Collecting data from distributed FOSS projects

A key trait of Free and Open Source Software (FOSS) development is its distributed nature. Nevertheless, two project-level operations, the fork and the merge of program code, are among the least well understood events in the lifespan of a FOSS project. Some projects have explicitly adopted these operations as the primary means of concurrent development. In this study, we examine the effect of highly distributed software development, is found in the Linux kernel project, on collection and modelling of software development data. We find that distributed development calls for sophisticated temporal modelling techniques where several versions of the source code tree can exist at once. Attention must be turned towards the methods of quality assurance and peer review that projects employ to manage these parallel source trees. Our analysis indicates that two new metrics, fork rate and merge rate, could be useful for determining the role of distributed version control systems in FOSS projects. The study presents a preliminary data set consisting of version control and mailing list data.

Collecting data from distributed FOSS projects

A key trait of Free and Open Source Software (FOSS) development is its distributed nature. Nevertheless, two project-level operations, the fork and the merge of program code, are among the least well understood events in the lifespan of a FOSS project. Some projects have explicitly adopted these operations as the primary means of concurrent development. In this study, we examine the effect of highly distributed software development, is found in the Linux kernel project, on collection and modelling of software development data. We find that distributed development calls for sophisticated temporal modelling techniques where several versions of the source code tree can exist at once. Attention must be turned towards the methods of quality assurance and peer review that projects employ to manage these parallel source trees. Our analysis indicates that two new metrics, fork rate and merge rate, could be useful for determining the role of distributed version control systems in FOSS projects. The study presents a preliminary data set consisting of version control and mailing list data.

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.

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.

Noninvasive techniques in assessing coronary artery disease

Conventional invasive coronary angiography is the clinical gold standard for detecting of coronary artery stenoses. Noninvasive multidetector computed tomography (MDCT) in combination with retrospective ECG gating has recently been shown to permit visualization of the coronary artery lumen and detection of coronary artery stenoses. Single photon emission tomography (SPECT) perfusion imaging has been considered the reference method for evaluation of nonviable myocardium, but magnetic resonance imaging (MRI) can accurately depict structure, function, effusion, and myocardial viability, with an overall capacity unmatched by any other single imaging modality. Magnetocardiography (MCG) provides noninvasively information about myocardial excitation propagation and repolarization without the use of electrodes. This evolving technique may be considered the magnetic equivalent to electrocardiography. The aim of the present series of studies was to evaluate changes in the myocardium assessed with SPECT and MRI caused by coronary artery disease, examine the capability of multidetector computed tomography coronary angiography (MDCT-CA) to detect significant stenoses in the coronary arteries, and MCG to assess remote myocardial infarctions. Our study showed that in severe, progressing coronary artery disease laser treatment does not improve global left ventricular function or myocardial perfusion, but it does preserve systolic wall thickening in fixed defects (scar). It also prevents changes from ischemic myocardial regions to scar. The MCG repolarization variables are informative in remote myocardial infarction, and may perform as well as the conventional QRS criteria in detection of healed myocardial infarction. These STT abnormalities are more pronounced in patients with Q-wave infarction than in patients with non-Q-wave infarctions. MDCT-CA had a sensitivity of 82%, a specificity of 94%, a positive predictive value of 79%, and a negative predictive value of 95% for stenoses over 50% in the main coronary arteries as compared with conventional coronary angiography in patients with known coronary artery disease. Left ventricular wall dysfunction, perfusion defects, and infarctions were detected in 50-78% of sectors assigned to calcifications or stenoses, but also in sectors supplied by normally perfused coronary arteries. Our study showed a low sensitivity (sensitivity 63%) in detecting obstructive coronary artery disease assessed by MDCT in patients with severe aortic stenosis. Massive calcifications complicated correct assessment of the lumen of coronary arteries.

Pitch discrimination in optimal and suboptimal acoustic environments: electroencephalographic, magnetoencephalographic, and behavioral evidence

Pitch discrimination is a fundamental property of the human auditory system. Our understanding of pitch-discrimination mechanisms is important from both theoretical and clinical perspectives. The discrimination of spectrally complex sounds is crucial in the processing of music and speech. Current methods of cognitive neuroscience can track the brain processes underlying sound processing either with precise temporal (EEG and MEG) or spatial resolution (PET and fMRI). A combination of different techniques is therefore required in contemporary auditory research. One of the problems in comparing the EEG/MEG and fMRI methods, however, is the fMRI acoustic noise. In the present thesis, EEG and MEG in combination with behavioral techniques were used, first, to define the ERP correlates of automatic pitch discrimination across a wide frequency range in adults and neonates and, second, they were used to determine the effect of recorded acoustic fMRI noise on those adult ERP and ERF correlates during passive and active pitch discrimination. Pure tones and complex 3-harmonic sounds served as stimuli in the oddball and matching-to-sample paradigms. The results suggest that pitch discrimination in adults, as reflected by MMN latency, is most accurate in the 1000-2000 Hz frequency range, and that pitch discrimination is facilitated further by adding harmonics to the fundamental frequency. Newborn infants are able to discriminate a 20% frequency change in the 250-4000 Hz frequency range, whereas the discrimination of a 5% frequency change was unconfirmed. Furthermore, the effect of the fMRI gradient noise on the automatic processing of pitch change was more prominent for tones with frequencies exceeding 500 Hz, overlapping with the spectral maximum of the noise. When the fundamental frequency of the tones was lower than the spectral maximum of the noise, fMRI noise had no effect on MMN and P3a, whereas the noise delayed and suppressed N1 and exogenous N2. Noise also suppressed the N1 amplitude in a matching-to-sample working memory task. However, the task-related difference observed in the N1 component, suggesting a functional dissociation between the processing of spatial and non-spatial auditory information, was partially preserved in the noise condition. Noise hampered feature coding mechanisms more than it hampered the mechanisms of change detection, involuntary attention, and the segregation of the spatial and non-spatial domains of working-memory. The data presented in the thesis can be used to develop clinical ERP-based frequency-discrimination protocols and combined EEG and fMRI experimental paradigms.

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.

Studying the diurnal and seasonal acclimation of photosystem Ii using chlorophyll-a fluorescence

A small fraction of the energy absorbed in the light reactions of photosynthesis is re-emitted as chlorophyll-a fluorescence. Chlorophyll-a fluorescence and photochemistry compete for excitation energy in photosystem II (PSII). Therefore, changes in the photochemical capacity can be detected through analysis of chlorophyll fluorescence. Chlorophyll fluorescence techniques have been widely used to follow the diurnal (fast), and the seasonal (slow) acclimation in the energy partitioning between photochemical and non-photochemical processes in PSII. Energy partitioning in PSII estimated through chlorophyll fluorescence can be used as a proxy of the plant physiological status, and measured at different spatial and temporal scales. However, a number of technical and theoretical limitations still limit the use of chlorophyll fluorescence data for the study of the acclimation of PSII. The aim of this Thesis was to study the diurnal and seasonal acclimation of PSII in field conditions through the development and testing of new chlorophyll fluorescence-based tools, overcoming these limitations. A new model capable of following the fast acclimation of PSII to rapid fluctuations in light intensity was developed. The model was used to study the rapid acclimation in the electron transport rate under fluctuating light. Additionally, new chlorophyll fluorescence parameters were developed for estimating the seasonal acclimation in the sustained rate constant of thermal energy dissipation and photochemistry. The parameters were used to quantitatively evaluate the effect of light and temperature on the seasonal acclimation of PSII. The results indicated that light environment not only affected the degree but also the kinetics of response of the acclimation to temperature, which was attributed to differences in the structural organization of PSII during seasonal acclimation. Furthermore, zeaxanthin-facilitated thermal dissipation appeared to be the main mechanisms modulating the fraction of absorbed energy being dissipated thermally during winter in field Scots pine. Finally, the integration between diurnal and seasonal acclimation mechanisms was studied using a recently developed instrument MONI-PAM (Walz GmbH, Germany) capable of continuously monitoring the energy partitioning in PSII.

Modern techniques in detection, identification and quantification of bacteria and peptides from foods

Standards have been placed to regulate the microbial and preservative contents to assure that foods are safe to the consumer. In a case of a food-related disease outbreak, it is crucial to be able to detect and identify quickly and accurately the cause of the disease. In addition, for every day control of food microbial and preservative contents, the detection methods must be easily performed for numerous food samples. In this present study, quicker alternative methods were studied for identification of bacteria by DNA fingerprinting. A flow cytometry method was developed as an alternative to pulsed-field gel electrophoresis, the golden method . DNA fragment sizing by an ultrasensitive flow cytometer was able to discriminate species and strains in a reproducible and comparable manner to pulsed-field gel electrophoresis. This new method was hundreds times faster and 200,000 times more sensitive. Additionally, another DNA fingerprinting identification method was developed based on single-enzyme amplified fragment length polymorphism (SE-AFLP). This method allowed the differentiation of genera, species, and strains of pathogenic bacteria of Bacilli, Staphylococci, Yersinia, and Escherichia coli. These fingerprinting patterns obtained by SE-AFLP were simpler and easier to analyze than those by the traditional amplified fragment length polymorphism by double enzyme digestion. Nisin (E234) is added as a preservative to different types of foods, especially dairy products, around the world. Various detection methods exist for nisin, but they lack in sensitivity, speed or specificity. In this present study, a sensitive nisin-induced green fluorescent protein (GFPuv) bioassay was developed using the Lactococcus lactis two-component signal system NisRK and the nisin-inducible nisA promoter. The bioassay was extremely sensitive with detection limit of 10 pg/ml in culture supernatant. In addition, it was compatible for quantification from various food matrices, such as milk, salad dressings, processed cheese, liquid eggs, and canned tomatoes. Wine has good antimicrobial properties due to its alcohol concentration, low pH, and organic content and therefore often assumed to be microbially safe to consume. Another aim of this thesis was to study the microbiota of wines returned by customers complaining of food-poisoning symptoms. By partial 16S rRNA gene sequence analysis, ribotyping, and boar spermatozoa motility assay, it was identified that one of the wines contained a Bacillus simplex BAC91, which produced a heat-stable substance toxic to the mitochondria of sperm cells. The antibacterial activity of wine was tested on the vegetative cells and spores of B. simplex BAC91, B. cereus type strain ATCC 14579 and cereulide-producing B. cereus F4810/72. Although the vegetative cells and spores of B. simplex BAC91 were sensitive to the antimicrobial effects of wine, the spores of B. cereus strains ATCC 14579 and F4810/72 stayed viable for at least 4 months. According to these results, Bacillus spp., more specifically spores, can be a possible risk to the wine consumer.

Use of non-specific and specific interactions in the analysis of testosterone and related compounds by capillary electromigration techniques

Determination of testosterone and related compounds in body fluids is of utmost importance in doping control and the diagnosis of many diseases. Capillary electromigration techniques are a relatively new approach for steroid research. Owing to their electrical neutrality, however, separation of steroids by capillary electromigration techniques requires the use of charged electrolyte additives that interact with the steroids either specifically or non-specifically. The analysis of testosterone and related steroids by non-specific micellar electrokinetic chromatography (MEKC) was investigated in this study. The partial filling (PF) technique was employed, being suitable for detection by both ultraviolet spectrophotometry (UV) and electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS). Efficient, quantitative PF-MEKC UV methods for steroid standards were developed through the use of optimized pseudostationary phases comprising surfactants and cyclodextrins. PF-MEKC UV proved to be a more sensitive, efficient and repeatable method for the steroids than PF-MEKC ESI-MS. It was discovered that in PF-MEKC analyses of electrically neutral steroids, ESI-MS interfacing sets significant limitations not only on the chemistry affecting the ionization and detection processes, but also on the separation. The new PF-MEKC UV method was successfully employed in the determination of testosterone in male urine samples after microscale immunoaffinity solid-phase extraction (IA-SPE). The IA-SPE method, relying on specific interactions between testosterone and a recombinant anti-testosterone Fab fragment, is the first such method described for testosterone. Finally, new data for interactions between steroids and human and bovine serum albumins were obtained through the use of affinity capillary electrophoresis. A new algorithm for the calculation of association constants between proteins and neutral ligands is introduced.

Miniaturized mass spectrometric ionization techniques for environmental analysis and bioanalysis

Miniaturized mass spectrometric ionization techniques for environmental analysis and bioanalysis Novel miniaturized mass spectrometric ionization techniques based on atmospheric pressure chemical ionization (APCI) and atmospheric pressure photoionization (APPI) were studied and evaluated in the analysis of environmental samples and biosamples. The three analytical systems investigated here were gas chromatography-microchip atmospheric pressure chemical ionization-mass spectrometry (GC-µAPCI-MS) and gas chromatography-microchip atmospheric pressure photoionization-mass spectrometry (GC-µAPPI-MS), where sample pretreatment and chromatographic separation precede ionization, and desorption atmospheric pressure photoionization-mass spectrometry (DAPPI-MS), where the samples are analyzed either as such or after minimal pretreatment. The gas chromatography-microchip atmospheric pressure ionization-mass spectrometry (GC-µAPI-MS) instrumentations were used in the analysis of polychlorinated biphenyls (PCBs) in negative ion mode and 2-quinolinone-derived selective androgen receptor modulators (SARMs) in positive ion mode. The analytical characteristics (i.e., limits of detection, linear ranges, and repeatabilities) of the methods were evaluated with PCB standards and SARMs in urine. All methods showed good analytical characteristics and potential for quantitative environmental analysis or bioanalysis. Desorption and ionization mechanisms in DAPPI were studied. Desorption was found to be a thermal process, with the efficiency strongly depending on thermal conductivity of the sampling surface. Probably the size and polarity of the analyte also play a role. In positive ion mode, the ionization is dependent on the ionization energy and proton affinity of the analyte and the spray solvent, while in negative ion mode the ionization mechanism is determined by the electron affinity and gas-phase acidity of the analyte and the spray solvent. DAPPI-MS was tested in the fast screening analysis of environmental, food, and forensic samples, and the results demonstrated the feasibility of DAPPI-MS for rapid screening analysis of authentic samples.

Development of analytical techniques for studies on dispersion of actinides in the environment and characterization of environmental radioactive particles

Radioactive particles from three locations were investigated for elemental composition, oxidation states of matrix elements, and origin. Instrumental techniques applied to the task were scanning electron microscopy, X-ray and gamma-ray spectrometry, secondary ion mass spectrometry, and synchrotron radiation based microanalytical techniques comprising X-ray fluorescence spectrometry, X-ray fluorescence tomography, and X-ray absorption near-edge structure spectroscopy. Uranium-containing low activity particles collected from Irish Sea sediments were characterized in terms of composition and distribution of matrix elements and the oxidation states of uranium. Indications of the origin were obtained from the intensity ratios and the presence of thorium, uranium, and plutonium. Uranium in the particles was found to exist mostly as U(IV). Studies on plutonium particles from Runit Island (Marshall Islands) soil indicated that the samples were weapon fuel fragments originating from two separate detonations: a safety test and a low-yield test. The plutonium in the particles was found to be of similar age. The distribution and oxidation states of uranium and plutonium in the matrix of weapon fuel particles from Thule (Greenland) sediments were investigated. The variations in intensity ratios observed with different techniques indicated more than one origin. Uranium in particle matrixes was mostly U(IV), but plutonium existed in some particles mainly as Pu(IV), and in others mainly as oxidized Pu(VI). The results demonstrated that the various techniques were effectively applied in the characterization of environmental radioactive particles. An on-line method was developed for separating americium from environmental samples. The procedure utilizes extraction chromatography to separate americium from light lanthanides, and cation exchange to concentrate americium before the final separation in an ion chromatography column. The separated radiochemically pure americium fraction is measured by alpha spectrometry. The method was tested with certified sediment and soil samples and found to be applicable for the analysis of environmental samples containing a wide range of Am-241 activity. Proceeding from the on-line method developed for americium, a method was also developed for separating plutonium and americium. Plutonium is reduced to Pu(III), and separated together with Am(III) throughout the procedure. Pu(III) and Am(III) are eluted from the ion chromatography column as anionic dipicolinate and oxalate complexes, respectively, and measured by alpha spectrometry.