Statistical analysis and simulation techniques in wall-bounded turbulence

The present work is devoted to the assessment of the energy fluxes physics in the space of scales and physical space of wall-turbulent flows. The generalized Kolmogorov equation will be applied to DNS data of a turbulent channel flow in order to describe the energy fluxes paths from production to dissipation in the augmented space of wall-turbulent flows. This multidimensional description will be shown to be crucial to understand the formation and sustainment of the turbulent fluctuations fed by the energy fluxes coming from the near-wall production region. An unexpected behavior of the energy fluxes comes out from this analysis consisting of spiral-like paths in the combined physical/scale space where the controversial reverse energy cascade plays a central role. The observed behavior conflicts with the classical notion of the Richardson/Kolmogorov energy cascade and may have strong repercussions on both theoretical and modeling approaches to wall-turbulence. To this aim a new relation stating the leading physical processes governing the energy transfer in wall-turbulence is suggested and shown able to capture most of the rich dynamics of the shear dominated region of the flow. Two dynamical processes are identified as driving mechanisms for the fluxes, one in the near wall region and a second one further away from the wall. The former, stronger one is related to the dynamics involved in the near-wall turbulence regeneration cycle. The second suggests an outer self-sustaining mechanism which is asymptotically expected to take place in the log-layer and could explain the debated mixed inner/outer scaling of the near-wall statistics. The same approach is applied for the first time to a filtered velocity field. A generalized Kolmogorov equation specialized for filtered velocity field is derived and discussed. The results will show what effects the subgrid scales have on the resolved motion in both physical and scale space, singling out the prominent role of the filter length compared to the cross-over scale between production dominated scales and inertial range, lc, and the reverse energy cascade region lb. The systematic characterization of the resolved and subgrid physics as function of the filter scale and of the wall-distance will be shown instrumental for a correct use of LES models in the simulation of wall turbulent flows. Taking inspiration from the new relation for the energy transfer in wall turbulence, a new class of LES models will be also proposed. Finally, the generalized Kolmogorov equation specialized for filtered velocity fields will be shown to be an helpful statistical tool for the assessment of LES models and for the development of new ones. As example, some classical purely dissipative eddy viscosity models are analyzed via an a priori procedure.

Problematiche delle infezioni da CMV in gravidanza: ruolo dell'ecografia

Problematiche delle infezioni da Citomegalovirus in gravidanza Obiettivi: migliorare la sensibilità dell'ecografia nella diagnosi di infezione da CMV individuando un reperto ecografico cerebrale suggestivo di infezione fetale da Citomegalovirus a 20 settimane di gestazione. Metodi: tra febbraio 1989 e settembre 2009, 721 pazienti afferenti alla nostra Unità di Medicina Materno fetale per infezione primaria da CMV hanno eseguito amniocentesi e sono state sottoposte ad un esame neurosonografico transvaginale a 20-22 settimane di gestazione. Risultati: in 29 feti con infezione congenita sono state evidenziate anomalie ecografiche (17%), di cui in 22 casi a livello cerebrale. In 13 casi l'ecografia transvaginale ha permesso di identificare un alone ecogeno periventricolare a margini ben definiti ad un'epoca gestazionale media di 20.5 settimane (20-22 settimane). Di questi casi 12 pazienti hanno deciso di interrompere la gravidanza. L'unico neonato ha presentato alla nascita un'ipoacusia bilaterale. I riscontri autoptici ottenuti (7/12) hanno mostrato un'infezione citomegalica disseminata ed in 3 casi segni a livello cerebrale. Conclusioni: il limite ecografico della diagnosi di infezione fetale nei casi di infezione primaria da CMV è noto. In pazienti gravide alla 20 settimana di gestazione con infezione recente da Citomegalovirus, il riscontro di un alone ecogeno periventricolare risulta essere un precoce ed attendibile segno di infezione fetale e di possibile danno della sostanza bianca cerebrale. Occorrono però studi aggiuntivi per valutare la possibile manifestazione clinica di questa anomalia cerebrale nei neonati con infezione da CMV.

Studio della funzionalità respiratoria in soggetti con sindrome di Turner

The aim of this study is to evaluate the pulmonary function in subjects with diagnosis of Turner Syndrome, in charge at the Syndromology Ward of the Paediatric Clinic of S.Orsola-Malpighi hospital. There are very few datas about lung function in patients with Turner syndrome’s genotype and phenotype in medical literature. Since the thorax of these subjects have peculiar anatomic shape (as “shield” or “overturned triangle”), we presupposed that these subjects could have also a peculiar respiratory function. Moreover we look for the possibility of correlation between pulmonary function and estroprogestinic replacement therapy and/or growth hormone (GH) replacement therapy. Material and methods: we studied 48 patients, with diagnosis of Turner Syndrome; they all made spirometry voluntarily and, when capable, also plethismografy. Results: - the parametres of pulmonary function are a little higher of the predicted values for age and sex but they are a little lower if they're corrected for each patient’s ideal high and weight: so we can conclude that in Turner Syndrme subjects pulmonary function is normal; -there’s not a statistically significant correlation between pulmonary function and GH therapy; -there’s not a statistically significant correlation between GH therapy’s length and pulmonary function except for Total Lung Capacity which increases with the number of years of GH therapy; - there’s not a statistically significant correlation between pulmonary function and estroprogestinic replacement herapy.

Valutazione delle componenti plasmatiche, cellulari e genetiche coinvolte nell'aneurisma dell'aorta addominale

Background: Kasashima et al hanno individuato nella popolazione giapponese un sottogruppo di aneurismi aortici addominali (AAA) infiammatori con le caratteristiche clinico patologiche della Malattia autoimmune Sistemica IgG4 Correlata. La distinzione tra i diversi gruppi di AAA è clinicamente importante sia per il follow up che per il trattamento di questa patologia. Obiettivo dello studio era la valutazione della componente flogistica, vascolare e stromale della parete aortica aneurismatica, la ricerca di aneurismi infiammatori ed in particolare di AAA- IgG4 correlati anche nella popolazione caucasica. Materiali e metodi: Sono stati esaminati i dati relativi a 21 pazienti trattati chirurgicamente per AAA presso l’Unità Operativa di Chirurgia Vascolare di Ferrara. Sono state eseguite analisi immunoistochimiche di prelievi intraoperatori di parete aortica aneurismatica. Risultati: I dati emersi hanno identificato 3 sottopopolazioni di pazienti con AAA: aneurismi di tipo aterosclerotico con negatività ai markers infiammatori (AAAa), aneurismi infiammatori con positività ai markers infiammatori e negatività per le IgG4 (AAAI) ed infine aneurismi infiammatori con positività alle IgG4 (AAAI-IgG4). Conclusioni: Questo studio ha confermato l’ipotesi che la malattia aneurismatica IgG4 correlata è presente anche nella popolazione caucasica. Con il proseguimento del nostro studio sarà interessante verificare la conferma di questi dati anche in altri pazienti al fine di ricercare la miglior strategia terapeutica e minimizzare il rischio di complicanze.

Studio dei raggi cosmici di altissima energia con il progetto EEE

Lo scopo del Progetto Extreme Energy Events (EEE) e` di studiare raggi cosmici di energia estrema, eventi molto rari ma ricchi di informazioni. La grande difficolta` nell'affrontare la fisica dei raggi cosmici di altissima energia risiede nel flusso estremamente basso con cui tali particelle giungono sulla terra. Si utilizzano infatti reti molto estese di rivelatori: le informazioni che si possono ricavare derivano dalla rivelazione delle particelle secondarie prodotte nello sviluppo di sciami estesi di raggi cosmici primari che interagiscono con l'atmosfera terrestre. Il Progetto EEE prevede di dislocare su tutto il territorio italiano un array di telescopi (costituiti da Multi Gap Resistive Plate Chambers) per raggi cosmici secondari. Il lavoro presentato riguarda la simulazione Monte Carlo degli sciami e lo studio delle loro caratteristiche, la simulazione delle prestazioni di griglie di rivelazione differenti ed infine l'analisi dei primi dati raccolti nei telescopi di Bologna, con il conseguente confronto con la simulazione.

MetaVaccinology: a new vaccine discovery tool

In the last decade, the reverse vaccinology approach shifted the paradigm of vaccine discovery from conventional culture-based methods to high-throughput genome-based approaches for the development of recombinant protein-based vaccines against pathogenic bacteria. Besides reaching its main goal of identifying new vaccine candidates, this new procedure produced also a huge amount of molecular knowledge related to them. In the present work, we explored this knowledge in a species-independent way and we performed a systematic in silico molecular analysis of more than 100 protective antigens, looking at their sequence similarity, domain composition and protein architecture in order to identify possible common molecular features. This meta-analysis revealed that, beside a low sequence similarity, most of the known bacterial protective antigens shared structural/functional Pfam domains as well as specific protein architectures. Based on this, we formulated the hypothesis that the occurrence of these molecular signatures can be predictive of possible protective properties of other proteins in different bacterial species. We tested this hypothesis in Streptococcus agalactiae and identified four new protective antigens. Moreover, in order to provide a second proof of the concept for our approach, we used Staphyloccus aureus as a second pathogen and identified five new protective antigens. This new knowledge-driven selection process, named MetaVaccinology, represents the first in silico vaccine discovery tool based on conserved and predictive molecular and structural features of bacterial protective antigens and not dependent upon the prediction of their sub-cellular localization.

I Responsori della Settimana Santa del Ms 443 dell'Accademia Filarmonica di Bologna

La tesi è dedicata allo studio dei Responsori della Settimana Santa contenuti nel volume manoscritto Musica per la Settimana Santa conservato presso l’Accademia Filarmonica di di Bologna: (I-Baf FA1 443), che la tradizione storiografica fino ad alcuni anni fa attribuiva interamente ad Alessandro Scarlatti. Il volume raccoglie un ampio repertorio di brani musicali appartenenti a generi destinati ai periodi liturgici della Quaresima e del Triduo pasquale. Il lavoro è dedicato ai responsori considerati innanzitutto come progetto compositivo a sé stante e come fonte di rilievo nell’ambito della musica sacra e del genere responsoriale in particolare. Lo studio è suddiviso in due parti: la prima riguarda le ricerche codicologiche sul volume, del quale si riassume anche la storia con nuove ricerche sulla sua acquisizione da parte dell’Accademia Filarmonica. Viene poi esaminato il contesto storico-liturgico della musica per la Settimana Santa e si prendono in esame gli aspetti stilistici del repertorio responsoriale polifonico italiano dalla metà del ‘500 allla prima metà del ’700, in particolare nell’ambito del cosiddetto «stile osservato» del tempo. Nel terzo ed ultimo capitolo della prima parte vengono analizzati nella forma e nello stile i responsori del Ms 443 di Bologna, tenendo conto della teoria musicale e delle consuetudini contrappuntistiche in vigore tra la fine del sec. XVII e l’inizio del sec. XVIII. Nelle rispettive appendici ai capitoli si dànno le Tavole esplicative, con dati di natura codicologica, tecnico-musicale e testuale liturgica e gli elenchi dettagliati delle fonti responsoriali polifoniche rintracciate, manoscritte e a stampa. La seconda parte del lavoro presenta l’edizione critica della musica, con annessa la sua riproduzione in facsimile su CD. Nell’apparato critico la sezione dei Testi restituisce l’edizione filologica dei testi liturgici intonati.

Role of nitric oxide and endocannabinoids in synaptic plasticity in the perirhinal cortex and in visual recognition memory

Introduction and aims of the research Nitric oxide (NO) and endocannabinoids (eCBs) are major retrograde messengers, involved in synaptic plasticity (long-term potentiation, LTP, and long-term depression, LTD) in many brain areas (including hippocampus and neocortex), as well as in learning and memory processes. NO is synthesized by NO synthase (NOS) in response to increased cytosolic Ca2+ and mainly exerts its functions through soluble guanylate cyclase (sGC) and cGMP production. The main target of cGMP is the cGMP-dependent protein kinase (PKG). Activity-dependent release of eCBs in the CNS leads to the activation of the Gαi/o-coupled cannabinoid receptor 1 (CB1) at both glutamatergic and inhibitory synapses. The perirhinal cortex (Prh) is a multimodal associative cortex of the temporal lobe, critically involved in visual recognition memory. LTD is proposed to be the cellular correlate underlying this form of memory. Cholinergic neurotransmission has been shown to play a critical role in both visual recognition memory and LTD in Prh. Moreover, visual recognition memory is one of the main cognitive functions impaired in the early stages of Alzheimer’s disease. The main aim of my research was to investigate the role of NO and ECBs in synaptic plasticity in rat Prh and in visual recognition memory. Part of this research was dedicated to the study of synaptic transmission and plasticity in a murine model (Tg2576) of Alzheimer’s disease. Methods Field potential recordings. Extracellular field potential recordings were carried out in horizontal Prh slices from Sprague-Dawley or Dark Agouti juvenile (p21-35) rats. LTD was induced with a single train of 3000 pulses delivered at 5 Hz (10 min), or via bath application of carbachol (Cch; 50 μM) for 10 min. LTP was induced by theta-burst stimulation (TBS). In addition, input/output curves and 5Hz-LTD were carried out in Prh slices from 3 month-old Tg2576 mice and littermate controls. Behavioural experiments. The spontaneous novel object exploration task was performed in intra-Prh bilaterally cannulated adult Dark Agouti rats. Drugs or vehicle (saline) were directly infused into the Prh 15 min before training to verify the role of nNOS and CB1 in visual recognition memory acquisition. Object recognition memory was tested at 20 min and 24h after the end of the training phase. Results Electrophysiological experiments in Prh slices from juvenile rats showed that 5Hz-LTD is due to the activation of the NOS/sGC/PKG pathway, whereas Cch-LTD relies on NOS/sGC but not PKG activation. By contrast, NO does not appear to be involved in LTP in this preparation. Furthermore, I found that eCBs are involved in LTP induction, but not in basal synaptic transmission, 5Hz-LTD and Cch-LTD. Behavioural experiments demonstrated that the blockade of nNOS impairs rat visual recognition memory tested at 24 hours, but not at 20 min; however, the blockade of CB1 did not affect visual recognition memory acquisition tested at both time points specified. In three month-old Tg2576 mice, deficits in basal synaptic transmission and 5Hz-LTD were observed compared to littermate controls. Conclusions The results obtained in Prh slices from juvenile rats indicate that NO and CB1 play a role in the induction of LTD and LTP, respectively. These results are confirmed by the observation that nNOS, but not CB1, is involved in visual recognition memory acquisition. The preliminary results obtained in the murine model of Alzheimer’s disease indicate that deficits in synaptic transmission and plasticity occur very early in Prh; further investigations are required to characterize the molecular mechanisms underlying these deficits.