A decision-making Fokker-Planck model in computational neuroscience

Minimal models for the explanation of decision-making in computational neuroscience are based on the analysis of the evolution for the average firing rates of two interacting neuron populations. While these models typically lead to multi-stable scenario for the basic derived dynamical systems, noise is an important feature of the model taking into account finite-size effects and robustness of the decisions. These stochastic dynamical systems can be analyzed by studying carefully their associated Fokker-Planck partial differential equation. In particular, we discuss the existence, positivity and uniqueness for the solution of the stationary equation, as well as for the time evolving problem. Moreover, we prove convergence of the solution to the the stationary state representing the probability distribution of finding the neuron families in each of the decision states characterized by their average firing rates. Finally, we propose a numerical scheme allowing for simulations performed on the Fokker-Planck equation which are in agreement with those obtained recently by a moment method applied to the stochastic differential system. Our approach leads to a more detailed analytical and numerical study of this decision-making model in computational neuroscience.

Knowledge of Catalan, public/private sector choice and earnings: Evidence from a double sample selection model

This paper explores the earnings return to Catalan knowledge for public and private workers in Catalonia. In doing so, we allow for a double simultaneous selection process. We consider, on the one hand, the non-random allocation of workers into one sector or another, and on the other, the potential self-selection into Catalan proficiency. In addition, when correcting the earnings equations, we take into account the correlation between the two selectivity rules. Our findings suggest that the apparent higher language return for public sector workers is entirely accounted for by selection effects, whereas knowledge of Catalan has a significant positive return in the private sector, which is somewhat higher when the selection processes are taken into account.

A never-ending debate: Demand versus supply water policies. A CGE analysis for Catalonia

Water scarcity is a long-standing problem in Catalonia, as there are significant differences in the spatial and temporal distribution of water through the territory. There has consequently been a debate for many years about whether the solution to water scarcity must be considered in terms of efficiency or equity, the role that the public sector must play and the role that market-based instruments should play in water management. The aim of this paper is to use a Computable General Equilibrium (CGE) model to analyze the advantages and disadvantages associated with different policy instruments, from both a supply and a demand viewpoint, which can be applied to water management in Catalonia. We also introduce an ecological sector in our CGE model, allowing us to analyze the environmental impact of the alternative policies simulated. The calibration of the exogenous variables of the CGE model is performed by using a Social Accounting Matrix (SAM) for the Catalan economy with 2001 data. The results suggest that taking into account the principle of sustainability of the resource, the policy debate between supply and demand in water policies is obsolete, and a new combination of policies is required to respect the different values associated with water. Keywords: Water Policies; Computable General Equilibrium Model; Economic Effects; Environmental Effects.

Creació i transmissió de coneixement als clústers empresarials: un model de simulació

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a l’Snider Entrepreneurial Research Center de la Wharton School de la University of Pennsilvanya y, EUA entre juliol i desembre del 2007. L’objectiu d’aquest projecte és estudiar la relació entre les estratègies de gestió del coneixement i les tecnologies de la informació i la comunicació (TIC) en l’evolució de les poblacions d’organitzacions i els seus efectes en els patrons industrials d’aglomeració espacial. Per a això s’adopta una aproximació fonamentada en la utilització d'un model basats en agents per a obtenir hipòtesis significatives i provables sobre l’evolució de les poblacions d’organitzacions al si de clústers geogràfics. El model de simulació incorpora les perspectives i supòsits d’un marc conceptual, l’Espai de la Informació o I-Space. Això permet una conceptualització basada en la informació de l’entorn econòmic que té en compte les seves dimensions espacials i temporals. Mitjançant els paràmetres del model es dóna la possibilitat d’assignar estratègies específiques de gestió del coneixement als diversos agents i de localitzar-los en una posició de l’espai físic. La simulació mostra com l'adopció d'estratègies diverses pel que fa a la gestió del coneixement influeix en l'evolució de les organitzacions i de la seva localització espacial, i que aquesta evolució es veu modificada pel desenvolupament de les TIC. A través de la modelització de dos casos ben coneguts de clústers geogràfics d’alta tecnologia, com són Silicon Valley a Califòrnia i la Route 128 als voltants de Boston, s’estudia la interrelació entre les estratègies de gestió del coneixement adoptades per les empreses i la seva tria de localització espacial, i també com això és afectat per l’evolució de les tecnologies de la informació i de la comunicació (TIC). Els resultats obtinguts generen una sèrie d’hipòtesis de rica potencialitat sobre l’impacte del desenvolupament de les TIC en la dinàmica d’aquests clusters geogràfics. Concretament, es troba que la estructuració del coneixement i l’aglomeració espacial co-evolucionen i que aquesta coevolució es veu significativament alterada pel desenvolupament de les TIC.

Influence of the in vivo deregulation of the expression of ntrk3 (trkc) on cortical development of a murine model of panic/anxiety disorder

Alteracions durant el desenvolupament cerebral produirien canvis en la connectivitat neuronal i la bioquímica cel•lular que podrien resultar en una disfunció cognitiva i/o emocional, desembocant a trastorns psiquiàtrics. Les neurotrofines intervenen en els processos del neurodesenvolupament i en la funcionalitat del cervell adult i, conseqüentment, serien bons candidats com a factors de predisposició en diverses malalties mentals. S’ha suggerit la implicació del receptor de la neurotrofina 3, TrkC, en el trastorn de pànic. Nosaltres proposem que la sobreexpressió del gen NTRK3 (TrkC) és un mediador comú dels desencadenants genètics i ambientals d’aquest trastorn. Concretament, la seva desregulació podria produir canvis estructurals i funcionals a l’escorça cerebral dels pacients pel seu paper durant l’establiment dels circuïts corticals i la neuroplasticitat a l’adult, probablement esdevenint elements de predisposició a patir atacs de pànic. Els objectius principals d’aquest treball han estat: 1/determinar la contribució específica del gen NTRK3 a les alteracions de l’escorça cerebral observades en pacients, utilitzant un model murí modificat genèticament (TgNTRK3), i 2/analitzar l’impacte específic de la sobreexpressió de NTRK3 sobre la corticogènesi durant estadis embrionaris o postnatals estudiant la neurogènesi i la neuritogènesi. Els resultats indiquen que la sobreexpressió de NTRK3 als ratolins produeix una reducció del gruix de l’escorça frontal, recapitulant la hipofrontalitat dels pacients, que comportaria una menor inhibició dels nuclis subcorticals del sistema límbic com l’amígdala, i alteracions citoarquitectòniques a l’escorça prefrontal medial que recolzen la hipòtesi del seu mal funcionament. Tanmateix, els ratolins TgNTRK3 presenten canvis estructurals a l’escorça somatosensorial, suggerint que el processament de la informació sensorial podria estar alterat, el que encara no s’ha explorat en pacients. La sobreexpressió de NTRK3 també afecta la neuritogènesi en cultius primaris corticals i modifica la resposta de les neurones a l’estimulació amb neurotrofines. Per tant, el fenotip cortical adult dels TgNTRK3 podria dependre d’alteracions durant la corticogènesi.

Usability of Virtual Museums and the Diffusion of Cultural Heritage

Les prioritats per als museus canvien. La missió de la nova museologia és convertir els museus en llocs per a gaudir i aprendre, cosa que fa que hagin de dur a terme una gestió financera molt semblant a la d'una empresa social que competeixi en el sector del lleure. Amb el pas del temps, els museus han d'establir i aplicar els criteris necessaris per a la supervivència, aplanant el terreny perquè altres institucions públiques siguin més obertes en els seus esforços per comunicar i difondre el seu patrimoni. Ja podem començar a parlar d'algunes conclusions comunament acceptades sobre el comportament dels visitants, que són necessàries per a planificar exposicions futures que vegin l'aprenentatge com un procés constructiu, les col·leccions com a objectes amb significat i les mateixes exposicions com a mitjans de comunicació que haurien de transformar la manera de pensar de l'espectador i que estan al servei del mateix missatge. Sembla que internet representa un mitjà efectiu per a assolir aquests objectius, ja que és capaç (a) d'adaptar-se als interessos i les característiques intel·lectuals d'un públic divers; (b) de redescobrir els significats dels objectes i adquirir un reconeixement sociocultural del seu valor per mitjà del seu potencial interactiu, i (c) de fer ús d'elements atractius i estimulants perquè tothom en gaudeixi. Per a aquest propòsit, és bàsic fer-nos les preguntes següents: quins criteris ha de seguir un museu virtual per a optimar la difusió del seu patrimoni?; quins elements estimulen els usuaris a quedar-se en una pàgina web i fer visites virtuals que els siguin satisfactòries?; quin paper té la usabilitat de l'aplicació en tot això?

Breast cancer incidence and overdiagnosis in Catalonia (Spain)

Early detection of breast cancer (BC) with mammography may cause overdiagnosis andovertreatment, detecting tumors which would remain undiagnosed during a lifetime. The aims of this study were: first, to model invasive BC incidence trends in Catalonia (Spain) taking into account reproductive and screening data; and second, to quantify the extent of BC overdiagnosis. We modeled the incidence of invasive BC using a Poisson regression model. Explanatory variables were:age at diagnosis and cohort characteristics (completed fertility rate, percentage of women that use mammography at age 50, and year of birth). This model also was used to estimate the background incidence in the absence of screening. We used a probabilistic model to estimate the expected BC incidence if women in the population usedmammography as reported in health surveys. The difference between the observed and expected cumulative incidences provided an estimate of overdiagnosis.Incidence of invasive BC increased, especially in cohorts born from 1940 to 1955. The biggest increase was observed in these cohorts between the ages of 50 to 65 years, where the final BC incidence rates more than doubled the initial ones. Dissemination of mammography was significantly associated with BC incidence and overdiagnosis. Our estimates of overdiagnosis ranged from 0.4% to 46.6%, for women born around 1935 and 1950, respectively.Our results support the existence of overdiagnosis in Catalonia attributed to mammography usage, and the limited malignant potential of some tumors may play an important role. Women should be better informed about this risk. Research should be oriented towards personalized screening and risk assessment tools

A Log-linear model of grain size influence on the geochemistry of sediments

Sediment composition is mainly controlled by the nature of the source rock(s), and chemical (weathering) and physical processes (mechanical crushing, abrasion, hydrodynamic sorting) during alteration and transport. Although the factors controlling these processes are conceptually well understood, detailed quantification of compositional changes induced by a single process are rare, as are examples where the effects of several processes can be distinguished. The present study was designed to characterize the role of mechanical crushing and sorting in the absence of chemical weathering. Twenty sediment samples were taken from Alpine glaciers that erode almost pure granitoid lithologies. For each sample, 11 grain-size fractions from granules to clay (ø grades &-1 to &9) were separated, and each fraction was analysed for its chemical composition.The presence of clear steps in the box-plots of all parts (in adequate ilr and clr scales) against ø is assumed to be explained by typical crystal size ranges for the relevant mineral phases. These scatter plots and the biplot suggest a splitting of the full grain size range into three groups: coarser than ø=4 (comparatively rich in SiO2, Na2O, K2O, Al2O3, and dominated by “felsic” minerals like quartz and feldspar), finer than ø=8 (comparatively rich in TiO2, MnO, MgO, Fe2O3, mostly related to “mafic” sheet silicates like biotite and chlorite), and intermediate grains sizes (4≤ø &8; comparatively rich in P2O5 and CaO, related to apatite, some feldspar).To further test the absence of chemical weathering, the observed compositions were regressed against three explanatory variables: a trend on grain size in ø scale, a step function for ø≥4, and another for ø≥8. The original hypothesis was that the trend could be identified with weathering effects, whereas each step function would highlight those minerals with biggest characteristic size at its lower end. Results suggest that this assumption is reasonable for the step function, but that besides weathering some other factors (different mechanical behavior of minerals) have also an important contribution to the trend.Key words: sediment, geochemistry, grain size, regression, step function

A genealogical conceptual model using ontologies

Roughly fifteen years ago, the Church of Jesus Christ of Latter-day Saints published a new proposed standard file format. They call it GEDCOM. It was designed to allow different genealogy programs to exchange data.Five years later, in may 2000, appeared the GENTECH Data Modeling Project, with the support of the Federation of Genealogical Societies (FGS) and other American genealogical societies. They attempted to define a genealogical logic data model to facilitate data exchange between different genealogical programs. Although genealogists deal with an enormous variety of data sources, one of the central concepts of this data model was that all genealogical data could be broken down into a series of short, formal genealogical statements. It was something more versatile than only export/import data records on a predefined fields. This project was finally absorbed in 2004 by the National Genealogical Society (NGS).Despite being a genealogical reference in many applications, these models have serious drawbacks to adapt to different cultural and social environments. At the present time we have no formal proposal for a recognized standard to represent the family domain.Here we propose an alternative conceptual model, largely inherited from aforementioned models. The design is intended to overcome their limitations. However, its major innovation lies in applying the ontological paradigm when modeling statements and entities.

Model d'adequació de l'hàbitat del llop a Catalunya

Des de l’any 2000 es té constància de la presencia del llop a Catalunya. Des de llavors, com a mínim 14 llops diferents han entrat i sortit del territori català, encara que cap d’ells s’ha assentat de manera permanent. L’estudi analitza l’entorn català utilitzant GIS, creant un model d’adequació de l’hàbitat tenint en compte les següents variables: la distància a la carretera més propera, la biomassa disponible a la zona, l’altitud i el tipus i tant per cent de recobriment. El model es basa en la informació obtinguda mitjançant la consulta a experts tant del llop com del territori català, així com en una recerca bibliogràfica sobre l’adequació de l’hàbitat del llop. L’enquesta que es dirigí als experts té en compte els valors que cada variable pot prendre dins l’àrea d’estudi, estableix rangs dels valors de cada variable i pregunta als experts com cada rang pot afectar a l’adequació de l’hàbitat pel llop. Els resultats mostren com bona part de la zona Nord de Catalunya té unes condicions adequades perquè el llop pugui arribar a reproduir-s’hi. Es desenvolupa també una anàlisi dels possibles punts de conflicte humà-llop i una superposició dels espais protegits amb les zones més adequades per l’establiment del llop.

CAV2 vector gene transfer into central nervious System

Estudi realitzat a partir d’una estada al Institut de Génétique Moléculaire de Montpellier, França, entre 2010 i 2012. En aquest projecte s’ha avaluat les avantatges dels vectors adenovirals canins tipus 2 (CAV2) com a vectors de transferència gènica al sistema nerviós central (SNC) en un model primat no-humà i en un model caní del síndrome de Sly (mucopolisacaridosis tipus 7, MPS VII), malaltia monogènica que cursa amb neurodegeneració. En una primera part del projecte s’ha avaluat la biodistribució, l’eficàcia i la durada de l’expressió del transgen en un model primat no humà, (Microcebus murinus). Com ha vector s’ha utilitzat un CAV2 de primera generació que expressa la proteïna verda fluorescent (CAVGFP). Els resultats aportats en aquesta memòria demostren que en primats no humans, com en d’altres espècies testades anteriorment per l’equip de l’EJ Kremer, la injecció intracerebral de CAV2 resulta en una extensa transducció del SNC, siguent les neurones i els precursors neuronals les cèl•lules preferencialment transduïdes. Els vectors canins, servint-se de vesícules intracel•lulars són transportats, majoritàriament, des de les sinapsis cap al soma neuronal, aquest transport intracel•lular permet una extensa transducció del SNC a partir d’una única injecció intracerebral dels vectors virals. En una segona part d’aquest projecte s’ha avaluat l’ús terapèutic dels CAV2. S’ha injectat un vector helper-dependent que expressa el gen la b-glucuronidasa i el gen de la proteïna verda fluorescent (HD-RIGIE), en el SNC del model caní del síndrome de Sly (MPS VII). La biodistribució i la eficàcia terapèutica han estat avaluades. Els nivells d’activitat enzimàtica en animals malalts injectats amb el vector terapèutic va arribar a valors similars als dels animals no afectes. A més a més s’ha observat una reducció en la quantitat dels GAGs acumulats en les cèl•lules dels animals malalts tractats amb el vector terapèutic, demostrant la potencialitat terapèutica dels CAV2 per a malalties que afecten al SNC. Els resultats aportats en aquest treball ens permeten dir que els CAV2 són unes bones eines terapèutiques per al tractament de malalties que afecten al SNC.

The quest for a message: budding yeast, a model organism to study the control of pre-mRNA splicing

Removal of introns during pre-mRNA splicing is a critical process in gene expression, and understanding its control at both single-gene and genomic levels is one of the great challenges in Biology. Splicing takes place in a dynamic, large ribonucleoprotein complex known as the spliceosome. Combining Genetics and Biochemistry, Saccharomyces cerevisiae provides insights into its mechanisms, including its regulation by RNA-protein interactions. Recent genome-wide analyses indicate that regulated splicing is broad and biologically relevant even in organisms with a relatively simple intronic structure, such as yeast. Furthermore, the possibility of coordination in splicing regulation at genomic level is becoming clear in this model organism. This should provide a valuable system to approach the complex problem of the role of regulated splicing in genomic expression.

Splitting statistical potentials into meaningful scoring functions: testing the prediction of near-native structures from decoy conformations

Background: Recent advances on high-throughput technologies have produced a vast amount of protein sequences, while the number of high-resolution structures has seen a limited increase. This has impelled the production of many strategies to built protein structures from its sequence, generating a considerable amount of alternative models. The selection of the closest model to the native conformation has thus become crucial for structure prediction. Several methods have been developed to score protein models by energies, knowledge-based potentials and combination of both.Results: Here, we present and demonstrate a theory to split the knowledge-based potentials in scoring terms biologically meaningful and to combine them in new scores to predict near-native structures. Our strategy allows circumventing the problem of defining the reference state. In this approach we give the proof for a simple and linear application that can be further improved by optimizing the combination of Zscores. Using the simplest composite score () we obtained predictions similar to state-of-the-art methods. Besides, our approach has the advantage of identifying the most relevant terms involved in the stability of the protein structure. Finally, we also use the composite Zscores to assess the conformation of models and to detect local errors.Conclusion: We have introduced a method to split knowledge-based potentials and to solve the problem of defining a reference state. The new scores have detected near-native structures as accurately as state-of-art methods and have been successful to identify wrongly modeled regions of many near-native conformations.

A sequential model for older workers' labor transitions after a health shock

In this work we study older workers'(50-64) labor force transitions after a health/disability shock. We find that the probability of keeping working decreases with both age and severity of the shock. Moreover, we find strong interactions between age and severity in the 50-64 age range and none in the 30-49 age range. Regarding demographics we find that being female and married reduce the probability of keeping work. On the contrary, being main breadwinner, education and skill levels increase it. Interestingly, the effect of some demographics changes its sign when we look at transitions from inactivity to work. This is the case of being married or having a working spouse. Undoubtedly, leisure complementarities should play a role in the latter case. Since the data we use contains a very detailed information on disabilities, we are able to evaluate the marginal effect of each type of disability either in the probability of keeping working or in returning back to work. Some of these results may have strong policy implications.

A sequential model for older workers’ labor transitions after a health shock

In this work we study older workers (50 64) labor force transitions after a health/disability shock. We find that the probability of keeping working decreases with both age and severity of the shock. Moreover, we find strong interactions between age and severity in the 50 64 age range and none in the 30 49 age range. Regarding demographics we find that being female and married reduce the probability of keeping work. On the contrary, being main breadwinner, education and skill levels increase it. Interestingly, the effect of some demographics changes its sign when we look at transitions from inactivity to work. This is the case of being married or having a working spouse. Undoubtedly, leisure complementarities should play a role in the latter case. Since the data we use contains a very detailed information on disabilities, we are able to evaluate the marginal effect of each type of disability either in the probability of keeping working or in returning back to work. Some of these results may have strong policy implications.