Analisi di cross-correlazione di profili recettori di cellule semplici in V1

In questa tesi viene presentata un’analisi dettagliata sulla struttura di profili recettori di neuroni coinvolti nell’elaborazione visiva, con particolare attenzione per le cellule appartenenti alla corteccia visiva primaria (V1). Dopo aver illustrato brevemente il percorso effettuato dall’informazione visiva, costituito da retina, nucleo genicolato laterale e V1, vengono descritte la struttura e le principali caratteristiche di profili recettori dei neuroni appartenenti ad ognuno di questi livelli di elaborazione. Per modellare i profili recettori di cellule corticali in V1 si è deciso di utilizzare filtri bidimensionali realizzati mediante funzioni di Gabor nel dominio spaziale. Questo modello ha, infatti, il grande vantaggio di possedere alcune tra le maggiori proprietà dei profili recettori di neuroni appartenenti a V1: struttura del profilo recettore nello spazio (x,y), selettività in orientazione e in frequenza spaziale, indipendenza dalla fase dello stimolo. Viene successivamente presentato il concetto di campo di associazione visivo, mediante il quale sono determinate le caratteristiche principali (posizione spaziale ed orientazione) che diversi oggetti devono possedere per essere percepiti non come unità singole, ma come un unico elemento. I campi di associazione possono essere modellati mediante l’utilizzo del sistema di equazioni differenziali proposto da Citti-Sarti, le cui soluzioni sono curve integrali adatte a ricostruire la struttura dei campi di associazione, come proposti da Field, Hayes ed Hess. Diverse ipotesi sono state presentate su come cellule appartenenti a V1 siano in grado di realizzare simili campi di associazione, ed in particolare, da dove queste possano prendere le informazioni necessarie per farlo. Una di queste è quella sostenuta dai dati di Bosking et al., secondo i quali le connessioni intracorticali più fitte sono quelle tra neuroni non adiacenti tra loro, i cui profili recettori sono co-orientati (con la stessa orientazione preferenziale) e co-assiali (disposti lungo un asse del campo visivo che corrisponde all’orientazione preferenziale). L’analisi effettuata in questa tesi ha come obbiettivo proprio quello di ottenere informazioni utili su come cellule corticali siano legate alla fenomenologia dei campi di associazione. Come già detto, un filtro di Gabor bidimensionale può essere considerato un buon modello per profili recettori di questo tipo di cellule e quindi è possibile definirlo in maniera astratta come l’unità fondamentale nel processo di elaborazione visiva. Per questo motivo viene effettuata un’analisi di cross-correlazione tra un filtro di Gabor con una determinata orientazione e una famiglia di filtri di Gabor aventi n orientazioni. I risultati ottenuti sono stati trattati utilizzando la tecnica di soppressione dei non massimi, in modo da estrarre per ogni punto dell’immagine l’orientazione per la quale si ottiene la risposta massima. Successivamente, dai dati è stato possibile calcolare delle curve integrali simili a quelle ottenute dal modello differenziale proposto da Citti-Sarti. I risultati ottenuti da questa analisi si sono rivelati utili per comprendere più nel dettaglio i processi di elaborazione dei neuroni corticali, ed in particolare, per capire in che modo le informazioni necessarie per la realizzazione di strutture complesse ed articolate come quelle dei campi di associazione, siano già contenute intrinsecamente all’interno di ogni cellula corticale, unità fondamentale dell’elaborazione visiva.

Il Teorema di Connettività per i Campi Vettoriali di Hörmander, e Applicazioni

Lo scopo di questa Tesi di Laurea è quello di dimostrare il Teorema di Connettività per un sistema di Hörmander di campi vettoriali, il quale ci fornisce una condizione sufficiente alla connessione di un aperto di R^N tramite curve integrali a tratti dei campi vettoriali stessi e dei loro opposti, e presentarne alcune applicazioni. Nel primo Capitolo daremo i prerequisiti necessari alla trattazione degli altri tre, con particolare attenzione ad un Lemma che mette in relazione le curve integrali del commutatore di m campi vettoriali con la composizione di un opportuno numero di mappe flusso dei campi vettoriali che costituiscono il commutatore. Il secondo Capitolo è interamente dedicato alla dimostrazione del Teorema di Connettività e all'analisi della definizione delle curve subunitarie in un aperto rispetto ad una famiglia di campi vettoriali X, dette curve X-subunitarie. Nel terzo Capitolo forniremo una introduzione alla distanza di Carnot-Carathéodory, detta anche distanza di X-controllo, arrivando a dimostrare il notevolissimo Teorema di Chow-Rashewskii, il quale ci fornisce, sotto le ipotesi del Teorema di Connettività, una stima tra la metrica Euclidea e la distanza di X-controllo, mediante due disuguaglianze. Queste ultime implicano anche una equivalenza tra la topologia indotta dalla distanza di X-controllo e la topologia Euclidea. Nel quarto e ultimo Capitolo, indagheremo gli insiemi di propagazione tramite curve integrali dei campi vettoriali in X e tramite curve X-subunitarie. Utilizzando la definizione di invarianza di un insieme rispetto ad un campo vettoriale e avvalendosi del Teorema di Nagumo-Bony, dimostreremo che: la chiusura dei punti raggiungibili, partendo da un punto P in un aperto fissato, tramite curve integrali a tratti dei campi vettoriali in X e dei loro opposti, è uguale alla chiusura dei punti raggiungibili, sempre partendo da P, tramite un particolare sottoinsieme di curve X-subunitarie C^1 a tratti.

Principio di Propagazione del Massimo e Applicazione agli Operatori di Hörmander

Questa Tesi di Laurea si propone di studiare il cosiddetto Principio di Propagazione del Massimo per alcune operatori alle derivate parziali lineari del secondo ordine semiellittici e omogenei. Proviamo infatti che, data una funzione subarmonica per un operatore della tipologia di sopra, se questa funzione ammette un punto di massimo interno al suo dominio di definizione, allora questo massimo si "propaga" lungo le curve integrali dei campi vettoriali principali per l'operatore. Come applicazione di questo risultato, verifichiamo che alcuni operatori di tipo somma di quadrati di Hörmander godono del cosiddetto Principio del Massimo Forte: cioè, se una funzione subarmonica per questi operatori ammette un punto di massimo interno, allora è costante.

Individuazione dei campi recettori di cellule in corteccia visiva primaria (v1), attraverso lo studio di dati ad alta dimensionalita

Il progetto di ricerca che ho svolto in questi mesi si è focalizzato sull'integrazione dei risultati raggiunti grazie all'elaborazione di nuovi dati sperimentali. Questi sono stati prelevati dalla corteccia visiva di macachi, attraverso l'utilizzo di tecniche di registrazione elettro-fisiologiche mediante array di micro-elettrodi[25], durante la presentazionedi alcuni filmati (sequenze di immagini o frames). Attraverso la tecnica del clustering, dalle registrazioni degli esperimenti sono stati raggruppati gli spike appartenenti ad uno stesso neurone, sfruttando alcune caratteristiche come la forma del potenziale d'azione. Da questa elaborazione e stato possibile risalire a quali stimoli hanno prodotto una risposta neurale. I dati messi a disposizione da Ringach non potevano essere trattati direttamente con le tecniche della spike-triggered average e della spike-triggered covariance a causa di alcune loro caratteristiche. Utilizzando filtri di Gabor bidimensionali e l'energia di orientazione e stato pero possibile modellare la risposta di cellule complesse in corteccia visiva primaria. Applicare questi modelli su dati ad alta dimensionalita immagini molto grandi), sfruttando la tecnica di standardizzazione (Z-score), ha permesso di individuare la regione, la scala e l'orientazione all'interno del piano immagine dei profili recettivi delle cellule di cui era stata registrata l'attività neurale. Ritagliare tale regione e applicare la spike-triggered covariance su dati della giusta dimensionalita, permetterebbe di risalire ai profili recettivi delle cellule eccitate in un preciso momento, da una specifica immagine e ad una precisa scala e orientazione. Se queste ipotesi venissero confermate si potrebbe marcare e rafforzare la bontà del modello utilizzato per le cellule complesse in V1 e comprendere al meglio come avviene l'elaborazione delle immagini.

Sistemi endorfinergici e modulazione di segnali molecolari e profili trascrizionali coinvolti in processi di protezione e autoriparazione del miocardio danneggiato

Con il termine IPC (precondizionamento ischemico) si indica un fenomeno per il quale, esponendo il cuore a brevi cicli di ischemie subletali prima di un danno ischemico prolungato, si conferisce una profonda resistenza all’infarto, una delle principali cause di invalidità e mortalità a livello mondiale. Studi recenti hanno suggerito che l’IPC sia in grado di migliorare la sopravvivenza, la mobilizzazione e l’integrazione di cellule staminali in aree ischemiche e che possa fornire una nuova strategia per potenziare l’efficacia della terapia cellulare cardiaca, un’area della ricerca in continuo sviluppo. L’IPC è difficilmente trasferibile nella pratica clinica ma, da anni, è ben documentato che gli oppioidi e i loro recettori hanno un ruolo cardioprotettivo e che attivano le vie di segnale coinvolte nell’IPC: sono quindi candidati ideali per una possibile terapia farmacologica alternativa all’IPC. Il trattamento di cardiomiociti con gli agonisti dei recettori oppioidi Dinorfina B, DADLE e Met-Encefalina potrebbe proteggere, quindi, le cellule dall’apoptosi causata da un ambiente ischemico ma potrebbe anche indurle a produrre fattori che richiamino elementi staminali. Per testare quest’ipotesi è stato messo a punto un modello di “microambiente ischemico” in vitro sui cardiomioblasti di ratto H9c2 ed è stato dimostrato che precondizionando le cellule in modo “continuativo” (ventiquattro ore di precondizionamento con oppioidi e successivamente ventiquattro ore di induzione del danno, continuando a somministrare i peptidi oppioidi) con Dinorfina B e DADLE si verifica una protezione diretta dall’apoptosi. Successivamente, saggi di migrazione e adesione hanno mostrato che DADLE agisce sulle H9c2 “ischemiche” spronandole a creare un microambiente capace di attirare cellule staminali mesenchimali umane (FMhMSC) e di potenziare le capacità adesive delle FMhMSC. I dati ottenuti suggeriscono, inoltre, che la capacità del microambiente ischemico trattato con DADLE di attirare le cellule staminali possa essere imputabile alla maggiore espressione di chemochine da parte delle H9c2.

I profili fiscali delle operazioni di riorganizzazione societaria transfrontaliere nell'Unione Europea: Il regime fiscale comune della direttiva 2009/133/CE e le prospettive di sviluppo normativo

La tesi affronta le problematiche fiscali della riorganizzazione societaria e la soluzione adoperata nell’Unione europea per le operazioni di carattere transfrontaliere. Si parte dalla definizione del termine “riorganizzazione societaria”, evidenziando le sue matici economiche e la varietà del suo contenuto secondo l’ordinamento giuridico e la branca del diritto di riferimento. Si prosegue sulla correlazione fra l’ampliazione del contenuto della libertà di stabilimento, dovuta maggiormente all’attività interpretativa della Corte di giustizia, e l’allargamento del concetto di riorganizzazione societaria nel quadro normativo dell’Unione. Si procede dunque all’analisi del regime fiscale comune della direttiva 2009/133/CE intravedendosi i suoi sviluppi successivi. In sede di conclusioni, si apporta un breve riassunto sullo stato della questione in Brasile e si riflette sull’attendibilità del modello impositivo dell’Unione quale parametro per una futura riforma fiscale in Brasile.

Computational adjustment technique for digital mammographic images based on the digitizer characteristic curve

We evaluated the performance of a novel procedure for segmenting mammograms and detecting clustered microcalcifications in two types of image sets obtained from digitization of mammograms using either a laser scanner, or a conventional ""optical"" scanner. Specific regions forming the digital mammograms were identified and selected, in which clustered microcalcifications appeared or not. A remarkable increase in image intensity was noticed in the images from the optical scanner compared with the original mammograms. A procedure based on a polynomial correction was developed to compensate the changes in the characteristic curves from the scanners, relative to the curves from the films. The processing scheme was applied to both sets, before and after the polynomial correction. The results indicated clearly the influence of the mammogram digitization on the performance of processing schemes intended to detect microcalcifications. The image processing techniques applied to mammograms digitized by both scanners, without the polynomial intensity correction, resulted in a better sensibility in detecting microcalcifications in the images from the laser scanner. However, when the polynomial correction was applied to the images from the optical scanner, no differences in performance were observed for both types of images. (C) 2008 SPIE and IS&T [DOI: 10.1117/1.3013544]

Rotation curve bifurcations as indicators of close recent galaxy encounters

Context. Rotation curves of interacting galaxies often show that velocities are either rising or falling in the direction of the companion galaxy. Aims. We seek to reproduce and analyse these features in the rotation curves of simulated equal-mass galaxies suffering a one-to-one encounter as possible indicators of close encounters. Methods. Using simulations of major mergers in 3D, we study the time evolution of these asymmetries in a pair of galaxies during the first passage. Results. Our main results are: (a) the rotation curve asymmetries appear right at pericentre of the first passage, (b) the significant disturbed rotation velocities occur within a small time interval, of similar to 0.5 Gyr h(-1), and, therefore, the presence of bifurcation in the velocity curve could be used as an indicator of the pericentre occurrence. These results are in qualitative agreement with previous findings for minor mergers and flybys.

Analysis of the E-J Curve of HTS Tapes Under DC and AC Magnetic Fields at 77 K

The evaluation of the electrical characteristics of technical HTS tapes are of the key importance in determining the design and operational features of superconducting power apparatuses as well as to understand the external factors which affect the superconducting performance. In this work we report the systematic measurements of the electric field versus current density, E-J relation of short samples for three commercial HTS tapes (BSCCO-2223 tapes, with and without steel reinforcement, and YBCO-coated conductor) at 77 K. In order to get sensitive and noiseless voltage signals the measurements were carried out with DC transport current and subjecting the broad surface tape to DC (0-300 mT) and AC (0-62 mT, 60 Hz) magnetic fields. The voltage is measured by a sensitive nanovoltmeter and the applied magnetic field is monitored by a Hall sensor placed on the tape broad surface. The comparison between the results obtained from the three tapes was done by fitting a power-law equation for currents in the vicinity of the critical current. For the current regime below the critical one a linear correlation of the electric field against the current density is observed. The BSCCO samples presented the same behavior, i.e., a decreasing of n-index with the increasing DC and AC magnetic field strength. Under AC field the decreasing slope of n-index is steeper as compared to DC field. The n-index curve for the YBCO tape showed similar behavior for AC field, however under DC field in the 0-390 mT range exhibited a slight decreasing of the n-index.

Identification of protein coding regions using the modified Gabor-wavelet transform

An important topic in genomic sequence analysis is the identification of protein coding regions. In this context, several coding DNA model-independent methods based on the occurrence of specific patterns of nucleotides at coding regions have been proposed. Nonetheless, these methods have not been completely suitable due to their dependence on an empirically predefined window length required for a local analysis of a DNA region. We introduce a method based on a modified Gabor-wavelet transform (MGWT) for the identification of protein coding regions. This novel transform is tuned to analyze periodic signal components and presents the advantage of being independent of the window length. We compared the performance of the MGWT with other methods by using eukaryote data sets. The results show that MGWT outperforms all assessed model-independent methods with respect to identification accuracy. These results indicate that the source of at least part of the identification errors produced by the previous methods is the fixed working scale. The new method not only avoids this source of errors but also makes a tool available for detailed exploration of the nucleotide occurrence.

Right adolescent idiopathic thoracic curve (Lenke 1 A and B): does cost of instrumentation and implant density improve radiographic and cosmetic parameters?

In adolescent idiopathic scoliosis (AIS) there has been a shift towards increasing the number of implants and pedicle screws, which has not been proven to improve cosmetic correction. To evaluate if increasing cost of instrumentation correlates with cosmetic correction using clinical photographs. 58 Lenke 1A and B cases from a multicenter AIS database with at least 3 months follow-up of clinical photographs were used for analysis. Cosmetic parameters on PA and forward bending photographs included angular measurements of trunk shift, shoulder balance, rib hump, and ratio measurements of waist line asymmetry. Pre-op and follow-up X-rays were measured for coronal and sagittal deformity parameters. Cost density was calculated by dividing the total cost of instrumentation by the number of vertebrae being fused. Linear regression and spearman`s correlation were used to correlate cost density to X-ray and photo outcomes. Three independent observers verified radiographic and cosmetic parameters for inter/interobserver variability analysis. Average pre-op Cobb angle and instrumented correction were 54A degrees (SD 12.5) and 59% (SD 25) respectively. The average number of vertebrae fused was 10 (SD 1.9). The total cost of spinal instrumentation ranged from $6,769 to $21,274 (Mean $12,662, SD $3,858). There was a weak positive and statistically significant correlation between Cobb angle correction and cost density (r = 0.33, p = 0.01), and no correlation between Cobb angle correction of the uninstrumented lumbar spine and cost density (r = 0.15, p = 0.26). There was no significant correlation between all sagittal X-ray measurements or any of the photo parameters and cost density. There was good to excellent inter/intraobserver variability of all photographic parameters based on the intraclass correlation coefficient (ICC 0.74-0.98). Our method used to measure cosmesis had good to excellent inter/intraobserver variability, and may be an effective tool to objectively assess cosmesis from photographs. Since increasing cost density only improves mildly the Cobb angle correction of the main thoracic curve and not the correction of the uninstrumented spine or any of the cosmetic parameters, one should consider the cost of increasing implant density in Lenke 1A and B curves. In the area of rationalization of health care expenses, this study demonstrates that increasing the number of implants does not improve any relevant cosmetic or radiographic outcomes.

Motor development curve from 0 to 12 months in infants born preterm

Aim: To trace a reference curve for motor development from birth up to 12 months of corrected chronological age in infants born preterm and low birth weight. Methods: This is a cross-sectional study with a sample of 308 preterm infants (53% boys) weighing < 2500 g at birth. The Alberta Infant Motor Scale (AIMS) was used for motor development assessment. Results: Comparing the motor performance of preterm infants with infants from a standardized sample on the AIMS, it was found that, except for the age group of the newborn, preterm infants showed lower motor development scores in comparison with the AIMS normative sample in all age groups between 1 and 12 months. The curve of motor development showed a continuous increase in the number of motor skills of preterm infants during their first 12 months of age. However, the average of motor acquisitions of preterm infants showed a nonlinear pattern with a standard indicator of stabilization between 8 and 10 months of age. Conclusion: Preterm infants, 1-12 months of age, showed motor development AIMS scores lower than the standards established in the normative sample. The findings may contribute as norm-reference for assessing the motor development of preterm infants in follow-up programmes in developing countries.

Effect of ion exchange on R-curve behavior of a dental porcelain

The objective of this study was to evaluate the effect of the ion exchange treatment on the R-curve behavior of a leucite-reinforced dental porcelain, testing the hypothesis that the ion exchange is able to improve the R-curve behavior of the porcelain studied. Porcelain disks were sintered, finely polished, and submitted to an ion exchange treatment with a KNO(3) paste. The R-curve behavior was assessed by fracturing the specimens in a biaxial flexure design after making Vickers indentations in the center of the polished surface with loads of 1.8, 3.1, 4.9, 9.8, 31.4, and 49.0 N. The results showed that the ion exchange process resulted in significant improvements in terms of fracture toughness and flexural strength as compared to the untreated material. Nevertheless, the rising R-curve behavior previously observed in the control group disappeared after the ion exchange treatment, i.e., fracture toughness did not increase with the increase in crack size for the treated group.

Effects of accentuated and reversed curve of Spee on apical root resorption

Introduction: In this study, we evaluated the influence of intrusion mechanics with accentuated and reversed curve of Spee on root resorption of the maxillary and mandibular incisors. Methods: A sample of 60 patients with Class I and Class II Division 1 malocclusions having nonextraction treatment was divided into 2 groups with the following characteristics: group 1 comprised 30 deepbite patients, treated with accentuated and reversed curve of Spee intrusion mechanics, with an initial mean age of 12.8 +/- 1.23 years (range, 10.01-15.32 years), and group 2 comprised 30 patients with normal overbite treated without intrusion mechanics, with an initial mean age of 12.87 +/- 1.43 years ( range, 10.02-15.36 years). Pretreatment and posttreatment periapical radiographs were used to evaluate root resorption. The groups were compared by using the Mann-Whitney U test. Correlation between root resorption and tooth movement was investigated with the Spearman correlation coefficient. Results: The deepbite group treated with accentuated and reversed curve of Spee had statistically greater root resorption ( 1.87) than the normal overbite group ( 1.54), at P=.017. Changes in overbite and vertical displacements of the maxillary central incisor apices had significant correlations to root resorption ( r = 0.30, P =.019; r = 0.27, P =.037, respectively). Conclusions: Accentuating and reversing the curve of Spee in the archwires to correct deep overbite causes more root resorption than nonintrusive mechanics.

Globalisation and sustainability: environmental Kuznets curve and the WTO

Economic globalisation is seen by many as a driving force for global economic growth. Yet opinion is divided about the benefits of this process, as highlighted by the WTO meeting in Seattle in late 1999. Proponents of economic globalisation view it as a positive force for environmental improvement and as a major factor increasing the likelihood of sustainable development through its likely boost to global investment. These proponents mostly appeal to analysis based on the environmental Kuznets curve (EKC) to support their views about environmental improvement. But EKC-analysis has significant deficiencies. Furthermore, it is impossible to be confident that the process of economic globalisation will result in sustainable development, if 'weak conditions' only are satisfied. 'Strong conditions' probably need to be satisfied to achieve sustainable development, and given current global institutional arrangements, these are likely to be violated by the economic globalisation process. Global political action seems to be needed-to avert a deterioration in the global environment and to prevent unsustainability of development. This exposition demonstrates the limitations of EKC-analysis, identifies positive and negative effects of economic globalisation on pollution levels, and highlights connections between globalisation and the debate about whether strong or weak conditions are required for sustainable development. The article concludes with a short discussion of the position of WTO in relation to trade and the environment and the seemingly de facto endorsement of WTO of weak conditions for sustainable development. It suggests that WTO's relative neglect of environmental concerns is no longer politically tenable and needs to be reassessed in the light of recent developments in economic analysis. The skew of economic growth, e.g. in favour of developing countries, is shown to be extremely important from a global environmental perspective. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.