Développement d’un système de spectroscopie infrarouge résolue temporellement pour la quantification des concentrations d’hémoglobine cérébrale

L’étude du cerveau humain est un domaine en plein essor et les techniques non-invasives de l’étudier sont très prometteuses. Afin de l’étudier de manière non-invasive, notre laboratoire utilise principalement l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) et l’imagerie optique diffuse (IOD) continue pour mesurer et localiser l’activité cérébrale induite par une tâche visuelle, cognitive ou motrice. Le signal de ces deux techniques repose, entre autres, sur les concentrations d’hémoglobine cérébrale à cause du couplage qui existe entre l’activité neuronale et le flux sanguin local dans le cerveau. Pour être en mesure de comparer les deux signaux (et éventuellement calibrer le signal d’IRMf par l’IOD), où chaque signal est relatif à son propre niveau de base physiologique inconnu, une nouvelle technique ayant la capacité de mesurer le niveau de base physiologique est nécessaire. Cette nouvelle technique est l’IOD résolue temporellement qui permet d’estimer les concentrations d’hémoglobine cérébrale. Ce nouveau système permet donc de quantifier le niveau de base physiologique en termes de concentrations d’hémoglobine cérébrale absolue. L’objectif général de ma maîtrise était de développer un tel système afin de l’utiliser dans une large étude portant sur la condition cardiovasculaire, le vieillissement, la neuroimagerie ainsi que les performances cognitives. Il a fallu tout d’abord construire le système, le caractériser puis valider les résultats avant de pouvoir l’utiliser sur les sujets de recherche. La validation s’est premièrement réalisée sur des fantômes homogènes ainsi qu’hétérogènes (deux couches) qui ont été développés. La validation des concentrations d’hémoglobine cérébrale a été réalisée via une tâche cognitive et appuyée par les tests sanguins des sujets de recherche. Finalement, on présente les résultats obtenus dans une large étude employant le système d’IOD résolue temporellement en se concentrant sur les différences reliées au vieillissement.

Quantitative functional neuroimaging of cerebral physiology in healthy aging

Les études d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ont pour prémisse générale l’idée que le signal BOLD peut être utilisé comme un succédané direct de l’activation neurale. Les études portant sur le vieillissement cognitif souvent comparent directement l’amplitude et l’étendue du signal BOLD entre des groupes de personnes jeunes et âgés. Ces études comportent donc un a priori additionnel selon lequel la relation entre l’activité neurale et la réponse hémodynamique à laquelle cette activité donne lieu restent inchangée par le vieillissement. Cependant, le signal BOLD provient d’une combinaison ambiguë de changements de métabolisme oxydatif, de flux et de volume sanguin. De plus, certaines études ont démontré que plusieurs des facteurs influençant les propriétés du signal BOLD subissent des changements lors du vieillissement. L’acquisition d’information physiologiquement spécifique comme le flux sanguin cérébral et le métabolisme oxydatif permettrait de mieux comprendre les changements qui sous-tendent le contraste BOLD, ainsi que les altérations physiologiques et cognitives propres au vieillissement. Le travail présenté ici démontre l’application de nouvelles techniques permettant de mesurer le métabolisme oxydatif au repos, ainsi que pendant l’exécution d’une tâche. Ces techniques représentent des extensions de méthodes d’IRMf calibrée existantes. La première méthode présentée est une généralisation des modèles existants pour l’estimation du métabolisme oxydatif évoqué par une tâche, permettant de prendre en compte tant des changements arbitraires en flux sanguin que des changements en concentrations sanguine d’O2. Des améliorations en terme de robustesse et de précisions sont démontrées dans la matière grise et le cortex visuel lorsque cette méthode est combinée à une manipulation respiratoire incluant une composante d’hypercapnie et d’hyperoxie. Le seconde technique présentée ici est une extension de la première et utilise une combinaison de manipulations respiratoires incluant l’hypercapnie, l’hyperoxie et l’administration simultanée des deux afin d’obtenir des valeurs expérimentales de la fraction d’extraction d’oxygène et du métabolisme oxydatif au repos. Dans la deuxième partie de cette thèse, les changements vasculaires et métaboliques liés à l’âge sont explorés dans un groupe de jeunes et aînés, grâce au cadre conceptuel de l’IRMf calibrée, combiné à une manipulation respiratoire d’hypercapnie et une tâche modifiée de Stroop. Des changements de flux sanguin au repos, de réactivité vasculaire au CO2 et de paramètre de calibration M ont été identifiés chez les aînés. Les biais affectant les mesures de signal BOLD obtenues chez les participants âgés découlant de ces changements physiologiques sont de plus discutés. Finalement, la relation entre ces changements cérébraux et la performance dans la tâche de Stroop, la santé vasculaire centrale et la condition cardiovasculaire est explorée. Les résultats présentés ici sont en accord avec l’hypothèse selon laquelle une meilleure condition cardiovasculaire est associée à une meilleure fonction vasculaire centrale, contribuant ainsi à l’amélioration de la santé vasculaire cérébrale et cognitive.

Caractérisation d'IGFBP-2 comme biomarqueur intégrateur de la santé cardiométabolique

La protéine de liaison aux facteurs de croissance analogues à l’insuline (IGFBP)-2 est une protéine circulante fortement associée à la résistance à l’insuline qui module les effets métaboliques d’IGF-I et IGF-II en s’y associant directement, et qui exerce aussi des actions IGF-indépendantes via sa liaison à la matrice extracellulaire et aux intégrines. Chez l’homme, de faibles niveaux d’IGFBP-2 sont associés à un profil lipidique délétère, ainsi qu’à une augmentation de la masse grasse et de la résistance à l’insuline. Les travaux décrits dans cette thèse montrent chez l’humain et la souris que les niveaux d’IGFBP-2 sont associés de manière indépendante aux composantes du risque cardiométabolique. Chez l’homme, de faibles niveaux d’IGFBP-2 sont associés à la dyslipidémie athérogène. Une valeur seuil d’IGFBP-2 de 221.5 ng/mL a permis de discriminer entre les sujets métaboliquement sains et ceux répondant aux critères du syndrome métabolique. En plus de son association avec la résistance à l’insuline et les composantes du profil lipidique, de faibles niveaux d’IGFBP-2 sont associés à une fonction cardiaque diminuée chez les patients atteints de sténose aortique, tel qu’évaluée par le volume d’éjection indexé, un indice de fonction global du ventricule gauche qui intègre la fonction pompe et le remodelage du tissu. Chez l’homme, des niveaux d’IGFBP-2 élevés sont associés à un tissu adipeux brun plus volumineux ainsi qu’à une activité métabolique plus importante de ce dernier. Ces observations, telles qu’évaluées par PET/CT, sont aussi validées chez les souris surexprimant la forme humaine d’IGFBP-2. Nos travaux démontrent que les niveaux d’IGFBP-2 sont fortement associés au métabolisme des lipoprotéines et des lipides, à la fonction cardiaque ainsi qu’à l’activité du tissu adipeux brun. L’influence des niveaux d’IGFBP-2 par différentes altérations métaboliques menant à l’augmentation du risque cardiométabolique pourrait faire de ce dernier un biomarqueur précoce et intégrateur. Les travaux exposés dans la présente thèse soulignent aussi un rôle mécanistique potentiel pour IGFBP-2 dans la protection contre certaines altérations du métabolisme.

Évaluation d'un programme interdisciplinaire en prévention primaire cardiovasculaire sur la condition physique et la pratique d'activité physique

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Évaluation d'un programme interdisciplinaire en prévention primaire cardiovasculaire sur la condition physique et la pratique d'activité physique

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les effets d'un programme d'aquaforme sur la condition physique et le bien-être psychologique chez des femmes sédentaires

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les effets d'un programme d'aquaforme sur la condition physique et le bien-être psychologique chez des femmes sédentaires

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Intercepting moving targets: does memory from practice in a specific condition of target displacement affect movement timing?

This investigation aimed at assessing the extent to which memory from practice in a specific condition of target displacement modulates temporal errors and movement timing of interceptive movements. We compared two groups practicing with certainty of future target velocity either in unchanged target velocity or in target velocity decrease. Following practice, both experimental groups were probed in the situations of unchanged target velocity and target velocity decrease either under the context of certainty or uncertainty about target velocity. Results from practice showed similar improvement of temporal accuracy between groups, revealing that target velocity decrease did not disturb temporal movement organization when fully predictable. Analysis of temporal errors in the probing trials indicated that both groups had higher timing accuracy in velocity decrease in comparison with unchanged velocity. Effect of practice was detected by increased temporal accuracy of the velocity decrease group in situations of decreased velocity; a trend consistent with the expected effect of practice was observed for temporal errors in the unchanged velocity group and in movement initiation at a descriptive level. An additional point of theoretical interest was the fast adaptation in both groups to a target velocity pattern different from that practiced. These points are discussed under the perspective of integration of vision and motor control by means of an internal forward model of external motion.

Number of options in a movement sequence affects learners' behavior in a self-controlled practice condition

Self controlling practice implies a process of decision making which suggests that the options in a self controlled practice condition could affect learners The number of task components with no fixed position in a movement sequence may affect the (Nay learners self control their practice A 200 cm coincident timing track with 90 light emitting diodes (LEDs)-the first and the last LEDs being the warning and the target lights respectively was set so that the apparent speed of the light along the track was 1 33 m/sec Participants were required to touch six sensors sequentially the last one coincidently with the lighting of the tar get light (timing task) Group 1 (n=55) had only one constraint and were instructed to touch the sensors in any order except for the last sensor which had to be the one positioned close to the target light Group 2 (n=53) had three constraints the first two and the last sensor to be touched Both groups practiced the task until timing error was less than 30 msec on three consecutive trials There were no statistically significant differences between groups in the number of trials needed to reach the performance criterion but (a) participants in Group 2 created fewer sequences corn pared to Group 1 and (b) were more likely to use the same sequence throughout the learning process The number of options for a movement sequence affected the way learners self-controlled their practice but had no effect on the amount of practice to reach criterion performance.

Expert system for the assessment of power transformer insulation condition based on type-2 fuzzy logic systems

An efficient expert system for the power transformer condition assessment is presented in this paper. Through the application of Duval`s triangle and the method of the gas ratios a first assessment of the transformer condition is obtained in the form of a dissolved gas analysis (DGA) diagnosis according IEC 60599. As a second step, a knowledge mining procedure is performed, by conducting surveys whose results are fed into a first Type-2 Fuzzy Logic System (T2-FLS), in order to initially evaluate the condition of the equipment taking only the results of dissolved gas analysis into account. The output of this first T2-FLS is used as the input of a second T2-FLS, which additionally weighs up the condition of the paper-oil system. The output of this last T2-FLS is given in terms of words easily understandable by the maintenance personnel. The proposed assessing methodology has been validated for several cases of transformers in service. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effect of precracking method on K(Ic) results for medium-density polyethylene tested under cryogenic condition

The effect of different precracking methods on the results of linear elastic K(Ic) fracture toughness testing with medium-density polyethylene (MDPE) was investigated. Cryogenic conditions were imposed in order to obtain valid K(Ic) values from specimens of suitable size. Most conservative K(Ic) values were obtained by slow pressing a fresh razor blade at the notch root of the specimen. Due to the low deformation level imposed on the crack tip region, the slow pressing razor blade technique also produced less scatter in fracture toughness results. It has been shown that the slow stable crack growth preceding catastrophic brittle failure during K(Ic) tests in MOPE under cryogenic conditions should not be disregarded as it has relevant physical meaning and may affect the fracture toughness results. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Thermodynamic information system for diagnosis and prognosis of power plant operation condition

A thermodynamic information system for diagnosis and prognosis of an existing power plant was developed. The system is based on an analytic approach that informs the current thermodynamic condition of all cycle components, as well as the improvement that can be obtained in the cycle performance by the elimination of the discovered anomalies. The effects induced by components anomalies and repairs in other components efficiency, which have proven to be one of the main drawbacks in the diagnosis and prognosis analyses, are taken into consideration owing to the use of performance curves and corrected performance curves together with the thermodynamic data collected from the distributed control system. The approach used to develop the system is explained, the system implementation in a real gas turbine cogeneration combined cycle is described and the results are discussed. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A survey on the sanitary condition of commercial foods of plant origin sold in Brazil

The objective of the study was to evaluate the hygienic conditions and practices of commercial foods of plant origin in establishments and street marketed by street vendors in cities in the State of Rio de Janeiro, Brazil. Forty different sales points were evaluated (establishments that prepared and sold fruit juices and street vendors that commercialized fresh coconut water, sugarcane juice and orange juice) using a questionnaire with 12 items, divided into three blocks (salesmen/handlers, operations, installations). The results indicated that the activities related to the commerce of fruit beverages in the cities of Sao Goncalo and Rio de Janeiro required the elaboration of a set of actions by the Sanitary Vigilance Agency in order to improve the hygienic and sanitary level and minimize health risk to consumers. Important requirements in the legislation relevant to this type of food are still not followed; adequate packaging and storage of the raw material, obtaining the raw material from registered suppliers, hygiene of the handlers and adequate management of wastes produced during the activities in question are amongst the main items deserving attention. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effects of stimulus modality and task condition on blink startle modification and on electrodermal responses

Participants in Experiments 1 and 2 performed a discrimination and counting task to assess the effect of lead stimulus modality on attentional modification of the acoustic startle reflex. Modality of the discrimination stimuli was changed across subjects. Electrodermal responses were larger during task-relevant stimuli than during task-irrelevant stimuli in all conditions. Larger blink magnitude facilitation was found during auditory and visual task-relevant stimuli, but not for tactile stimuli. Experiment 3 used acoustic, visual, and tactile conditioned stimuli (CSs) in differential conditioning with an aversive unconditioned stimulus (US). Startle magnitude facilitation and electrodermal responses were larger during a CS that preceded the US than during a CS that was presented alone regardless of lead stimulus modality. Although not unequivocal, the present data pose problems for attentional accounts of blink modification that emphasize the importance of lead stimulus modality.

Investigations into effective methods for assessing the condition of insulation in aged power transformers

This paper investigates the effective diagnostic technique(s) for assessing the condition of insulation in aged power transformers. A number of electrical, mechanical and chemical techniques were investigated. Many of these techniques are already used by the utility engineers and two comparatively new techniques are proposed in this paper. Results showing the effectiveness of these diagnostics are presented and correlation between the techniques are also presented. Finally, merits and suitability of different techniques are discussed in this paper.