A filtering method to correct time-lapse 3D ERT data and improve imaging of natural aquifer dynamics

We have developed a processing methodology that allows crosshole ERT (electrical resistivity tomography) monitoring data to be used to derive temporal fluctuations of groundwater electrical resistivity and thereby characterize the dynamics of groundwater in a gravel aquifer as it is infiltrated by river water. Temporal variations of the raw ERT apparent-resistivity data were mainly sensitive to the resistivity (salinity), temperature and height of the groundwater, with the relative contributions of these effects depending on the time and the electrode configuration. To resolve the changes in groundwater resistivity, we first expressed fluctuations of temperature-detrended apparent-resistivity data as linear superpositions of (i) time series of riverwater-resistivity variations convolved with suitable filter functions and (ii) linear and quadratic representations of river-water-height variations multiplied by appropriate sensitivity factors; river-water height was determined to be a reliable proxy for groundwater height. Individual filter functions and sensitivity factors were obtained for each electrode configuration via deconvolution using a one month calibration period and then the predicted contributions related to changes in water height were removed prior to inversion of the temperature-detrended apparent-resistivity data. Applications of the filter functions and sensitivity factors accurately predicted the apparent-resistivity variations (the correlation coefficient was 0.98). Furthermore, the filtered ERT monitoring data and resultant time-lapse resistivity models correlated closely with independently measured groundwater electrical resistivity monitoring data and only weakly with the groundwater-height fluctuations. The inversion results based on the filtered ERT data also showed significantly less inversion artefacts than the raw data inversions. We observed resistivity increases of up to 10% and the arrival time peaks in the time-lapse resistivity models matched those in the groundwater resistivity monitoring data.

Spatio-temporal Brain Dynamics Mediating Post-error Behavioral Adjustments.

Optimal behavior relies on flexible adaptation to environmental requirements, notably based on the detection of errors. The impact of error detection on subsequent behavior typically manifests as a slowing down of RTs following errors. Precisely how errors impact the processing of subsequent stimuli and in turn shape behavior remains unresolved. To address these questions, we used an auditory spatial go/no-go task where continual feedback informed participants of whether they were too slow. We contrasted auditory-evoked potentials to left-lateralized go and right no-go stimuli as a function of performance on the preceding go stimuli, generating a 2 × 2 design with "preceding performance" (fast hit [FH], slow hit [SH]) and stimulus type (go, no-go) as within-subject factors. SH trials yielded SH trials on the following trials more often than did FHs, supporting our assumption that SHs engaged effects similar to errors. Electrophysiologically, auditory-evoked potentials modulated topographically as a function of preceding performance 80-110 msec poststimulus onset and then as a function of stimulus type at 110-140 msec, indicative of changes in the underlying brain networks. Source estimations revealed a stronger activity of prefrontal regions to stimuli after successful than error trials, followed by a stronger response of parietal areas to the no-go than go stimuli. We interpret these results in terms of a shift from a fast automatic to a slow controlled form of inhibitory control induced by the detection of errors, manifesting during low-level integration of task-relevant features of subsequent stimuli, which in turn influences response speed.

La coordination des dirigeants économiques face à la financiarisation : gouvernance d'entreprise, relations industrielles et élites dirigeantes dans l'industrie suisse des machines, de l'électrotechnique et de la métallurgie (1970-2008)

Résumé Cette recherche analyse les transformations de la gouvernance d'entreprise et des relations industrielles entre 1970 et 2008 dans le contexte suisse, en mettant l'accent sur les changements survenus depuis les années 1990. Elle se centre sur le secteur de l'industrie des machines, de l'électrotechnique et de la métallurgie -noyau historique du capitalisme helvétique et principal employeur et exportateur industriel du pays - et discute l'hypothèse de la convergence des économies coordonnées vers le modèle libéral. Elle examine d'abord les formes de coordination hors-marché qui se sont consolidées entre les élites économiques suisses au cours de la période d'après-guerre. Les stratégies d'innovation incrémentale des grandes sociétés étaient soutenues par une gouvernance marquée par la faible pression des marchés des capitaux, en raison notamment de la forte concentration de l'actionnariat, de mécanismes protectionnistes en matière d'accès au contrôle des sociétés, ainsi que d'une grande interdépendance entre banques et entreprises. Cette interdépendance apparaît dans la forte densité du réseau d'interconnexions des Conseils d'administration, où les principales banques tiennent une place centrale. Le réseau met également en relation les sociétés du secteur entre elles, ainsi qu'avec des firmes actives sur d'autres marchés, ce qui témoigne de l'irréductibilité des stratégies industrielles à une pure logique de compétition centrée sur les marchés. Les stratégies à long terme du management peuvent également s'appuyer sur un système pacifié de relations industrielles, caractérisé par l'autorégulation des acteurs privés dans le cadre d'un partenariat social de branche entre des associations aux stratégies modérées, « néocorporatistes ». Nous analysons alors l'impact de la libéralisation et de la financiarisation de l'économie suisse sur la coordination des élites économiques durant les années 1990. Nous montrons que l'affirmation des fonds d'investissement a déstabilisé le système traditionnel de gouvernance d'entreprise. Ce dernier a ainsi été marqué par l'émergence d'un marché pour le contrôle de l'entreprise -fin du «capital patient » -, la dissolution de l'interdépendance entre banques et industries et plus globalement des formes de coordination hors-marché reposant sur le réseau d'interconnexions des Conseils d'administration, ainsi que par de profondes restructurations des grandes sociétés orientées vers la création de richesse pour les actionnaires. La recherche explore alors les logiques d'interactions entre la sphère de la gouvernance d'entreprise et celle des relations industrielles, l'affirmation du capital financier faisant pression sur le partenariat social dans le sens d'une flexibilisation et déréglementation du marché du travail. Par ailleurs, nous mettons en perspective le rôle central des élites dans le changement institutionnel. Loin de subir la pression des actionnaires, les préférences d'une nouvelle élite managériale au profil financier ont convergé avec les intérêts des investisseurs dans le processus de financiarisation. Ces préférences ont également participé à l'érosion du partenariat social de branche. Du côté syndical, l'émergence -ici aussi - d'une nouvelle élite, académique et issue de la gauche politique, au cours des années 1990, a remis en cause les recettes de l'ancienne génération de syndicalistes ouvriers. La principale association du secteur a ainsi diversifié ses registres d'action en investissant la sphère politique et en relativisant la paix absolue du travail, deux stratégies activement rejetées par le syndicat au cours du régime de croissance d'après-guerre. Tout en mettant la sociologie des élites au service d'une meilleure compréhension des processus de changement institutionnel dans les capitalismes contemporains, cette recherche souligne des logiques de changement différentes dans les sphères sous revue :changement disruptif dans la gouvernance d'entreprise, incrémentai dans les relations industrielles. L'analyse s'est appuyée sur le croisement de différentes méthodes : analyse documentaire, entretiens semi-directifs, analyse du parcours et profil des élites, analyse de réseau, études de cas.

Force volume and stiffness tomography investigation on the dynamics of stiff material under bacterial membranes.

The determination of the characteristics of micro-organisms in clinical specimens is essential for the rapid diagnosis and treatment of infections. A thorough investigation of the nanoscale properties of bacteria can prove to be a fundamental tool. Indeed, in the latest years, the importance of high resolution analysis of the properties of microbial cell surfaces has been increasingly recognized. Among the techniques available to observe at high resolution specific properties of microscopic samples, the Atomic Force Microscope (AFM) is the most widely used instrument capable to perform morphological and mechanical characterizations of living biological systems. Indeed, AFM can routinely study single cells in physiological conditions and can determine their mechanical properties with a nanometric resolution. Such analyses, coupled with high resolution investigation of their morphological properties, are increasingly used to characterize the state of single cells. In this work, we exploit the capabilities and peculiarities of AFM to analyze the mechanical properties of Escherichia coli in order to evidence with a high spatial resolution the mechanical properties of its structure. In particular, we will show that the bacterial membrane is not mechanically uniform, but contains stiffer areas. The force volume investigations presented in this work evidence for the first time the presence and dynamics of such structures. Such information is also coupled with a novel stiffness tomography technique, suggesting the presence of stiffer structures present underneath the membrane layer that could be associated with bacterial nucleoids.

Dynamics of case-fatalilty rates of recurrent thromboembolism and major bleeding in patients treated for venous thromboembolism.

In patients with venous thromboembolism (VTE), assessment of the risk of fatal recurrent VTE and fatal bleeding during anticoagulation may help to guide intensity and duration of therapy. We aimed to provide estimates of the case-fatality rate (CFR) of recurrent VTE and major bleeding during anticoagulation in a 'real life' population, and to assess these outcomes according to the initial presentation of VTE and its etiology. The study included 41,826 patients with confirmed VTE from the RIETE registry who received different durations of anticoagulation (mean 7.8 ± 0.6 months). During 27,110 patient-years, the CFR was 12.1% (95% CI, 10.2-14.2) for recurrent VTE, and 19.7% (95% CI, 17.4-22.1) for major bleeding. During the first three months of anticoagulant therapy, the CFR of recurrent VTE was 16.1% (95% CI, 13.6-18.9), compared to 2.0% (95% CI, 0-4.2) beyond this period. The CFR of bleeding was 20.2% (95% CI, 17.5-23.1) during the first three months, compared to 18.2% (95% CI, 14.0-23.2) beyond this period. The CFR of recurrent VTE was higher in patients initially presenting with PE (18.5%; 95% CI, 15.3-22.1) than in those with DVT (6.3%; 95% CI, 4.5-8.6), and in patients with provoked VTE (16.3%; 95% CI, 13.6-19.4) than in those with unprovoked VTE (5.5%; 95% CI, 3.5-8.0). In conclusion, the CFR of recurrent VTE decreased over time during anticoagulation, while the CFR of major bleeding remained stable. The CFR of recurrent VTE was higher in patients initially presenting with PE and in those with provoked VTE.

Modelling tree population dynamics at the alpine and boreal tree-line ecotones in response to climate and land-use change

Summary Ecotones are sensitive to change because they contain high numbers of species living at the margin of their environmental tolerance. This is equally true of tree-lines, which are determined by attitudinal or latitudinal temperature gradients. In the current context of climate change, they are expected to undergo modifications in position, tree biomass and possibly species composition. Attitudinal and latitudinal tree-lines differ mainly in the steepness of the underlying temperature gradient: distances are larger at latitudinal tree-lines, which could have an impact on the ability of tree species to migrate in response to climate change. Aside from temperature, tree-lines are also affected on a more local level by pressure from human activities. These are also changing as a consequence of modifications in our societies and may interact with the effects of climate change. Forest dynamics models are often used for climate change simulations because of their mechanistic processes. The spatially-explicit model TreeMig was used as a base to develop a model specifically tuned for the northern European and Alpine tree-line ecotones. For the latter, a module for land-use change processes was also added. The temperature response parameters for the species in the model were first calibrated by means of tree-ring data from various species and sites at both tree-lines. This improved the growth response function in the model, but also lead to the conclusion that regeneration is probably more important than growth for controlling tree-line position and species' distributions. The second step was to implement the module for abandonment of agricultural land in the Alps, based on an existing spatial statistical model. The sensitivity of its most important variables was tested and the model's performance compared to other modelling approaches. The probability that agricultural land would be abandoned was strongly influenced by the distance from the nearest forest and the slope, bath of which are proxies for cultivation costs. When applied to a case study area, the resulting model, named TreeMig-LAb, gave the most realistic results. These were consistent with observed consequences of land-abandonment such as the expansion of the existing forest and closing up of gaps. This new model was then applied in two case study areas, one in the Swiss Alps and one in Finnish Lapland, under a variety of climate change scenarios. These were based on forecasts of temperature change over the next century by the IPCC and the HadCM3 climate model (ΔT: +1.3, +3.5 and +5.6 °C) and included a post-change stabilisation period of 300 years. The results showed radical disruptions at both tree-lines. With the most conservative climate change scenario, species' distributions simply shifted, but it took several centuries reach a new equilibrium. With the more extreme scenarios, some species disappeared from our study areas (e.g. Pinus cembra in the Alps) or dwindled to very low numbers, as they ran out of land into which they could migrate. The most striking result was the lag in the response of most species, independently from the climate change scenario or tree-line type considered. Finally, a statistical model of the effect of reindeer (Rangifer tarandus) browsing on the growth of Pinus sylvestris was developed, as a first step towards implementing human impacts at the boreal tree-line. The expected effect was an indirect one, as reindeer deplete the ground lichen cover, thought to protect the trees against adverse climate conditions. The model showed a small but significant effect of browsing, but as the link with the underlying climate variables was unclear and the model was not spatial, it was not usable as such. Developing the TreeMig-LAb model allowed to: a) establish a method for deriving species' parameters for the growth equation from tree-rings, b) highlight the importance of regeneration in determining tree-line position and species' distributions and c) improve the integration of social sciences into landscape modelling. Applying the model at the Alpine and northern European tree-lines under different climate change scenarios showed that with most forecasted levels of temperature increase, tree-lines would suffer major disruptions, with shifts in distributions and potential extinction of some tree-line species. However, these responses showed strong lags, so these effects would not become apparent before decades and could take centuries to stabilise. Résumé Les écotones son sensibles au changement en raison du nombre élevé d'espèces qui y vivent à la limite de leur tolérance environnementale. Ceci s'applique également aux limites des arbres définies par les gradients de température altitudinaux et latitudinaux. Dans le contexte actuel de changement climatique, on s'attend à ce qu'elles subissent des modifications de leur position, de la biomasse des arbres et éventuellement des essences qui les composent. Les limites altitudinales et latitudinales diffèrent essentiellement au niveau de la pente des gradients de température qui les sous-tendent les distance sont plus grandes pour les limites latitudinales, ce qui pourrait avoir un impact sur la capacité des espèces à migrer en réponse au changement climatique. En sus de la température, la limite des arbres est aussi influencée à un niveau plus local par les pressions dues aux activités humaines. Celles-ci sont aussi en mutation suite aux changements dans nos sociétés et peuvent interagir avec les effets du changement climatique. Les modèles de dynamique forestière sont souvent utilisés pour simuler les effets du changement climatique, car ils sont basés sur la modélisation de processus. Le modèle spatialement explicite TreeMig a été utilisé comme base pour développer un modèle spécialement adapté pour la limite des arbres en Europe du Nord et dans les Alpes. Pour cette dernière, un module servant à simuler des changements d'utilisation du sol a également été ajouté. Tout d'abord, les paramètres de la courbe de réponse à la température pour les espèces inclues dans le modèle ont été calibrées au moyen de données dendrochronologiques pour diverses espèces et divers sites des deux écotones. Ceci a permis d'améliorer la courbe de croissance du modèle, mais a également permis de conclure que la régénération est probablement plus déterminante que la croissance en ce qui concerne la position de la limite des arbres et la distribution des espèces. La seconde étape consistait à implémenter le module d'abandon du terrain agricole dans les Alpes, basé sur un modèle statistique spatial existant. La sensibilité des variables les plus importantes du modèle a été testée et la performance de ce dernier comparée à d'autres approches de modélisation. La probabilité qu'un terrain soit abandonné était fortement influencée par la distance à la forêt la plus proche et par la pente, qui sont tous deux des substituts pour les coûts liés à la mise en culture. Lors de l'application en situation réelle, le nouveau modèle, baptisé TreeMig-LAb, a donné les résultats les plus réalistes. Ceux-ci étaient comparables aux conséquences déjà observées de l'abandon de terrains agricoles, telles que l'expansion des forêts existantes et la fermeture des clairières. Ce nouveau modèle a ensuite été mis en application dans deux zones d'étude, l'une dans les Alpes suisses et l'autre en Laponie finlandaise, avec divers scénarios de changement climatique. Ces derniers étaient basés sur les prévisions de changement de température pour le siècle prochain établies par l'IPCC et le modèle climatique HadCM3 (ΔT: +1.3, +3.5 et +5.6 °C) et comprenaient une période de stabilisation post-changement climatique de 300 ans. Les résultats ont montré des perturbations majeures dans les deux types de limites de arbres. Avec le scénario de changement climatique le moins extrême, les distributions respectives des espèces ont subi un simple glissement, mais il a fallu plusieurs siècles pour qu'elles atteignent un nouvel équilibre. Avec les autres scénarios, certaines espèces ont disparu de la zone d'étude (p. ex. Pinus cembra dans les Alpes) ou ont vu leur population diminuer parce qu'il n'y avait plus assez de terrains disponibles dans lesquels elles puissent migrer. Le résultat le plus frappant a été le temps de latence dans la réponse de la plupart des espèces, indépendamment du scénario de changement climatique utilisé ou du type de limite des arbres. Finalement, un modèle statistique de l'effet de l'abroutissement par les rennes (Rangifer tarandus) sur la croissance de Pinus sylvestris a été développé, comme première étape en vue de l'implémentation des impacts humains sur la limite boréale des arbres. L'effet attendu était indirect, puisque les rennes réduisent la couverture de lichen sur le sol, dont on attend un effet protecteur contre les rigueurs climatiques. Le modèle a mis en évidence un effet modeste mais significatif, mais étant donné que le lien avec les variables climatiques sous jacentes était peu clair et que le modèle n'était pas appliqué dans l'espace, il n'était pas utilisable tel quel. Le développement du modèle TreeMig-LAb a permis : a) d'établir une méthode pour déduire les paramètres spécifiques de l'équation de croissance ä partir de données dendrochronologiques, b) de mettre en évidence l'importance de la régénération dans la position de la limite des arbres et la distribution des espèces et c) d'améliorer l'intégration des sciences sociales dans les modèles de paysage. L'application du modèle aux limites alpines et nord-européennes des arbres sous différents scénarios de changement climatique a montré qu'avec la plupart des niveaux d'augmentation de température prévus, la limite des arbres subirait des perturbations majeures, avec des glissements d'aires de répartition et l'extinction potentielle de certaines espèces. Cependant, ces réponses ont montré des temps de latence importants, si bien que ces effets ne seraient pas visibles avant des décennies et pourraient mettre plusieurs siècles à se stabiliser.

Estimating dormant and active hematopoietic stem cell kinetics through extensive modeling of bromodeoxyuridine label-retaining cell dynamics.

Bone marrow hematopoietic stem cells (HSCs) are responsible for both lifelong daily maintenance of all blood cells and for repair after cell loss. Until recently the cellular mechanisms by which HSCs accomplish these two very different tasks remained an open question. Biological evidence has now been found for the existence of two related mouse HSC populations. First, a dormant HSC (d-HSC) population which harbors the highest self-renewal potential of all blood cells but is only induced into active self-renewal in response to hematopoietic stress. And second, an active HSC (a-HSC) subset that by and large produces the progenitors and mature cells required for maintenance of day-to-day hematopoiesis. Here we present computational analyses further supporting the d-HSC concept through extensive modeling of experimental DNA label-retaining cell (LRC) data. Our conclusion that the presence of a slowly dividing subpopulation of HSCs is the most likely explanation (amongst the various possible causes including stochastic cellular variation) of the observed long term Bromodeoxyuridine (BrdU) retention, is confirmed by the deterministic and stochastic models presented here. Moreover, modeling both HSC BrdU uptake and dilution in three stages and careful treatment of the BrdU detection sensitivity permitted improved estimates of HSC turnover rates. This analysis predicts that d-HSCs cycle about once every 149-193 days and a-HSCs about once every 28-36 days. We further predict that, using LRC assays, a 75%-92.5% purification of d-HSCs can be achieved after 59-130 days of chase. Interestingly, the d-HSC proportion is now estimated to be around 30-45% of total HSCs - more than twice that of our previous estimate.

Characterization of lower-limbs inter-segment coordination during the take-off extension in ski jumping.

Take-off, the most important phase in ski jumping, has been primarily studied in terms of spatio-temporal parameters; little is known about its motor control aspects. This study aims to assess the inter-segment coordination of the shank-thigh and thigh-sacrum pairs using the continuous relative phase (CRP). In total 87 jumps were recorded from 33 athletes with an inertial sensor-based system. The CRP curves indicated that the thighs lead the shanks during the first part of take-off extension and that the shanks rotated faster at the take-off extension end. The thighs and sacrum first rotated synchronously, with the sacrum then taking lead, with finally the thighs rotating faster. Five characteristic features were extracted from the CRP and their relationship with jump length was tested. Three features of the shank-thigh pair and one of the thigh-sacrum pair reported a significant association with jump length. It was observed that athletes who achieved longer jumps had their thighs leading their shanks during a longer time, with these athletes also having a more symmetric movement between thighs and sacrum. This study shows that inter-segment coordination during the take-off extension is related to performance and further studies are necessary to contrast its importance with other ski jumping aspects.