Synchronization in a lattice model of pulse-coupled oscillators

We analyze the collective behavior of a lattice model of pulse-coupled oscillators. By means of computer simulations we find the relation between the intrinsic dynamics of each member of the population and their mutual interactions that ensures, in a general context, the existence of a fully synchronized regime. This condition turns out to be the same as that obtained for the globally coupled population. When the condition is not completely satisfied we find different spatial structures. This also gives some hints about self-organized criticality.

Pulse wave analysis aortic pressure . distole should also be considered

La rigidité anormalement haute des artères à grande conductance est un marqueur de l'augmentation du risque cardiovasculaire et est typiquement retrouvée chez les patients diabétiques ou hypertendus. Ces vaisseaux deviennent plus rigides avec l'âge, expliquant la haute prévalence d'hypertension systolique chez les personnes âgées. Cette rigidification agit sur la pression sanguine de plusieurs façons. Notamment la fonction windkessel est gênée, menant à l'augmentation de la pression systolique et de la pression puisée, la diminution de la pression diastolique, et ainsi à l'augmentation de la postcharge ventriculaire gauche associée à une probable diminution de la perfusion coronarienne. De plus, la propagation des ondes de pression le long de l'arbre vasculaire est accélérée, de sorte que les ondes réfléchies générées au site de décalage d'impédance atteignent l'aorte ascendante plus tôt par rapport au début de l'éjection ventriculaire, aboutissant à une augmentation de la pression systolique centrale, ce qui n'arriverait pas en présence de vaisseaux moins rigides. Dans ce cas, au contraire, les ondes de pression antérogrades et réfléchies voyages plus lentement, de sorte que les ondes de réflexion tendent à atteindre l'aorte centrale une fois l'éjection terminée, augmentant la pression diastolique et contribuant à la perfusion coronarienne. La tonométrie d'applanation est une méthode non invasive permettant l'évaluation de la forme de l'onde de pression au niveau l'aorte ascendante, basée sur l'enregistrement du pouls périphérique, au niveau radial dans notre étude. Nous pouvons dériver à partir de cette méthode un index d'augmentation systolique (sAIX) qui révèle quel pourcentage de la pression centrale est du aux ondes réfléchies. Plusieurs études ont montré que cet index est corrélé à d'autres mesures de la rigidité artérielle comme la vitesse de l'onde de pouls, qu'il augmente avec l'âge et avec les facteurs de risques cardiovasculaires, et qu'il est capable de préciser le pronostic cardiovasculaire. En revanche, peu d'attention a été portée à l'augmentation de la pression centrale diastolique due aux ondes réfléchies (dAIX). Nous proposons donc de mesurer cet index par un procédé d'analyse développé dans notre laboratoire, et ce dans la même unité que l'index systolique. Etant donné que les modifications de la paroi artérielle modulent d'une part la vitesse de l'onde de pouls (PWV) et d'autre part le temps de voyage aller-retour des ondes de pression réfléchies aux sites de réflexion, toute augmentation de la quantité d'énergie réfléchie atteignant l'aorte pendant la systole devrait être associée à une diminution de l'énergie arrivant au même point pendant la diastole. Notre étude propose de mesurer ces deux index, ainsi que d'étudier la relation de l'index d'augmentation diastolique (dAIX) avec la vitesse de propagation de l'onde de pouls (PWV) et avec le rythme cardiaque (HR), ce dernier étant connu pour influencer l'index d'augmentation systolique (sAIX) . L'influence de la position couchée et assise est aussi étudiée. Les mesures de la PWV et des sAIX et dAIX est réalisée chez 48 hommes et 45 femmes âgées de 18 à 70 ans, classés en 3 groupes d'âges. Les résultats montrent qu'en fonction de l'âge, le genre et la position du corps, il y a une relation inverse entre sAIX et dAIX. Lorsque PWV et HR sont ajoutés comme covariables à un modèle de prédiction comprenant l'âge, le genre et la position du corps comme facteurs principaux, sAIX est directement lié à PWV (p<0.0001) et inversement lié à HR (p<0.0001). Avec la même analyse, dAIX est inversement lié à PWV (p<0.0001) et indépendant du rythme cardiaque (p=0.52). En conclusion, l'index d'augmentation diastolique est lié à la rigidité vasculaire au même degré que l'index d'augmentation systolique, alors qu'il est affranchi de l'effet confondant du rythme cardiaque. La quantification de l'augmentation de la pression aortique diastolique due aux ondes réfléchies pourrait être une partie utile de l'analyse de l'onde de pouls.

Pattern selection in a lattice of pulse-coupled oscillators

We study spatio-temporal pattern formation in a ring of N oscillators with inhibitory unidirectional pulselike interactions. The attractors of the dynamics are limit cycles where each oscillator fires once and only once. Since some of these limit cycles lead to the same pattern, we introduce the concept of pattern degeneracy to take it into account. Moreover, we give a qualitative estimation of the volume of the basin of attraction of each pattern by means of some probabilistic arguments and pattern degeneracy, and show how they are modified as we change the value of the coupling strength. In the limit of small coupling, our estimative formula gives a pefect agreement with numerical simulations.

Mechanisms of synchronization and pattern formation in a lattice of pulse-coupled oscillators

We analyze the physical mechanisms leading either to synchronization or to the formation of spatiotemporal patterns in a lattice model of pulse-coupled oscillators. In order to make the system tractable from a mathematical point of view we study a one-dimensional ring with unidirectional coupling. In such a situation, exact results concerning the stability of the fixed of the dynamic evolution of the lattice can be obtained. Furthermore, we show that this stability is the responsible for the different behaviors.

Bilateral symmetry of radial pulse in high-level tennis players : implications for the validity of central aortic pulse wave analysis

Rapport de synthèse Ce travail de thèse s'articule autour de l'importance de l'évaluation de la fonction vasculaire et des répercussions au niveau central, cardiaque, des perturbations du réseau vasculaire. Les maladies cardiovasculaires sont prédominantes dans notre société et causes de morbidité et mortalité importante. La mesure de la pression artérielle classique reste le moyen le plus utilisé pour suivre la santé des vaisseaux, mais ne reflète pas directement ce qui se passe au niveau du coeur. La tonométrie d'aplanation permet depuis quelques années de mesurer l'onde de pouls radial, et par le biais d'une fonction mathématique de transfert validée, il est possible d'en déduire la forme et Γ amplitude de l'onde de pouls central, donc de la pression aortique centrale. Cette dernière est un reflet bien plus direct de la post-charge cardiaque, et de nombreuses études cliniques actuelles s'intéressent à cette mesure pour stratifier le risque ou évaluer l'effet d'un traitement vasculaire. Toutefois, bien que cet outil soit de plus en plus utilisé, il est rarement précisé si la latéralité de la mesure joue un rôle, sachant que certaines propriétés des membres supérieurs peuvent être affectées par un usage préférentiel (masse musculaire, densité osseuse, diamètre des artères, capillarisation musculaire, et même fonction endothéliale). On a en effet observé que ces divers paramètre étaient tous augmentés sur un bras entraîné. Dès lors on peut se poser la question de l'influence de ces adaptations physiologiques sur la mesure indirecte effectuée par le biais du pouls radial. Nous avons investigué les deux membres supérieurs de sujets jeunes et sédentaires (SED), ainsi que ceux de sujets sportifs avec un développement fortement asymétrique des bras, soit des joueurs de tennis de haut niveau (TEN). Des mesures anthropométriques incluant la composition corporelle et la circonférence des bras et avant-bras ont montré que TEN présente une asymétrie hautement significative aux deux mesures entre le bras dominant (entraîné) et l'autre, ce qui est aussi présent pour la force de serrage (mesurée au dynamomètre de Jamar). L'analyse des courbes centrales de pouls ne montre aucune différence entre les deux membres dans chaque groupe, par contre on peut observer une différence entre SED et TEN, avec un index d'augmentation diastolique qui est 50 % plus élevé chez TEN. Les index d'augmentation systolique sont identiques dans les deux groupes. On peut retenir de cette étude la validité de la méthode de tonométrie d'aplanation quel que soit le bras utilisé (dominant ou non-dominant) et ce même si une asymétrie conséquente est présente. Ces données sont clairement nouvelles et permettent de s'affranchir de cette variable dans la mesure d'un paramètre cardiovasculaire dont l'importance est actuellement grandissante. Les différences d'index diastolique sont expliquées par la fréquence cardiaque et la vitesse de conduction de l'onde de pouls plus basses chez TEN, causant un retard diastolique du retour de l'onde au niveau central, phénomène précédemment bien décrit dans la littérature.

Pulse pressure variation-guided fluid therapy after cardiac surgery: A pilot before-and-after trial.

PURPOSE: The aim of this study is to study the feasibility, safety, and physiological effects of pulse pressure variation (PPV)-guided fluid therapy in patients after cardiac surgery. MATERIALS AND METHODS: We conducted a pilot prospective before-and-after study during mandatory ventilation after cardiac surgery in a tertiary intensive care unit. We introduced a protocol to deliver a fluid bolus for a PPV ≥13% for at least >10 minutes during the intervention period. RESULTS: We studied 45 control patients and 53 intervention patients. During the intervention period, clinicians administered a fluid bolus on 79% of the defined PPV trigger episodes. Median total fluid intake was similar between 2 groups during mandatory ventilation (1297 mL [interquartile range 549-1968] vs 1481 mL [807-2563]; P = .17) and the first 24 hours (3046 mL [interquartile range 2317-3982] vs 3017 mL [2192-4028]; P = .73). After adjusting for several baseline factors, PPV-guided fluid management significantly increased fluid intake during mandatory ventilation (P = .004) but not during the first 24 hours (P = .47). Pulse pressure variation-guided fluid therapy, however, did not significantly affect hemodynamic, renal, and metabolic variables. No serious adverse events were noted. CONCLUSIONS: Pulse pressure variation-guided fluid management was feasible and safe during mandatory ventilation after cardiac surgery. However, its advantages may be clinically small.

Immunogenicity and safety of an intradermal boosting strategy for vaccination against influenza in lung transplant recipients.

The immunogenicity of influenza vaccine is suboptimal in lung transplant recipients. Use of a booster dose and vaccine delivery by the intradermal rather than intramuscular route may improve response. We prospectively evaluated the immunogenicity and safety of a 2-dose boosting strategy of influenza vaccine. Sixty lung transplant recipients received a standard intramuscular injection of the 2006-2007 inactivated influenza vaccine, followed 4 weeks later by an intradermal booster of the same vaccine. Immunogenicity was assessed by measurement of geometric mean titer of antibodies after both the intramuscular injection and the intradermal booster. Vaccine response was defined as 4-fold or higher increase of antibody titers to at least one vaccine antigen. Thirty-eight out of 60 patients (63%) had a response after intramuscular vaccination. Geometric mean titers increased for all three vaccine antigens following the first dose (p &lt; 0.001). However, no significant increases in titer were observed after the booster dose for all three antigens. Among nonresponders, 3/22 (13.6%) additional patients responded after the intradermal booster (p = 0.14). The use of basiliximab was associated with a positive response (p = 0.024). After a single standard dose of influenza vaccine, a booster dose given by intradermal injection did not significantly improve vaccine immunogenicity in lung transplant recipients.

Enhanced pulse propagation in non-linear arrays of oscillators

The propagation of a pulse in a nonlinear array of oscillators is influenced by the nature of the array and by its coupling to a thermal environment. For example, in some arrays a pulse can be speeded up while in others a pulse can be slowed down by raising the temperature. We begin by showing that an energy pulse (one dimension) or energy front (two dimensions) travels more rapidly and remains more localized over greater distances in an isolated array (microcanonical) of hard springs than in a harmonic array or in a soft-springed array. Increasing the pulse amplitude causes it to speed up in a hard chain, leaves the pulse speed unchanged in a harmonic system, and slows down the pulse in a soft chain. Connection of each site to a thermal environment (canonical) affects these results very differently in each type of array. In a hard chain the dissipative forces slow down the pulse while raising the temperature speeds it up. In a soft chain the opposite occurs: the dissipative forces actually speed up the pulse, while raising the temperature slows it down. In a harmonic chain neither dissipation nor temperature changes affect the pulse speed. These and other results are explained on the basis of the frequency vs energy relations in the various arrays

Vaccination des requérants d'asile dans le canton de Vaud [Vaccination of asylum seekers in the canton Vaud, Switzerland].

Even if only a small proportion of asylum seekers obtains a permanent resident permit, a significant number of them stay for a prolonged or indefinite period in Switzerland in a legal or illegal way. The asylum seekers can be either vectors or victims of infectious diseases. Some of these diseases can be prevented by vaccination. This article summarizes the recent decisions which have been taken in the canton Vaud concerning the vaccination of asylum seekers. These new recommendations privilege a large coverage of a maximum number of asylum seekers. Vaccinations against varicella and human papillomavirus will be proposed in addition to the already previously recommended vaccines. Finally the medical visits for the vaccinations will also be an opportunity to screen for chronic hepatitis B which has been neglected until now.

Dramatic decline of serogrup C meningococcal disease incidence in Catalonia (Spain) 24 months after a mass vaccination programme of children and young people

STUDY OBJECTIVES The objective of this study was to evaluate the effectiveness of a mass vaccination programme carried out in Catalonia (Spain) in the last quarter of 1997 in response to an upsurge of serogroup C meningococcal disease (SCMD). DESIGN Vaccination coverage in the 18 month to 19 years age group was investigated by means of a specific vaccination register. Vaccination effectiveness was calculated using the prospective cohort method. Cases of SCMD were identified on the basis of compulsory reporting and microbiological notification by hospital laboratories. Vaccination histories were investigated in all cases. Unadjusted and age adjusted vaccination effectiveness referred to the time of vaccination and the corresponding 95% confidence intervals (CI) were estimated at 6, 12, 18 and 24 months of follow up. SETTING All population aged 18 months to 19 years of Catalonia. MAIN RESULTS A total of seven cases of SCMD were detected at six months of follow up (one in the vaccinated cohort), 12 cases at 12 months (one in the vaccinated cohort), 19 cases at 18 months (two in the vaccinated cohort) and 24 at 24 months (two in the vaccinated cohort). The age adjusted effectiveness was 84% (95%CI 30, 97) at six months, 92% (95%CI 63, 98) at 12 months, 92% (95% CI 71, 98) at 18 months and 94% (95%CI 78, 98) at 24 months. In the target population, cases have been reduced by more than two thirds (68%) two years after the vaccination programme. In the total population the reduction was 43%. CONCLUSION Vaccination effectiveness has been high in Catalonia, with a dramatic reduction in disease incidence in the vaccinated cohort accompanied by a relevant reduction in the overall population. Given that vaccination coverage was only 54.6%, it may be supposed that this vaccination effectiveness is attributable, in part, to the herd immunity conferred by the vaccine.

Antibody-mediated and cellular immune responses induced in naive volunteers by vaccination with long synthetic peptides derived from the Plasmodium vivax circumsporozoite protein.

Plasmodium vivax circumsporozoite (CS) protein is a leading malaria vaccine candidate. We describe the characterization of specific immune responses induced in 21 malaria-naive volunteers vaccinated with long synthetic peptides derived from the CS protein formulated in Montanide ISA 720. Both antibody- and cell-mediated immune responses were analyzed. Antibodies were predominantly of IgG1 and IgG3 isotypes, recognized parasite proteins on the immunofluorescent antibody test, and partially blocked sporozoite invasion of hepatoma cell lines in vitro. Peripheral blood mononuclear cells from most volunteers (94%) showed IFN-γ production in vitro upon stimulation with both long signal peptide and short peptides containing CD8+ T-cell epitopes. The relatively limited sample size did not allow conclusions about HLA associations with the immune responses observed. In summary, the inherent safety and tolerability together with strong antibody responses, invasion blocking activity, and the IFN-γ production induced by these vaccine candidates warrants further testing in a phase II clinical trial.