The influence of childhood emotional neglect experience on brain dynamic functional connectivity in young adults.

Background: Childhood emotional neglect (CEN) confers a great risk for developing multiple psychiatric disorders; however, the neural basis for this association remains unknown. Using a dynamic functional connectivity approach, this study aimed to examine the effects of CEN experience on functional brain networks in young adults.Method: In total, 21 healthy young adults with CEN experience and 26 without childhood trauma experience were recruited. The childhood trauma experience was assessed using the childhood trauma questionnaire (CTQ), and eligible participants underwent resting-state functional MRI. Sliding windows and k-means clustering were used to identify temporal features of large-scale functional connectivity states (frequency, mean dwell time, and transition numbers).Result: Dynamic analysis revealed two separate connection states: state 1 was more frequent and characterized by extensive weak connections between the brain regions. State 2 was relatively infrequent and characterized by extensive strong connections between the brain regions. Compared to the control group, the CEN group had a longer mean dwell time in state 1 and significantly decreased transition numbers between states 1 and 2.Conclusion: The CEN experience affects the temporal properties of young adults' functional brain connectivity. Young adults with CEN experience tend to be stable in state 1 (extensive weak connections between the brain regions), reducing transitions between states, and reflecting impaired metastability or functional network flexibility.

We focus solely on the childhood emotional neglect experience and its long-term effects on brain function.Eligible participants with and without childhood emotional neglect were identified through a large-scale screen among young adults.The results found childhood emotional neglect experiences have a long-term impact on brain flexibility.

Altered cortical thickness and emotional dysregulation in adolescents with borderline personality disorder.

Background: Emotional dysregulation is a core feature of borderline personality disorder (BPD). Previous studies have reported that abnormal grey matter volume is associated with the limbic-cortical circuit and default mode network (DMN) in patients with BPD. However, alterations of cortical thickness in adolescents with BPD have not been well evaluated.Objective: The aim of this study was to assess cortical thickness and its association with emotional dysregulation in adolescents with BPD.Method: This prospective study enrolled 52 adolescents with BPD and 39 age- and sex-matched healthy controls (HCs). Assessments included brain magnetic resonance imaging (MRI) acquisition with structural and resting-state functional MRI data, and clinical assessment for emotional dysregulation using the Difficulties in Emotion Regulation Scale (DERS). Cortical thickness and seed-based functional connectivity were analysed with FreeSurfer 7.2 software. Correlation analysis between cortical thickness and the scores from emotional assessment was performed with Spearman analysis.Results: Compared to HCs, there was altered cortical thickness in the DMN and limbic-cortical circuit in adolescents with BPD (Monte Carlo correction, all p < .05). These regions with altered cortical thickness were significantly associated with emotional dysregulation (all p < .05). There were also alterations of functional connectivity, i.e. with increased connectivity of the right prefrontal cortex with bilateral occipital lobes, or with the limbic system, and with decreased connectivity among the DMN regions (voxel p < .001, cluster p < .05, family-wise error corrected).Conclusions: Our results suggest that the altered cortical thickness and altered functional connectivity in the limbic-cortical circuit and DMN may be involved in emotional dysregulation in adolescents with BPD.

Emotional dysregulation is a core feature of borderline personality disorder, but the underlying neural correlates are not well known.There was altered cortical thickness and functional connectivity in the DMN and limbic­cortical circuit in adolescents with borderline personality disorder.Altered cortical thickness was associated with emotional dysregulation in adolescents with borderline personality disorder.

Conectividad funcional a partir de la perfusión cerebral en pacientes epilépticos y con enfermedad de Parkinson / Functional connectivity from cerebral perfusion in patients with epilepsy and Parkinson's disease

Introducción: La epilepsia y la enfermedad de Parkinson han sido descritos como trastornos de redes neurales. El estudio de la conectividad por modalidades moleculares puede ser más relevante fisiológicamente que los basados en señales hemodinámicas. Objetivo: Proponer una metodología para la descripción de patrones de conectividad funcional a partir de la perfusión cerebral por tomografía por emisión de fotón único. Métodos: La metodología incluye cuatro pasos principales: preprocesamiento espacial, corrección del volumen parcial, cálculo del índice de perfusión y obtención de la matriz de conectividad funcional mediante el coeficiente de correlación de Pearson. Se implementó en 25 pacientes con distintos trastornos neurológicos: 15 con epilepsia farmacorresistente y 10 con enfermedad de Parkinson. Resultados: Se encontraron diferencias significativas entre los índice de perfusión de varias regiones de los hemisferios ipsilateral y contralateral tanto en pacientes con epilepsia del lóbulo frontal como en pacientes con epilepsia del lóbulo temporal. Igual resultado se obtuvo en los pacientes con enfermedad de Parkinson con distintos estadios de la enfermedad. Para cada grupo se identificaron patrones de conectividad funcional que involucran a regiones relacionadas con la patología en estudio. Conclusiones: Con el desarrollo de esta metodología se ha demostrado que la tomografía por emisión de fotón único aporta información valiosa para estudiar la organización de las redes funcionales del cerebro. Futuras investigaciones con mayor número de pacientes contribuirían a hacer inferencias sobre los correlatos neurales de los distintos trastornos cerebrales(AU)

Introduction: Epilepsy and Parkinson's disease have been described as disorders of neural networks. The study of connectivity by molecular modalities may be more physiologically relevant than those based on hemodynamic signals. Aim: The aim of the present work is to propose a methodology for the description of functional connectivity patterns from brain perfusion by single photon emission tomography. Methods: The methodology includes four main steps: spatial preprocessing, partial volume correction, calculation of the perfusion index and obtaining the functional connectivity matrix using Pearson's correlation coefficient. It was implemented in 25 patients with different neurological disorders: 15 with drug-resistant epilepsy and 10 suffering Parkinson's disease. Results: Significant differences were found between the perfusion indexes of various regions of the ipsilateral and contralateral hemispheres in both patients with frontal lobe epilepsy and patients with temporal lobe epilepsy. The same result was obtained in Parkinson's disease patients with different stages of the disease. For each group, functional connectivity patterns involving regions related to the pathology under study were identified. Conclusions: With the development of this methodology, it has been demonstrated that single photon emission tomography provides valuable information to study the organization of functional brain networks. Future research with a larger number of patients would contribute to make inferences about the neural correlates of the different brain disorders(AU)

Reserve design to optimize functional connectivity and animal density.

Ecological distance-based spatial capture-recapture models (SCR) are a promising approach for simultaneously estimating animal density and connectivity, both of which affect spatial population processes and ultimately species persistence. We explored how SCR models can be integrated into reserve-design frameworks that explicitly acknowledge both the spatial distribution of individuals and their space use resulting from landscape structure. We formulated the design of wildlife reserves as a budget-constrained optimization problem and conducted a simulation to explore 3 different SCR-informed optimization objectives that prioritized different conservation goals by maximizing the number of protected individuals, reserve connectivity, and density-weighted connectivity. We also studied the effect on our 3 objectives of enforcing that the space-use requirements of individuals be met by the reserve for individuals to be considered conserved (referred to as home-range constraints). Maximizing local population density resulted in fragmented reserves that would likely not aid long-term population persistence, and maximizing the connectivity objective yielded reserves that protected the fewest individuals. However, maximizing density-weighted connectivity or preemptively imposing home-range constraints on reserve design yielded reserves of largely spatially compact sets of parcels covering high-density areas in the landscape with high functional connectivity between them. Our results quantify the extent to which reserve design is constrained by individual home-range requirements and highlight that accounting for individual space use in the objective and constraints can help in the design of reserves that balance abundance and connectivity in a biologically relevant manner.

Diseño de Reservas para Optimizar la Conectividad Funcional y la Densidad Animal Resumen Los modelos de captura-recaptura espacial (CRE) basados en distancias ecológicas son un método prometedor para estimar la densidad animal y la conectividad, las cuales afectan los procesos poblacionales espaciales y, en última instancia, la persistencia de las especies. Exploramos cómo se puede integrar a los modelos CRE en los marcos de diseño de reserva que explícitamente reconocen tanto la distribución espacial de los individuos como su uso del espacio resultante de la estructura del paisaje. Formulamos el diseño de reservas de vida silvestre como un problema de optimización de presupuesto limitado y realizamos una simulación para explorar 3 diferentes objetivos de optimización informados por CRE que priorizaron diferentes metas de conservación mediante la maximización del número de individuos protegidos; la conectividad de la reserva y la conectividad ponderada por la densidad. También estudiamos el efecto sobre nuestros objetivos de hacer que los requerimientos individuales de uso de espacio fuesen satisfechos por la reserva de manera que se pudiese considerar que los individuos estaban protegidos (referidos como restricciones de rango de hogar). La maximización de la densidad de la población local resultó en reservas fragmentadas que probablemente no contribuyan a la persistencia de la población a largo plazo, mientras que la maximización de la conectividad produjo reservas que protegían al menor número de individuos. Sin embargo, la maximización de la conectividad ponderada por la densidad o la imposición preventiva de restricciones de rango de hogar en el diseño de reservas produjo reservas compuestas por conjuntos de parcelas mayormente compactas espacialmente que cubrían áreas de densidad alta en el paisaje con alta conectividad funcional entre ellas. Nuestros resultados cuantifican la extensión a la cual el diseño de reservas esta limitado por los requerimientos de rango de hogar individuales y resaltan que la consideración del uso de espacio individual en el objetivo y limitaciones puede ayudar al diseño de reservas que equilibren la abundancia y la conectividad de manera biológicamente relevante.

Impact of Oxytocin on the neural correlates of fearful face processing in PTSD related to childhood Trauma.

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.

Antecedentes: El trastorno de Estrés Postraumático (TEPT) relacionado con exposición a abuso y negligencia durante la infancia se asocia con consecuencias deletéreas particularmente persistentes y severas. Se ha observado una hiperreactividad de la amígdala en sobrevivientes de trauma infantil y también se ha implicado en los síntomas de TEPT. Objetivo: El neuropéptido oxitocina es prometedor como un potencial tratamiento para el TEPT debido a su habilidad de atenuar la respuesta de la amígdala frente a señales de amenaza. Sin embargo, el efecto de la oxitocina en la reactividad de la amígdala en individuos con TEPT relacionado a trauma infantil no ha sido investigado. Método: Empleamos un diseño doble ciego, aleatorizado, cruzado placebo-control para examinar los efectos de la oxitocina intranasal (24 IU) versus placebo en la reactividad de la amígdala a las caras de miedo entre individuos expuestos a trauma infantil con TEPT (n=17) y sin TEPT (grupo control; n=16). Resultados: La magnitud de la señal por IRMf de la amígdala basada en la región de interés no difirió por grupo, droga, o interacción droga x grupo. El auto-reporte de la severidad de la exposición a trauma infantil se asoció negativamente con el cambio asociado a oxitocina en la respuesta de la amígdala izquierda en el grupo con TEPT, pero no en el grupo control. Los análisis suplementarios de todo el cerebro revelaron que la reactividad de la amígdala izquierda a caras de miedo estuvo ausente con placebo, pero aumentó con la oxitocina en el grupo control. El grupo con TEPT mostró una activación de la amígdala derecha a caras de miedo en ambas condiciones, con oxitocina y con placebo, pero la respuesta de la amígdala izquierda observada en la condición de placebo estuvo disminuida con la oxitocina. Conclusiones: Los hallazgos amplían la literatura sobre el potencial de la oxitocina para atenuar los correlatos neurales del TEPT a una muestra de TEPT relacionado con trauma infantil.

Análisis electroencefalográfico de la conectividad funcional en habituación por teoría de gráficas / Electroencephalographic analysis of the functional conectivity in habituation by graphics theory

Resumen Se ha propuesto, en la literatura de neurociencias, la hipótesis de que el cerebro funciona con base en redes glioneuronales, responsables de los procesos sensoriales, motores y cognitivos. La teoría de gráficas ofrece modelos matemáticos para describir estas redes complejas a partir de simples abstracciones: nodos y aristas. En este trabajo se plantea el uso de técnicas de procesamiento de señales para el análisis de la conectividad funcional entre ensambles neuronales a partir de medidas derivadas del EEG a través de la teoría de gráficas. Se describen los procedimientos para el análisis de la conectividad, desde el procesamiento y acondicionamiento de los registros, el cálculo de la densidad espectral en el EEG en banda ancha, la determinación de medidas de conectividad entre electrodos, y la estimación de parámetros de las redes complejas resultantes. Se analizó el EEG de 50 sujetos en intervalos de antes (Pre) y durante la fotoestimulación repetida (Rph). Con base en la significancia estadística de la respuesta durante Rph de desincronización/sincronización (D/S) en la banda alfa, y su extensión en las regiones corticales, los participantes se separaron en tres grupos: G1, G2 y G3. La pendiente de la regresión lineal D/S vs repetición en banda alfa, fue significativa en 16 de 16 regiones en G1, 12 de 16 en G2 y 5 de 16 en G3. La conectividad funcional siguió estos cambios mientras que en las bandas delta, theta y beta no se registraron modificaciones. D se relaciona con activación y la S con inhibición lo que apoya la hipótesis de la participación de alfa en el proceso cognitivo de habituación a la fotoestimulación.

Abstract The hypothesis that the brain works using glial-neuronal networks that are responsible for sensory, motor and cognitive processes has been proposed in the neuroscience literature. Graph theory offers mathematical models to describe these complex networks from simple abstractions such as nodes and connecting edges. In this work, usign signal processing techniques to the analysis of functional connectivity between neuronal emsembles derived from EEG measurements through theory graph. Procedures for the analysis of connectivity are described, from multichannel record processing and conditioning, computation of wideband power spectral density, determination of connectivity measures between electrodes, and parameter estimation of the resulting complex networks. EEG recordings from fifty subjects were analyzed in intervals before (pre) and during repeated photostimulation (Rph). Based on the statistical significance of the response during Rph, desynchronization/synchronization (D/S) in alfa band, and its wide distribution in corticals areas, the participants were divided into three groups: G1 , G2 and G3. The slope D/S in alfa band was significant in 16 of 16 regions (G1), 12 of 16 (G2) and 5 of 16 (G3). The functional connectivity depicted the same trend as these changes, whereas in the delta, theta and beta bands occurred no modifications. D is related to activation and S with inhibition, supporting the hypothesis of alfa-band's participation in the cognitive process of habituation to photostimulation.

Regeneración natural de la vegetación como base para el desarrollo de estrategias de restauración ecológica en tres biotopos protegidos en la reserva de biosfera maya, Guatemala / Natural vegetal regeneration as a basis for the development of strategies for ecological restoration in three protected biotopes in the maya biosphere reserve, Guatemala

Los ecosistemas naturales de la Reserva de Biosfera Maya contienen una alta diversidad biológica que brinda bienes y servicios ambientales a la sociedad, por lo que su conservación es estratégica para el desarrollo local y regional. Sin embargo, se presenta la tendencia a la perturbación de estos ecosistemas como consecuencia de las actividades humanas, siendo necesario el desarrollo de estrategias que minimicen los impactos negativos y permitan la recuperación de ecosistemas naturales degradados. La información existente sobre el funcionamiento de procesos ecológicos esenciales de los ecosistemas locales es escasa y se halla dispersa, limitando el desarrollo de estrategias. Se planteó estudiar la dinámica de la regeneración natural de la vegetación como fundamento para la definición de estrategias de restauración ecológica en tres biotopos protegidos de Petén y zonas adyacentes, mediante la caracterización de la estructura y composición de la vegetación en seis categorías de regeneración natural y bosque sin perturbación reciente. Se trazaron dos parcelas modificadas de Whitaker de 0.1 ha por categoría y se colectaron muestras del banco de semillas. Con esta información se desarrolló un marco conceptual de la regeneración natural para ser aplicado en estrategias de restauración a escalas local y de paisaje.

The natural ecosystems of the Maya Biosphere Reserve contain high levels of biodiversity providing environmental goods and services to society, so their conservation is strategic for local and regional development. However, there is a increasing tendency to disturb these ecosystems as a result of human activities, so is necessary to develop strategies that minimize the negative impacts and allow the recovery of degraded natural ecosystems. Existing information on the functioning of essential ecological processes of local ecosystems is sparse and is scattered, limiting the development of strategies. It was proposed to study the dynamics of natural regeneration of vegetation as a basis for defining strategies of ecological restoration in three protected biotopes in Peten and adjacent areas, by characterizing the structure and composition of vegetation in six categories of natural regeneration and forest without recent disturbance. Two modified Whitaker 0.1 ha plots were plotted by category and seed bank samples were collected. With this information a conceptual framework of natural regeneration was developed for application in restoration strategies at local and landscape scales.

Conectividad funcional en adultos mayores a partir de resonanciamagnética funcional como un posible indicador para la enfermedad deAlzheimer / Functional connectivity in senior adults from fMRI as a possible indicator for Alzheimer’s Disease

La enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa y la causa de demenciamás frecuente en el mundo. Esta enfermedad se caracteriza por muerte neuronal que lleva a una pérdida deconectividad cerebral general. Técnicas como la conectividad funcional a partir de imágenes de resonanciamagnética pueden brindar información acerca de la interacción entre regiones cerebrales y, por tanto, puedeser un indicador del Alzheimer.Objetivo: evaluar la conectividad funcional a partir de imágenes de resonancia magnética funcional en estadode reposo en adultos mayores como posible biomarcador para la enfermedad de Alzheimer.Materiales y métodos: en una población de 35 sujetos de edad avanzada (10 pacientes con Alzheimer de75 ± 2,87 años, 10 pacientes con deterioro cognitivo leve de 74,9 ± 2,88 años, y 15 personas sanas de 75,35 ±2,91 años), se compararon las redes de conectividad funcional obtenidas a través de la correlación temporal dela señal BOLD y elementos de la teoría de grafos. Se calcularon las medidas de las redes (costo y grado medio),y se correlacionaron estas medidas con las escalas neuropsicológicas ADNI-mem y ADAS-Cog.Resultados: en los pacientes con Alzheimer hay una disminución de la conectividad en comparación con loscontroles sanos y los pacientes con deterioro cognitivo leve. Se encontró una correlación significativa entre elcosto de las redes en los sujetos sanos y las escalas neuropsicológicas.Conclusión: se confirma la desconexión existente en la enfermedad de Alzheimer y se muestra que la alteraciónde la actividad cerebral en el deterioro cognitivo y Alzheimer se puede medir mediante el algoritmo basado engrafos desarrollado en este trabajo...

Alzheimer’s disease is a neurodegenerative disease and the most common cause of dementiain the world. This disease is characterized by neuronal cell death leading to an overall loss of brain connectivity.Functional connectivity from magnetic resonance images can provide information about the interactionbetween brain regions and therefore may be an indicator of Alzheimer. Objective: assessing functional connectivity from functional magnetic resonance images at rest in elderly asa potential biomarker for Alzheimer’s disease.Materials and methods: in a population of 35 elderly subjects (10 patients with Alzheimer 75 ± 2,87 years,10 patients with mild cognitive impairment 74,9 ± 2,88 years and 15 healthy individuals 75,35 ± 2,91years),functional connectivity networks obtained through the temporal correlation of BOLD signal and elementsof the graph theory were compared. Network indexes (cost and average degree) were calculated, and furthercorrelated with the neuropsychological scales, ADNI-mem, and ADAS-Cog...

Responses of seed-dispersing birds to amount of rainforest in the landscape around fragments.

Habitat loss and fragmentation alter the composition of bird assemblages in rainforest. Because birds are major seed dispersers in rainforests, fragmentation-induced changes to frugivorous bird assemblages are also likely to alter the ecological processes of seed dispersal and forest regeneration, but the specific nature of these changes is poorly understood. We assessed the influence of fragment size and landscape forest cover on the abundance, species composition, and functional properties of the avian seed disperser community in an extensively cleared, former rainforest landscape of subtropical Australia. Bird surveys of fixed time and area in 25 rainforest fragments (1-139 ha in size across a 1800 km(2) region) provided bird assemblage data which were coupled with prior knowledge of bird species' particular roles in seed dispersal to give measurements of seven different attributes of the seed disperser assemblage. We used multimodel regression to assess how patch size and surrounding forest cover (within 200 m, 1000 m, and 5000 m radii) influenced variation in the abundance of individual bird species and of functional groups based on bird species' responses to fragmentation and their roles in seed dispersal. Surrounding forest cover, specifically rainforest cover, generally had a greater effect on frugivorous bird assemblages than fragment size. Amount of rainforest cover within 200 m of fragments was the main factor positively associated with abundances of frugivorous birds that are both fragmentation sensitive and important seed dispersers. Our results suggest a high proportion of local rainforest cover is required for the persistence of seed-dispersing birds and the maintenance of seed dispersal processes. Thus, even small rainforest fragments can function as important parts of habitat networks for seed-dispersing birds, whether or not they are physically connected by vegetation.