Spatial and temporal variability in midge (Nematocera) assemblages in shallow Finnish lakes (60−70 °N) : community-based modelling of past environmental change

Multi- and intralake datasets of fossil midge assemblages in surface sediments of small shallow lakes in Finland were studied to determine the most important environmental factors explaining trends in midge distribution and abundance. The aim was to develop palaeoenvironmental calibration models for the most important environmental variables for the purpose of reconstructing past environmental conditions. The developed models were applied to three high-resolution fossil midge stratigraphies from southern and eastern Finland to interpret environmental variability over the past 2000 years, with special focus on the Medieval Climate Anomaly (MCA), the Little Ice Age (LIA) and recent anthropogenic changes. The midge-based results were compared with physical properties of the sediment, historical evidence and environmental reconstructions based on diatoms (Bacillariophyta), cladocerans (Crustacea: Cladocera) and tree rings. The results showed that the most important environmental factor controlling midge distribution and abundance along a latitudinal gradient in Finland was the mean July air temperature (TJul). However, when the dataset was environmentally screened to include only pristine lakes, water depth at the sampling site became more important. Furthermore, when the dataset was geographically scaled to southern Finland, hypolimnetic oxygen conditions became the dominant environmental factor. The results from an intralake dataset from eastern Finland showed that the most important environmental factors controlling midge distribution within a lake basin were river contribution, water depth and submerged vegetation patterns. In addition, the results of the intralake dataset showed that the fossil midge assemblages represent fauna that lived in close proximity to the sampling sites, thus enabling the exploration of within-lake gradients in midge assemblages. Importantly, this within-lake heterogeneity in midge assemblages may have effects on midge-based temperature estimations, because samples taken from the deepest point of a lake basin may infer considerably colder temperatures than expected, as shown by the present test results. Therefore, it is suggested here that the samples in fossil midge studies involving shallow boreal lakes should be taken from the sublittoral, where the assemblages are most representative of the whole lake fauna. Transfer functions between midge assemblages and the environmental forcing factors that were significantly related with the assemblages, including mean air TJul, water depth, hypolimnetic oxygen, stream flow and distance to littoral vegetation, were developed using weighted averaging (WA) and weighted averaging-partial least squares (WA-PLS) techniques, which outperformed all the other tested numerical approaches. Application of the models in downcore studies showed mostly consistent trends. Based on the present results, which agreed with previous studies and historical evidence, the Medieval Climate Anomaly between ca. 800 and 1300 AD in eastern Finland was characterized by warm temperature conditions and dry summers, but probably humid winters. The Little Ice Age (LIA) prevailed in southern Finland from ca. 1550 to 1850 AD, with the coldest conditions occurring at ca. 1700 AD, whereas in eastern Finland the cold conditions prevailed over a longer time period, from ca. 1300 until 1900 AD. The recent climatic warming was clearly represented in all of the temperature reconstructions. In the terms of long-term climatology, the present results provide support for the concept that the North Atlantic Oscillation (NAO) index has a positive correlation with winter precipitation and annual temperature and a negative correlation with summer precipitation in eastern Finland. In general, the results indicate a relatively warm climate with dry summers but snowy winters during the MCA and a cool climate with rainy summers and dry winters during the LIA. The results of the present reconstructions and the forthcoming applications of the models can be used in assessments of long-term environmental dynamics to refine the understanding of past environmental reference conditions and natural variability required by environmental scientists, ecologists and policy makers to make decisions concerning the presently occurring global, regional and local changes. The developed midge-based models for temperature, hypolimnetic oxygen, water depth, littoral vegetation shift and stream flow, presented in this thesis, are open for scientific use on request.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

Self-reported bruxism : Associated factors among media personnel with or without irregular shift work

Tutkimuksen kohderyhmänä oli mediatyöntekijöitä, joiden toimenkuva on viime vuosina muuttunut yhä kuormittavammaksi epäsäännöllisen vuorotyön sekä jatkuvien teknisten, organisatoristen ja taloudellisten tekijöiden ristipaineessa. Väitöskirjatutkimus on osa laajempaa tutkimushanketta, joka suunniteltiin selvittämään epäsäännöllisen vuorotyön mahdollisia haittoja. Tutkimusta tukivat taloudellisesti Työsuojelurahasto ja Suomen Hammaslääkäriseura Apollonia sekä resurssipanostuksin Hammaslääketieteen laitos (HY), Työterveyslaitos ja Yleisradio Oy. Bruksismi on tahdosta riippumatonta hampaiden narskuttelua tai yhteenpuristamista. Hampaiden narskuttelu on rytmistä jaksoittain toistuvaa puremalihasten toimintaa, joka esiintyy nukkuessa -tavallisimmin kevyen unen ja havahtumisjaksojen yhteydessä. Valveilla ollessa bruksismi on terveillä ihmisillä lähinnä hampaiden yhteenpuristamista. Yleisen käsityksen mukaan toistuvaa unibruksismia esiintyy noin 10 %:lla ja valveilla tapahtuvaa hampaiden yhteenpuristamista noin 20 %:lla. Aiemmin bruksismi kuului kansainvälisen unihäiriöluokituksen (ICSD 1997) mukaan unen erityishäiriöihin, mutta tuorein luokitus (ICSD 2005) listaa sen unen liikehäiriöihin. Väitöstutkimuksen yleisenä tavoitteena oli kartoittaa koetun bruksismin ja uni- valvehäiriöiden yhteyttä. Tutkimus oli poikittainen vertailututkimus epäsäännöllistä vuorotyötä ja säännöllisiä päivävuoroja tekevien välillä. Mielenkiinto kohdistui myös bruksismin ja kasvojen alueen kivun mahdolliseen yhteyteen. Lisäksi tutkimuksessa selvitettiin joidenkin tunnetusti unen laatua huonontavien psykososiaalisten, neurologisten ja fysiologisten tekijöiden yhteyttä koettuun bruksismiin. Tutkimuksen kohderyhmän muodosti 750 Yleisradion epäsäännöllistä vuorotyötä tekevää työntekijää. Vertailuryhmänä käytettiin samansuuruista satunnaistetusti valittua kaltaistettua Yleisradion työntekijäjoukkoa, joka tekee samankaltaista työtä, mutta säännöllisenä päivätyönä. Kohderyhmälle lähetettiin kyselylomakkeet, jotka kartoittivat koetun bruksismin lisäksi mm. tutkittavien taustatiedot, yleisen terveydentilan, yleisiä koettuja stressioireita ja tuntemuksia, kipuoireita, sekä unen laatua. Lisäksi esitettiin jaksamista ja työympäristöä koskevia kysymyksiä. Kyselyyn vastasi kaikkiaan 874 henkilöä. Kokonaisvastausprosentti oli 58,3 % (53,7 % miehiä). Epäsäännöllistä vuorotyötä tekevien vastausprosentti oli 82,3 % ja säännöllistä päivätyötä tekevien ryhmässä 34,3 %. Työtehtävät sisälsivät ohjelmien toimitus- ja tuottamistyötä, teknistä tuotanto- ja tukityötä, sekä esimies- ja hallintotyötä. Miesten keski-ikä vuorotyöryhmässä oli 45,0 (± 10,6) vuotta ja naisten keski-ikä 42,6 (± 10,7) vuotta, vastaavat luvut päivätyötä tekeville olivat 47,4 (± 9,7) ja 45,5 (± 10,1) vuotta. Vuorotyötä tekevistä oli miehiä 56,6 %, päivätyöryhmässä miehien osuus oli 46,7 %. Usein koettua bruksismia havaittiin koko tutkimusjoukossa 10,6 %:lla. Bruksismin esiintyvyydessä ei ollut merkitsevää eroa epäsäännöllistä vuorotyötä ja päivätyötä tekevien välillä. Kun bruksismia ja stressiä arvioitiin suhteessa tyytyväisyyteen nykyiseen työaikamuotoon, molemmat olivat merkitsevästi vallitsevimpia niillä, jotka halusivat vaihtaa nykyistä työaikamuotoaan. Epäsäännöllistä vuorotyötä tekevät lisäksi ilmoittivat kokevansa enemmän stressiä kuin päivätyötä tekevät sekä olivat tyytymättömämpiä työaikamuotoonsa. Tutkittavista henkilöistä katkonaista unta esiintyi 43,6 %:lla sekä 36,2 % koki unensa virkistämättömäksi. Kasvokipua esiintyi 19,6 %:lla. Usein toistuva bruksaus sekä tyytymättömyys työaikamuotoon olivat erittäin merkitsevästi yhteydessä unihäiriöiden sekä riittämättömän unen oireiden kanssa. Bruksismi ja katkonainen uni osoittautuivat myös kasvokivun taustatekijöiksi. Tutkimus osoitti, että koetulla bruksismilla oli merkitsevä yhteys unihäiriöihin, kasvokipuun, koettuun stressiin ja ahdistuneisuuteen, nuorempaan ikään, runsaampiin hammaslääkäri- ja lääkärikäynteihin sekä siihen että oli tyytymätön työaikamuotoonsa (itse työaikamuoto ei ollut merkitsevä tekijä). Tutkimuksen yhtenä johtopäätöksenä todettiin, että koettu bruksismi voi terveillä työikäisillä henkilöillä olla osa stressaavaa tilannetta ja siihen liittyvää käyttäytymistä. Tämän tiedostaminen terveydenhuollossa voisi olla hyödyllistä.

Management of multi-scale forest resource data over time

During the last decades there has been a global shift in forest management from a focus solely on timber management to ecosystem management that endorses all aspects of forest functions: ecological, economic and social. This has resulted in a shift in paradigm from sustained yield to sustained diversity of values, goods and benefits obtained at the same time, introducing new temporal and spatial scales into forest resource management. The purpose of the present dissertation was to develop methods that would enable spatial and temporal scales to be introduced into the storage, processing, access and utilization of forest resource data. The methods developed are based on a conceptual view of a forest as a hierarchically nested collection of objects that can have a dynamically changing set of attributes. The temporal aspect of the methods consists of lifetime management for the objects and their attributes and of a temporal succession linking the objects together. Development of the forest resource data processing method concentrated on the extensibility and configurability of the data content and model calculations, allowing for a diverse set of processing operations to be executed using the same framework. The contribution of this dissertation to the utilisation of multi-scale forest resource data lies in the development of a reference data generation method to support forest inventory methods in approaching single-tree resolution.

Efficient Content-based Routing, Mobility-aware Topologies, and Temporal Subspace Matching

Event-based systems are seen as good candidates for supporting distributed applications in dynamic and ubiquitous environments because they support decoupled and asynchronous many-to-many information dissemination. Event systems are widely used, because asynchronous messaging provides a flexible alternative to RPC (Remote Procedure Call). They are typically implemented using an overlay network of routers. A content-based router forwards event messages based on filters that are installed by subscribers and other routers. The filters are organized into a routing table in order to forward incoming events to proper subscribers and neighbouring routers. This thesis addresses the optimization of content-based routing tables organized using the covering relation and presents novel data structures and configurations for improving local and distributed operation. Data structures are needed for organizing filters into a routing table that supports efficient matching and runtime operation. We present novel results on dynamic filter merging and the integration of filter merging with content-based routing tables. In addition, the thesis examines the cost of client mobility using different protocols and routing topologies. We also present a new matching technique called temporal subspace matching. The technique combines two new features. The first feature, temporal operation, supports notifications, or content profiles, that persist in time. The second feature, subspace matching, allows more expressive semantics, because notifications may contain intervals and be defined as subspaces of the content space. We also present an application of temporal subspace matching pertaining to metadata-based continuous collection and object tracking.

Spatial and temporal determinants of Finnish farmland bird populations

During the past decades agricultural intensification has caused dramatic population declines in a wide range of taxa related to farmland habitats, including farmland birds. In this thesis, I studied how boreal farmland landscape characteristics and agricultural land use affect the abundance and diversity of farmland birds using extensive field data collected by territory mapping of breeding farmland birds in various parts of Finland. My results show that the area and openness of agricultural areas are key determinants of farmland bird abundance and distribution. A landscape composition with enough open farmland combined with key habitats such as farmyards and wetland is likely to provide essential prerequisites for the occurrence of a rich farmland avifauna. In Finland, the majority of large areas suitable for open habitat specialists are located in southern and western parts of the country. However, the diversity of the species with an unfavourable conservation status in Europe (SPECs) had notable hotspot areas in northern and north-western agricultural areas. I found that in boreal agroecosystems farmland birds favour fields with springtime vegetative cover, especially agricultural grasslands and set-asides. Hence, in the spring cereal dominated Finnish agroecosystems it is the absence of field vegetation that may limit populations of many farmland bird species. It is likely that the decrease of crops providing vegetative cover in the spring, such as permanent grasslands, cultivated grass, and autumn-sown cereals, has greatly contributed to the declines of Finnish farmland birds. Grass crops have persistently declined in Finland as a consequence of specialization in crop production and the large-scale decline in livestock husbandry. Small-scale non-crop habitats, especially ditches and ditch margins, are also important for many bird species in the Finnish agroecosystems, but have dramatically declined during the last decades. A major problem for farmland bird conservation in Finland is the conflict between landscape structure and agricultural management. Areas with mixed and cattle farming are virtually absent from the large agricultural plains of southern and south-western Finland, where the landscape structure is more likely to be favourable for rich farmland bird assemblages. On the other hand, mixed and cattle farming is still rather frequent in northern and central parts of the country, where the landscape structure is not suitable for many farmland specialist birds requiring open landscapes. My results provide useful guidelines for farmland bird conservation, and imply that considerable attention needs to be paid to landscape factors when selecting areas for various conservational management actions, such as agri-environment schemes. Actions promoting the abundance of set-asides, grass crops, and ditches would markedly benefit Finnish farmland bird populations. Organic farming may benefit farmland birds, but it is not clear how general its beneficial effect is in boreal agroecosystems. The most urgent action aiming to preserve farmland biodiversity would be to support re-introducing and sustaining cattle farming by environmental subsidies. This would be especially beneficial in the southern parts of Finland, where the landscape characteristics and abundance of agricultural areas are most suitable for farmland birds and where cattle farming is currently rare.

Structural and functional roles of KCC2 in developing cortex

Cation chloride cotransporters (CCCs) are critical for controlling intracellular chloride homeostasis. The CCC family is composed of four isoforms of K-Cl cotransporters (KCC1-4), two isoforms of Na-K-2Cl cotransporters (NKCC1-2), one Na-Cl cotransporter (NCC) and two the structurally related proteins with unknown function, CCC8 also known as cation-chloride cotransporter interaction protein, CIP, and CCC9. KCC2 is a neuron-specific isoform, which plays a prominent role in controlling the intracellular Cl- concentration in neurons and is responsible for producing the negative shift of GABAA responses from depolarizing to hyperpolarizing during neuronal maturation. In the present studies we first used in situ hybridization to examine the developmental expression patterns of the cation-chloride cotransporters KCC1-4 and NKCC1. We found that they display complementary expression patterns during embryonic brain development. Most interestingly, KCC2 expression in the embryonic central nervous system strictly follows neuronal maturation. In vitro data obtained from primary and organotypic neuronal cultures support this finding and revealed a temporal correlation between the expression of KCC2 and synaptogenesis. We found that KCC2 is highly expressed in filopodia and mature spines as well as dendritic shaft and investigated the role of KCC2 in spine formation by analyzing KCC2-/- neurons in vitro. Our studies revealed that KCC2 is a key factor in the maturation of dendritic spines. Interestingly, the effect of KCC2 in spine formation is not due to Cl- transport activity, but mediated through the interaction between KCC2 C-terminal and intracellular protein associated with cytoskeleton. The interacting protein we found is protein 4.1N by immunoprecipitation. Our results indicate a structural role for KCC2 in the development of functional glutamatergic synapses and suggest KCC2 as a synchronizer for the functional development of glutamatergic and GABAergic synapses in neuronal network. Studies on the regulatory mechanisms of KCC2 expression during development and plasticity revealed that synaptic activity of both the glutamatergic and GABAergic system is not required for up-regulation of KCC2 during development, whereas in acute mature hippocampal slices which undergo continuous synchronous activity induced by the absence of Mg2+ solution, KCC2 mRNA and protein expression were down-regulated in CA1 pyramidal neurons subsequently leading to a reduced capacity for neuronal Cl- extrusion. This effect is mediated by endogenous BDNF-TrkB down-stream cascades involving both Shc/FRS-2 and PLCγ-CREB signaling. BDNF mediated changes in KCC2 expression indicate that KCC2 is significantly involved in the complex mechanisms of neuronal plasticity during development and pathophysiological conditions.

Novel surgical and imaging methods of the middle ear and temporal bone

Välikorvaleikkauksiin usein liittyvän välikorvan ja kuuloluuketjun kirurgisen rekonstruktion tavoitteena on luoda olosuhteet, jotka mahdollistavat hyvän kuulon sekä välikorvan säilymisen tulehduksettomana ja ilmapitoisena. Välikorvan rekonstruktiossa on käytetty implanttimateriaaleina perinteisesti potilaan omia kudoksia sekä tarvittaessa erilaisia hajoamattomia biomateriaaleja, mm. titaania ja silikonia. Ongelmana biomateriaalien käytössä voi olla bakteerien adherenssi eli tarttuminen vieraan materiaalin pintaan, mikä saattaa johtaa biofilmin muodostumiseen. Tämä voi aiheuttaa kroonisen, huonosti antibiootteihin reagoivan infektion kudoksessa, mikä usein käytännössä johtaa uusintaleikkaukseen ja implantin poistoon. Maitohappo- ja glykolihappopohjaiset biologisesti hajoavat polymeerit ovat olleet kliinisessä käytössä jo vuosikymmeniä. Niitä on käytetty erityisesti tukimateriaaleina mm. ortopediassa sekä kasvo- ja leukakirurgiassa. Niitä ei ole toistaiseksi käytetty välikorvakirurgiassa. Korvan kuvantamiseen käytetään ensisijaisesti tietokonetomografiaa (TT). TT-tutkimuksen ongelmana on potilaan altistuminen suhteellisen korkealle sädeannokselle, joka kasvaa kumulatiivisesti, jos kuvaus joudutaan toistamaan. Väitöskirjatyö selvittää uuden, aiemmin kliinisessä työssä rutiinisti lähinnä hampaiston ja kasvojen alueen kuvantamiseen käytetyn rajoitetun kartiokeila-TT:n soveltuvuutta korvan alueen kuvantamiseen. Väitöskirjan kahdessa ensimmäisessä osatyössä tutkittiin ja verrattiin kahden kroonisia ja postoperatiivisia korvainfektioita aiheuttavan bakteerin, Staphylococcus aureuksen ja Pseudomonas aeruginosan, in vitro adherenssia titaanin, silikonin ja kahden eri biohajoavan polymeerin (PLGA) pintaan. Lisäksi tutkittiin materiaalien albumiinipinnoituksen vaikutusta adherenssiin. Kolmannessa osatyössä tutkittiin eläinmallissa PLGA:n biokompatibiliteettia eli kudosyhteensopivuutta kokeellisessa välikorvakirurgiassa. Chinchillojen välikorviin istutettiin PLGA-materiaalia, eläimiä seurattiin, ja ne lopetettiin 6 kk:n kuluttua operaatiosta. Biokompatibiliteetin arviointi perustui kliinisiin havaintoihin sekä kudosnäytteisiin. Neljännessä osatyössä tutkittiin kartiokeila-TT:n soveltuvuutta korvan alueen kuvantamiseen vertaamalla sen tarkkuutta perinteisen spiraali-TT:n tarkkuuteen. Molemmilla laitteilla kuvattiin ohimo- eli temporaaliluita korvan alueen kliinisesti ja kirurgisesti tärkeiden rakenteiden kuvantumisen tarkkuuden arvioimiseksi. Viidennessä osatyössä arvioitiin myös operoitujen temporaaliluiden kuvantumista kartiokeila-TT:ssa. Bakteeritutkimuksissa PLGA-materiaalin pintaan tarttui keskimäärin korkeintaan saman verran tai vähemmän bakteereita kuin silikonin tai titaanin. Albumiinipinnoitus vähensi bakteeriadherenssia merkitsevästi kaikilla materiaaleilla. Eläinkokeiden perusteella PLGA todettiin hyvin siedetyksi välikorvassa. Korvakäytävissä tai välikorvissa ei todettu infektioita, tärykalvon perforaatioita tai materiaalin esiin työntymistä. Kudosnäytteissä näkyi lievää tulehdusreaktiota ja fibroosia implantin ympärillä. Temporaaliluutöissä rajoitettu kartiokeila-TT todettiin vähintään yhtä tarkaksi menetelmäksi kuin spiraali-TT välikorvan ja sisäkorvan rakenteiden kuvantamisessa, ja sen aiheuttama kertasäderasitus todettiin spiraali-TT:n vastaavaa huomattavasti vähäisemmäksi. Kartiokeila-TT soveltui hyvin välikorvaimplanttien ja postoperatiivisen korvan kuvantamiseen. Tulokset osoittavat, että PLGA on välikorvakirurgiaan soveltuva, turvallinen ja kudosyhteensopiva biomateriaali. Biomateriaalien pinnoittaminen albumiinilla vähentää merkittävästi bakteeriadherenssia niihin, mikä puoltaa pinnoituksen soveltamista implanttikirurgiassa. Kartiokeila-TT soveltuu korvan alueen kuvantamiseen. Sen tarkkuus kliinisesti tärkeiden rakenteiden osoittamisessa on vähintään yhtä hyvä ja sen potilaalle aiheuttama sädeannos pienempi kuin nykyisen korva-spiraali-TT:n. Tämä tekee menetelmästä spiraali-TT:aa potilasturvallisemman vaihtoehdon erityisesti, jos potilaan tilanne vaatii seurantaa ja useampia kuvauksia, ja jos halutaan kuvata rajoitettuja alueita uni- tai bilateraalisesti.

Evaluation and modelling of the spatial and temporal variability of particulate matter in urban areas

This thesis contains three subject areas concerning particulate matter in urban area air quality: 1) Analysis of the measured concentrations of particulate matter mass concentrations in the Helsinki Metropolitan Area (HMA) in different locations in relation to traffic sources, and at different times of year and day. 2) The evolution of traffic exhaust originated particulate matter number concentrations and sizes in local street scale are studied by a combination of a dispersion model and an aerosol process model. 3) Some situations of high particulate matter concentrations are analysed with regard to their meteorological origins, especially temperature inversion situations, in the HMA and three other European cities. The prediction of the occurrence of meteorological conditions conducive to elevated particulate matter concentrations in the studied cities is examined. The performance of current numerical weather forecasting models in the case of air pollution episode situations is considered. The study of the ambient measurements revealed clear diurnal variation of the PM10 concentrations in the HMA measurement sites, irrespective of the year and the season of the year. The diurnal variation of local vehicular traffic flows seemed to have no substantial correlation with the PM2.5 concentrations, indicating that the PM10 concentrations were originated mainly from local vehicular traffic (direct emissions and suspension), while the PM2.5 concentrations were mostly of regionally and long-range transported origin. The modelling study of traffic exhaust dispersion and transformation showed that the number concentrations of particles originating from street traffic exhaust undergo a substantial change during the first tens of seconds after being emitted from the vehicle tailpipe. The dilution process was shown to dominate total number concentrations. Minimal effect of both condensation and coagulation was seen in the Aitken mode number concentrations. The included air pollution episodes were chosen on the basis of occurrence in either winter or spring, and having at least partly local origin. In the HMA, air pollution episodes were shown to be linked to predominantly stable atmospheric conditions with high atmospheric pressure and low wind speeds in conjunction with relatively low ambient temperatures. For the other European cities studied, the best meteorological predictors for the elevated concentrations of PM10 were shown to be temporal (hourly) evolutions of temperature inversions, stable atmospheric stability and in some cases, wind speed. Concerning the weather prediction during particulate matter related air pollution episodes, the use of the studied models were found to overpredict pollutant dispersion, leading to underprediction of pollutant concentration levels.

The Media and the Academic Globalization Debate : Theoretical Analysis and Critique

This study offers a reconstruction and critical evaluation of globalization theory, a perspective that has been central for sociology and cultural studies in recent decades, from the viewpoint of media and communications. As the study shows, sociological and cultural globalization theorists rely heavily on arguments concerning media and communications, especially the so-called new information and communication technologies, in the construction of their frameworks. Together with deepening the understanding of globalization theory, the study gives new critical knowledge of the problematic consequences that follow from such strong investment in media and communications in contemporary theory. The book is divided into four parts. The first part presents the research problem, the approach and the theoretical contexts of the study. Followed by the introduction in Chapter 1, I identify the core elements of globalization theory in Chapter 2. At the heart of globalization theory is the claim that recent decades have witnessed massive changes in the spatio-temporal constitution of society, caused by new media and communications in particular, and that these changes necessitate the rethinking of the foundations of social theory as a whole. Chapter 3 introduces three paradigms of media research the political economy of media, cultural studies and medium theory the discussion of which will make it easier to understand the key issues and controversies that emerge in academic globalization theorists treatment of media and communications. The next two parts offer a close reading of four theorists whose works I use as entry points into academic debates on globalization. I argue that we can make sense of mainstream positions on globalization by dividing them into two paradigms: on the one hand, media-technological explanations of globalization and, on the other, cultural globalization theory. As examples of the former, I discuss the works of Manuel Castells (Chapter 4) and Scott Lash (Chapter 5). I maintain that their analyses of globalization processes are overtly media-centric and result in an unhistorical and uncritical understanding of social power in an era of capitalist globalization. A related evaluation of the second paradigm (cultural globalization theory), as exemplified by Arjun Appadurai and John Tomlinson, is presented in Chapter 6. I argue that due to their rejection of the importance of nation states and the notion of cultural imperialism for cultural analysis, and their replacement with a framework of media-generated deterritorializations and flows, these theorists underplay the importance of the neoliberalization of cultures throughout the world. The fourth part (Chapter 7) presents a central research finding of this study, namely that the media-centrism of globalization theory can be understood in the context of the emergence of neoliberalism. I find it problematic that at the same time when capitalist dynamics have been strengthened in social and cultural life, advocates of globalization theory have directed attention to media-technological changes and their sweeping socio-cultural consequences, instead of analyzing the powerful material forces that shape the society and the culture. I further argue that this shift serves not only analytical but also utopian functions, that is, the longing for a better world in times when such longing is otherwise considered impracticable.