Adaptive tracking of EEG oscillations.

Neuronal oscillations are an important aspect of EEG recordings. These oscillations are supposed to be involved in several cognitive mechanisms. For instance, oscillatory activity is considered a key component for the top-down control of perception. However, measuring this activity and its influence requires precise extraction of frequency components. This processing is not straightforward. Particularly, difficulties with extracting oscillations arise due to their time-varying characteristics. Moreover, when phase information is needed, it is of the utmost importance to extract narrow-band signals. This paper presents a novel method using adaptive filters for tracking and extracting these time-varying oscillations. This scheme is designed to maximize the oscillatory behavior at the output of the adaptive filter. It is then capable of tracking an oscillation and describing its temporal evolution even during low amplitude time segments. Moreover, this method can be extended in order to track several oscillations simultaneously and to use multiple signals. These two extensions are particularly relevant in the framework of EEG data processing, where oscillations are active at the same time in different frequency bands and signals are recorded with multiple sensors. The presented tracking scheme is first tested with synthetic signals in order to highlight its capabilities. Then it is applied to data recorded during a visual shape discrimination experiment for assessing its usefulness during EEG processing and in detecting functionally relevant changes. This method is an interesting additional processing step for providing alternative information compared to classical time-frequency analyses and for improving the detection and analysis of cross-frequency couplings.

Improved segmentation of deep brain grey matter structures using magnetization transfer (MT) parameter maps.

Basal ganglia and brain stem nuclei are involved in the pathophysiology of various neurological and neuropsychiatric disorders. Currently available structural T1-weighted (T1w) magnetic resonance images do not provide sufficient contrast for reliable automated segmentation of various subcortical grey matter structures. We use a novel, semi-quantitative magnetization transfer (MT) imaging protocol that overcomes limitations in T1w images, which are mainly due to their sensitivity to the high iron content in subcortical grey matter. We demonstrate improved automated segmentation of putamen, pallidum, pulvinar and substantia nigra using MT images. A comparison with segmentation of high-quality T1w images was performed in 49 healthy subjects. Our results show that MT maps are highly suitable for automated segmentation, and so for multi-subject morphometric studies with a focus on subcortical structures.

Reconfigurable Architecture To Estimate The Motion Of An Underwater Vehicle

This work proposes a parallel architecture for a motion estimation algorithm. It is well known that image processing requires a huge amount of computation, mainly at low level processing where the algorithms are dealing with a great numbers of data-pixel. One of the solutions to estimate motions involves detection of the correspondences between two images. Due to its regular processing scheme, parallel implementation of correspondence problem can be an adequate approach to reduce the computation time. This work introduces parallel and real-time implementation of such low-level tasks to be carried out from the moment that the current image is acquired by the camera until the pairs of point-matchings are detected

Iron acquisition with the natural siderophore enantiomers pyochelin and enantio-pyochelin in Pseudomonas species.

The bacterial siderophore pyochelin is composed of salicylate and two cysteine-derived heterocycles, the second of which is modified by reduction and N-methylation during biosynthesis. In Pseudomonas aeruginosa, the first cysteine residue is converted to its D-isoform during thiazoline ring formation, whereas the second cysteine remains in its L-configuration. Stereochemistry is opposite in the Pseudomonas fluorescens siderophore enantio-pyochelin, in which the first ring originates from L-cysteine and the second ring from D-cysteine. Both siderophores promote growth of the producer organism during iron limitation and induce the expression of their biosynthesis genes by activating the transcriptional AraC-type regulator PchR. However, neither siderophore is functional as an iron carrier or as a transcriptional inducer in the other species, demonstrating that both processes are highly stereospecific. Stereospecificity of pyochelin/enantio-pyochelin-mediated iron uptake is ensured at two levels: (i) by the outer membrane siderophore receptors and (ii) by the cytosolic PchR regulators.

Kernel-PCA data integration with enhanced interpretability

Background Nowadays, combining the different sources of information to improve the biological knowledge available is a challenge in bioinformatics. One of the most powerful methods for integrating heterogeneous data types are kernel-based methods. Kernel-based data integration approaches consist of two basic steps: firstly the right kernel is chosen for each data set; secondly the kernels from the different data sources are combined to give a complete representation of the available data for a given statistical task. Results We analyze the integration of data from several sources of information using kernel PCA, from the point of view of reducing dimensionality. Moreover, we improve the interpretability of kernel PCA by adding to the plot the representation of the input variables that belong to any dataset. In particular, for each input variable or linear combination of input variables, we can represent the direction of maximum growth locally, which allows us to identify those samples with higher/lower values of the variables analyzed. Conclusions The integration of different datasets and the simultaneous representation of samples and variables together give us a better understanding of biological knowledge.

DnaSP v5: A software for comprehensive analysis of DNA polymorphism data

DnaSP is a software package for a comprehensive analysis of DNA polymorphism data. Version 5 implements a number of new features and analytical methods allowing extensive DNA polymorphism analyses on large datasets. Among other features, the newly implemented methods allow for: (i) analyses on multiple data files; (ii) haplotype phasing; (iii) analyses on insertion/deletion polymorphism data; (iv) visualizing sliding window results integrated with available genome annotations in the UCSC browser.

Threading libraries performance when applied to image acquisition and processing in a forensic application

Peer-reviewed

High-performance payload data handling system for Gaia

Gaia is the most ambitious space astrometry mission currently envisaged and is a technological challenge in all its aspects. We describe a proposal for the payload data handling system of Gaia, as an example of a high-performance, real-time, concurrent, and pipelined data system. This proposal includes the front-end systems for the instrumentation, the data acquisition and management modules, the star data processing modules, and the payload data handling unit. We also review other payload and service module elements and we illustrate a data flux proposal.

Multimodal MRI analysis of structural and functional networks in the human brain : application to two clinical studies : driving abilities under THC intoxication and early white matter changes in FXTAS

Les approches multimodales dans l'imagerie cérébrale non invasive sont de plus en plus considérées comme un outil indispensable pour la compréhension des différents aspects de la structure et de la fonction cérébrale. Grâce aux progrès des techniques d'acquisition des images de Resonance Magnetique et aux nouveaux outils pour le traitement des données, il est désormais possible de mesurer plusieurs paramètres sensibles aux différentes caractéristiques des tissues cérébraux. Ces progrès permettent, par exemple, d'étudier les substrats anatomiques qui sont à la base des processus cognitifs ou de discerner au niveau purement structurel les phénomènes dégénératifs et développementaux. Cette thèse met en évidence l'importance de l'utilisation d'une approche multimodale pour étudier les différents aspects de la dynamique cérébrale grâce à l'application de cette approche à deux études cliniques: l'évaluation structurelle et fonctionnelle des effets aigus du cannabis fumé chez des consommateurs réguliers et occasionnels, et l'évaluation de l'intégrité de la substance grise et blanche chez des jeunes porteurs de la prémutations du gène FMR1 à risque de développer le FXTAS (Fragile-X Tremor Ataxia Syndrome). Nous avons montré que chez les fumeurs occasionnels de cannabis, même à faible concentration du principal composant psychoactif (THC) dans le sang, la performance lors d'une tâche visuo-motrice est fortement diminuée, et qu'il y a des changements dans l'activité des trois réseaux cérébraux impliqués dans les processus cognitifs: le réseau de saillance, le réseau du contrôle exécutif, et le réseau actif par défaut (Default Mode). Les sujets ne sont pas en mesure de saisir les saillances dans l'environnement et de focaliser leur attention sur la tâche. L'augmentation de la réponse hémodynamique dans le cortex cingulaire antérieur suggère une augmentation de l'activité introspective. Une investigation des ef¬fets au niveau cérébral d'une exposition prolongée au cannabis, montre des changements persistants de la substance grise dans les régions associées à la mémoire et au traitement des émotions. Le niveau d'atrophie dans ces structures corrèle avec la consommation de cannabis au cours des trois mois précédant l'étude. Dans la deuxième étude, nous démontrons des altérations structurelles des décennies avant l'apparition du syndrome FXTAS chez des sujets jeunes, asymptomatiques, et porteurs de la prémutation du gène FMR1. Les modifications trouvées peuvent être liées à deux mécanismes différents. Les altérations dans le réseau moteur du cervelet et dans la fimbria de l'hippocampe, suggèrent un effet développemental de la prémutation. Elles incluent aussi une atrophie de la substance grise du lobule VI du cervelet et l'altération des propriétés tissulaires de la substance blanche des projections afférentes correspondantes aux pédoncules cérébelleux moyens. Les lésions diffuses de la substance blanche cérébrale peu¬vent être un marquer précoce du développement de la maladie, car elles sont liées à un phénomène dégénératif qui précède l'apparition des symptômes du FXTAS. - Multimodal brain imaging is becoming a leading tool for understanding different aspects of brain structure and function. Thanks to the advances in Magnetic Resonance imaging (MRI) acquisition schemes and data processing techniques, it is now possible to measure different parameters sensitive to different tissue characteristics. This allows for example to investigate anatomical substrates underlying cognitive processing, or to disentangle, at a pure structural level degeneration and developmental processes. This thesis highlights the importance of using a multimodal approach for investigating different aspects of brain dynamics by applying this approach to two clinical studies: functional and structural assessment of the acute effects of cannabis smoking in regular and occasional users, and grey and white matter assessment in young FMR1 premutation carriers at risk of developing FXTAS. We demonstrate that in occasional smokers cannabis smoking, even at low concentration of the main psychoactive component (THC) in the blood, strongly decrease subjects' performance on a visuo-motor tracking task, and globally alters the activity of the three brain networks involved in cognitive processing: the Salience, the Control Executive, and the Default Mode networks. Subjects are unable to capture saliences in the environment and to orient attention to the task; the increase in Hemodynamic Response in the Anterior Cingulate Cortex suggests an increase in self-oriented mental activity. A further investigation on long term exposure to cannabis, shows a persistent grey matter modification in brain regions associated with memory and affective processing. The degree of atrophy in these structures also correlates with the estimation of drug use in the three months prior the participation to the study. In the second study we demonstrate structural changes in young asymptomatic premutation carriers decades before the onset of FXTAS that might be related to two different mechanisms. Alteration of the cerebellar motor network and of the hippocampal fimbria/ fornix, may reflect a potential neurodevelopmental effect of the premutation. These include grey matter atrophy in lobule VI and modification of white matter tissue property in the corresponding afferent projections through the Middle Cerebellar Peduncles. Diffuse hemispheric white matter lesions that seem to appear closer to the onset of FXTAS and be related to a neurodegenerative phenomenon may mark the imminent onset of FXTAS.

Origins of production errors and significance of employee empowerment in reducing production error amount in sheet metal fabricating industry

The market place of the twenty-first century will demand that manufacturing assumes a crucial role in a new competitive field. Two potential resources in the area of manufacturing are advanced manufacturing technology (AMT) and empowered employees. Surveys in Finland have shown the need to invest in the new AMT in the Finnish sheet metal industry in the 1990's. In this run the focus has been on hard technology and less attention is paid to the utilization of human resources. In manymanufacturing companies an appreciable portion of the profit within reach is wasted due to poor quality of planning and workmanship. The production flow production error distribution of the sheet metal part based constructions is inspectedin this thesis. The objective of the thesis is to analyze the origins of production errors in the production flow of sheet metal based constructions. Also the employee empowerment is investigated in theory and the meaning of the employee empowerment in reducing the overall production error amount is discussed in this thesis. This study is most relevant to the sheet metal part fabricating industrywhich produces sheet metal part based constructions for electronics and telecommunication industry. This study concentrates on the manufacturing function of a company and is based on a field study carried out in five Finnish case factories. In each studied case factory the most delicate work phases for production errors were detected. It can be assumed that most of the production errors are caused in manually operated work phases and in mass production work phases. However, no common theme in collected production error data for production error distribution in the production flow can be found. Most important finding was still that most of the production errors in each case factory studied belong to the 'human activity based errors-category'. This result indicates that most of the problemsin the production flow are related to employees or work organization. Development activities must therefore be focused to the development of employee skills orto the development of work organization. Employee empowerment gives the right tools and methods to achieve this.

A design for an advanced architecture of satellite ground segments

This project proposes a preliminary architectural design for a control and data processing center, also known as 'ground segment', for Earth observation satellites.

Partnership-hankintasuhteen solmiminen sekä operatiivisen ostotoiminnan kehittäminen pumppualan yrityksessä.

Työn tavoitteena oli luoda hankintalogistiikan kehittämisen toimintamalli, sekä testata sitä yhden raaka-ainetoimittajan kanssa. Nykytilan kartoituksella havaittiin selkeästi nykyisen ostostrategian sekä operatiivisten ostotoimenpiteiden kehittämisen tarve. Erityisen selvä heikkous on nykyisten toimittajien suuri lukumäärä. Jatkossa tulisi keskittyä ostovoiman lisäämiseen ja pyrkiä entistä pidempiin yhteistyösopimuksiin. Työssä suunniteltiin valitun toimittajan ja yrityksen tarpeet sekä vaatimukset huomioiva hankintamalli. Kyseisen hankintamallin parametrien laskemiseksi sekä toimitusten valvomiseksi tehtiin Microsoft Excel -ohjelmalla pilottityökalu operatiiviselle hankintatoiminnalle. Yrityksen hankintatoiminnan kehittämiseksi tulisi keskittyä toimittajien lukumäärän sekä ostorutiinien vähentämiseen, tuotteiden ja nimikkeiden tehokkaaseen luokittelemiseen, tieto- ja tietoliikennetekniikan hyödyntämiseen hankintatoiminnan ja tuotannonohjauksen työkaluna sekä toimittajien toiminnan tehostamiseen yhteistyötä lisäämällä.

LAIPPATEHTAAN TOIMITUSVARMUUDEN JA LÄPIMENOAIKOJEN KEHITTÄMINEN AIKAPERUSTEISEN PROSESSIJOHTAMISEN KEINOIN

Yritysten sisäiset prosessit ovat usein pysyneet samanlaisina jo vuosia, ellei vuosikymmeniä. Tulevaisuuden haasteet löytyvät mitä suurimmassa määrin yritysten omista, monessa tapauksessa vielä tunnistamattomista prosesseista. Näiden haasteiden pohjalta, tämän diplomityön perusajatuksena on prosessijohtaminen. Diplomityön tutkimusongelma on laippatehtaan vaihteleva ja usein liian alhainen viikoittainen toimitusvarmuus, pitkät tilaus-toimitusketjun läpimenoajat ja alihankintalaippojen maahantuonnin vaikutus tehtaan toimitusvarmuuteen. Työn tarkoituksena on tutkia, kuvata ja analysoida tehtaan tuotannonohjauksen ja prosessien nykytilanne. Kirjallisuustutkimuksen ja analyysien pohjalta tavoitteena on tehdä ja toteuttaa erilaisia kehitysvaihtoehtoja toimitusvarmuuden, läpimenoaikojen ja tuotannon seurannan kehittämiseksi. Työssä analysoitiin Ferral Components Oy:n tuotannon nykytilaa, joka on perinteisesti ollut standardituotteiden varasto-ohjattua toimintaa. Analyysin perustietoina käytettiin yrityksen tuotannonohjausjärjestelmästä saatavia tilaus-toimitustietoja pääosin vuosilta 2003 ja 2004, joiltakin osin myös vuoden 2005 tietoja. ABC-analyysin tuloksena saatiin selville yrityksen tuotteiston rakenne ja sen pohjalta päätuoteryhmien tilaus-toimitusketjut. Päätuoteryhmien tilaus-toimitusketjujen selvittämisen jälkeen voitiin analysoida niiden nykytilanne. Nykytila-analyysin tulokset osoittivat, että tilaustoimitusketjut eivät ole suorituskykyisiä käytettyjen menetelmien ja mittareiden valossa ja kehitystarvetta on olemassa. Nykytila-analyysin, kirjallisuustutkimuksen ja projektikokousten avulla löydettiin kehityskohteita prosessien luomiseksi, sekä niiden kehittämiseksi. Pääasiallinen kehityskohde löydettiin analyysin pohjalta määritettyjen tilaus-toimitusketjujen eriyttämisestä omiksi ydinprosesseikseen. Ydinprosessit kuvattiin etulehtien, prosessikaavioiden ja tekstisivujen avulla. Lisäksi ydinprosesseille hahmoteltiin uusi prosessien mukainen tuotannon layout ja määriteltiin prosessien seurantaan soveltuvat mittarit. Lopuksi listattiin ydinprosesseille nykytila-analyysin pohjalta havaittuja kehitysideoita ja niiden mahdollisia positiivisia vaikutuksia sekä tehtiin taulukkolaskentaohjelmalla taulukko varasto-ohjattavien tuotteiden hälytysrajojen määrittämiseksi.

Väsymisen huomiointi laitteen ohjauksessa

Työssä selvitettiin väsymisen huomioivan ja minimoivan laitteen ohjausmenetelmiä. Väsymisilmiön huomioiva älykäs laite monitoroi itsenäisesti mm. väsymissäröjen kasvua ja muuttaa toimintaansa sen mukaisesti. Reagoinnin hyötyinä saavutetaan väsyttävästi kuormitetulle laitteelle mm. pidempi käyttöikä ja riskin hallinta, jossa laite tietää, miten sitä voidaan käyttää ennen vauriota ja sen jälkeen. Kunnossapitoon liittyen ennustetaan jäljellä olevaa käyttöikää, jolloin voidaan suunnitella huolto. Tutkimuksessa käsiteltiin mm. laitteiden ohjauksen tarvitsemia mittausmenetelmiä, mittaustiedon käsittelyä, vaurion luokittelua ja vauriota minimoivan ohjauksen rakennetta. Lisäksi käsiteltiin lyhyesti vaurion luokittelussa sekä ohjausreaktioiden ratkaisemisessa tarvittavia oppivia menetelmiä. Väsymistä minimoivan laitteen ohjauksen perusedellytys on laitteen kokemien rasitusten ja/tai suorituksen mittaaminen. Mittaustulosten perusteella määritetään vaurioitumista kuvaavat suureet. Ohjauksen vaurioon reagoivassa osassa määritetään tieto vaurioitumisen kriittisyydestä ja tämän perusteella tarvittava ohjauksen optimaalinen muutos sekä optimaalinen ohjaussignaali tai muu korjaava toimenpide. Ohjaus optimoidaan vaurioitumisnopeus minimoiden ja suorituskyky maksimoiden. Näiden välille etsitään sopiva tasapaino, jossa suorituskyvyn häviö on pieni mahdollisimman suurella vaurioitumisen pienenemisellä. Tämän jälkeen mittauksien avulla saadaan tieto korjatun ohjauksen vaikutuksesta vauriosuureisiin.