Evolution and Stellar Content of AGN Host Galaxies

In this dissertation, Active Galactic Nuclei (AGN) and their host galaxies are discussed. Together with transitional events, such as supernovae and gamma-ray bursts, AGN are the most energetic phenomena in the Universe. The dominant fraction of their luminosity originates from the center of a galaxy, where accreting gas falls into a supermassive black hole, converting gravitational energy to radiation. AGN have a wide range of observed properties: e.g. in their emission lines, radio emission, and variability. Most likely, these properties depend significantly on their orientation to our line-of-sight, and to unify AGN into physical classes it is crucial to observe their orientation-independent properties, such as the host galaxies. Furthermore, host galaxy studies are essential to understand the formation and co-evolution of galactic bulges and supermassive black holes. In this thesis, the main focus is on observationally characterizing AGN host galaxies using optical and near-infrared imaging and spectroscopy. BL Lac objects are a class of AGN characterized by rapidly variable and polarized continuum emission across the electromagnetic spectrum, and coredominated radio emission. The near-infrared properties of intermediate redshift BL Lac host galaxies are studied in Paper I. They are found to be large elliptical galaxies that are more luminous than their low redshift counterparts suggesting a strong luminosity evolution, and a contribution from a recent star formation episode. To analyze the stellar content of galaxies in more detail multicolor data, especially observations at blue wavelengths, are essential. In Paper III, optical - near-infrared colors and color gradients are derived for low redshift BL Lac host galaxies. They show bluer colors and steeper color gradients than inactive ellipticals which, most likely, are caused by a relatively young stellar population indicating a different evolutionary stage between AGN hosts and inactive ellipticals. In Paper II, near-infrared imaging of intermediate redshift radio-quiet quasar hosts is used to study their luminosity evolution. The hosts are large elliptical galaxies, but they are systematically fainter than the hosts of radio-loud quasars at similar redshifts, suggesting a link between the luminosity of the host galaxies and the radio properties of AGN. In Paper IV, the characteristics of near-infrared stellar absorption features of low redshift radio galaxies are compared with those of inactive early-type galaxies. The comparison suggests that early-type galaxies with AGN are in a different evolutionary stage than their inactive counterparts. Moreover, radio galaxies are found to contain stellar populations containing both old and intermediate age components.

Environments of Acitive Galaxies

This dissertation presents studies on the environments of active galaxies. Paper I is a case study of a cluster of galaxies containing BL Lac object RGB 1745+398. We measured the velocity dispersion, mass, and richness of the cluster. This was one of the most thorough studies of the environments of a BL Lac object. Methods used in the paper could be used in the future for studying other clusters as well. In Paper II we studied the environments of nearby quasars in the Sloan Digital Sky Survey (SDSS). We found that quasars have less neighboring galaxies than luminous inactive galaxies. In the large-scale structure, quasars are usually located at the edges of superclusters or even in void regions. We concluded that these low-redshift quasars may have become active only recently because the galaxies in low-density environments evolve later to the phase where quasar activity can be triggered. In Paper III we extended the analysis of Paper II to other types of AGN besides quasars. We found that different types of AGN have different large-scale environments. Radio galaxies are more concentrated in superclusters, while quasars and Seyfert galaxies prefer low-density environments. Different environments indicate that AGN have different roles in galaxy evolution. Our results suggest that activity of galaxies may depend on their environment on the large scale. Our results in Paper III raised questions of the cause of the environment-dependency in the evolution of galaxies. Because high-density large-scale environments contain richer groups and clusters than the underdense environments, our results could reflect smaller-scale effects. In Paper IV we addressed this problem by studying the group and supercluster scale environments of galaxies together. We compared the galaxy populations in groups of different richnesses in different large-scale environments. We found that the large-scale environment affects the galaxies independently of the group richness. Galaxies in low-density environments on the large scale are more likely to be star-forming than those in superclusters even if they are in groups with the same richness. Based on these studies, the conclusion of this dissertation is that the large-scale environment affects the evolution of galaxies. This may be caused by different “speed” of galaxy evolution in low and high-density environments: galaxies in dense environments reach certain phases of evolution earlier than galaxies in underdense environments. As a result, the low-density regions at low redshifts are populated by galaxies in earlier phases of evolution than galaxies in high-density regions.

Aligning Technology Innovation Processes for Possible Collaboration

Diplomityön tavoitteena on innovaatioprosessien selventäminen ja yhteensovittaminen radikaalien teknologia innovaatioiden osalta. Prosessien yhteensovittamisen edellytyksenä on teknologia innovaation radikaalisuuden ymmärtäminen. Kohteena on alkuvaiheen innovaatioprosessi jonka aikana virallinen yhteistyö ei vielä ole mandollista. Kehitetyn mallinavulla voidaan arvioida yrityksen kokemaa radikaalisuutta innovaatioprosessin alkuvaiheessa. On tärkeää ymmärtää miten vuorovaikutuksessa olevat yritykset kokevat innovaation radikaalisuuden prosessin alkuvaiheessa. Prosessien eroavaisuudet voidaan sanoa riippuvan yritysten näkökulmasta, koska niiden toiminnot määrittyvät koetun radikaalisuuden mukaan.Yhtäläisenä koettu radikaalisuus luo pohjan avoimelle vuorovaikutukselle ja antaa viitteitä syvemmästä yhteistyöstä tulevaisuudessa. Vertikaalisti sijoittuneiden yritysten prosessien esitetty yhteensovitus perustuu molemminpuoliseen radikaalisuuteen ja sisäisen hyväksynnän vastaavuuteen. Tällöin osapuolet ovat mukana samalla sitoumuksella prosessin jatkumisen ollessa epävarma.

Oikosulkumoottorin roottorivaurioiden tunnistaminen staattorivirran avulla

Diplomityössä esitellään menetelmiä sauvarikon toteamiseksi. Työn tarkoituksena on tutkia roottorivaurioita staattorivirran avulla. Työ jaetaan karkeasti kolmeen osa-alueeseen: oikosulkumoottorin vikoihin, roottorivaurioiden tunnistamiseen ja signaalinkäsittelymenetelmiin, jonka avulla havaitaan sauvarikko. Oikosulkumoottorin vikoja ovat staattorikäämien vauriot ja roottorivauriot. Roottorikäämien vaurioita ovat roottori sauvojen murtuminen sekä roottorisauvan irtoaminen oikosulkujenkaan päästä. Roottorivaurioiden tunnistamismenetelmiä ovat parametrin arviointi ja virtaspektrianalyysi. Työn alkuosassa esitellään oikosulkumoottorien rakenne ja toiminta. Esitellään moottoriin kohdistuvia vikoja ja etsitään ratkaisumenetelmiä roottorivaurioiden tunnistamisessa. Lopuksi tutkitaan, kuinka staattorimittaustietojen perusteella saadut tulokset voidaan käsitellä FFT -algoritmilla ja kuinka FFT -algoritmi voidaan toteuttaa sulautettuna Sharc -prosessorin avulla. Työssä käytetään ADSP 21062 EZ -LAB kehitysympäristöä, jonka avulla voidaan ajaa ohjelmia RAM-sirusta, joka on vuorovaikutuksessa SHARC -laudassa oleviin laitteisiin.

Ohjelmistotuotannon toteutusmenetelmien yhtenäistäminen

Organisaatio, prosessimalli ja menetelmät vaikuttavat toisiinsa sekä suorasti että prosessien ja tavoitteiden kautta epäsuorasti. Prosessimallit vaihtelevat eri organisaatioiden välillä, mutta työkalut ja menetelmät, erityisesti toteutusmenetelmät, saattavat vaihdella jopa eri projektien ja sovelluskehittäjien välillä. Toteutusmenetelmien yhtenäistämisellä tavoitellaan ohjelmistokehityksen tehokkuuden parantamista, ohjelmistojen laatutason nostamista ja työmotivaation kohottamista. Tämän diplomityön käytännön osuudessa selvitettiin ohjelmistokehitysorganisaation asenteita ja edellytyksiä toteutusmenetelmien yhtenäistämistä kohtaan. Diplomityön tuloksena laadittiin suositus siitä, kuinka parhaat käytännöt -dokumentti voidaan toteuttaa. Suosituksen mukaan kyseinen dokumentti tulisi jakaa kahdeksi dokumentiksi siten, että toinen dokumenteista kattaisi käytännöllisimmät toteutusmenetelmät, toinen sisältäisi suunnittelumenetelmät.

Intracellular membrane trafficking in Osteoclasts The role of direct Rab protein – Rac 1 interactions in the targeting of intracellular vesicles

Osteoclasts are cells responsible for bone resorption. These cells undergo extensive membrane re-organization during their polarization for bone resorption and form four distinct membrane domains, namely the ruffled border, the basolateral membrane, the sealing zone and the functional secretory domain. The endocytic/biosynthetic pathway and transcytotic route(s) are important for the resorption process, since the endocytic/biosynthetic pathway brings the specific vesicles to the ruffled border whereas the transcytotic flow is believed to transport the degraded bone matrix away from the resorption lacuna to the functional secretory domain. In the present study, we found a new transcytotic route from the functional secretory domain to the ruffled border, which may compensate membrane loss from the ruffled border during the resorption process. We also found that lipid rafts are essential for the ruffled border-targeted late endosomal pathways. A small GTP-binding protein, Rab7, has earlier been shown to regulate the late steps of the endocytic pathway. In bone-resorbing osteoclasts it is involved in the formation of the ruffled border, which displays several features of late endosomal membranes. Here we discovered a new Rab7-interacting protein, Rac1, which is another small GTP-binding protein and binds to the GTP-form of Rab7 in vitro. We demonstrated further that Rab7 colocalizes with Rac1 at the fusion zone of the ruffled border in bone-resorbing osteoclasts. In other cell types, such as fibroblast-like cells, this colocalization is mainly perinuclear. Because Rac1 is known to control the actin cytoskeleton through its effectors, we suggest that the Rab7-Rac1 interaction may mediate late endosomal transport between microtubules and microfilaments, thus enabling endosomal vesicles to switch tracks from microtubules to microfilaments before their fusion to the ruffled border. We then studied the role of Rab-Rac1 interaction in the slow recycling pathway. We revealed that Rac1 also binds directly to Rab11 and to some other but not all Rab-proteins, suggesting that Rab-Rac1 interaction could be a general regulatory mechanism to direct the intracellular vesicles from microtubule mediated transport to actin filament mediated transport and vice versa. On the basis of our results we thus propose a new hypothesis for these GTPases in the regulation of intracellular membrane flow.

Epidemiology of Cytochrome P450-mediated Drug-Drug Interactions

Drug-drug interactions (DDIs) comprise an important cause of adverse drug reactions leading to excess hospitalizations. Drug metabolism is catalyzed by 75% by cytochrome P450 (CYP) enzymes and thus they are often involved in pharmacokinetic DDIs. In general, DDIs are studied in randomized controlled clinical trials in selected study populations. The overall aim of the present studies was to perform observational pharmacoepidemiological surveys on CYP-mediated DDIs in diseases important at the population level. The prevalence of co-administrations of four prodrugs (losartan, codeine, tramadol, and clopidogrel), three sulphonylureas (glibenclamide, glimepiride, and glipizide), or two statins (lovastatin and simvastatin) with well established agents altering CYP activity, as well as of statins with fibrates, was studied in Finland utilizing data from a university hospital medication database (inpatients) and the National Prescription Register of the Social Insurance Institution of Finland, Kela (outpatients). Clinical consequences of potential DDIs were estimated by reviewing laboratory data, and information from hospital care and cause-of-death registers. Concomitant use of study substrates with interacting medication was detected in up to one fifth of patients in both hospital and community settings. Potential CYP3A4 interactions in statin users did not manifest in clear adverse laboratory values but pharmacodynamic DDIs between statins and fibrates predisposed patients to muscular toxicity. Sulphonylurea DDIs with CYP2C9 inhibitors increased the risk of hypoglycaemia. CYP3A4 inhibitor use with clopidogrel was not associated with significant changes in mortality but non-fatal thrombosis and haemorrhage complications were seen less often in this group. Concomitant administration of atorvastatin with clopidogrel moderately attenuated the antithrombotic effect by clopidogrel. The overall mortality was increased in CYP3A4 inducer and clopidogrel co-users. Atorvastatin used concomitantly with prodrug clopidogrel seems to be beneficial in terms of total and LDL cholesterol concentrations, and overall mortality compared with clopidogrel use without interacting medication. In conclusion, CYP-mediated DDIs are a common and often unrecognized consequence of irrational drug prescribing.

Studies on the Multifaceted Interaction of Atoms and an Electromagnetic Field

In this Thesis the interaction of an electromagnetic field and matter is studied from various aspects in the general framework of cold atoms. Our subjects cover a wide spectrum of phenomena ranging from semiclassical few-level models to fully quantum mechanical interaction with structured reservoirs leading to non-Markovian open quantum system dynamics. Within closed quantum systems, we propose a selective method to manipulate the motional state of atoms in a time-dependent double-well potential and interpret the method in terms of adiabatic processes. Also, we derive a simple wave-packet model, based on distributions of generalized eigenstates, explaining the finite visibility of interference in overlapping continuous-wave atom lasers. In the context of open quantum systems, we develop an unraveling of non-Markovian dynamics in terms of piecewise deterministic quantum jump processes confined in the Hilbert space of the reduced system - the non-Markovian quantum jump method. As examples, we apply it for simple 2- and 3-level systems interacting with a structured reservoir. Also, in the context of ion-cavity QED we study the entanglement generation based on collective Dicke modes in experimentally realistic conditions including photonic losses and an atomic spontaneous decay.

Novel Players in the Integrin Signaling Orchestra: TCPTP and MDGI

Metastases are the major cause of cancer deaths. Tumor cell dissemination from the primary tumor utilizes dysregulated cellular adhesion and upregulated proteolytic degradation of the extracellular matrix for progeny formation in distant organs. Integrins are transmembrane adhesive receptors mediating cellcell and cellmatrix interactions that are crucial for regulating cell migration, invasion, proliferation, and survival. Consequently, increased integrin activity is associated with augmented migration and invasion capacity in several cancer types. Heterodimeric integrins consist of an alpha - and beta-subunit that are held together in a bent conformation when the receptor is inactive, but extension and separation of subdomains is observed during receptor activation. Either inside-out or outside-in activation of receptors is possible through the intracellular molecule binding to an integrin cytoplasmic domain or extracellular ligand association with an integrin ectodomain, respectively. Several regulatory binding partners have been characterized for integrin cytoplasmic beta-domains, but the regulators interacting with the cytoplasmic alpha-domains have remained elusive. In this study, we performed yeast two-hybrid screens to identify novel binding partners for the cytoplasmic integrin alpha-domains. Further examination of two plausible candidates revealed a significant coregulatory role of an integrin alpha-subunit for cellular signaling processes. T-cell protein tyrosine phosphatase (TCPTP) showed a specific interaction with the cytoplasmic tail of integrin alpha1. This association stimulated TCPTP phosphatase activity, leading to negative regulation of epidermal growth factor receptor (EGFR) signaling and diminished anchorage-independent growth. Another candidate, mammary-derived growth inhibitor (MDGI), exhibited binding to several different integrin cytoplasmic alpha-tails through a conserved GFFKR sequence. MDGI overexpression in breast cancer cells altered EGFR trafficking and caused a remarkable accumulation of EGFR in the cytoplasm. We further demonstrated in vivo that MDGI expression induced a novel form of anti-EGFR therapy resistance. Moreover, MDGI binding to α-tails retained integrin in an inactive conformation attenuating integrin-mediated adhesion, migration, and invasion. In agreement with these results, sustained MDGI expression in breast cancer patients correlated with an increased 10-year distant disease-free survival. Taken together, the integrin signaling network is far from a complete view and future work will doubtless broaden our understanding further.

Modeling and Analysis of Noise and Interconnects for On-Chip Communication Link Design

This thesis considers modeling and analysis of noise and interconnects in onchip communication. Besides transistor count and speed, the capabilities of a modern design are often limited by on-chip communication links. These links typically consist of multiple interconnects that run parallel to each other for long distances between functional or memory blocks. Due to the scaling of technology, the interconnects have considerable electrical parasitics that affect their performance, power dissipation and signal integrity. Furthermore, because of electromagnetic coupling, the interconnects in the link need to be considered as an interacting group instead of as isolated signal paths. There is a need for accurate and computationally effective models in the early stages of the chip design process to assess or optimize issues affecting these interconnects. For this purpose, a set of analytical models is developed for on-chip data links in this thesis. First, a model is proposed for modeling crosstalk and intersymbol interference. The model takes into account the effects of inductance, initial states and bit sequences. Intersymbol interference is shown to affect crosstalk voltage and propagation delay depending on bus throughput and the amount of inductance. Next, a model is proposed for the switching current of a coupled bus. The model is combined with an existing model to evaluate power supply noise. The model is then applied to reduce both functional crosstalk and power supply noise caused by a bus as a trade-off with time. The proposed reduction method is shown to be effective in reducing long-range crosstalk noise. The effects of process variation on encoded signaling are then modeled. In encoded signaling, the input signals to a bus are encoded using additional signaling circuitry. The proposed model includes variation in both the signaling circuitry and in the wires to calculate the total delay variation of a bus. The model is applied to study level-encoded dual-rail and 1-of-4 signaling. In addition to regular voltage-mode and encoded voltage-mode signaling, current-mode signaling is a promising technique for global communication. A model for energy dissipation in RLC current-mode signaling is proposed in the thesis. The energy is derived separately for the driver, wire and receiver termination.

Saksan opiskelijasta saksan opettajaksi. Aineenopettajaopiskelijan ammatillinen kasvu ohjatussa harjoitttelussa

Tutkimuksessani tarkastelin, miten ammatillinen kasvu ilmenee saksan opetusharjoittelijoiden näkemyksissä ja toiminnassa opettajan pedagogisiin opintoihin kuuluvan ohjatun harjoittelun aikana. Keräsin tutkimusaineiston lukuvuosina 2007–2010 kaikilta saksan opetusharjoittelijoilta, jotka suorittivat ohjatussa harjoittelussa vähintään 15 op Turun normaalikoulussa. Tutkimusaineistona käytin henkilökohtaisia harjoittelusuunnitelmia (HOPS) ja reflektiovihkoja, jotka ovat ohjatun harjoittelun normaaleja työvälineitä. Täydensin aineistoa ohjatun harjoittelun alussa toteutetulla kyselyllä ja harjoittelun päätteeksi tehdyllä puolistrukturoidulla teemahaastattelulla. Toimin tutkimuksen aikana Turun normaalikoulussa saksan opettajana ja aineryhmän harjoittelusta vastaavana opettajana. Tutkimuskysymykset tarkentuivat aineistolähtöisesti. Ensimmäinen tutkimuskysymys liittyi siihen, miten harjoittelijoiden ideaalit hyvästä vieraan kielen opetuksesta ja henkilökohtaiset tavoitteet toteutuivat ohjatun harjoittelun aikana. Alkukyselyn pohjalta ideaaleiksi nousivat vuorovaikutus ja monipuoliset työtavat, kulttuurin opettaminen, tavoitekielen käyttö luokkakielenä sekä selkeä kieliopin opetus. Tutkimuksessa kävi ilmi, että alkukyselyssä esiin tullut hyvän opettajan tai vieraan kielen opetuksen ideaali ei välttämättä näy opettajaksi opiskelevan HOPSeihin kirjatuissa henkilökohtaisissa tavoitteissa tai toteudu hänen harjoitustunneillaan. Parhaiten opetusharjoittelijat kokivat onnistuneensa vuorovaikutuksen luomisessa oppilaisiin ja opiskelijoihin sekä monipuolisten työtapojen käytössä. Eriyttäminen ja oppimaan oppimisen ohjaaminen koettiin hankalina. Suurin osa harjoittelijoista oli tyytyväisiä siihen, miten he onnistuivat tuomaan kulttuuria opetukseensa, kun taas tavoitekielen käyttö luokkakielenä ja kieliopin opetus koettiin haasteellisiksi. Toisessa tutkimuskysymyksessä tarkasteltiin, millainen ammatillinen näkemys vieraan kielen opiskelijalla on ohjatun harjoittelun jälkeen. Opetusharjoittelijat korostivat opettajan kasvatustyötä ja opettajien välistä yhteistyötä. Ajatus toimia saksan tai vieraan kielen opettajana oli vahvistunut pedagogisten opintojen aikana. Kolmas tutkimuskysymys kohdistui sen selvittämiseen, miten HOPS ja reflektiovihko toimivat harjoittelijoiden kasvun tukena. Harjoittelijoiden kirjallinen itsereflektio vaihteli syvällisistä pohdinnoista niukkiin merkintöihin. Suurimmassa osassa reflektiovihoista harjoittelijat olivat miettineet palautteissa esille tulleita asioita. HOPS ja reflektiovihko ovat tämän tutkimuksen perusteella toimivia harjoittelun ohjauksen välineitä, kunhan harjoittelijoita ohjataan niiden käytössä. Itsereflektion merkityksen puolesta puhuu se, että harjoittelijat, jotka olivat myös kirjallisesti pohtineet saksan käyttöä luokkakielenä, olivat muita tyytyväisempiä siihen, miten he kokivat onnistuneensa luokkakielen käytössä.

Käytäntölähtöinen innovaatiotoiminta – Kaakkois-Suomen peliteollisuus

Tiede innovaatioiden synnyttäjänä on nykyisin ennemminkin oletus kuin totuus, ja monet innovaatiot syntyvät käytäntölähtöisten toimintojen kautta. Diplomityön päätavoitteena on määrittää käytäntölähtöinen innovaatiotoiminta. Tutkimus on toteutettu laadullisena case-tutkimuksena. Tutkimuksessa on haastateltu seitsemää pelinkehitysyritystä liittyen yritysten innovaatioprosesseihin ja käytäntölähtöiseen innovaatiotoimintaan. Lisäksi tutkimuksessa on haastateltu neljää voittoa tavoittelemattoman organisaation edustajaa Kymenlaakson innovaatiojärjestelmän nykytilasta. Teoriaosassa käydään läpi käytäntölähtöisen innovaation nykyisiä määritelmiä ja niihin liittyviä käsitteitä. Empiriaosassa esitetään haastatteluilla kerätyn aineiston analyysin perusteella tehdyt johtopäätökset. Teoria- ja empiriaosien avulla määritetään käytäntölähtöinen innovaatiotoiminta. Johtopäätöksissä määritetään käytäntölähtöisten innovaatioiden syntymekanismit ja lähteet. Lisäksi esitetään alueellisen innovaatiojärjestelmän asema käytäntölähtöisten innovaatioiden edistämisessä.