au repos tant dans la performance que dans la taille de la pupille pendant le test des matrices.30 minutes après la fin de l’exercice de mastication, évaluez à la fois la taille de la pupille au repos et la taille de la pupille de performance pendant le test de matrices. Dans cet exemple représentatif, l’indice de performance a été augmenté peu de temps après avoir mâché une pastille dure ou molle. Cependant, après 30 minutes, l’augmentation des performances n’a persisté que pour la pastille dure.Deux conditions de contrôle, telles qu’un manque d’activité et l’exercice de poignée, ont eu un effet négatif sur la performance, avec une tendance à récupérer après 30 minutes. Des changements qualitativement similaires ont été observés pour la mydriase liée à la tâche dans le même sujet affiché dans l’intrigue précédente. Dans le mode d’acquisition continue de l’instrument, les échantillons individuels finaux sont représentatifs de la valeur moyenne finale puisque la pupille atteint une taille stable dans les cinq secondes à partir du moment où la lumière est éteinte.Chez les sujets simples, une forte corrélation a été observée entre la performance et la mydriase liée à la tâche après avoir mâché des granulés durs et mous. Une corrélation est également évidente lorsque les changements correspondants sont normalisés pour les valeurs de base. Des preuves encore plus solides de la participation de LC dans les effets stimulants de la mastication sur la performance cognitive peuvent être obtenues en corrélant les changements chewing-induits dans l’indice de performance avec le changement de mydriase observé pendant l’exécution du même essai de matrices.En utilisant la procédure, il est très important de contrôler soigneusement l’éclairage environnemental car la lumière extérieure peut être un déterminant majeur de la taille de l’élève, confondant les résultats. Cette procédure pourrait trouver plusieurs applications, par exemple, nous étudions actuellement si la correction d’une assymétrie occlusale peut augmenter la performance en affectant l’activité de coeruleus de locus.

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