Automatic Mallampati Classification Using Active Appearance Models

Difficult tracheal intubation assessment is an important research topic in anesthesia as failed intubations are important causes of mortality in anesthetic practice. The modified Mallampati score is widely used, alone or in conjunction with other criteria, to predict the difficulty of intubation. This work presents an automatic method to assess the modified Mallampati score from an image of a patient with the mouth wide open. For this purpose we propose an active appearance models (AAM) based method and use linear support vector machines (SVM) to select a subset of relevant features obtained using the AAM. This feature selection step proves to be essential as it improves drastically the performance of classification, which is obtained using SVM with RBF kernel and majority voting. We test our method on images of 100 patients undergoing elective surgery and achieve 97.9% accuracy in the leave-one-out crossvalidation test and provide a key element to an automatic difficult intubation assessment system.

Lack of evidence of the interaction of the Aß peptide with the Wnt signaling cascade in Drosophila models of Alzheimer's disease.

Background Alzheimer's disease (AD) is the leading form of dementia worldwide. The Aß-peptide is believed to be the major pathogenic compound of the disease. Since several years it is hypothesized that Aß impacts the Wnt signaling cascade and therefore activation of this signaling pathway is proposed to rescue the neurotoxic effect of Aß. Findings Expression of the human Aß42 in the Drosophila nervous system leads to a drastically shortened life span. We found that the action of Aß42 specifically in the glutamatergic motoneurons is responsible for the reduced survival. However, we find that the morphology of the glutamatergic larval neuromuscular junctions, which are widely used as the model for mammalian central nervous system synapses, is not affected by Aß42 expression. We furthermore demonstrate that genetic activation of the Wnt signal transduction pathway in the nervous system is not able to rescue the shortened life span or a rough eye phenotype in Drosophila. Conclusions Our data confirm that the life span is a useful readout of Aß42 induced neurotoxicity in Drosophila; the neuromuscular junction seems however not to be an appropriate model to study AD in flies. Additionally, our results challenge the hypothesis that Wnt signaling might be implicated in Aß42 toxicity and might serve as a drug target against AD.

What do we gain from simplicity versus complexity in species distribution models?

Species distribution models (SDMs) are widely used to explain and predict species ranges and environmental niches. They are most commonly constructed by inferring species' occurrence-environment relationships using statistical and machine-learning methods. The variety of methods that can be used to construct SDMs (e.g. generalized linear/additive models, tree-based models, maximum entropy, etc.), and the variety of ways that such models can be implemented, permits substantial flexibility in SDM complexity. Building models with an appropriate amount of complexity for the study objectives is critical for robust inference. We characterize complexity as the shape of the inferred occurrence-environment relationships and the number of parameters used to describe them, and search for insights into whether additional complexity is informative or superfluous. By building 'under fit' models, having insufficient flexibility to describe observed occurrence-environment relationships, we risk misunderstanding the factors shaping species distributions. By building 'over fit' models, with excessive flexibility, we risk inadvertently ascribing pattern to noise or building opaque models. However, model selection can be challenging, especially when comparing models constructed under different modeling approaches. Here we argue for a more pragmatic approach: researchers should constrain the complexity of their models based on study objective, attributes of the data, and an understanding of how these interact with the underlying biological processes. We discuss guidelines for balancing under fitting with over fitting and consequently how complexity affects decisions made during model building. Although some generalities are possible, our discussion reflects differences in opinions that favor simpler versus more complex models. We conclude that combining insights from both simple and complex SDM building approaches best advances our knowledge of current and future species ranges.

Systems biology of plants : from intraspecific genome variation to computational morphodynamics

Recently, the introduction of second generation sequencing and further advance-ments in confocal microscopy have enabled system-level studies for the functional characterization of genes. The degree of complexity intrinsic to these approaches needs the development of bioinformatics methodologies and computational models for extracting meaningful biological knowledge from the enormous amount of experi¬mental data which is continuously generated. This PhD thesis presents several novel bioinformatics methods and computational models to address specific biological questions in Plant Biology by using the plant Arabidopsis thaliana as a model system. First, a spatio-temporal qualitative analysis of quantitative transcript and protein profiles is applied to show the role of the BREVIS RADIX (BRX) protein in the auxin- cytokinin crosstalk for root meristem growth. Core of this PhD work is the functional characterization of the interplay between the BRX protein and the plant hormone auxin in the root meristem by using a computational model based on experimental evidence. Hyphotesis generated by the modelled to the discovery of a differential endocytosis pattern in the root meristem that splits the auxin transcriptional response via the plasma membrane to nucleus partitioning of BRX. This positional information system creates an auxin transcriptional pattern that deviates from the canonical auxin response and is necessary to sustain the expression of a subset of BRX-dependent auxin-responsive genes to drive root meristem growth. In the second part of this PhD thesis, we characterized the genome-wide impact of large scale deletions on four divergent Arabidopsis natural strains, through the integration of Ultra-High Throughput Sequencing data with data from genomic hybridizations on tiling arrays. Analysis of the identified deletions revealed a considerable portion of protein coding genes affected and supported a history of genomic rearrangements shaped by evolution. In the last part of the thesis, we showed that VIP3 gene in Arabidopsis has an evo-lutionary conserved role in the 3' to 5' mRNA degradation machinery, by applying a novel approach for the analysis of mRNA-Seq data from random-primed mRNA. Altogether, this PhD research contains major advancements in the study of natural genomic variation in plants and in the application of computational morphodynamics models for the functional characterization of biological pathways essential for the plant. - Récemment, l'introduction du séquençage de seconde génération et les avancées dans la microscopie confocale ont permis des études à l'échelle des différents systèmes cellulaires pour la caractérisation fonctionnelle de gènes. Le degrés de complexité intrinsèque à ces approches ont requis le développement de méthodologies bioinformatiques et de modèles mathématiques afin d'extraire de la masse de données expérimentale générée, des information biologiques significatives. Ce doctorat présente à la fois des méthodes bioinformatiques originales et des modèles mathématiques pour répondre à certaines questions spécifiques de Biologie Végétale en utilisant la plante Arabidopsis thaliana comme modèle. Premièrement, une analyse qualitative spatio-temporelle de profiles quantitatifs de transcripts et de protéines est utilisée pour montrer le rôle de la protéine BREVIS RADIX (BRX) dans le dialogue entre l'auxine et les cytokinines, des phytohormones, dans la croissance du méristème racinaire. Le noyau de ce travail de thèse est la caractérisation fonctionnelle de l'interaction entre la protéine BRX et la phytohormone auxine dans le méristème de la racine en utilisant des modèles informatiques basés sur des preuves expérimentales. Les hypothèses produites par le modèle ont mené à la découverte d'un schéma différentiel d'endocytose dans le méristème racinaire qui divise la réponse transcriptionnelle à l'auxine par le partitionnement de BRX de la membrane plasmique au noyau de la cellule. Cette information positionnelle crée une réponse transcriptionnelle à l'auxine qui dévie de la réponse canonique à l'auxine et est nécessaire pour soutenir l'expression d'un sous ensemble de gènes répondant à l'auxine et dépendant de BRX pour conduire la croissance du méristème. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous avons caractérisé l'impact sur l'ensemble du génome des délétions à grande échelle sur quatre souches divergentes naturelles d'Arabidopsis, à travers l'intégration du séquençage à ultra-haut-débit avec l'hybridation génomique sur puces ADN. L'analyse des délétions identifiées a révélé qu'une proportion considérable de gènes codant était affectée, supportant l'idée d'un historique de réarrangement génomique modelé durant l'évolution. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons montré que le gène VÏP3 dans Arabidopsis a conservé un rôle évolutif dans la machinerie de dégradation des ARNm dans le sens 3' à 5', en appliquant une nouvelle approche pour l'analyse des données de séquençage d'ARNm issue de transcripts amplifiés aléatoirement. Dans son ensemble, cette recherche de doctorat contient des avancées majeures dans l'étude des variations génomiques naturelles des plantes et dans l'application de modèles morphodynamiques informatiques pour la caractérisation de réseaux biologiques essentiels à la plante. - Le développement des plantes est écrit dans leurs codes génétiques. Pour comprendre comment les plantes sont capables de s'adapter aux changements environnementaux, il est essentiel d'étudier comment leurs gènes gouvernent leur formation. Plus nous essayons de comprendre le fonctionnement d'une plante, plus nous réalisons la complexité des mécanismes biologiques, à tel point que l'utilisation d'outils et de modèles mathématiques devient indispensable. Dans ce travail, avec l'utilisation de la plante modèle Arabidopsis thalicinci nous avons résolu des problèmes biologiques spécifiques à travers le développement et l'application de méthodes informatiques concrètes. Dans un premier temps, nous avons investigué comment le gène BREVIS RADIX (BRX) régule le développement de la racine en contrôlant la réponse à deux hormones : l'auxine et la cytokinine. Nous avons employé une analyse statistique sur des mesures quantitatives de transcripts et de produits de gènes afin de démontrer que BRX joue un rôle antagonisant dans le dialogue entre ces deux hormones. Lorsque ce-dialogue moléculaire est perturbé, la racine primaire voit sa longueur dramatiquement réduite. Pour comprendre comment BRX répond à l'auxine, nous avons développé un modèle informatique basé sur des résultats expérimentaux. Les simulations successives ont mené à la découverte d'un signal positionnel qui contrôle la réponse de la racine à l'auxine par la régulation du mouvement intracellulaire de BRX. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons analysé le génome entier de quatre souches naturelles d'Arabidopsis et nous avons trouvé qu'une grande partie de leurs gènes étaient manquant par rapport à la souche de référence. Ce résultat indique que l'historique des modifications génomiques conduites par l'évolution détermine une disponibilité différentielle des gènes fonctionnels dans ces plantes. Dans la dernière partie de ce travail, nous avons analysé les données du transcriptome de la plante où le gène VIP3 était non fonctionnel. Ceci nous a permis de découvrir le rôle double de VIP3 dans la régulation de l'initiation de la transcription et dans la dégradation des transcripts. Ce rôle double n'avait jusqu'alors été démontrée que chez l'homme. Ce travail de doctorat supporte le développement et l'application de méthodologies informatiques comme outils inestimables pour résoudre la complexité des problèmes biologiques dans la recherche végétale. L'intégration de la biologie végétale et l'informatique est devenue de plus en plus importante pour l'avancée de nos connaissances sur le fonctionnement et le développement des plantes.

Interaction of Diocleinae Lectins with Glycoproteins Based in Surface Plasmon Resonance

Interaction of glucose/mannose-binding lectins in solution with immobilized glycoproteins was followed in real time using surface plasmon resonance technology. The lectins which share many biochemical and structural features could be clearly differentiated in terms of their specificity for complex glycoconjugates. The most prominent interaction of the lectins with PHA-E comparing with soybean agglutinin, both glycoproteins exhibiting high mannose oligosaccharides, suggests that the whole structure of the glycoproteins themselves, may interfere in affinity. These findings also support the hypothesis that minor amino acid replacements in the primary sequence of the lectins might be responsible for their divergence in fine specificity and biological activities. This is the first report using surface plasmon resonance technology that evidences differences of Diocleinae lectins in respect their fine glycan-specificity.

Hierarchical conditional random fields for parts based models matching

A parts based model is a parametrization of an object class using a collection of landmarks following the object structure. The matching of parts based models is one of the problems where pairwise Conditional Random Fields have been successfully applied. The main reason of their effectiveness is tractable inference and learning due to the simplicity of involved graphs, usually trees. However, these models do not consider possible patterns of statistics among sets of landmarks, and thus they sufffer from using too myopic information. To overcome this limitation, we propoese a novel structure based on a hierarchical Conditional Random Fields, which we explain in the first part of this memory. We build a hierarchy of combinations of landmarks, where matching is performed taking into account the whole hierarchy. To preserve tractable inference we effectively sample the label set. We test our method on facial feature selection and human pose estimation on two challenging datasets: Buffy and MultiPIE. In the second part of this memory, we present a novel approach to multiple kernel combination that relies on stacked classification. This method can be used to evaluate the landmarks of the parts-based model approach. Our method is based on combining responses of a set of independent classifiers for each individual kernel. Unlike earlier approaches that linearly combine kernel responses, our approach uses them as inputs to another set of classifiers. We will show that we outperform state-of-the-art methods on most of the standard benchmark datasets.

La transició a la societat xarxa a Catalunya. Informe final de recerca (volum I)

Aquest estudi analitza les pràctiques diàries, els valors socials i les actituds de la població catalana en el procés de transició cap a la societat xarxa. Analitza el comportament de les persones a Internet i fora d'Internet, investigant el paper específic dels usos d'Internet a l'hora d'influenciar pràctiques i actituds. Es basa en les respostes a una enquesta de 3.005 individus, una mostra representativa de la població catalana el 2002. L'enquesta es va fer entre el febrer i el maig del 2002, i es basava en entrevistes cara a cara a partir d'un qüestionari de 179 preguntes. Es van utilitzar fonts secundàries per a situar els resultats catalans, particularment sobre els usos d'Internet, en el context global. L'anàlisi es va completar el 2007 incorporant-hi noves dades secundàries. L'estudi va cobrir pràctiques socials de treball, comunicació, sociabilitat, usos d'espai i temps, usos d'Internet, identitat cultural, pràctica política, associacionisme i formació de projectes d'autonomia. Es van construir diversos models estadístics per a proporcionar una anàlisi causal de cada una d'aquestes àrees d'estudi. El descobriment més significatiu fa referència a la relació entre els usos d'Internet i la construcció d'autonomia per part d'actors socials. Fent servir anàlisis factorial, l'estudi va definir cinc índexs d'autonomia que eren estadísticament independents: autonomia personal, autonomia professional, autonomia comunicativa, autonomia corporal i autonomia sociopolítica. Cada un d'aquests índexs d'autonomia independents estan fortament associats amb la freqüència i la intensitat de l'ús d'Internet, i les relacions observades es mantenen quan es controlen per variables sociodemogràfiques. A partir d'aquest estudi es pot afirmar que Internet és una plataforma important per a la construcció d'autonomia en la societat xarxa. En general, la societat catalana sembla que canviï de manera similar a altres societats en transició, amb l'èmfasi afegit del paper del territori i la família a l'hora d'enfortir les relacions socials, amb la contribució positiva d'Internet a un dens patró d'interacció social.

La transición en la sociedad red en Catalunya. Informe final de investigación (volumen II)

Aquest estudi analitza les pràctiques diàries, els valors socials i les actituds de la població catalana en el procés de transició cap a la societat xarxa. Analitza el comportament de les persones a Internet i fora d'Internet, investigant el paper específic dels usos d'Internet a l'hora d'influenciar pràctiques i actituds. Es basa en les respostes a una enquesta de 3.005 individus, una mostra representativa de la població catalana el 2002. L'enquesta es va fer entre el febrer i el maig del 2002, i es basava en entrevistes cara a cara a partir d'un qüestionari de 179 preguntes. Es van utilitzar fonts secundàries per a situar els resultats catalans, particularment sobre els usos d'Internet, en el context global. L'anàlisi es va completar el 2007 incorporant-hi noves dades secundàries. L'estudi va cobrir pràctiques socials de treball, comunicació, sociabilitat, usos d'espai i temps, usos d'Internet, identitat cultural, pràctica política, associacionisme i formació de projectes d'autonomia. Es van construir diversos models estadístics per a proporcionar una anàlisi causal de cada una d'aquestes àrees d'estudi. El descobriment més significatiu fa referència a la relació entre els usos d'Internet i la construcció d'autonomia per part d'actors socials. Fent servir anàlisis factorial, l'estudi va definir cinc índexs d'autonomia que eren estadísticament independents: autonomia personal, autonomia professional, autonomia comunicativa, autonomia corporal i autonomia sociopolítica. Cada un d'aquests índexs d'autonomia independents estan fortament associats amb la freqüència i la intensitat de l'ús d'Internet, i les relacions observades es mantenen quan es controlen per variables sociodemogràfiques. A partir d'aquest estudi es pot afirmar que Internet és una plataforma important per a la construcció d'autonomia en la societat xarxa. En general, la societat catalana sembla que canviï de manera similar a altres societats en transició, amb l'èmfasi afegit del paper del territori i la família a l'hora d'enfortir les relacions socials, amb la contribució positiva d'Internet a un dens patró d'interacció social.

La transición en la sociedad red en Catalunya. Informe final de investigación (volumen I)

Aquest estudi analitza les pràctiques diàries, els valors socials i les actituds de la població catalana en el procés de transició cap a la societat xarxa. Analitza el comportament de les persones a Internet i fora d'Internet, investigant el paper específic dels usos d'Internet a l'hora d'influenciar pràctiques i actituds. Es basa en les respostes a una enquesta de 3.005 individus, una mostra representativa de la població catalana el 2002. L'enquesta es va fer entre el febrer i el maig del 2002, i es basava en entrevistes cara a cara a partir d'un qüestionari de 179 preguntes. Es van utilitzar fonts secundàries per a situar els resultats catalans, particularment sobre els usos d'Internet, en el context global. L'anàlisi es va completar el 2007 incorporant-hi noves dades secundàries. L'estudi va cobrir pràctiques socials de treball, comunicació, sociabilitat, usos d'espai i temps, usos d'Internet, identitat cultural, pràctica política, associacionisme i formació de projectes d'autonomia. Es van construir diversos models estadístics per a proporcionar una anàlisi causal de cada una d'aquestes àrees d'estudi. El descobriment més significatiu fa referència a la relació entre els usos d'Internet i la construcció d'autonomia per part d'actors socials. Fent servir anàlisis factorial, l'estudi va definir cinc índexs d'autonomia que eren estadísticament independents: autonomia personal, autonomia professional, autonomia comunicativa, autonomia corporal i autonomia sociopolítica. Cada un d'aquests índexs d'autonomia independents estan fortament associats amb la freqüència i la intensitat de l'ús d'Internet, i les relacions observades es mantenen quan es controlen per variables sociodemogràfiques. A partir d'aquest estudi es pot afirmar que Internet és una plataforma important per a la construcció d'autonomia en la societat xarxa. En general, la societat catalana sembla que canviï de manera similar a altres societats en transició, amb l'èmfasi afegit del paper del territori i la família a l'hora d'enfortir les relacions socials, amb la contribució positiva d'Internet a un dens patró d'interacció social.

La societat xarxa a Catalunya. Informe de recerca I

Aquest estudi analitza les pràctiques diàries, els valors socials i les actituds de la població catalana en el procés de transició cap a la societat xarxa. Analitza el comportament de les persones a Internet i fora d'Internet, investigant el paper específic dels usos d'Internet a l'hora d'influenciar pràctiques i actituds. Es basa en les respostes a una enquesta de 3.005 individus, una mostra representativa de la població catalana el 2002. L'enquesta es va fer entre el febrer i el maig del 2002, i es basava en entrevistes cara a cara a partir d'un qüestionari de 179 preguntes. Es van utilitzar fonts secundàries per a situar els resultats catalans, particularment sobre els usos d'Internet, en el context global. L'anàlisi es va completar el 2007 incorporant-hi noves dades secundàries. L'estudi va cobrir pràctiques socials de treball, comunicació, sociabilitat, usos d'espai i temps, usos d'Internet, identitat cultural, pràctica política, associacionisme i formació de projectes d'autonomia. Es van construir diversos models estadístics per a proporcionar una anàlisi causal de cada una d'aquestes àrees d'estudi. El descobriment més significatiu fa referència a la relació entre els usos d'Internet i la construcció d'autonomia per part d'actors socials. Fent servir anàlisis factorial, l'estudi va definir cinc índexs d'autonomia que eren estadísticament independents: autonomia personal, autonomia professional, autonomia comunicativa, autonomia corporal i autonomia sociopolítica. Cada un d'aquests índexs d'autonomia independents estan fortament associats amb la freqüència i la intensitat de l'ús d'Internet, i les relacions observades es mantenen quan es controlen per variables sociodemogràfiques. A partir d'aquest estudi es pot afirmar que Internet és una plataforma important per a la construcció d'autonomia en la societat xarxa. En general, la societat catalana sembla que canviï de manera similar a altres societats en transició, amb l'èmfasi afegit del paper del territori i la família a l'hora d'enfortir les relacions socials, amb la contribució positiva d'Internet a un dens patró d'interacció social.

La transició a la societat xarxa a Catalunya. Informe final de recerca (volum II)

Aquest estudi analitza les pràctiques diàries, els valors socials i les actituds de la població catalana en el procés de transició cap a la societat xarxa. Analitza el comportament de les persones a Internet i fora d'Internet, investigant el paper específic dels usos d'Internet a l'hora d'influenciar pràctiques i actituds. Es basa en les respostes a una enquesta de 3.005 individus, una mostra representativa de la població catalana el 2002. L'enquesta es va fer entre el febrer i el maig del 2002, i es basava en entrevistes cara a cara a partir d'un qüestionari de 179 preguntes. Es van utilitzar fonts secundàries per a situar els resultats catalans, particularment sobre els usos d'Internet, en el context global. L'anàlisi es va completar el 2007 incorporant-hi noves dades secundàries. L'estudi va cobrir pràctiques socials de treball, comunicació, sociabilitat, usos d'espai i temps, usos d'Internet, identitat cultural, pràctica política, associacionisme i formació de projectes d'autonomia. Es van construir diversos models estadístics per a proporcionar una anàlisi causal de cada una d'aquestes àrees d'estudi. El descobriment més significatiu fa referència a la relació entre els usos d'Internet i la construcció d'autonomia per part d'actors socials. Fent servir anàlisis factorial, l'estudi va definir cinc índexs d'autonomia que eren estadísticament independents: autonomia personal, autonomia professional, autonomia comunicativa, autonomia corporal i autonomia sociopolítica. Cada un d'aquests índexs d'autonomia independents estan fortament associats amb la freqüència i la intensitat de l'ús d'Internet, i les relacions observades es mantenen quan es controlen per variables sociodemogràfiques. A partir d'aquest estudi es pot afirmar que Internet és una plataforma important per a la construcció d'autonomia en la societat xarxa. En general, la societat catalana sembla que canviï de manera similar a altres societats en transició, amb l'èmfasi afegit del paper del territori i la família a l'hora d'enfortir les relacions socials, amb la contribució positiva d'Internet a un dens patró d'interacció social.

Simultaneous estimation of indirect and interaction effects using structural equation models

Interaction effects are usually modeled by means of moderated regression analysis. Structural equation models with non-linear constraints make it possible to estimate interaction effects while correcting formeasurement error. From the various specifications, Jöreskog and Yang's(1996, 1998), likely the most parsimonious, has been chosen and further simplified. Up to now, only direct effects have been specified, thus wasting much of the capability of the structural equation approach. This paper presents and discusses an extension of Jöreskog and Yang's specification that can handle direct, indirect and interaction effects simultaneously. The model is illustrated by a study of the effects of an interactive style of use of budgets on both company innovation and performance

Ecological Footprint Inequality across countries: the role of environment intensity, income and interaction effects

Recently, White (2007) analysed the international inequalities in Ecological Footprints per capita (EF hereafter) based on a two-factor decomposition of an index from the Atkinson family (Atkinson (1970)). Specifically, this paper evaluated the separate role of environment intensity (EF/GDP) and average income as explanatory factors for these global inequalities. However, in addition to other comments on their appeal, this decomposition suffers from the serious limitation of the omission of the role exerted by probable factorial correlation (York et al. (2005)). This paper proposes, by way of an alternative, a decomposition of a conceptually similar index like Theil’s (Theil, 1967) which, in effect, permits clear decomposition in terms of the role of both factors plus an inter-factor correlation, in line with Duro and Padilla (2006). This decomposition might, in turn, be extended to group inequality components (Shorrocks, 1980), an analysis that cannot be conducted in the case of the Atkinson indices. The proposed methodology is implemented empirically with the aim of analysing the international inequalities in EF per capita for the 1980-2007 period and, amongst other results, we find that, indeed, the interactive component explains, to a significant extent, the apparent pattern of stability observed in overall international inequalities.