Species distribution models for conservation-oriented studies in Switzerland : filling data and tools gaps

SUMMARYSpecies distribution models (SDMs) represent nowadays an essential tool in the research fields of ecology and conservation biology. By combining observations of species occurrence or abundance with information on the environmental characteristic of the observation sites, they can provide information on the ecology of species, predict their distributions across the landscape or extrapolate them to other spatial or time frames. The advent of SDMs, supported by geographic information systems (GIS), new developments in statistical models and constantly increasing computational capacities, has revolutionized the way ecologists can comprehend species distributions in their environment. SDMs have brought the tool that allows describing species realized niches across a multivariate environmental space and predict their spatial distribution. Predictions, in the form of probabilistic maps showing the potential distribution of the species, are an irreplaceable mean to inform every single unit of a territory about its biodiversity potential. SDMs and the corresponding spatial predictions can be used to plan conservation actions for particular species, to design field surveys, to assess the risks related to the spread of invasive species, to select reserve locations and design reserve networks, and ultimately, to forecast distributional changes according to scenarios of climate and/or land use change.By assessing the effect of several factors on model performance and on the accuracy of spatial predictions, this thesis aims at improving techniques and data available for distribution modelling and at providing the best possible information to conservation managers to support their decisions and action plans for the conservation of biodiversity in Switzerland and beyond. Several monitoring programs have been put in place from the national to the global scale, and different sources of data now exist and start to be available to researchers who want to model species distribution. However, because of the lack of means, data are often not gathered at an appropriate resolution, are sampled only over limited areas, are not spatially explicit or do not provide a sound biological information. A typical example of this is data on 'habitat' (sensu biota). Even though this is essential information for an effective conservation planning, it often has to be approximated from land use, the closest available information. Moreover, data are often not sampled according to an established sampling design, which can lead to biased samples and consequently to spurious modelling results. Understanding the sources of variability linked to the different phases of the modelling process and their importance is crucial in order to evaluate the final distribution maps that are to be used for conservation purposes.The research presented in this thesis was essentially conducted within the framework of the Landspot Project, a project supported by the Swiss National Science Foundation. The main goal of the project was to assess the possible contribution of pre-modelled 'habitat' units to model the distribution of animal species, in particular butterfly species, across Switzerland. While pursuing this goal, different aspects of data quality, sampling design and modelling process were addressed and improved, and implications for conservation discussed. The main 'habitat' units considered in this thesis are grassland and forest communities of natural and anthropogenic origin as defined in the typology of habitats for Switzerland. These communities are mainly defined at the phytosociological level of the alliance. For the time being, no comprehensive map of such communities is available at the national scale and at fine resolution. As a first step, it was therefore necessary to create distribution models and maps for these communities across Switzerland and thus to gather and collect the necessary data. In order to reach this first objective, several new developments were necessary such as the definition of expert models, the classification of the Swiss territory in environmental domains, the design of an environmentally stratified sampling of the target vegetation units across Switzerland, the development of a database integrating a decision-support system assisting in the classification of the relevés, and the downscaling of the land use/cover data from 100 m to 25 m resolution.The main contributions of this thesis to the discipline of species distribution modelling (SDM) are assembled in four main scientific papers. In the first, published in Journal of Riogeography different issues related to the modelling process itself are investigated. First is assessed the effect of five different stepwise selection methods on model performance, stability and parsimony, using data of the forest inventory of State of Vaud. In the same paper are also assessed: the effect of weighting absences to ensure a prevalence of 0.5 prior to model calibration; the effect of limiting absences beyond the environmental envelope defined by presences; four different methods for incorporating spatial autocorrelation; and finally, the effect of integrating predictor interactions. Results allowed to specifically enhance the GRASP tool (Generalized Regression Analysis and Spatial Predictions) that now incorporates new selection methods and the possibility of dealing with interactions among predictors as well as spatial autocorrelation. The contribution of different sources of remotely sensed information to species distribution models was also assessed. The second paper (to be submitted) explores the combined effects of sample size and data post-stratification on the accuracy of models using data on grassland distribution across Switzerland collected within the framework of the Landspot project and supplemented with other important vegetation databases. For the stratification of the data, different spatial frameworks were compared. In particular, environmental stratification by Swiss Environmental Domains was compared to geographical stratification either by biogeographic regions or political states (cantons). The third paper (to be submitted) assesses the contribution of pre- modelled vegetation communities to the modelling of fauna. It is a two-steps approach that combines the disciplines of community ecology and spatial ecology and integrates their corresponding concepts of habitat. First are modelled vegetation communities per se and then these 'habitat' units are used in order to model animal species habitat. A case study is presented with grassland communities and butterfly species. Different ways of integrating vegetation information in the models of butterfly distribution were also evaluated. Finally, a glimpse to climate change is given in the fourth paper, recently published in Ecological Modelling. This paper proposes a conceptual framework for analysing range shifts, namely a catalogue of the possible patterns of change in the distribution of a species along elevational or other environmental gradients and an improved quantitative methodology to identify and objectively describe these patterns. The methodology was developed using data from the Swiss national common breeding bird survey and the article presents results concerning the observed shifts in the elevational distribution of breeding birds in Switzerland.The overall objective of this thesis is to improve species distribution models as potential inputs for different conservation tools (e.g. red lists, ecological networks, risk assessment of the spread of invasive species, vulnerability assessment in the context of climate change). While no conservation issues or tools are directly tested in this thesis, the importance of the proposed improvements made in species distribution modelling is discussed in the context of the selection of reserve networks.RESUMELes modèles de distribution d'espèces (SDMs) représentent aujourd'hui un outil essentiel dans les domaines de recherche de l'écologie et de la biologie de la conservation. En combinant les observations de la présence des espèces ou de leur abondance avec des informations sur les caractéristiques environnementales des sites d'observation, ces modèles peuvent fournir des informations sur l'écologie des espèces, prédire leur distribution à travers le paysage ou l'extrapoler dans l'espace et le temps. Le déploiement des SDMs, soutenu par les systèmes d'information géographique (SIG), les nouveaux développements dans les modèles statistiques, ainsi que la constante augmentation des capacités de calcul, a révolutionné la façon dont les écologistes peuvent comprendre la distribution des espèces dans leur environnement. Les SDMs ont apporté l'outil qui permet de décrire la niche réalisée des espèces dans un espace environnemental multivarié et prédire leur distribution spatiale. Les prédictions, sous forme de carte probabilistes montrant la distribution potentielle de l'espèce, sont un moyen irremplaçable d'informer chaque unité du territoire de sa biodiversité potentielle. Les SDMs et les prédictions spatiales correspondantes peuvent être utilisés pour planifier des mesures de conservation pour des espèces particulières, pour concevoir des plans d'échantillonnage, pour évaluer les risques liés à la propagation d'espèces envahissantes, pour choisir l'emplacement de réserves et les mettre en réseau, et finalement, pour prévoir les changements de répartition en fonction de scénarios de changement climatique et/ou d'utilisation du sol. En évaluant l'effet de plusieurs facteurs sur la performance des modèles et sur la précision des prédictions spatiales, cette thèse vise à améliorer les techniques et les données disponibles pour la modélisation de la distribution des espèces et à fournir la meilleure information possible aux gestionnaires pour appuyer leurs décisions et leurs plans d'action pour la conservation de la biodiversité en Suisse et au-delà. Plusieurs programmes de surveillance ont été mis en place de l'échelle nationale à l'échelle globale, et différentes sources de données sont désormais disponibles pour les chercheurs qui veulent modéliser la distribution des espèces. Toutefois, en raison du manque de moyens, les données sont souvent collectées à une résolution inappropriée, sont échantillonnées sur des zones limitées, ne sont pas spatialement explicites ou ne fournissent pas une information écologique suffisante. Un exemple typique est fourni par les données sur 'l'habitat' (sensu biota). Même s'il s'agit d'une information essentielle pour des mesures de conservation efficaces, elle est souvent approximée par l'utilisation du sol, l'information qui s'en approche le plus. En outre, les données ne sont souvent pas échantillonnées selon un plan d'échantillonnage établi, ce qui biaise les échantillons et par conséquent les résultats de la modélisation. Comprendre les sources de variabilité liées aux différentes phases du processus de modélisation s'avère crucial afin d'évaluer l'utilisation des cartes de distribution prédites à des fins de conservation.La recherche présentée dans cette thèse a été essentiellement menée dans le cadre du projet Landspot, un projet soutenu par le Fond National Suisse pour la Recherche. L'objectif principal de ce projet était d'évaluer la contribution d'unités 'd'habitat' pré-modélisées pour modéliser la répartition des espèces animales, notamment de papillons, à travers la Suisse. Tout en poursuivant cet objectif, différents aspects touchant à la qualité des données, au plan d'échantillonnage et au processus de modélisation sont abordés et améliorés, et leurs implications pour la conservation des espèces discutées. Les principaux 'habitats' considérés dans cette thèse sont des communautés de prairie et de forêt d'origine naturelle et anthropique telles que définies dans la typologie des habitats de Suisse. Ces communautés sont principalement définies au niveau phytosociologique de l'alliance. Pour l'instant aucune carte de la distribution de ces communautés n'est disponible à l'échelle nationale et à résolution fine. Dans un premier temps, il a donc été nécessaire de créer des modèles de distribution de ces communautés à travers la Suisse et par conséquent de recueillir les données nécessaires. Afin d'atteindre ce premier objectif, plusieurs nouveaux développements ont été nécessaires, tels que la définition de modèles experts, la classification du territoire suisse en domaines environnementaux, la conception d'un échantillonnage environnementalement stratifié des unités de végétation cibles dans toute la Suisse, la création d'une base de données intégrant un système d'aide à la décision pour la classification des relevés, et le « downscaling » des données de couverture du sol de 100 m à 25 m de résolution. Les principales contributions de cette thèse à la discipline de la modélisation de la distribution d'espèces (SDM) sont rassemblées dans quatre articles scientifiques. Dans le premier article, publié dans le Journal of Biogeography, différentes questions liées au processus de modélisation sont étudiées en utilisant les données de l'inventaire forestier de l'Etat de Vaud. Tout d'abord sont évalués les effets de cinq méthodes de sélection pas-à-pas sur la performance, la stabilité et la parcimonie des modèles. Dans le même article sont également évalués: l'effet de la pondération des absences afin d'assurer une prévalence de 0.5 lors de la calibration du modèle; l'effet de limiter les absences au-delà de l'enveloppe définie par les présences; quatre méthodes différentes pour l'intégration de l'autocorrélation spatiale; et enfin, l'effet de l'intégration d'interactions entre facteurs. Les résultats présentés dans cet article ont permis d'améliorer l'outil GRASP qui intègre désonnais de nouvelles méthodes de sélection et la possibilité de traiter les interactions entre variables explicatives, ainsi que l'autocorrélation spatiale. La contribution de différentes sources de données issues de la télédétection a également été évaluée. Le deuxième article (en voie de soumission) explore les effets combinés de la taille de l'échantillon et de la post-stratification sur le la précision des modèles. Les données utilisées ici sont celles concernant la répartition des prairies de Suisse recueillies dans le cadre du projet Landspot et complétées par d'autres sources. Pour la stratification des données, différents cadres spatiaux ont été comparés. En particulier, la stratification environnementale par les domaines environnementaux de Suisse a été comparée à la stratification géographique par les régions biogéographiques ou par les cantons. Le troisième article (en voie de soumission) évalue la contribution de communautés végétales pré-modélisées à la modélisation de la faune. C'est une approche en deux étapes qui combine les disciplines de l'écologie des communautés et de l'écologie spatiale en intégrant leurs concepts de 'habitat' respectifs. Les communautés végétales sont modélisées d'abord, puis ces unités de 'habitat' sont utilisées pour modéliser les espèces animales. Une étude de cas est présentée avec des communautés prairiales et des espèces de papillons. Différentes façons d'intégrer l'information sur la végétation dans les modèles de répartition des papillons sont évaluées. Enfin, un clin d'oeil aux changements climatiques dans le dernier article, publié dans Ecological Modelling. Cet article propose un cadre conceptuel pour l'analyse des changements dans la distribution des espèces qui comprend notamment un catalogue des différentes formes possibles de changement le long d'un gradient d'élévation ou autre gradient environnemental, et une méthode quantitative améliorée pour identifier et décrire ces déplacements. Cette méthodologie a été développée en utilisant des données issues du monitoring des oiseaux nicheurs répandus et l'article présente les résultats concernant les déplacements observés dans la distribution altitudinale des oiseaux nicheurs en Suisse.L'objectif général de cette thèse est d'améliorer les modèles de distribution des espèces en tant que source d'information possible pour les différents outils de conservation (par exemple, listes rouges, réseaux écologiques, évaluation des risques de propagation d'espèces envahissantes, évaluation de la vulnérabilité des espèces dans le contexte de changement climatique). Bien que ces questions de conservation ne soient pas directement testées dans cette thèse, l'importance des améliorations proposées pour la modélisation de la distribution des espèces est discutée à la fin de ce travail dans le contexte de la sélection de réseaux de réserves.

Spin-labeling coronary MR angiography with steady-state free precession and radial k-space sampling: initial results in healthy volunteers.

The purpose of this study was to prospectively compare free-breathing navigator-gated cardiac-triggered three-dimensional steady-state free precession (SSFP) spin-labeling coronary magnetic resonance (MR) angiography performed by using Cartesian k-space sampling with that performed by using radial k-space sampling. A new dedicated placement of the two-dimensional selective labeling pulse and an individually adjusted labeling delay time approved by the institutional review board were used. In 14 volunteers (eight men, six women; mean age, 28.8 years) who gave informed consent, signal-to-noise ratio (SNR), contrast-to-noise ratio (CNR), vessel sharpness, vessel length, and subjective image quality were investigated. Differences between groups were analyzed with nonparametric tests (Wilcoxon, Pearson chi2). Radial imaging, as compared with Cartesian imaging, resulted in a significant reduction in the severity of motion artifacts, as well as an increase in SNR (26.9 vs 12.0, P < .05) in the coronary arteries and CNR (23.1 vs 8.8, P < .05) between the coronary arteries and the myocardium. A tendency toward improved vessel sharpness and vessel length was also found with radial imaging. Radial SSFP imaging is a promising technique for spin-labeling coronary MR angiography.

Sound objects in time, space and action

SOUND OBJECTS IN TIME, SPACE AND ACTIONThe term "sound object" describes an auditory experience that is associated with an acoustic event produced by a sound source. At cortical level, sound objects are represented by temporo-spatial activity patterns within distributed neural networks. This investigation concerns temporal, spatial and action aspects as assessed in normal subjects using electrical imaging or measurement of motor activity induced by transcranial magnetic stimulation (TMS).Hearing the same sound again has been shown to facilitate behavioral responses (repetition priming) and to modulate neural activity (repetition suppression). In natural settings the same source is often heard again and again, with variations in spectro-temporal and spatial characteristics. I have investigated how such repeats influence response times in a living vs. non-living categorization task and the associated spatio-temporal patterns of brain activity in humans. Dynamic analysis of distributed source estimations revealed differential sound object representations within the auditory cortex as a function of the temporal history of exposure to these objects. Often heard sounds are coded by a modulation in a bilateral network. Recently heard sounds, independently of the number of previous exposures, are coded by a modulation of a left-sided network.With sound objects which carry spatial information, I have investigated how spatial aspects of the repeats influence neural representations. Dynamics analyses of distributed source estimations revealed an ultra rapid discrimination of sound objects which are characterized by spatial cues. This discrimination involved two temporo-spatially distinct cortical representations, one associated with position-independent and the other with position-linked representations within the auditory ventral/what stream.Action-related sounds were shown to increase the excitability of motoneurons within the primary motor cortex, possibly via an input from the mirror neuron system. The role of motor representations remains unclear. I have investigated repetition priming-induced plasticity of the motor representations of action sounds with the measurement of motor activity induced by TMS pulses applied on the hand motor cortex. TMS delivered to the hand area within the primary motor cortex yielded larger magnetic evoked potentials (MEPs) while the subject was listening to sounds associated with manual than non- manual actions. Repetition suppression was observed at motoneuron level, since during a repeated exposure to the same manual action sound the MEPs were smaller. I discuss these results in terms of specialized neural network involved in sound processing, which is characterized by repetition-induced plasticity.Thus, neural networks which underlie sound object representations are characterized by modulations which keep track of the temporal and spatial history of the sound and, in case of action related sounds, also of the way in which the sound is produced.LES OBJETS SONORES AU TRAVERS DU TEMPS, DE L'ESPACE ET DES ACTIONSLe terme "objet sonore" décrit une expérience auditive associée avec un événement acoustique produit par une source sonore. Au niveau cortical, les objets sonores sont représentés par des patterns d'activités dans des réseaux neuronaux distribués. Ce travail traite les aspects temporels, spatiaux et liés aux actions, évalués à l'aide de l'imagerie électrique ou par des mesures de l'activité motrice induite par stimulation magnétique trans-crânienne (SMT) chez des sujets sains. Entendre le même son de façon répétitive facilite la réponse comportementale (amorçage de répétition) et module l'activité neuronale (suppression liée à la répétition). Dans un cadre naturel, la même source est souvent entendue plusieurs fois, avec des variations spectro-temporelles et de ses caractéristiques spatiales. J'ai étudié la façon dont ces répétitions influencent le temps de réponse lors d'une tâche de catégorisation vivant vs. non-vivant, et les patterns d'activité cérébrale qui lui sont associés. Des analyses dynamiques d'estimations de sources ont révélé des représentations différenciées des objets sonores au niveau du cortex auditif en fonction de l'historique d'exposition à ces objets. Les sons souvent entendus sont codés par des modulations d'un réseau bilatéral. Les sons récemment entendus sont codé par des modulations d'un réseau du côté gauche, indépendamment du nombre d'expositions. Avec des objets sonores véhiculant de l'information spatiale, j'ai étudié la façon dont les aspects spatiaux des sons répétés influencent les représentations neuronales. Des analyses dynamiques d'estimations de sources ont révélé une discrimination ultra rapide des objets sonores caractérisés par des indices spatiaux. Cette discrimination implique deux représentations corticales temporellement et spatialement distinctes, l'une associée à des représentations indépendantes de la position et l'autre à des représentations liées à la position. Ces représentations sont localisées dans la voie auditive ventrale du "quoi".Des sons d'actions augmentent l'excitabilité des motoneurones dans le cortex moteur primaire, possiblement par une afférence du system des neurones miroir. Le rôle des représentations motrices des sons d'actions reste peu clair. J'ai étudié la plasticité des représentations motrices induites par l'amorçage de répétition à l'aide de mesures de potentiels moteurs évoqués (PMEs) induits par des pulsations de SMT sur le cortex moteur de la main. La SMT appliquée sur le cortex moteur primaire de la main produit de plus grands PMEs alors que les sujets écoutent des sons associée à des actions manuelles en comparaison avec des sons d'actions non manuelles. Une suppression liée à la répétition a été observée au niveau des motoneurones, étant donné que lors de l'exposition répétée au son de la même action manuelle les PMEs étaient plus petits. Ces résultats sont discuté en termes de réseaux neuronaux spécialisés impliqués dans le traitement des sons et caractérisés par de la plasticité induite par la répétition. Ainsi, les réseaux neuronaux qui sous-tendent les représentations des objets sonores sont caractérisés par des modulations qui gardent une trace de l'histoire temporelle et spatiale du son ainsi que de la manière dont le son a été produit, en cas de sons d'actions.

Peroxisome proliferator-activated receptors beta/delta: emerging roles for a previously neglected third family member.

PURPOSE OF REVIEW: Peroxisome proliferator-activated receptors alpha, beta/delta and gamma are members of the nuclear receptor superfamily. They mediate the effects of fatty acids and their derivatives at the transcriptional level, and are considered to be lipid sensors that participate in the regulation of energy homeostasis. Compared with the alpha and gamma peroxisome proliferator-activated receptor isotypes, peroxisome proliferator-activated receptor beta functions have long remained an enigma. In this review, we focus on emerging knowledge about peroxisome proliferator-activated receptor beta activation and roles. RECENT FINDINGS: We review recent data that suggest key roles in basic cell functions, such as proliferation, differentiation and survival, and in embryonic development and lipid metabolism in peripheral tissues. SUMMARY: The newly unveiled roles of peroxisome proliferator-activated receptor beta in important basic cell functions certainly justify a further exploration of its potential as a therapeutic target in pathologies such as metabolic syndrome X or skin diseases.

A methodology to event reconstruction from trace images

The widespread use of digital imaging devices for surveillance (CCTV) and entertainment (e.g., mobile phones, compact cameras) has increased the number of images recorded and opportunities to consider the images as traces or documentation of criminal activity. The forensic science literature focuses almost exclusively on technical issues and evidence assessment [1]. Earlier steps in the investigation phase have been neglected and must be considered. This article is the first comprehensive description of a methodology to event reconstruction using images. This formal methodology was conceptualised from practical experiences and applied to different contexts and case studies to test and refine it. Based on this practical analysis, we propose a systematic approach that includes a preliminary analysis followed by four main steps. These steps form a sequence for which the results from each step rely on the previous step. However, the methodology is not linear, but it is a cyclic, iterative progression for obtaining knowledge about an event. The preliminary analysis is a pre-evaluation phase, wherein potential relevance of images is assessed. In the first step, images are detected and collected as pertinent trace material; the second step involves organising and assessing their quality and informative potential. The third step includes reconstruction using clues about space, time and actions. Finally, in the fourth step, the images are evaluated and selected as evidence. These steps are described and illustrated using practical examples. The paper outlines how images elicit information about persons, objects, space, time and actions throughout the investigation process to reconstruct an event step by step. We emphasise the hypothetico-deductive reasoning framework, which demonstrates the contribution of images to generating, refining or eliminating propositions or hypotheses. This methodology provides a sound basis for extending image use as evidence and, more generally, as clues in investigation and crime reconstruction processes.

Response evaluation in third- and fourth-line treatment of GIST: the role of PET

Background: Response evaluation in gastrointestinal stromal tumors is difficult. Computed tomography and size-based assessments have been found inadequate to draw prognostic conclusions in patients treated with tyrosine kinase inhibitors (TKI). Density criteria (CHOI) have recently been shown to better define prognostic subsets of patients evaluated with CT. Still, positron emission tomography (PET) might be better at identifying responders with good outcome early, as shown for first and recently second-line treatment in GIST (Prior et al.; J Clin Oncol 2009). We wanted to evaluate the role of PET in third- and fourth-line TKI treatment of GIST. Methods: We retrospectively reviewed patients with GIST who had received third- or fourth-line treatment with TKI and had undergone PET for response evaluation. Patient needed to have a baseline and at least one subsequent PET. Results of the first "early" PET after treatment start have been used throughout this analysis and EORTC PET Study Group criteria applied. Results: Twelve treatment courses were evaluable, seven with Nilotinib in third- and five with Sorafenib in fourth-line treatment, in 8 patients, median age 60 y (range 36−78 y), who had all failed prior Imatinib and Sunitinib treatment due to disease progession. Baseline and follow-up PET were performed within a median of 34 days (range 9−84 days). Median progression-free survival (PFS) was 262 days in patients responding to PET versus 76 days in patients with stable or progressing disease (p = 0.15). Conclusions: This small series suggests that PET retains its value for outcome prediction in third- and fourth-line TKI treatment of GIST. This could be of particular clinical value in these vulnerable patients with large tumour masses. Early PET may help in stopping ineffective, but toxic therapy and help switching to a more effective therapy. PET should be evaluated further in this patient population.

Effects of added dead space on sleep disordered breathing at high altitude

Introduction: Sleep disordered breathing with central apnea or hypopnea frequently occurs during sleep at high altitude. The aim of this study was to assess the effects of added dead space (DS) on sleep disordered breathing and transcutaneous CO2 (PtcCO2) level during sleep at high altitude. Methods: Full night sleep recordings were obtained on 12 unacclimatized mountaineers (11 males, 1 female, mean age 39 ± 12 y.o.) during one of the first 4 nights after arrival in Leh, Ladakh (3500 m). In random order, half of the night was spent with a 500 ml increase in dead space through a custom designed full face mask and the other half without it. PtcCO2 was measured in 3 participants. Results: Baseline recordings reveled two clearly distinct groups: one with severe sleep disordered breathing (n = 5) and the other with mild or no disordered breathing (n = 7). Added dead space markedly improved breathing in the first group (baseline vs DS): apnea hypopnea index (AHI) 70.3 ± 25.8 vs 29.4 ± 6.9 (p = 0.013), oxygen desaturation index (ODI): 72.9 ± 24.1/h vs 42.5 ± 14.4 (p = 0.031), whereas it had no significant effect in the second group. Added dead space did not have a significant effect on mean oxygen saturation level. Respiratory events were almost exclusively central apnea or hypopnea except for one subject. Only a minor increase in mean PtcCO2 (n = 3) was observed: 33.6 ± 1.8 mm Hg at baseline and 35.0 ± 2.62 mm Hg with DS. Sleep quality was preserved under dead space condition, since the microarousal rate remained unchanged (16.8 ± 8.7/h vs 19.4 ± 18.6/h (p = 0.51). Conclusion: In mountaineers with severe sleep disordered breathing at high altitude, a 500 ml increase in dead space through a fitted mask significantly improves nocturnal breathing.

Space-time within general relativity : a structural realist understanding

ABSTRACT This dissertation investigates the, nature of space-time as described by the theory of general relativity. It mainly argues that space-time can be naturally interpreted as a physical structure in the precise sense of a network of concrete space-time relations among concrete space-time points that do not possess any intrinsic properties and any intrinsic identity. Such an interpretation is fundamentally based on two related key features of general relativity, namely substantive general covariance and background independence, where substantive general covariance is understood as a gauge-theoretic invariance under active diffeomorphisms and background independence is understood in the sense that the metric (or gravitational) field is dynamical and that, strictly speaking, it cannot be uniquely split into a purely gravitational part and a fixed purely inertial part or background. More broadly, a precise notion of (physical) structure is developed within the framework of a moderate version of structural realism understood as a metaphysical claim about what there is in the world. So, the developement of this moderate structural realism pursues two main aims. The first is purely metaphysical, the aim being to develop a coherent metaphysics of structures and of objects (particular attention is paid to the questions of identity and individuality of these latter within this structural realist framework). The second is to argue that moderate structural realism provides a convincing interpretation of the world as described by fundamental physics and in particular of space-time as described by general relativity. This structuralist interpretation of space-time is discussed within the traditional substantivalist-relationalist debate, which is best understood within the broader framework of the question about the relationship between space-time on the one hand and matter on the other. In particular, it is claimed that space-time structuralism does not constitute a 'tertium quid' in the traditional debate. Some new light on the question of the nature of space-time may be shed from the fundamental foundational issue of space-time singularities. Their possible 'non-local' (or global) feature is discussed in some detail and it is argued that a broad structuralist conception of space-time may provide a physically meaningful understanding of space-time singularities, which is not plagued by the conceptual difficulties of the usual atomsitic framework. Indeed, part of these difficulties may come from the standard differential geometric description of space-time, which encodes to some extent this atomistic framework; it raises the question of the importance of the mathematical formalism for the interpretation of space-time.