Determination of the thermal parameters of high-power batteries by local heat

A new approach to the determination of the thermal parameters of high-power batteries is introduced here. Application of local heat flux measurement with a gradient heat flux sensor (GHFS) allows determination of the cell thermal parameters in di_erent surface points of the cell. The suggested methodology is not cell destructive as it does not require deep discharge of the cell or application of any charge/discharge cycles during measurements of the thermal parameters of the cell. The complete procedure is demonstrated on a high-power Li-ion pouch cell, and it is verified on a sample with well-known thermal parameters. A comparison of the experimental results with conventional thermal characterization methods shows an acceptably low error. The dependence of the cell thermal parameters on state of charge (SoC) and measurement points on the surface was studied by the proposed measurement approach.

Does altering brachial artery tone with lower-body negative pressure and flow-mediated dilation affect arterial stiffness?

Although medium sized, muscular vessels normally respond to sympathetic stimulation by reducing compliance, it is unclear whether the large brachial artery is similarly affected by sympathetic stimulation induced via lower-body negative pressure (LBNP). Similarly, the impact of flow-mediated dilation (FMD) on brachial artery compliance and distensibility remains unresolved, hi addition, before such measures can be used as prognostic tools, it is important to investigate the reliability and repeatability of both techniques. Using a randomized order design, the effects of LBNP and FMD on the mechanical properties of the brachial artery were examined in nine healthy male subjects (mean age 24y). Non-invasive Doppler ultrasound and a Finometer were used to measure simultaneously the variation in systolic and diastolic diameter, and brachial blood pressure, respectively. These values were used to calculate compliance and distensibility values at baseline, and during both LBNP and FMD. The within-day and between-day repeatability of arterial diameter, compliance, distensibility, and FMD measures were assessed using the error coefficient and intra-class correlation coefficient (ICC). While heart rate (P<0.01) and peripheral resistance increased during LBNP (P<0.05), forearm blood flow and pulse pressure decreased (P<0.01). hi terms of mechanical properties, vessel diameters decreased (P<0.05), but both compliance and distensibility were not changed. On the other hand, FMD resulted in a significant increase in diameter (P<0.001), with no change in compliance or distensibility. hi summary, LBNP and FMD do not appear to alter brachial artery compliance or distensibility in young, healthy males. Whereas measures ofFMD were not found to be repeatable between days, the ICC indicated that compliance and distensibility were repeatable only within-day.

The association between blood pressure and vascular characteristics in children

Hypertension is thought to exist in up to five percent of children. A select number of studies have investigated the role elevated blood pressure plays in pediatric atherosclerotic progression. However these studies contain significant methodological flaws and fail to recognize important confounding factors. Therefore, the influence of elevated blood pressure on arterial health in children remains to be clearly understood. The purpose of this study was to investigate the association between blood pressure (BP) and arterial thickness and stiffuess in children. Common carotid artery (CCA) intima-media thickness (IMT) and distensibility (Dist), as well as systemic pulse wave velocity (PWV) were measured in 21 elevated blood pressure (EBP; BP ~ 95th percentile) and 83 normal blood pressure (NBP; BP < 90th percentile) children 11-14 years of age. Both EBP and NBP groups demonstrated BP within the normal clinical range, but EBP showed significantly elevated BP as compared to the NBP group. Independent t-tests failed to show significant differences between the EBP and NBP groups for CCA IMT (0.43 ± 0.05 mm and 0.42 ± 0.06 mm, respectively) and Dist (0.0058 ± 0.0024 mmHg-1 and 0.0064 ± 0.0019 mmHil respectively). In contrast, a significantly elevated PWV (p

Pharmacologie des variations de débit sanguin oculaires chez le rat au moyen de la débitmétrie au laser par effet Doppler

La débitmétrie au laser à effet Doppler (LDF) constitue une méthode prometteuse et non-invasive pour l'étude du débit sanguin local dans l'œil. Cette technique est basée sur un changement de fréquence subi par la lumière lors du mouvement des globules rouges dans les vaisseaux. Une nouvelle sonde LDF a été testée pour sa sensibilité à évaluer la circulation rétinienne/choroïdienne sous des conditions hypercapniques et en présence de diverses substances vasoactives ou suivant la photocoagulation des artères rétiniennes chez le rat. Après dilatation pupillaire, la sonde LDF a été placée en contact avec la cornée de rats anesthésiés et parallèle à l'axe optique. L'hypercapnie a été provoquée par inhalation de CO2 (8% dans de l'air médical), alors que les agents pharmacologiques ont été injectés de façon intravitréenne. La contribution relative à la circulation choroïdienne a été évaluée à la suite de la photocoagulation des artères rétiniennes. Le débit sanguin s'est trouvé significativement augmenté à la suite de l'hypercanie (19%), de l'adénosine (14%) ou du nitroprusside de sodium (16%) comparativement au niveau de base, alors que l'endothéline-1 a provoqué une baisse du débit sanguin (11%). La photocoagulation des artères rétiniennes a significativement diminué le débit sanguin (33%). Des mesures en conditions pathologiques ont ensuite été obtenues après l'injection intravitréenne d'un agoniste sélectif du récepteur B1 (RB1). Ce récepteur des kinines est surexprimé dans la rétine des rats rendus diabétiques avec la streptozotocine (STZ) en réponse à l'hyperglycémie et au stress oxydatif. Les résultats ont montré que le RB1 est surexprimé dans la rétine chez les rats diabétiques-STZ à 4 jours et 6 semaines. À ces moments, le débit sanguin rétinien/choroïdien a été significativement augmenté (15 et 18 %) après l'injection de l'agoniste, suggérant un effet vasodilatateur des RB1 dans l'œil diabétique. Bien que la circulation choroïdienne contribue probablement au signal LDF, les résultats démontrent que le LDF représente une technique efficace et non-invasive pour l'étude de la microcirculation rétinienne in-vivo en continu. Cette méthode peut donc être utilisée pour évaluer de façon répétée les réponses du débit sanguin pendant des modifications métaboliques ou pharmacologiques dans des modèles animaux de maladies oculaires.

L'élastographie ultrasonore dynamique vasculaire : une nouvelle modalité d'imagerie non-invasive pour la caractérisation mécanique de la thrombose veineuse

L’accident thromboembolique veineux, tel que la thrombose veineuse profonde (TVP) ou thrombophlébite des membres inférieurs, est une pathologie vasculaire caractérisée par la formation d’un caillot sanguin causant une obstruction partielle ou totale de la lumière sanguine. Les embolies pulmonaires sont une complication mortelle des TVP qui surviennent lorsque le caillot se détache, circule dans le sang et produit une obstruction de la ramification artérielle irriguant les poumons. La combinaison d’outils et de techniques d’imagerie cliniques tels que les règles de prédiction cliniques (signes et symptômes) et les tests sanguins (D-dimères) complémentés par un examen ultrasonographique veineux (test de compression, écho-Doppler), permet de diagnostiquer les premiers épisodes de TVP. Cependant, la performance de ces outils diagnostiques reste très faible pour la détection de TVP récurrentes. Afin de diriger le patient vers une thérapie optimale, la problématique n’est plus basée sur la détection de la thrombose mais plutôt sur l’évaluation de la maturité et de l’âge du thrombus, paramètres qui sont directement corrélées à ses propriétés mécaniques (e.g. élasticité, viscosité). L’élastographie dynamique (ED) a récemment été proposée comme une nouvelle modalité d’imagerie non-invasive capable de caractériser quantitativement les propriétés mécaniques de tissus. L’ED est basée sur l’analyse des paramètres acoustiques (i.e. vitesse, atténuation, pattern de distribution) d’ondes de cisaillement basses fréquences (10-7000 Hz) se propageant dans le milieu sondé. Ces ondes de cisaillement générées par vibration externe, ou par source interne à l’aide de la focalisation de faisceaux ultrasonores (force de radiation), sont mesurées par imagerie ultrasonore ultra-rapide ou par résonance magnétique. Une méthode basée sur l’ED adaptée à la caractérisation mécanique de thromboses veineuses permettrait de quantifier la sévérité de cette pathologie à des fins d’amélioration diagnostique. Cette thèse présente un ensemble de travaux reliés au développement et à la validation complète et rigoureuse d’une nouvelle technique d’imagerie non-invasive élastographique pour la mesure quantitative des propriétés mécaniques de thromboses veineuses. L’atteinte de cet objectif principal nécessite une première étape visant à améliorer les connaissances sur le comportement mécanique du caillot sanguin (sang coagulé) soumis à une sollicitation dynamique telle qu’en ED. Les modules de conservation (comportement élastique, G’) et de perte (comportement visqueux, G’’) en cisaillement de caillots sanguins porcins sont mesurés par ED lors de la cascade de coagulation (à 70 Hz), et après coagulation complète (entre 50 Hz et 160 Hz). Ces résultats constituent les toutes premières mesures du comportement dynamique de caillots sanguins dans une gamme fréquentielle aussi étendue. L’étape subséquente consiste à mettre en place un instrument innovant de référence (« gold standard »), appelé RheoSpectris, dédié à la mesure de la viscoélasticité hyper-fréquence (entre 10 Hz et 1000 Hz) des matériaux et biomatériaux. Cet outil est indispensable pour valider et calibrer toute nouvelle technique d’élastographie dynamique. Une étude comparative entre RheoSpectris et la rhéométrie classique est réalisée afin de valider des mesures faites sur différents matériaux (silicone, thermoplastique, biomatériaux, gel). L’excellente concordance entre les deux technologies permet de conclure que RheoSpectris est un instrument fiable pour la mesure mécanique à des fréquences difficilement accessibles par les outils actuels. Les bases théoriques d’une nouvelle modalité d’imagerie élastographique, nommée SWIRE (« shear wave induced resonance dynamic elastography »), sont présentées et validées sur des fantômes vasculaires. Cette approche permet de caractériser les propriétés mécaniques d’une inclusion confinée (e.g. caillot sanguin) à partir de sa résonance (amplification du déplacement) produite par la propagation d’ondes de cisaillement judicieusement orientées. SWIRE a également l’avantage d’amplifier l’amplitude de vibration à l’intérieur de l’hétérogénéité afin de faciliter sa détection et sa segmentation. Finalement, la méthode DVT-SWIRE (« Deep venous thrombosis – SWIRE ») est adaptée à la caractérisation de l’élasticité quantitative de thromboses veineuses pour une utilisation en clinique. Cette méthode exploite la première fréquence de résonance mesurée dans la thrombose lors de la propagation d’ondes de cisaillement planes (vibration d’une plaque externe) ou cylindriques (simulation de la force de radiation par génération supersonique). DVT-SWIRE est appliquée sur des fantômes simulant une TVP et les résultats sont comparés à ceux donnés par l’instrument de référence RheoSpectris. Cette méthode est également utilisée avec succès dans une étude ex vivo pour l’évaluation de l’élasticité de thromboses porcines explantées après avoir été induites in vivo par chirurgie.

Évaluation de la régulation de l'oxygénation dans les capillaires de la tête du nerf optique suivant un effort physique dynamique

Il est généralement accepté que les lits vasculaires oculaires auraient la faculté d’autoréguler leur apport sanguin afin de contrebalancer les variations de pression de perfusion oculaire (PPO). Plusieurs études ont tenté d’évaluer ce mécanisme en mesurant les effets d’une variation de la PPO - induite par un exercice ou par une augmentation de la pression intra-oculaire (PIO) à l’aide d’une suction sclérale - sur le débit sanguin oculaire (DSO). Or, les méthodes de mesure du DSO utilisées jusqu'à maintenant présentent de nombreux désavantages et limites, ce qui rend difficile leur usage clinique. De récents développements dans le domaine des investigations non-invasives des paramètres sanguins oculaires proposent un modèle capable de mesurer en temps réel la concentration en oxygène, un autre paramètre important du métabolisme rétinien. Dans le cadre de la présente étude, ce nouveau modèle est utilisé afin de mesurer les effets d’un effort physique dynamique sur la concentration d’oxygène dans les capillaires de la tête du nerf optique (COTNO) de sujets jeunes et en santé. Six jeunes hommes non fumeurs ont participé à l’étude. L’effort physique dynamique consistait en une séance de bicyclette stationnaire de 15 minutes menant à une augmentation du pouls à 160 battements par minute. La COTNO était mesurée avant et immédiatement après la séance d’exercice. La pression artérielle (PA) et la PIO étaient mesurées ponctuellement alors que le pouls et la saturation sanguine en oxygène (SpO2) au niveau digital étaient mesurés tout au long de l’expérience. L’effort physique a entrainé une réduction de la PIO chez tous les sujets, une réduction de la COTNO chez tous les sujets sauf un tandis que la SpO2 demeura constante chez tous les sujets. Une corrélation quadratique entre les variations de la PIO et de la COTNO a pu être notée. Ces résultats suggèrent une corrélation directe entre les variations de la COTNO et celles de la PPO et de la PA. Les résultats de la présente étude suggèrent que les variations de la COTNO chez un sujet en santé suite à un effort physique dynamique pourraient représenter sa capacité à compenser un tel effort. De plus, les changements métaboliques sanguins induits par l’effort physique dynamique pourraient représenter une cause commune aux variations de la PIO et de la COTNO.

Étude sur l’oxygénation des lits capillaires du disque optique au cours du cycle menstruel chez les femmes

Il est connu qu’on retrouve chez les femmes en post-ménopause un risque plus important de développer des maladies oculaires comparativement aux hommes du même groupe d’âge. Il semble que les changements hormonaux, et en particulier la baisse importante des niveaux d’estradiol, secondaires à la sénescence folliculaire constituent un facteur étiologique à long terme. Cela étant, il est légitime de se demander si les variations des niveaux d’hormones sexuelles endogènes peuvent également occasionner des effets à court terme sur les tissus de l’œil. Cette interrogation constitue d’ailleurs le motif principal de l’élaboration de la présente étude. Sachant qu’il se produit chez les femmes non ménopausées des variations continuelles des niveaux d’hormones sexuelles stéroïdiennes au cours de leur cycle menstruel, des femmes en âge de procréer ont été recrutées comme sujets d’étude. Dans un deuxième temps, afin de trouver le paramètre d’intérêt, on a effectué une revue de la documentation scientifique qui révèle un fait bien établi : les estrogènes favorisent la vasodilatation des vaisseaux sanguins par l’intermédiaire du monoxyde d’azote, et permettent, par le fait même, l’accroissement du débit sanguin tissulaire. Or, comment mesurer des variations de débit sanguin dans des tissus oculaires? Comme il est expliqué dans la discussion du présent mémoire, les variations d’oxygénation dans un organe dont le métabolisme est relativement stable sont le reflet de variations de débit sanguin. Grâce à une technique de mesure basée sur la spectroréflectométrie, il est possible de mesurer le taux d’oxyhémoglobine (HbO2) des lits capillaires du disque optique. En observant les variations du taux d’oxyhémoglobine au cours du cycle menstruel chez les sujets, on peut ainsi mesurer l’effet des variations hormonales cycliques sur l’irrigation des tissus oculaires. En somme, l’objectif de cette recherche est de mieux comprendre, en suivant le cycle menstruel des femmes, l’effet des hormones sexuelles endogènes sur l’oxygénation des lits capillaires du disque optique. Étant à la base du métabolisme de l’œil, l’apport en oxygène et en divers substrat véhiculés par la circulation sanguine est important au maintien de la santé oculaire. L’éclaircissement du lien entre les hormones et l’oxygénation de la rétine constituerait un avancement important, puisqu’il permettrait de comprendre pourquoi certaines atteintes oculaires, comme la cécité, touchent davantage les femmes. Les résultats de cette étude ont démontré que le taux d’oxyhémoglobine mesuré dans les lits capillaires du disque optique de l’œil ne subit pratiquement pas de variations significatives durant le cycle menstruel lorsqu’on considère les incertitudes des valeurs mesurées. Également, on observe une variabilité similaire des taux d’oxyhémoglobine mesurés chez les femmes en âge de procréation et chez les hommes du même groupe d’âge. Cela suggère que les changements hormonaux cycliques, qui ne se produisent que chez les femmes, n’occasionnent probablement pas de variation significative mesurable du taux d’oxyhémoglobine. Bref, malgré les effets possibles des estrogènes sur le diamètre artériolaire, il semble que les mécanismes locaux de régulation du débit sanguin tissulaire maintiennent un état d’équilibre propre au tissu irrigué et adapté aux besoins métaboliques locaux.

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.

Vector flow mapping using plane wave ultrasound imaging

Les diagnostics cliniques des maladies cardio-vasculaires sont principalement effectués à l’aide d’échographies Doppler-couleur malgré ses restrictions : mesures de vélocité dépendantes de l’angle ainsi qu’une fréquence d’images plus faible à cause de focalisation traditionnelle. Deux études, utilisant des approches différentes, adressent ces restrictions en utilisant l’imagerie à onde-plane, post-traitée avec des méthodes de délai et sommation et d’autocorrélation. L’objectif de la présente étude est de ré-implémenté ces méthodes pour analyser certains paramètres qui affecte la précision des estimations de la vélocité du flux sanguin en utilisant le Doppler vectoriel 2D. À l’aide d’expériences in vitro sur des flux paraboliques stationnaires effectuées avec un système Verasonics, l’impact de quatre paramètres sur la précision de la cartographie a été évalué : le nombre d’inclinaisons par orientation, la longueur d’ensemble pour les images à orientation unique, le nombre de cycles par pulsation, ainsi que l’angle de l’orientation pour différents flux. Les valeurs optimales sont de 7 inclinaisons par orientation, une orientation de ±15° avec 6 cycles par pulsation. La précision de la reconstruction est comparable à l’échographie Doppler conventionnelle, tout en ayant une fréquence d’image 10 à 20 fois supérieure, permettant une meilleure caractérisation des transitions rapides qui requiert une résolution temporelle élevée.

Presión arterial en preescolares de la localidad de Usaquén en Bogotá

Introducción: La hipertensión arterial es un problema de salud pública tanto en países industrializados como en vía de desarrollo. Su prevalencia en la infancia viene en aumento por lo que es relevante determinarla en niños preescolares a nivel local. Objetivo: Determinar la prevalencia de hipertensión arterial en niños de tres a cinco años de una cohorte de 14 hogares infantiles del ICBF de la localidad de Usaquén en Bogotá. Materiales y métodos: Se realizó un estudio de corte transversal analítico, utilizando la base de datos de un ensayo aleatorizado y controlado del año 200913, y se evaluaron las cifras de tensión arterial de acuerdo a sexo, edad, talla y su correlación con el IMC con un nivel de confianza del 95% y precisión del 1%. Se calcularon las medias, desviaciones estándar, percentiles y prevalencia. Resultados: Se obtuvo una muestra de 1035 casos, encontrándose una prevalencia de 4,5% de HTA sistólica, 10,4% de diastólica, ambas en estadio I; teniendo en cuenta tanto sistólica como diastólica, fue de 11,6% en estadio I. Se determinaron los valores de presión arterial sistólica y diastólica en cuartiles de acuerdo a edad, sexo y talla. El coeficiente de correlación entre el IMC y los niveles de presión arterial sistólica y diastólica fueron de 0.0992 y 0.0362 respectivamente. Conclusión: La prevalencia de HTA general fue de 11,6%, predominando la diastólica en estadio I en niños preescolares. No se encontró correlación entre el IMC y las cifras de tensión arterial sistólica y diastólica.

Efectos de la simpatectomía torácica sobre la pletismografía de los miembros superiores en sujetos con hiperhidrosis palmar

Introducción: La simpatectomía es el tratamiento de la hiperhidrosis palmar y consiste en denervación simpática de miembros superiores que produce un efecto en el flujo sanguíneo al impactar la respuesta vasoconstrictora. El cambio en el flujo sanguíneo se puede evaluar a través de la onda fotopletismográfica. Metodología: Se realizaron 2 sesiones (presimpatectomía y postsimpatectomía) de 10 minutos en cada miembro superior en 28 pacientes obteniendo 79 señales fotopletismográficas distribuidas así: 37 presimpatectomía y 42 señales postsimpatectomía. De cada señal se analizó 1.5 minutos donde se tienen 80 ondas de fotopletismografía y se miden 6 variables: 1. Componente AC (componente pulsátil), 2. Componente DC (componente no pulsátil), 3. Relación entre AC/DC (índice de perfusión), 4. Area bajo la curva (AUC), 5. Tiempo entre el inicio de la onda y pico sistólico (T_DA) y 6. Tiempo entre cada onda de pulso (T_DD). Resultados: Aumentó 120% el componente AC y disminuyó 78% en DC del miembro superior derecho (MSD) con 99% de confiabilidad (p<0.001) entre presimpatectomía (n=18) y postsimpatectomía (n=21). AC/DC aumentó 55% con 95% de confiabilidad entre presimpatectomía (n=19) y postsimpatectomía (n=21) en el miembro superior izquierdo (p<0.05). No se encontró diferencia para T_DA, T_DD ni AUC. Discusión y Conclusión: La simpatectomía en pacientes con hiperhidrosis palmar produce un cambio en el flujo sanguíneo de los miembros superiores evidenciado por los cambios en el componente no pulsátil (DC) y pulsátil (AC) que es secundario a la vasodilatación consecuencia del bloqueo simpático por la denervación quirúrgica de los ganglios simpáticos torácicos.

Pulsioximetría de pacientes en hemodiálisis, de la unidad de terapia renal – fundación cardioinfantil, análisis para establecer recomendaciones

Introducción. En Colombia, el 80% de los pacientes con enfermedad renal crónica en hemodiálisis tienen fístula arteriovenosa periférica (FAV) que asegura el flujo de sangre durante la hemodiálisis (1), la variabilidad en el flujo de sangre en el brazo de la FAV hacia la parte distal, puede afectar la lectura de la oximetría de pulso (SpO2) (2), llevando a la toma de decisiones equivocadas por el personal de salud. El objetivo de este estudio es aclarar si existe diferencia entre la SpO2 del brazo de la FAV y el brazo contralateral. Materiales y métodos. Se realizó un estudio de correlación entre los valores de SpO2 del brazo con FAV contra el brazo sin FAV, de 40 pacientes que asistieron a hemodiálisis. La recolección de los datos se llevó a cabo, con un formato que incluyó el resultado de la pulsioximetria y variables asociadas, antes, durante y después de la hemodiálisis. Se comparó la mediana de los deltas de las diferencias con pruebas estadísticas T Student – Mann Whitney, aceptando un valor significativo de p < 0,05. Resultados. No se encontraron diferencias estadísticamente significativas de la SpO2 entre el brazo con FAV y el brazo sin FAV, antes, durante y después de la diálisis, sin embargo si se apreció una correlación positiva estadísticamente significativa. Conclusiones. Se encontró correlación positiva estadísticamente significativa, donde no hubo diferencias en el resultado la pulsioximetría entre el brazo con FAV y brazo sin FAV, por lo tanto es válido tomar la pulsioximetría en cualquiera de los brazos.

A dynamic causal model of the coupling between pulse stimulation and neural activity

We present a dynamic causal model that can explain context-dependent changes in neural responses, in the rat barrel cortex, to an electrical whisker stimulation at different frequencies. Neural responses were measured in terms of local field potentials. These were converted into current source density (CSD) data, and the time series of the CSD sink was extracted to provide a time series response train. The model structure consists of three layers (approximating the responses from the brain stem to the thalamus and then the barrel cortex), and the latter two layers contain nonlinearly coupled modules of linear second-order dynamic systems. The interaction of these modules forms a nonlinear regulatory system that determines the temporal structure of the neural response amplitude for the thalamic and cortical layers. The model is based on the measured population dynamics of neurons rather than the dynamics of a single neuron and was evaluated against CSD data from experiments with varying stimulation frequency (1–40 Hz), random pulse trains, and awake and anesthetized animals. The model parameters obtained by optimization for different physiological conditions (anesthetized or awake) were significantly different. Following Friston, Mechelli, Turner, and Price (2000), this work is part of a formal mathematical system currently being developed (Zheng et al., 2005) that links stimulation to the blood oxygen level dependent (BOLD) functional magnetic resonance imaging (fMRI) signal through neural activity and hemodynamic variables. The importance of the model described here is that it can be used to invert the hemodynamic measurements of changes in blood flow to estimate the underlying neural activity.

Platelet adhesion to podoplanin under flow is mediated by the receptor CLEC-2 and stabilised by Src/Syk-dependent platelet signalling

Platelet-specific deletion of CLEC-2, which signals through Src and Syk kinases, or global deletion of its ligand podoplanin results in blood-filled lymphatics during mouse development. Platelet-specific Syk deficiency phenocopies this defect, indicating that platelet activation is required for lymphatic development. In the present study, we investigated whether CLEC-2-podoplanin interactions could support platelet arrest from blood flow and whether platelet signalling is required for stable platelet adhesion to lymphatic endothelial cells (LECs) and recombinant podoplanin under flow. Perfusion of human or mouse blood over human LEC monolayers led to platelet adhesion and aggregation. Following αIIbβ3 blockade, individual platelets still adhered. Platelet binding occurred at venous but not arterial shear rates. There was no adhesion using CLEC-2-deficient blood or to vascular endothelial cells (which lack podoplanin). Perfusion of human blood over human Fc-podoplanin (hFcPDPN) in the presence of monoclonal antibody IV.3 to block FcγRIIA receptors led to platelet arrest at similar shear rates to those used on LECs. Src and Syk inhibitors significantly reduced global adhesion of human or mouse platelets to LECs and hFcPDPN. A similar result was seen using Syk-deficient mouse platelets. Reduced platelet adhesion was due to a decrease in the stability of binding. In conclusion, our data reveal that CLEC-2 is an adhesive receptor that supports platelet arrest to podoplanin under venous shear. Src/Syk-dependent signalling stabilises platelet adhesion to podoplanin, providing a possible molecular mechanism contributing to the lymphatic defects of Syk-deficient mice.

Fractal structures in stenoses and aneurysms in blood vessels

Recent advances in the field of chaotic advection provide the impetus to revisit the dynamics of particles transported by blood flow in the presence of vessel wall irregularities. The irregularity, being either a narrowing or expansion of the vessel, mimicking stenoses or aneurysms, generates abnormal flow patterns that lead to a peculiar filamentary distribution of advected particles, which, in the blood, would include platelets. Using a simple model, we show how the filamentary distribution depends on the size of the vessel wall irregularity, and how it varies under resting or exercise conditions. The particles transported by blood flow that spend a long time around a disturbance either stick to the vessel wall or reside on fractal filaments. We show that the faster flow associated with exercise creates widespread filaments where particles can get trapped for a longer time, thus allowing for the possible activation of such particles. We argue, based on previous results in the field of active processes in flows, that the non-trivial long-time distribution of transported particles has the potential to have major effects on biochemical processes occurring in blood flow, including the activation and deposition of platelets. One aspect of the generality of our approach is that it also applies to other relevant biological processes, an example being the coexistence of plankton species investigated previously.