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Tuesday, January 8, 2013

Michel JOUVET et le sommeil/éveil


Michel Jouvet est né le 16 novembre 1925 à Lons-le-Saunier (Jura).

Il a mené ses études secondaires au lycée Rouget de Lisle à Lons-le-Saunier et supérieures à la faculté de médecine de Lyon.
  • Interne des hôpitaux de Lyon (1951).
  • Séjour au Veteran’s Hospital de Long Beach, californie (1954-1955) où il travaille avec des équipes de neurophysiologistes.
  • Docteur en médecine (1956).
  • Chargé de recherche au CNRS (1958), travaux dans le laboratoire de physiologie de l’hôpital neurologique de Lyon.
  • Professeur agrégé de médecine expérimentale et biologiste des hôpitaux (1961). Professeur de médecine expérimentale à la faculté de médecine, université Claude-Bernard de Lyon, et chef du département de neurophysiologie fonctionnelle (1968).
  • Directeur de l’unité de recherche Inserm 52 « Neurophysiologie expérimentale et clinique » (1964-1974), intitulée ensuite « Onirologie moléculaire » (1975-1998); Directeur de l'unité de recherche associée URA 1195 du CNRS (1971).
Professeur honoraire de médecine expérimentale à l’université de Lyon depuis 1977.
Professeur émérite à l’université Claude-Bernard à Lyon encore actuellement.

Sociétés savantes – Académies
Membre de la Société de neurologie, de la Société EEG, de la Sleep Research Society, membre honoraire de l'American Physiological Society.
Membre de l’Académie des sciences - Institut de France (1977). Membre de l’Académie des arts, sciences et belles lettres de Lyon
Membre de l'Academia Europaea, membre étranger de l'Académie royale de médecine de Belgique.
Docteur Honoris Causa de l’université de Zürich (1986), du Technion, HaÏfa (1991), des universités de Liège (1992) et de Montréal (1993).
Il a été membre de comités de lecture de nombreuses revues scientifiques de haute tenue (Brain Research, Biochemical Pharmacology, International Journal of Neuroscience, etc.)

Distinctions – Prix
Prix Laborde de la Société de biologie (1961), prix Petit d'Ormoy de l'Académie des sciences (1966), prix Bing de l'Académie des sciences médicales de Suisse (1966), Intra Science Awaed, Los Angeles (1981), prix de la Fondation pour la recherche médicale (1983), médaille d'or Morgani, université de Padoue (1988), médaille d’or du CNRS (1989), Distinguished Scientist Award of The Sleep Research Society, Etats-Unis (1989), prix mondial Simone et Cino del Duca (1991), prix recherche et médecine de l’Institut des sciences de la santé (1991), Prix Blaise Pascal (1991), prix Maurice Pérouse de la Fondation de France (1993), prix international Fyssen (1997), prix Farell Sleep medicine, Harvard Medical School, Etats-Unis (2003).
Docteur Honoris Causa des universités de Zurich (Suisse), Haifa (lsraël), Liège (Belgique) et Montréal (Canada).
Officier de la Légion d’honneur, commandeur dans l’Ordre national du mérite, commandeur des Palmes académiques, officier de l’Ordre du mérite du Niger.
Croix du combattant volontaire 1939-1945.

Travaux scientifiques
Michel Jouvet a consacré ses recherches à l’étude des structures et des mécanismes du cycle éveil – sommeil - rêve (ou sommeil paradoxal). Il est considéré comme l'un des pionniers de l'hypnologie.
Ce neurobiologiste est à l’origine de la découverte du sommeil paradoxal. Cet état, caractérisé par une atonie musculaire totale des ondes cérébrales (activité PGO) proches de celles de l’éveil, est, selon lui, le support biologique du rêve. Il s’agirait d’un troisième état du cerveau aussi différent du sommeil que celui-ci l’est de l’éveil.
Les principaux travaux scientifiques de Michel Jouvet ont été les suivants.
En 1959, il décrit les signes électroencéphalographiques de la mort cérébrale.
La même année, découverte du sommeil paradoxal chez le chat et démonstration que cet état dépend du tronc cérébral inférieur, puisqu’il persiste dans les préparations pontiques chroniques dépourvues du télédiencéphale et de l’hypophyse.
Auteur, en 1961, de la classification du sommeil en ses différents stades, télencéphalique (sommeil lent, en raison des ondes lentes qui l'accompagent sur les tracés d'EEG) et rhombencéphalique (sommeil paradoxal, durant lequel sont enregistrés des mouvements oculaires rapides, d'où son nom en anglais de REM-sleep, REM pour rapid eye movements).
Découverte de l’évolution ontogénétique du sommeil paradoxal par la démonstration de l’existence du sommeil paradoxal chez des animaux nouveaux-nés et chez des fœtus in utero.
Description des caractéristiques de l’évolution phylogénétique du sommeil paradoxal : présence de cet état chez tous les mammifères et les oiseaux, absence du sommeil paradoxal chez les reptiles et les poissons.
Par l’étude pharmacologique de sommeil paradoxal, démonstration de la possibilité de le supprimer sélectivement sans supprimer le sommeil.
Mise en évidence par l’électrophysiologie de l’organisation des différents systèmes entrant en jeu au cours du sommeil paradoxal.
Découverte des comportements oniriques survenant au cours du sommeil paradoxal chez le chat.
Détermination du système ponto-géniculo-occipital (PGO) et de ses voies ascendantes.
Théorie sétoninergique du sommeil. Cette théorie a connu une évolution récente, la sérotonine n’étant plus considérée comme le neurotransmetteur hypogène, mais comme une neuro-hormone entraînant la synthèse d’un facteur responsable du sommeil.
Découverte de la mort cérébrale chez l’homme.

Parallèlement à l’approche expérimentale chez l’animal, Michel Jouvet n’a pas cessé de développer des recherches cliniques. Il a, en particulier, découvert les propriétés « éveillantes » d’une molécule (le modafinil), qui reste aujourd’hui la plus efficace pour traiter l'hypersomnie et la narcolepsie, deux pathologies du sommeil très invalidantes.

Sélection des principales publications
- Jouvet M. Michel F. Recherches sur l'activité électrique cérébrale au cours du sommeil CR Soc Biol (Paris) 152 : 1167-70, 1958.
- Jouvet M, Michel F, Courjon J. Sur un stade d'activité électrique cérébrale rapide au cours du sommeil physiologique. CR Soc Biol. (Paris) 153 : 1024-8, 1959.
- Jouvet M, Michel F, Courjon J. L'activité électrique du rhinencéphale au cours du sommeil chez le chat. CR Soc Biol (Paris) 153: 101-5, 1959.
- Jouvet M, Michel F. Electromyographic correlations of sleep in the chronic decorticate & mesencephalic cat. CR Soc Biol (Paris), 153 422-5, 1959.
- Jouvet M. Electro-subcorticographic diagnosis of death of the central nervous system during various types of coma. Electroencephalogr Clin Neurophysiol 11: 805-6, 1959.
- Jouvet M, Mounier D. Effect of lesions of the pontile reticular formation on sleep in the cat. C R Seances Soc Biol Fil 154: 2301-5, 1960.
- Jouvet M. Telencephalic and rhombencephalic sleep in the cat. In: The Nature of Sleep. A Ciba Foundation Symposium, Churchill Livingstone, Londres, 1961, p.188-208.
- Jouvet M, Pellin B, Mounier D. Polygraphic study of the different phases of sleep during chronic consciousness disorders (prolonged comas). Rev Neurol (Paris) 105: 181-6, 1961.
- Jouvet M. Research on the neural structures and responsible mechanisms in different phases of physiological sleep. Arch Ital Biol 100 : 125-206, 1962.
- Jouvet M, Vimont P, Delorme F. Elective suppression of paradoxal sleep in the cat by monoamine oxidase inhibitors. C R Seances Soc Biol Fil 159: 1595-9, 1965.
- Jouvet M. Etude de la dualité des états de sommeil et des mécanismes de la phase paradoxale. In : Aspects anatomo-fonctionnels de la physiologie du sommeil. Symposium du CNRS, Lyon, 1965.
- Jouvet M. The paradoxical phase of sleep. Int J Neurol 5: 131-50, 1965.
- Jouvet M. Biogenic amines and the states of sleep. Science 163 (862): 32-41, 1969.
- Valatx JL, Bugat R, Jouvet M. Genetic studies of sleep in mice. Nature 238: 226-7, 1972.
- Jones BE, Bobillier P, Pin C, Jouvet M. The effect of lesions of catecholamine-containing neurons upon monoamine content of the brain and EEG and behavioral waking in the cat. Brain Res 58: 157-77, 1973.
- Sastre JP, Jouvet M. Oneiric behavior in cats. Physiol Behav 22: 979-89, 1979.
- Gonon F, Buda M, Cespuglio R, Jouvet M, Pujol JF. In vivo electrochemical detection of catechols in the neostriatum of anaesthetized rats: dopamine or DOPAC? Nature 286:902-4, 1980.
- Sallanon M, Janin M, Buda C, Jouvet M. Serotoninergic mechanisms and sleep rebound. Brain Res 268: 95-104, 1983.
- Jouvet M. Epistemology of hypnology. Arch Int Physiol Biochim 94: C77-83, 1986.
- Jouvet M. Paradoxical sleep: is it the guardian of psychological individualism. Can J Psychol 45: 148-68, 1991.
- Jouvet M. Phylogeny of sleep stages. Acta Psychiatr Belg 94:256-67, 1994.
- Jouvet M. Sleep and serotonin: an unfinished story. Neuropsychopharmacology 21(2 Suppl): 24S-27S, 1999.
- Jouvet M. How sleep was dissociated into two states: telencephalic and rhombencephalic
sleep? Arch Ital Biol 142: 317-26, 2004.

Ouvrages de synthèse et de culture scientifique
- Neurophysiologie des états de sommeil. CNRS, Paris, 1965.
- La Natura del Sogno. Theoria, Roma, 1991.
- Le sommeil et le rêve. Odile Jacob, Paris, 1992, 1998, 2000, 2006 .
- Le château des songes. Odile Jacob, Paris, 1992, 2006.
- Le grenier des rêves, avec Monique Gessain. Odile Jacob, Paris, 1997.
- Pourquoi rêvons-nous, pourquoi dormons-nous ? Où, quand, comment ? Odile Jacob, Paris, 2000.
- Le voleur de songes. Odile Jacob, Paris 2004.

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Ref: http://www.vjf.cnrs.fr/histrecmed/entretiens/jouvet/jouvet-bio.html

Friday, December 23, 2011

modeling neuron; how to make a simulated model neuron; software, tools free package, open source; Computational Neuroscience : simulation, neuroengineering, neurophysics; modeliser le "neurone"; NEURON, GENESIS, NEUROCAL (Matlab)

Using well-characterized preparations allows simulation of the cable equation and several freely available packages are designed to assist with cable modeling.
Trois logiciels pour la modélisation électrique du "neurone":
-NEURON (http://www.neuron.yale.edu/neuron/)
-GENESIS http://genesis-sim.org/
(old, before 2008: http://www.genesis-sim.org/GENESIS/).
-Neurocal is a simplified package written in MATLAB that is very easy to use and modify.
 http://www.mathworks.ch/matlabcentral/fileexchange/1588-neurocal
 Combining easily modeled, well-documented neurological preparations with simple lab experiments and accurate, easy to use active cable equation simulators is a powerful application of the engineering methodology of simulate, design, fabricate, and test.

1-NEURONThe alpha version directory also contains source code for the alpha versions, which you can download and compile on your own machine. After downloading the nrn-nn.alpha.tar.gz and iv-mm.tar.gz from the alpha version directory, follow the same instructions as for compiling the standard distribution for your operating system
    OS X
    MSWin (95 and up)
    UNIX/Linux 



2-GENESIS
 GENESIS (short for GEneral NEural SImulation System) is a general purpose simulation platform that was developed to support the simulation of neural systems ranging from subcellular components and biochemical reactions to complex models of single neurons, simulations of large networks, and systems-level models. As such, GENESIS, and its version for parallel and networked computers (PGENESIS) was the first broad scale modeling system in computational biology to encourage modelers to develop and share model features and components.
If you would like become a GENESIS developer, please send a request to genesis@genesis-sim.org with the subject "New Developer Request."
The following operating systems are currently supported for developer installations of GENESIS: 

3-Neurocal
Simulation describing the electrophysiological behavior of a biological neuron (nerve cell). Two sets of membrane kinetics are included: Hodgkin-Huxley and Schwarz for unmyelinated and myelinated axons. Straight forward approach makes for easy use, somewhat easier than Neuron and Genesis.Very well layout in plot GUI allows multiple variables to be graphed, a real plus over Neuron. If inproved on would like to see parabolic bursting added non the less an outstanding project for a freebee.

MATLAB ---> multiplatform
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Ref:
NEURON
Carnevale, N.T. and M.L. Hines, The Neuron book. 2006, Cambridge, UK; New York:
Cambridge University Press. xix, 457p.
---COinS


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GENESIS
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Bower, J.M. and D. Beeman, The book of Genesis: exploring realistic neural models with the
GEneral NEural SImulation System. 1998. Springer-Verlag New York, Inc. New York.
--COinS


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NEUROCAL
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Zeng, L. and M.D. Dominique, Extracellular voltage profile for reversing the recruitment
order of peripheral nerve stimulation: a simulation study. Journal of Neural Engineering,
2004, 4: 202.
---COinS


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Other  Stand Alone Programs for use in Computational Neuroscience:
http://genesis-sim.org/utilities
Xplot
Electrotonic
The Gencompress Utility
Mesh Generator for Neurons
Postscript
RALLPACKS version 1.1
Spikeplot
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Ref (review):
Basham E, Yang Z, Tchemodanov N, Liu W. Magnetic stimulation of neural tissue: techniques and system design. Implantable Neural Prostheses 1 2009;293–351.
------COinS in this html (for zotero/mendeley)----

Thursday, December 22, 2011

TMS (Boyden MIT): The Open Noninvasive Brain Stimulator

The goal of this project (http://transcenmentalism.org/OpenStim/tiki-index.php) is to design a simple, safe, effective TMS device for modulation of emotion, sleep, attention, and other central nervous system properties.
Many commercial entities sell TMS hardware and software, often for prices exceeding $50,000. We will devise a TMS device that will be constructable by a practitioner skilled in electrical engineering, for less than $400.

The project comprises at least the following 8 components. The logical way to begin is to A) figure out the field geometry desired at the specific depth under the skull, B) design a prototype coil, preferably with standardized values, C) pick the capacitor and resistor adjoining, D) work your way back to the power supply.

1. a reinforced coil (e.g., of copper wire) geometrically appropriate for stimulating the brain (e.g., a figure-8 coil, containing two circular loops, between 3 and 7 cm in diameter),

1b. a testing tank which would hold saline, to mimic the volume conductor of the brain, and thereby permit the electric field to be mapped for various coils and pulse protocols,

2. the control circuitry for charging up a high-capacity capacitor or bank of capacitors, via a power supply system connected to an AC wall source or battery source, and then controlling the discharge of the capacitor into the coil,

3. mechanical hardware for holding and positioning the coil with respect to the head,

4. safety circuitry that limits the current discharged and the repetition rate of the stimulator,

5. an optional measurement device (e.g., fluxgate magnetometer) to measure the magnetic field induced, and

6. computer software and interface hardware for connecting a computer to the control circuitry, and for displaying hardware status and/or error events.

7. integration with EEG or IR was brought up by many attendees of the session at Foo Camp. The contributors decided this should be built in, a priori.

8. OTHER THOUGHT: transcranial direct current stimulation (tDCS) has, like TMS, been shown to improve working memory and mood. Shall we design our TMS device with the capability of doing simultaneous tDCS? It could complicate things somewhat. Hoewver, the methodology is dead simple — apply a DC current across two electrodes, attached to the scalp!

Neuromodulation at MIT (Boyden); optogenetics : the website for the Synthetic Neurobiology Group

Tools for precision control of neural circuits and complex biological processes

Boyden leads the Synthetic Neurobiology Group
http://syntheticneurobiology.org/people/display/71/11

Activities roughly between 1995 and 2008, and will become increasingly obsolete over time: http://edboyden.org/

http://en.wikipedia.org/wiki/Edward_Boyden

--------projects (DATA@ dec 2011)

Tools for observing and analyzing neural circuit computations and dynamics

The analysis and engineering of brain circuit dynamics and function



Ref:
http://syntheticneurobiology.org/projects