Increased eeg synchronization in schizophrenia patients by the glutathione precursor, n-acetyl-cysteine

Background: Glutathione (GSH) dysregulation at the gene, protein and functional levels observed in schizophrenia patients, and schizophrenia-like anomalies in GSH deficit experimental models, suggest that genetic glutathione synthesis impairments represent one major risk factor for the disease (Do et al., 2009). In a randomized, double blind, placebo controlled, add-on clinical trial of 140 patients, the GSH precursor N-Acetyl-Cysteine (NAC, 2 g/day, 6 months) significantly improved the negative symptoms and reduced side-effects due to antipsychotics (Berk et al., 2008). In a subset of patients (n=7), NAC (2 g/day, 2 months, cross-over design) also improved auditory evoked potentials, the NMDAdependent mismatch negativity (Lavoie et al, 2008). Methods: To determine whether increased GSH levels would modulate the topography of functional brain connectivity, we applied a multivariate phase synchronization (MPS) estimator (Knyazeva et al, 2008) to dense-array EEGs recorded during rest with eyes closed at the protocol onset, the point of crossover, and at its end. Phase synchronization phenomena are appealing because they can be associated to synchronized phases while the amplitudes stay uncorrelated. MPS measures the degree of interactions among the recorded neuronal oscillators by quantifiying to what extent they behave like a macro-oscillator (i.e. the oscillators are phase synchronous). To assess the whole-head synchronization topography, we computed the MPS sensor-wise over the cluster of locations defined by the sensor itself and he surrounding ones belonging to its second-order neighborhood (Carmeli et al, 2005). Such a cluster spans about 12 cm on average. Abstracts 245 Results: The whole-head imaging revealed a specific synchronization landscape in NAC compared to placebo condition. In particular, NAC increased MPS over frontal and left temporal regions in a frequency-specific manner. Importantly, the topography and direction of MPS changes were similar and robust in all 7 patients. Moreover, these changes correlated with the changes in the Liddle's score of disorganization (Liddle, 1987) thus linking EEG synchronization to the improvement of clinical picture. Discussion: The data suggest an important pathway towards new therapeutic strategies that target GSH dysregulation in schizophrenia. They also show the utility of MPS mapping as a marker of treatment efficacy.

Comparing ICA-based and single-trial topographic ERP analyses.

Single-trial analysis of human electroencephalography (EEG) has been recently proposed for better understanding the contribution of individual subjects to a group-analysis effect as well as for investigating single-subject mechanisms. Independent Component Analysis (ICA) has been repeatedly applied to concatenated single-trial responses and at a single-subject level in order to extract those components that resemble activities of interest. More recently we have proposed a single-trial method based on topographic maps that determines which voltage configurations are reliably observed at the event-related potential (ERP) level taking advantage of repetitions across trials. Here, we investigated the correspondence between the maps obtained by ICA versus the topographies that we obtained by the single-trial clustering algorithm that best explained the variance of the ERP. To do this, we used exemplar data provided from the EEGLAB website that are based on a dataset from a visual target detection task. We show there to be robust correspondence both at the level of the activation time courses and at the level of voltage configurations of a subset of relevant maps. We additionally show the estimated inverse solution (based on low-resolution electromagnetic tomography) of two corresponding maps occurring at approximately 300 ms post-stimulus onset, as estimated by the two aforementioned approaches. The spatial distribution of the estimated sources significantly correlated and had in common a right parietal activation within Brodmann's Area (BA) 40. Despite their differences in terms of theoretical bases, the consistency between the results of these two approaches shows that their underlying assumptions are indeed compatible.

A non-linear VAD for noisy environments

This paper deals with non-linear transformations for improving the performance of an entropy-based voice activity detector (VAD). The idea to use a non-linear transformation has already been applied in the field of speech linear prediction, or linear predictive coding (LPC), based on source separation techniques, where a score function is added to classical equations in order to take into account the true distribution of the signal. We explore the possibility of estimating the entropy of frames after calculating its score function, instead of using original frames. We observe that if the signal is clean, the estimated entropy is essentially the same; if the signal is noisy, however, the frames transformed using the score function may give entropy that is different in voiced frames as compared to nonvoiced ones. Experimental evidence is given to show that this fact enables voice activity detection under high noise, where the simple entropy method fails.

Climate and sea-level variations along the northwestern Tethyan margin during the Valanginian C-isotope excursion: Mineralogical evidence from the Vocontian Basin (SE France)

A high resolution mineralogical study (bulk-rock and clay-fraction) was carried out upon the hemipelagic strata of the Angles section (Vocontian Basin, SE France) in which the Valanginian positive C-isotope excursion occurs. To investigate sea-level fluctuations and climate change respectively, a Detrital Index (DI: (phyllosilicates and quartz)/calcite) and a Weathering Index (WI: kaolinite/(illite + chlorite)) were established and compared to second-order sea-level fluctuations. In addition, the mineralogical data were compared with the High Nutrient Index (HNI, based on calcareous nannofossil taxa) data obtained by Duchamp-Alphonse et al. (2007), in order to assess the link between the hydrolysis conditions recorded on the surrounding continents and the trophic conditions inferred for the Vocontian Basin. It appears that the mineralogical distribution along the northwestern Tethyan margin is mainly influenced by sea-level changes during the Early Valanginian (Pertransiens to Stephanophorus ammonite Zones) and by climate variations from the late Early Valanginian to the base of the Hauterivian (top of the Stephanophorus to the Radiatus ammonite Zones). The sea-level fall observed in the Pertransiens ammonite Zone (Early Valanginian) is well expressed by an increase in detrital inputs (an increase in the DI) associated with a more proximal source and a shallower marine environment, whereas the sea-level rise recorded in the Stephanophorus ammonite Zone corresponds to a decrease in detrital influx (a decrease in the DI) as the source becomes more distal and the environment deeper. Interpretation of both DI and WI, indicates that the positive C-isotope excursion (top of the Stephanophorus to the Verrucosum ammonite Zones) is associated with an increase of detrital inputs under a stable, warm and humid climate, probably related to greenhouse conditions, the strongest hydrolysis conditions being reached at the maximum of the positive C-isotope excursion. From the Verrucosum ammonite Zone to the base of the Hauterivian (Radiatus ammonite Zone) climatic conditions evolved from weak hydrolysis conditions and, most likely, a cooler climate (resulting in a decrease in detrital inputs) to a seasonal climate in which more humid seasons alternated with more arid ones. The comparison of the WI to the HNI shows that the nutrification recorded al: the Angles section from the top of the Stephanophorus to the Radiatus ammonite Zones (including the positive C-isotope shift), is associated with climatic changes in the source areas. At that time, increased nutrient inputs were generally triggered by increased weathering processes in the source areas due to acceleration in the hydrological cycle under greenhouse conditions This scenario accords with the widely questioned palaeoenvironmental model proposed by Lini et al., (1992) and suggests that increasing greenhouse conditions are the main factor that drove the palaeoenvironmental changes observed in the hemipelagic realm of the Vocontian Basin, during the Valanginian positive C-isotope shift. This high-resolution mineralogical study highlights short-term climatic changes during the Valanginian, probably associated to rapid changes in the C-cycle. Coeval Massive Parana-Etendeka flood basalt eruptions may explain such rapid perturbations. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Blind Inversion of Wiener System using a minimization-projection (MP) approach

In this paper, a new algorithm for blind inversion of Wiener systems is presented. The algorithm is based on minimization of mutual information of the output samples. This minimization is done through a Minimization-Projection (MP) approach, using a nonparametric “gradient” of mutual information.

Improving algorithm speed in PNL mixture separation and Wiener system inversion

This paper proposes a very simple method for increasing the algorithm speed for separating sources from PNL mixtures or invertingWiener systems. The method is based on a pertinent initialization of the inverse system, whose computational cost is very low. The nonlinear part is roughly approximated by pushing the observations to be Gaussian; this method provides a surprisingly good approximation even when the basic assumption is not fully satisfied. The linear part is initialized so that outputs are decorrelated. Experiments shows the impressive speed improvement.

Exploring Non-linear Transformations for an Entropybased Voice Activity Detector

In this paper we explore the use of non-linear transformations in order to improve the performance of an entropy based voice activity detector (VAD). The idea of using a non-linear transformation comes from some previous work done in speech linear prediction (LPC) field based in source separation techniques, where the score function was added into the classical equations in order to take into account the real distribution of the signal. We explore the possibility of estimating the entropy of frames after calculating its score function, instead of using original frames. We observe that if signal is clean, estimated entropy is essentially the same; but if signal is noisy transformed frames (with score function) are able to give different entropy if the frame is voiced against unvoiced ones. Experimental results show that this fact permits to detect voice activity under high noise, where simple entropy method fails.

Classificação de biodiesel na região do visível

Classification of biodiesel by oilseed type using pattern recognition techniques is described. The spectra of the samples were performed in the Visible region, requiring noise removal by use of a first derivative by the Savitzky-Golay method, employing a second-order polynomial and a window of 21 points. The characterization of biodiesel was performed using HCA, PCA and SIMCA. For HCA and PCA methods, one can observe the separation of each group of biodiesel in a spectral region of 405-500 nm. SIMCA model was used in a test group composed of 28 spectral measurements and no errors are obtained.

Resolução multivariada de curvas com mínimos quadrados alternantes: descrição, funcionamento e aplicações

Multivariate Curve Resolution with Alternating Least Squares (MCR-ALS) is a resolution method that has been efficiently applied in many different fields, such as process analysis, environmental data and, more recently, hyperspectral image analysis. When applied to second order data (or to three-way data) arrays, recovery of the underlying basis vectors in both measurement orders (i.e. signal and concentration orders) from the data matrix can be achieved without ambiguities if the trilinear model constraint is considered during the ALS optimization. This work summarizes different protocols of MCR-ALS application, presenting a case study: near-infrared image spectroscopy.

COMPARAÇÃO DE PROCESSAMENTOS MATEMÁTICOS DE DADOS VOLTAMÉTRICOS: APLICAÇÃO NA DETERMINAÇÃO SIMULTÂNEA DE FLUOROQUINOLONAS

This paper describes a comparative study between the procedures of deconvolution and the second-order derivative of square wave voltammograms to achieve separation of the voltammetric peaks of levofloxacin (LEVO) and norfloxacin (NOR), for their simultaneous quantification in urine samples. The obtained results indicate that the use of second-derivative voltammograms coupled with carbon screen-printed electrodes is the most efficient approach for completely separating the voltammetric peaks of LEVO and NOR. In addition, this approach has produced detection limits lower than 1.0 µmol L-1 and a wide linear range for both drugs. The proposed method was successfully used to simultaneously determine LEVO and NOR in spiked human and bovine urine samples with recovery percentages close to 100% for all analyzed samples.

Jätehuollon tilannekuva puolustushallinnossa

Diplomityön tavoitteena oli tuottaa jätehuollon tilannekuva Suomen puolustushallinnolle. Diplomityön ensisijaiseksi tutkimustavoitteeksi määriteltiin jätehuollon nykytilan kartoitus vuonna 2013. Lisäksi diplomityössä tarkasteltiin jätehuollon suunnittelutyön merkitystä puolustushallinnolle sekä kartoitettiin lähitulevaisuuden painopistealueita puolustushallinnon jätehuollossa. Sisätilojen jätehuoltojärjestelyt eivät noudata samaa linjaa ulkojätepisteiden jäte-huoltojärjestelyjen kanssa. Tämä asettaa haasteita syntypaikkalajittelun toteuttamiselle ja edelleen jätehuoltotavoitteiden saavuttamiselle. Tähän jätehuollon epäkohtaan on mahdollista vaikuttaa jätehuollon prosessien selkeyttämisellä ja sopimusten tarkastelemisella yhdessä vuonna 2015 käynnistyvän puolustusvoimien Logistiikkalaitoksen kanssa. Laskennallisen vaikuttavuusanalyysin perusteella jätehuollon tehostamistoimilla on mahdollista saavuttaa myös kustannussäästöjä. Ulkojätepisteiden tehostamisella olisi mahdollista saavuttaa noin 25 % säästöt jätehuollon kustannuksissa. Tehokkaammalla syntypaikkalajittelulla olisi mahdollista saavuttaa noin 27–31 % säästöt jätteen käsittelymaksuissa. Jätehuoltotavoitteiden saavuttamisessa keskeinen rooli on myös jätehuollon tiedonhallinnalla ja raportoinnilla sekä jätehuollon käyttäjät tavoittavalla tiedotuksella. Jätehuollon suunnittelu- ja kehittämistyössä tulee pyrkiä käyttäjäläheisempään toteutukseen. Diplomityön pohjalta aloitetaan puolustushallinnon jätehuollon pitkän aikavälin toiminnallisen strategian suunnittelu. Pitkän aikavälin toiminnalliseen strategiaan sisällytetään uudet jätehuollon tavoitteet, joissa huomioidaan puolustushallinnon sisäisten tavoitteiden lisäksi myös valtakunnallinen jätesuunnittelu.

Superintégrabilité avec séparation de variables en coordonnées polaires et intégrales du mouvement d’ordre supérieur à deux

Dans cette thèse, nous proposons de nouveaux résultats de systèmes superintégrables séparables en coordonnées polaires. Dans un premier temps, nous présentons une classification complète de tous les systèmes superintégrables séparables en coordonnées polaires qui admettent une intégrale du mouvement d'ordre trois. Des potentiels s'exprimant en terme de la sixième transcendante de Painlevé et de la fonction elliptique de Weierstrass sont présentés. Ensuite, nous introduisons une famille infinie de systèmes classiques et quantiques intégrables et exactement résolubles en coordonnées polaires. Cette famille s'exprime en terme d'un paramètre k. Le spectre d'énergie et les fonctions d'onde des systèmes quantiques sont présentés. Une conjecture postulant la superintégrabilité de ces systèmes est formulée et est vérifiée pour k=1,2,3,4. L'ordre des intégrales du mouvement proposées est 2k où k ∈ ℕ. La structure algébrique de la famille de systèmes quantiques est formulée en terme d'une algèbre cachée où le nombre de générateurs dépend du paramètre k. Une généralisation quasi-exactement résoluble et intégrable de la famille de potentiels est proposée. Finalement, les trajectoires classiques de la famille de systèmes sont calculées pour tous les cas rationnels k ∈ ℚ. Celles-ci s'expriment en terme des polynômes de Chebyshev. Les courbes associées aux trajectoires sont présentées pour les premiers cas k=1, 2, 3, 4, 1/2, 1/3 et 3/2 et les trajectoires bornées sont fermées et périodiques dans l'espace des phases. Ainsi, les résultats obtenus viennent renforcer la possible véracité de la conjecture.

Une nouvelle méthode smoothed particle hydrodynamics : simulation des interfaces immergées et de la dynamique Brownienne des molécules avec des interactions hydrodynamiques

Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle méthode smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles, même en présence des forces singulières. Les termes de sources singulières sont traités d'une manière similaire à celle que l'on retrouve dans la méthode Immersed Boundary (IB) de Peskin (2002) ou de la méthode régularisée de Stokeslets (Cortez, 2001). Dans notre schéma numérique, nous mettons en oeuvre une méthode de projection sans pression de second ordre inspirée de Kim et Moin (1985). Ce schéma évite complètement les difficultés qui peuvent être rencontrées avec la prescription des conditions aux frontières de Neumann sur la pression. Nous présentons deux variantes de cette approche: l'une, Lagrangienne, qui est communément utilisée et l'autre, Eulerienne, car nous considérons simplement que les particules SPH sont des points de quadrature où les propriétés du fluide sont calculées, donc, ces points peuvent être laissés fixes dans le temps. Notre méthode SPH est d'abord testée à la résolution du problème de Poiseuille bidimensionnel entre deux plaques infinies et nous effectuons une analyse détaillée de l'erreur des calculs. Pour ce problème, les résultats sont similaires autant lorsque les particules SPH sont libres de se déplacer que lorsqu'elles sont fixes. Nous traitons, par ailleurs, du problème de la dynamique d'une membrane immergée dans un fluide visqueux et incompressible avec notre méthode SPH. La membrane est représentée par une spline cubique le long de laquelle la tension présente dans la membrane est calculée et transmise au fluide environnant. Les équations de Navier-Stokes, avec une force singulière issue de la membrane sont ensuite résolues pour déterminer la vitesse du fluide dans lequel est immergée la membrane. La vitesse du fluide, ainsi obtenue, est interpolée sur l'interface, afin de déterminer son déplacement. Nous discutons des avantages à maintenir les particules SPH fixes au lieu de les laisser libres de se déplacer. Nous appliquons ensuite notre méthode SPH à la simulation des écoulements confinés des solutions de polymères non dilués avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume. Le point de départ de l'algorithme est le système couplé des équations de Langevin pour les polymères et le solvant (CLEPS) (voir par exemple Oono et Freed (1981) et Öttinger et Rabin (1989)) décrivant, dans le cas présent, les dynamiques microscopiques d'une solution de polymère en écoulement avec une représentation bille-ressort des macromolécules. Des tests numériques de certains écoulements dans des canaux bidimensionnels révèlent que l'utilisation de la méthode de projection d'ordre deux couplée à des points de quadrature SPH fixes conduit à un ordre de convergence de la vitesse qui est de deux et à une convergence d'ordre sensiblement égale à deux pour la pression, pourvu que la solution soit suffisamment lisse. Dans le cas des calculs à grandes échelles pour les altères et pour les chaînes de bille-ressort, un choix approprié du nombre de particules SPH en fonction du nombre des billes N permet, en l'absence des forces d'exclusion de volume, de montrer que le coût de notre algorithme est d'ordre O(N). Enfin, nous amorçons des calculs tridimensionnels avec notre modèle SPH. Dans cette optique, nous résolvons le problème de l'écoulement de Poiseuille tridimensionnel entre deux plaques parallèles infinies et le problème de l'écoulement de Poiseuille dans une conduite rectangulaire infiniment longue. De plus, nous simulons en dimension trois des écoulements confinés entre deux plaques infinies des solutions de polymères non diluées avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume.

Modeling High-Dimensional Audio Sequences with Recurrent Neural Networks

Cette thèse étudie des modèles de séquences de haute dimension basés sur des réseaux de neurones récurrents (RNN) et leur application à la musique et à la parole. Bien qu'en principe les RNN puissent représenter les dépendances à long terme et la dynamique temporelle complexe propres aux séquences d'intérêt comme la vidéo, l'audio et la langue naturelle, ceux-ci n'ont pas été utilisés à leur plein potentiel depuis leur introduction par Rumelhart et al. (1986a) en raison de la difficulté de les entraîner efficacement par descente de gradient. Récemment, l'application fructueuse de l'optimisation Hessian-free et d'autres techniques d'entraînement avancées ont entraîné la recrudescence de leur utilisation dans plusieurs systèmes de l'état de l'art. Le travail de cette thèse prend part à ce développement. L'idée centrale consiste à exploiter la flexibilité des RNN pour apprendre une description probabiliste de séquences de symboles, c'est-à-dire une information de haut niveau associée aux signaux observés, qui en retour pourra servir d'à priori pour améliorer la précision de la recherche d'information. Par exemple, en modélisant l'évolution de groupes de notes dans la musique polyphonique, d'accords dans une progression harmonique, de phonèmes dans un énoncé oral ou encore de sources individuelles dans un mélange audio, nous pouvons améliorer significativement les méthodes de transcription polyphonique, de reconnaissance d'accords, de reconnaissance de la parole et de séparation de sources audio respectivement. L'application pratique de nos modèles à ces tâches est détaillée dans les quatre derniers articles présentés dans cette thèse. Dans le premier article, nous remplaçons la couche de sortie d'un RNN par des machines de Boltzmann restreintes conditionnelles pour décrire des distributions de sortie multimodales beaucoup plus riches. Dans le deuxième article, nous évaluons et proposons des méthodes avancées pour entraîner les RNN. Dans les quatre derniers articles, nous examinons différentes façons de combiner nos modèles symboliques à des réseaux profonds et à la factorisation matricielle non-négative, notamment par des produits d'experts, des architectures entrée/sortie et des cadres génératifs généralisant les modèles de Markov cachés. Nous proposons et analysons également des méthodes d'inférence efficaces pour ces modèles, telles la recherche vorace chronologique, la recherche en faisceau à haute dimension, la recherche en faisceau élagué et la descente de gradient. Finalement, nous abordons les questions de l'étiquette biaisée, du maître imposant, du lissage temporel, de la régularisation et du pré-entraînement.

MA311exam 1998

Exam questions and solutions in LaTex