998 resultados para Lateral diffusion


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NMDA receptors (NMDAr) are known to undergo recycling and lateral diffusion in postsynaptic spines and dendrites. However, NMDAr are also present as autoreceptors on glutamate terminals, where they act to facilitate glutamate release, but it is not known whether these receptors are also mobile. We have used functional pharmacological approaches to examine whether NMDA receptors at excitatory synapses in the rat entorhinal cortex are mobile at either postsynaptic sites or in presynaptic terminals. When NMDAr-mediated evoked EPSCs (eEPSCs) were blocked by MK-801, they showed no evidence of recovery when the irreversible blocker was removed, suggesting that postsynaptic NMDAr were relatively stably anchored at these synapses. However, using frequency-dependent facilitation of AMPA receptor (AMPAr)-mediated eEPSCs as a reporter of presynaptic NMDAr activity, we found that when facilitation was blocked with MK-801 there was a rapid (similar to 30-40 min) anomalous recovery upon removal of the antagonist. This was not observed when global NMDAr blockade was induced by combined perfusion with MK-801 and NMDA. Anomalous recovery was accompanied by an increase in frequency of spontaneous EPSCs, and a variable increase in frequency-facilitation. Following recovery from blockade of presynaptic NMDAr with a competitive antagonist, frequency-dependent facilitation of AMPAr-mediated eEPSCs was also transiently enhanced. Finally, an increase in frequency of miniature EPSCs induced by NMDA was succeeded by a persistent decrease. Our data provide the first evidence for mobility of NMDAr in the presynaptic terminals, and may point to a role of this process in activity-dependent control of glutamate release.

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We thank Frans Bianchi and Franz Ho for assistance with molecular cloning, Tim Rasmussen for providing the pTRC-MscK plasmid, Andrew Robinson for providing the pBAD-mEos3.2 plasmid, Matthias Heinemann for assistance with the flow cytometry measurements, Paul Schavemaker for performing Smoldyn simulations and Michiel Punter for programming ImageJ plugins for PALM reconstructions and single-particle tracking. We thank Ian Booth for critical reading of the manuscript, and Christoffer Åberg and Matteo Gabba for valuable discussions. The authors would like to thank David Dryden and Marcel Reuter for performing preliminary experiments from which this work has been built. The work was funded by the EU FP7 ITN-network program NICHE.

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Les stérosomes, des vésicules artificielles composées d’amphiphiles monoalkylés et d’un grand pourcentage de stérols, sont prometteurs dans plusieurs domaines comme les industries pharmaceutiques et alimentaires. Il existe des stérosomes chargés négativement, positivement et neutres. Dans ce mémoire, nous avons approfondi nos connaissances sur les propriétés physico-chimiques des stérosomes chargés : acide palmitique (PA)/stérol et stéarylamine (SA)/cholestérol (Chol). Premièrement, afin de mesurer la diffusion latérale de PA dans les membranes PA/stérol (30/70 mol/mol) par RMN à gradients pulsés, nous avons tenté de former des bicouches liquide-ordonnées (lo) orientées magnétiquement avec ce mélange. En s'inspirant de l’idée que l’ajout de 1,2-dihexanoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DHPC), un lipide à courtes chaînes, dans le système 1,2-dimyristoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DMPC) mène à la formation de bicouches orientées, nous avons étudié la formulation PA perdeutéré/acide hexanoïque (HA)/Chol avec une proportion molaire de 25/18/57 à plusieurs températures; aucune formation de bicouches orientées n’a été observée. Ce résultat pourrait être expliqué par la solubilisation partielle de HA en milieu aqueux. Alors, une quantité insuffisante serait insérée dans la bicouche pour induire son orientation. La formulation PA perdeutéré/DHPC/Chol n’a pas conduit, elle non plus, à des bicouches orientées magnétiquement à des températures et concentrations lipidiques variées. En étudiant le mélange DMPC/DHPC/Chol (67/17/14), nous avons remarqué que la présence de Chol inhibait l'orientation magnétique des bicouches. Tandis que le mélange DMPC/DHPC/stigmastérol (SS) avec les proportions molaires 67/19/14 et 72/21/7 conduisait à des bicouches orientées avec leur normale (n) perpendiculaire au champ magnétique à 40 °C et 50 °C. Ces résultats suggèrent que le mélange PA/SS avec une proportion de lipide à courtes chaînes, HA et DHPC, pourrait mener à des bicouches orientées magnétiquement. Le mélange PA/Chol avec un lipide à courtes chaînes pourrait aussi être étudié en présence des lanthanides. Deuxièmement, nous avons examiné la possibilité de moduler la libération de matériel encapsulé dans des liposomes essentiellement composés de PA et d’un stérol. Il est connu que le mélange PA/Chol (30/70) à pH ≥ 7,5 forme des liposomes très peu perméables. Il est avantageux de pouvoir moduler la perméabilité pour avoir un contrôle sur le temps de libération de leur contenu, qui est un paramètre de grande importance pour les formulations liposomales de médicaments. D’abord, il a été montré que l’acide oléique (OA)/Chol (30/70) est capable de former des vésicules, ce qui n’avait jamais été prouvé auparavant. Par contre, les bicouches OA/Chol (30/70) ne sont pas plus perméables que les bicouches PA/Chol (30/70). L’ajout de 1-palmitoyl-2-oléoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (POPC) dans le mélange PA/Chol n’augmente pas plus la perméabilité. En effet, les cinétiques de relargage de calcéine des vésicules PA/POPC/Chol (15/27.5/57.5), POPC/Chol (40/60) et POPC étaient très semblables à celle de PA/Chol (30/70). Il a été remarqué que les études littéraires se contredisent à propos de la perméabilité à la calcéine des bicouches de phosphatidylcholine (PC). L’explication de ces divergences est inconnue pour le moment. En remplaçant la moitié de la proportion molaire de Chol par le cholate de sodium (SC) dans le mélange PA/Chol (30/70), la membrane n’était pas plus apte à libérer son contenu. Il se pourrait que le SC se retrouvant dans la bicouche n’induit pas une diminution d’empilement. Il est aussi possible que le SC ne s'insère pas dans la membrane à cause de son hydrophilie considérable et il pourrait alors former seul des micelles. En remplaçant complètement le Chol par le sulfate de cholestérol (SChol), un stérol chargé négativement, et en préparant les vésicules à un bas pH, la formulation PA/SChol (30/70) mène à une très grande perméabilité à pH 7.5; le relargage est provoqué par un saut de pH. Nos travaux suggèrent qu'il serait possible de moduler la perméabilité des liposomes en les préparant avec le mélange PA/SChol/Chol en variant les proportions entre 30/63/7 à 30/70/0. Le diagramme pH-composition du mélange PA/SChol/Chol indique que ces proportions conduisent, à pH 7.4, à la coexistence de phases solide et lo en différentes proportions, ce qui pourrait moduler la perméabilité membranaire. Troisièmement, les résultats de perméabilité obtenus avec la calcéine et les difficultés survenues lors de l’extrusion des vésicules encapsulant cette sonde nous ont amené à nous demander si la calcéine interagit avec les bicouches chargées. L’impact de certains anions, dont la calcéine, a été examiné sur les bicouches chargées positivement SA/Chol (50/50). La calorimétrie différentielle à balayage (DSC, de l’anglais differential scanning calorimetry), indique qu’il n’y a aucune transition entre 25 et 90 °C pour les liposomes SA/Chol (50/50) à pH = 7.4. L’ajout de chlorure de sodim (375 mM) n’a pas mené à la formation d’agrégats et aucune transition n’a été observée sur le thermogramme. La formation d’agrégats macroscopiques instantanément après l’ajout d’hydrogénophosphate de sodium (125 mM), de sulfate de sodium (125 mM) et de calcéine (3 mM) a été observée. Une transition a été observée sur les thermogrammes en présence de ces sels. Les agrégats observés pourraient être associés à la transition de phase. L’effet des anions sur la température et l’enthalpie de transition suivent le même ordre que la série d’Hofmeister : sulfate > hydrogénophosphate > chlorure (pas de pic). La calcéine avait l’impact le plus prononcé sur l’agrégation; ceci illustre que la calcéine n’est pas une sonde fluorescente inerte avec le mélange SA/Chol. Elle pourrait être un chaotrope volumineux. De plus, les interactions SA-calcéine plus fortes, menant à l’agrégation des vésicules, que les interactions PC-calcéine pourraient s’expliquer par le fait que la SA est chargée positivement.

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Les stérosomes, des vésicules artificielles composées d’amphiphiles monoalkylés et d’un grand pourcentage de stérols, sont prometteurs dans plusieurs domaines comme les industries pharmaceutiques et alimentaires. Il existe des stérosomes chargés négativement, positivement et neutres. Dans ce mémoire, nous avons approfondi nos connaissances sur les propriétés physico-chimiques des stérosomes chargés : acide palmitique (PA)/stérol et stéarylamine (SA)/cholestérol (Chol). Premièrement, afin de mesurer la diffusion latérale de PA dans les membranes PA/stérol (30/70 mol/mol) par RMN à gradients pulsés, nous avons tenté de former des bicouches liquide-ordonnées (lo) orientées magnétiquement avec ce mélange. En s'inspirant de l’idée que l’ajout de 1,2-dihexanoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DHPC), un lipide à courtes chaînes, dans le système 1,2-dimyristoyl-sn-glycéro-3-phosphocholine (DMPC) mène à la formation de bicouches orientées, nous avons étudié la formulation PA perdeutéré/acide hexanoïque (HA)/Chol avec une proportion molaire de 25/18/57 à plusieurs températures; aucune formation de bicouches orientées n’a été observée. Ce résultat pourrait être expliqué par la solubilisation partielle de HA en milieu aqueux. Alors, une quantité insuffisante serait insérée dans la bicouche pour induire son orientation. La formulation PA perdeutéré/DHPC/Chol n’a pas conduit, elle non plus, à des bicouches orientées magnétiquement à des températures et concentrations lipidiques variées. En étudiant le mélange DMPC/DHPC/Chol (67/17/14), nous avons remarqué que la présence de Chol inhibait l'orientation magnétique des bicouches. Tandis que le mélange DMPC/DHPC/stigmastérol (SS) avec les proportions molaires 67/19/14 et 72/21/7 conduisait à des bicouches orientées avec leur normale (n) perpendiculaire au champ magnétique à 40 °C et 50 °C. Ces résultats suggèrent que le mélange PA/SS avec une proportion de lipide à courtes chaînes, HA et DHPC, pourrait mener à des bicouches orientées magnétiquement. Le mélange PA/Chol avec un lipide à courtes chaînes pourrait aussi être étudié en présence des lanthanides. Deuxièmement, nous avons examiné la possibilité de moduler la libération de matériel encapsulé dans des liposomes essentiellement composés de PA et d’un stérol. Il est connu que le mélange PA/Chol (30/70) à pH ≥ 7,5 forme des liposomes très peu perméables. Il est avantageux de pouvoir moduler la perméabilité pour avoir un contrôle sur le temps de libération de leur contenu, qui est un paramètre de grande importance pour les formulations liposomales de médicaments. D’abord, il a été montré que l’acide oléique (OA)/Chol (30/70) est capable de former des vésicules, ce qui n’avait jamais été prouvé auparavant. Par contre, les bicouches OA/Chol (30/70) ne sont pas plus perméables que les bicouches PA/Chol (30/70). L’ajout de 1-palmitoyl-2-oléoyl-sn-glycéro-3-phosphatidylcholine (POPC) dans le mélange PA/Chol n’augmente pas plus la perméabilité. En effet, les cinétiques de relargage de calcéine des vésicules PA/POPC/Chol (15/27.5/57.5), POPC/Chol (40/60) et POPC étaient très semblables à celle de PA/Chol (30/70). Il a été remarqué que les études littéraires se contredisent à propos de la perméabilité à la calcéine des bicouches de phosphatidylcholine (PC). L’explication de ces divergences est inconnue pour le moment. En remplaçant la moitié de la proportion molaire de Chol par le cholate de sodium (SC) dans le mélange PA/Chol (30/70), la membrane n’était pas plus apte à libérer son contenu. Il se pourrait que le SC se retrouvant dans la bicouche n’induit pas une diminution d’empilement. Il est aussi possible que le SC ne s'insère pas dans la membrane à cause de son hydrophilie considérable et il pourrait alors former seul des micelles. En remplaçant complètement le Chol par le sulfate de cholestérol (SChol), un stérol chargé négativement, et en préparant les vésicules à un bas pH, la formulation PA/SChol (30/70) mène à une très grande perméabilité à pH 7.5; le relargage est provoqué par un saut de pH. Nos travaux suggèrent qu'il serait possible de moduler la perméabilité des liposomes en les préparant avec le mélange PA/SChol/Chol en variant les proportions entre 30/63/7 à 30/70/0. Le diagramme pH-composition du mélange PA/SChol/Chol indique que ces proportions conduisent, à pH 7.4, à la coexistence de phases solide et lo en différentes proportions, ce qui pourrait moduler la perméabilité membranaire. Troisièmement, les résultats de perméabilité obtenus avec la calcéine et les difficultés survenues lors de l’extrusion des vésicules encapsulant cette sonde nous ont amené à nous demander si la calcéine interagit avec les bicouches chargées. L’impact de certains anions, dont la calcéine, a été examiné sur les bicouches chargées positivement SA/Chol (50/50). La calorimétrie différentielle à balayage (DSC, de l’anglais differential scanning calorimetry), indique qu’il n’y a aucune transition entre 25 et 90 °C pour les liposomes SA/Chol (50/50) à pH = 7.4. L’ajout de chlorure de sodim (375 mM) n’a pas mené à la formation d’agrégats et aucune transition n’a été observée sur le thermogramme. La formation d’agrégats macroscopiques instantanément après l’ajout d’hydrogénophosphate de sodium (125 mM), de sulfate de sodium (125 mM) et de calcéine (3 mM) a été observée. Une transition a été observée sur les thermogrammes en présence de ces sels. Les agrégats observés pourraient être associés à la transition de phase. L’effet des anions sur la température et l’enthalpie de transition suivent le même ordre que la série d’Hofmeister : sulfate > hydrogénophosphate > chlorure (pas de pic). La calcéine avait l’impact le plus prononcé sur l’agrégation; ceci illustre que la calcéine n’est pas une sonde fluorescente inerte avec le mélange SA/Chol. Elle pourrait être un chaotrope volumineux. De plus, les interactions SA-calcéine plus fortes, menant à l’agrégation des vésicules, que les interactions PC-calcéine pourraient s’expliquer par le fait que la SA est chargée positivement.

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Novel diode test structures have been manufactured to characterize long-range dopant diffusion in tungsten silicide layers. A tungsten silicide to p-type silicon contact has been characterized as a Schottky barrier rectifying contact with a silicide work function of 4.8 eV. Long-range diffusion of boron for an anneal at 900 °C for 30 min has been shown to alter this contact to become ohmic. Long-range diffusion of phosphorus with a similar anneal alters the contact to become a bipolar n-p diode. Bipolar diode action is demonstrated experimentally for anneal schedules of 30 min at 900 °C, indicating long-range diffusion of phosphorus (~38 µm), SIMS analysis shows dopant redistribution is adversely affected by segregation to the silicide/oxide interface. The concept of conduit diffusion has been demonstrated experimentally for application in advanced bipolar transistor technology. © 2009 IEEE.

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The lateral epitaxial overgrowth of GaN was carried out by low-pressure metalorganic chemical vapor deposition, and the cross section shape of the stripes was characterized by scanning electron microscopy. Inclined {11-2n} facets (n approximate to 1-2.5) were observed in the initial growth, and they changed gradually into the vertical {11-20} sidewalls in accordance with the process of the lateral overgrowth. A model was proposed utilizing diffusion equations and boundary conditions to simulate the concentration of the Ga species constituent throughout the concentration boundary layer. Solutions to these equations are found using the two-dimensional, finite element method. We suggest that the observed evolution of sidewall facets results from the variation of the local V/III ratio during the process of lateral overgrowth induced by the lateral supply of the Ga species from the SiNx mask regions to the growing GaN regions.

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The dispersion of a patch of the tracer sulfur hexafluoride (SF6) is used to assess the lateral diffusivity in the coastal waters of the western part of the Gulf of Lion (GoL), northwestern Mediterranean Sea, during the Latex10 experiment (September 2010). Immediately after the release, the spreading of the patch is associated with a strong decrease of the SF6 concentrations due to the gas exchange from the ocean to the atmosphere. This has been accurately quantified, evidencing the impact of the strong wind conditions during the first days of this campaign. Few days after the release, as the atmospheric loss of SF6 decreased, lateral diffusivity coefficient at spatial scales of 10 km has been computed using two approaches. First, the evolution of the patch with time was combined with a diffusion-strain model to obtain estimates of the strain rate (γ = 2.5 10- 6 s- 1) and of the lateral diffusivity coefficient (Kh = 23.2 m2s− 1). Second, a steady state model was applied, showing Kh values similar to the previous method after a period of adjustment between 2 and 4.5 days. This implies that after such period, our computation of Kh becomes insensitive to the inclusion of further straining of the patch. Analysis of sea surface temperature satellite imagery shows the presence of a strong front in the study area. The front clearly affected the dynamics within the region and thus the temporal evolution of the patch. Our results are consistent with previous studies in open ocean and demonstrate the success and feasibility of those methods also under small-scale, rapidly-evolving dynamics typical of coastal environments.

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The sensitivity of the upper ocean thermal balance of an ocean-atmosphere coupled GCM to lateral ocean physics is assessed. Three 40-year simulations are performed using horizontal mixing, isopycnal mixing, and isopycnal mixing plus eddy induced advection. The thermal adjustment of the coupled system is quite different between the simulations, confirming the major role of ocean mixing on the heat balance of climate. The initial adjustment phase of the upper ocean (SST) is used to diagnose the physical mechanisms involved in each parametrisation. When the lateral ocean physics is modified, significant changes of SST are seen, mainly in the southern ocean. A heat budget of the annual mixed layer (defined as the “bowl”) shows that these changes are due to a modified heat transfer between the bowl and the ocean interior. This modified heat intake of the ocean interior is directly due to the modified lateral ocean physics. In isopycnal diffusion, this heat exchange, especially marked at mid-latitudes, is both due to an increased effective surface of diffusion and to the sign of the isopycnal gradients of temperature at the base of the bowl. As this gradient is proportional to the isopycnal gradient of salinity, this confirms the strong role of salinity in the thermal balance of the coupled system. The eddy induced advection also leads to increased exchanges between the bowl and the ocean interior. This is both due to the shape of the bowl and again to the existence of a salinity structure. The lateral ocean physics is shown to be a significant contributor to the exchanges between the diabatic and the adiabatic parts of the ocean.

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In mammalian cells, inflammation is mainly mediated by the binding of tumor necrosis factor alpha to tumor necrosis factor receptor 1. In this study, we investigated lateral dynamics of TNF-R1 before and after ligand binding using high-density single-particle tracking in combination with photoactivated localization microscopy. Our single-molecule data indicates the presence of tumor necrosis factor receptor 1 with different mobilities in the plasma membrane, suggesting different molecular organizations. Cholesterol depletion led to a decrease of slow receptor species and a strong increase in the average diffusion coefficient. Moreover, as a consequence of tumor necrosis factor-alpha treatment, the mean diffusion coefficient moderately increased while its distribution narrowed. Based on our observation, we propose a refined mechanism on the structural arrangement and activation of tumor necrosis factor receptor 1 in the plasma membrane.

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Purpose: To assess possible association between intrinsic structural damage and clinical disability by correlating spinal cord diffusion-tensor (DT) imaging data with electrophysiological parameters in patients with a diagnosis of multiple sclerosis (MS). Materials and Methods: This study was approved by the local ethical committee according to the declaration of Helsinki and written informed consent was obtained. DT images and T1- and T2-weighted images of the spinal cord were acquired in 28 healthy volunteers and 41 MS patients. Fractional anisotropy (FA) and apparent diffusion coefficients were evaluated in normal-appearing white matter (NAWM) at the cervical level and were correlated with motor-evoked potentials (n = 34). Asymmetry index was calculated for FA values with corresponding left and right regions of interest as percentage of the absolute difference between these values relative to the sum of the respective FA values. Statistical analysis included Spearman rank correlations, Mann-Whitney test, and reliability analysis. Results: Healthy volunteers had low asymmetry index (1.5%-2.2%). In MS patients, structural abnormalities were reflected by asymmetric decrease of FA (asymmetry index: 3.6%; P = .15). Frequently asymmetrically affected among MS patients was left and right central motor conduction time (CMCT) to abductor digiti minimi muscle (ADMM) (asymmetry index, 15%-16%) and tibialis anterior muscle (TAM) (asymmetry index, 9.5%-14.1%). Statistically significant correlations of functional (ie, electrophysiological) and structural (ie, DT imaging) asymmetries were found (P = .005 for CMCT to ADMM; P = .007 for CMCT to TAM) for the cervical lateral funiculi, which comprise the crossed pyramidal tract. Interobserver reliability for DT imaging measurements was excellent (78%-87%). Conclusion: DT imaging revealed asymmetric anatomic changes in spinal cord NAWM, which corresponded to asymmetric electrophysiological deficits for both arms and legs, and reflected a specific structure-function relationship in the human spinal cord. © RSNA, 2013.

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REASONS FOR PERFORMING STUDY: There is limited information on potential diffusion of local anaesthetic solution after various diagnostic analgesic techniques of the proximal metacarpal region. OBJECTIVE: To document potential distribution of local anaesthetic solution following 4 techniques used for diagnostic analgesia of the proximal metacarpal region. METHODS: Radiodense contrast medium was injected around the lateral palmar or medial and lateral palmar metacarpal nerves in 8 mature horses, using 4 different techniques. Radiographs were obtained 0, 10 and 20 min after injection and were analysed subjectively. A mixture of radiodense contrast medium and methylene blue was injected into 4 cadaver limbs; the location of the contrast medium and dye was determined by radiography and dissection. RESULTS: Following perineural injection of the palmar metacarpal nerves, most of the contrast medium was distributed in an elongated pattern axial to the second and fourth metacarpal bones. The carpometacarpal joint was inadvertently penetrated in 4/8 limbs after injections of the palmar metacarpal nerves from medial and lateral approaches, and in 1/8 limbs when both injections were performed from the lateral approach. Following perineural injection of the lateral palmar nerve using a lateral approach, the contrast medium was diffusely distributed in all but one limb, in which the carpal sheath was inadvertently penetrated. In 5/8 limbs, following perineural injection of the lateral palmar nerve using a medial approach, the contrast medium diffused proximally to the distal third of the antebrachium. CONCLUSIONS AND POTENTIAL RELEVANCE: Inadvertent penetration of the carpometacarpal joint is common after perineural injection of the palmar metacarpal nerves, but less so if both palmar metacarpal nerves are injected using a lateral approach. Following injection of the lateral palmar nerve using a medial approach, the entire palmar aspect of the carpus may be desensitised.

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MSC 2010: 26A33, 33E12, 34K29, 34L15, 35K57, 35R30

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Diffusion equations that use time fractional derivatives are attractive because they describe a wealth of problems involving non-Markovian Random walks. The time fractional diffusion equation (TFDE) is obtained from the standard diffusion equation by replacing the first-order time derivative with a fractional derivative of order α ∈ (0, 1). Developing numerical methods for solving fractional partial differential equations is a new research field and the theoretical analysis of the numerical methods associated with them is not fully developed. In this paper an explicit conservative difference approximation (ECDA) for TFDE is proposed. We give a detailed analysis for this ECDA and generate discrete models of random walk suitable for simulating random variables whose spatial probability density evolves in time according to this fractional diffusion equation. The stability and convergence of the ECDA for TFDE in a bounded domain are discussed. Finally, some numerical examples are presented to show the application of the present technique.