Effect of elevated CO2 concentrations and irradiance on the photosynthetic performance of the seagrass Cymodocea nodosa

Dissertação de Mestrado, Biologia Marinha, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

Le sommeil des personnes atteintes de schizophrénie : résultats d’études par questionnaire, polysomnographie et analyse spectrale de l’EEG en sommeil paradoxal

Les personnes atteintes de schizophrénie peuvent présenter un sommeil anormal même lorsqu’elles sont stables cliniquement sous traitements pharmacologiques. Les études présentées dans cette thèse ont pour but de mesurer le sommeil afin de mieux comprendre les dysfonctions des mécanismes cérébraux pouvant être impliqués dans la physiopathologie de la schizophrénie. Les trois études présentées dans cette thèse rapportent des résultats sur le sommeil dans la schizophrénie à trois niveaux d’analyse chez trois groupes différents de patients. Le premier niveau est subjectif et décrit le sommeil à l’aide d’un questionnaire administré chez des personnes atteintes de schizophrénie cliniquement stables sous traitements pharmacologiques. Le deuxième niveau est objectif et évalue le sommeil par une méta-analyse des études polysomnographiques chez des patients atteints de schizophrénie ne recevant pas de traitement pharmacologique. Le troisième niveau est micro-structurel et utilise l’analyse spectrale de l’électroencéphalogramme (EEG) afin de caractériser le sommeil paradoxal de patients en premier épisode aigu de schizophrénie avant le début du traitement pharmacologique. La première étude montre que, lorsqu’évaluées par un questionnaire de sommeil, les personnes atteintes de schizophrénie cliniquement stables sous traitements pharmacologiques rapportent prendre plus de temps à s’endormir, se coucher plus tôt et se lever plus tard, passer plus de temps au lit et faire plus de siestes comparativement aux participants sains. Aussi, tout comme les participants sains, les personnes atteintes de schizophrénie rapportent un nombre normal d’éveils nocturnes, se disent normalement satisfaites de leur sommeil et se sentent normalement reposées au réveil. La deuxième étude révèle qu’objectivement, lorsque les études polysomnographiques effectuées chez des patients non traités sont soumises à une méta-analyse, les personnes atteintes de schizophrénie montrent une augmentation du délai d’endormissement, une diminution du temps total en sommeil, une diminution de l’efficacité du sommeil et une augmentation de la durée des éveils nocturnes comparativement aux participants sains. Les patients en arrêt aigu de traitement ont des désordres plus sévères au niveau de ces variables que les patients jamais traités. Seulement les patients jamais traités ont une diminution du pourcentage de stade 2 comparativement aux participants sains. La méta-analyse ne révèle pas de différence significative entre les groupes en ce qui concerne le sommeil lent profond et le sommeil paradoxal. La troisième étude, portant sur l’analyse spectrale de l’EEG en sommeil paradoxal, montre une diminution de l’amplitude relative de la bande de fréquence alpha dans les régions frontales, centrales et temporales et montre une augmentation de l’amplitude relative de la bande de fréquence bêta2 dans la région occipitale chez les personnes en premier épisode de schizophrénie jamais traitées comparativement aux participants sains. L’activité alpha absolue est positivement corrélée aux symptômes négatifs dans les régions frontales, centrales et temporales et négativement corrélée aux symptômes positifs dans la région occipitale. L’activité beta2 absolue ne montre pas de corrélation significative avec les symptômes positifs et négatifs de la schizophrénie. Ces résultats sont discutés suivant la possibilité que des dysfonctions au niveau des mécanismes de la vigilance seraient impliquées dans la physiopathologie de la schizophrénie.

Géométrie spectrale sur le disque : loi de Weyl et ensembles nodaux

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les dérivées de l’hémoglobine dans la structure rétinienne par la technique de réflectométrie multi-spectrale

L’examen de la rétine par des moyens non invasifs et in vivo a été un objectif de recherche pendant plusieurs années. Pour l’œil comme pour tous les organes du corps humain, un apport soutenu en oxygène est nécessaire pour le maintien de l’homéostasie. La concentration en oxygène du sang des vaisseaux rétiniens peut être déterminée principalement à partir des mesures du spectre de réflexion du fond de l’œil. En envoyant une lumière, à différentes longueurs d’onde, sur la rétine et en analysant la nature de la lumière réfléchie par la rétine, il est possible d’obtenir des informations quantitatives sur le niveau d'oxygène dans les vaisseaux sanguins de la rétine ou sur le flux sanguin. Cependant, la modélisation est compliquée due aux différentes interactions et aux chemins que la lumière prend à travers les tissus oculaires avant de quitter l’œil. L’objectif de cette thèse a été de développer et de valider un modèle mathématique afin de calculer les dérivées d’hémoglobine à partir de mesures spectrales de réflectométrie sur les vaisseaux sanguins de la rétine. L’instrument utilisé pour mesurer la fonction spectrale de réflectométrie a été un spectroréflectomètre multi-canal, une technologie capable de mesurer in vivo et en continu 800 spectres simultanément. L'équation mathématique qui décrit la fonction spectrale de réflectométrie dans la zone spectrale de 480 nm à 650 nm a été exprimée comme la combinaison linéaire de plusieurs termes représentant les signatures spectrales de l'hémoglobine SHb, de l'oxyhémoglobine SOHB, l’absorption et la diffusion des milieux oculaires et une famille de fonctions multigaussiennes utilisées pour compenser l’incompatibilité du modèle et les données expérimentales dans la zone rouge du spectre. Les résultats du modèle révèlent que le signal spectral obtenu à partir de mesures de réflectométrie dans l’œil est complexe, contenant la lumière absorbée, réfléchie et diffusée, mais chacun avec une certaine prédominance spécifique en fonction de la zone spectrale. La fonction spectrale d’absorption du sang est dominante dans la zone spectrale 520 à 580 nm, tandis que dans la zone spectrale de longueurs d’ondes plus grandes que 590 nm, la diffusion sur les cellules rouges du sang est dominante. Le modèle a été utilisé afin de mesurer la concentration d’oxygène dans les capillaires de la tête du nerf optique suite à un effort physique dynamique. L’effort physique a entraîné une réduction de la concentration d’oxygène dans les capillaires, ainsi qu’une réduction de la pression intraoculaire, tandis que la saturation sanguine en oxygène, mesurée au niveau du doigt, restait constante. Le modèle mathématique développé dans ce projet a ainsi permis, avec la technique novatrice de spectroréflectométrie multicanal, de déterminer in vivo et d’une manière non invasive l’oxygénation sanguine des vaisseaux rétiniens.

Stratospheric temperature and radiative forcing response to 11-year solar cycle changes in irradiance and ozone

The 11-yr solar cycle temperature response to spectrally resolved solar irradiance changes and associated ozone changes is calculated using a fixed dynamical heating (FDH) model. Imposed ozone changes are from satellite observations, in contrast to some earlier studies. A maximum of 1.6 K is found in the equatorial upper stratosphere and a secondary maximum of 0.4 K in the equatorial lower stratosphere, forming a double peak in the vertical. The upper maximum is primarily due to the irradiance changes while the lower maximum is due to the imposed ozone changes. The results compare well with analyses using the 40-yr ECMWF Re-Analysis (ERA-40) and NCEP/NCAR datasets. The equatorial lower stratospheric structure is reproduced even though, by definition, the FDH calculations exclude dynamically driven temperature changes, suggesting an important role for an indirect dynamical effect through ozone redistribution. The results also suggest that differences between the Stratospheric Sounding Unit (SSU)/Microwave Sounding Unit (MSU) and ERA-40 estimates of the solar cycle signal can be explained by the poor vertical resolution of the SSU/MSU measurements. The adjusted radiative forcing of climate change is also investigated. The forcing due to irradiance changes was 0.14 W m−2, which is only 78% of the value obtained by employing the standard method of simple scaling of the total solar irradiance (TSI) change. The difference arises because much of the change in TSI is at wavelengths where ozone absorbs strongly. The forcing due to the ozone change was only 0.004 W m−2 owing to strong compensation between negative shortwave and positive longwave forcings.

Recent oppositely directed trends in solar climate forcings and the global mean surface air temperature. II. Different reconstructions of the total solar irradiance variation and dependence on response time scale

We have previously placed the solar contribution to recent global warming in context using observations and without recourse to climate models. It was shown that all solar forcings of climate have declined since 1987. The present paper extends that analysis to include the effects of the various time constants with which the Earth’s climate system might react to solar forcing. The solar input waveform over the past 100 years is defined using observed and inferred galactic cosmic ray fluxes, valid for either a direct effect of cosmic rays on climate or an effect via their known correlation with total solar irradiance (TSI), or for a combination of the two. The implications, and the relative merits, of the various TSI composite data series are discussed and independent tests reveal that the PMOD composite used in our previous paper is the most realistic. Use of the ACRIM composite, which shows a rise in TSI over recent decades, is shown to be inconsistent with most published evidence for solar influences on pre-industrial climate. The conclusions of our previous paper, that solar forcing has declined over the past 20 years while surface air temperatures have continued to rise, are shown to apply for the full range of potential time constants for the climate response to the variations in the solar forcings.

Ultrastructural alterations in mesophyll and bundle sheath chloroplasts of two maize cultivars in response to chilling at high irradiance

Maize (Zea mays L.) seedlings of two cultivars (cv. Bastion adapted to W. Europe, and cv. Batan 8686 adapted to the highlands of Mexico), raised in a glasshouse (19-25 degrees C), were transferred to 4.5 or 9 degrees C at photon flux density (PPFD) of 950 mu mol m(-2) s(-1) with 10-h photoperiod for 58 h and then allowed to recover at 22 degrees C for 16 h (14 h dark and 2 h at PPFD of 180 mu mol m(-2) s(-1)). The ultrastructural responses after 4 h or 26 h at 4.5 degrees C were the disappearance of starch grains in the bundle sheath chloroplasts and the contraction of intrathylakoid spaces in stromal thylakoids of the mesophyll chloroplasts. At this time, bundle sheath chloroplasts of cv. Batan 8686 formed peripheral reticulum. Prolonged stress at 4.5 degrees C (50 h) caused plastid swelling and the dilation of intrathylakoid spaces, mainly in mesophyll chloroplasts. Bundle sheath chloroplasts of cv. Batan 8686 seedlings appeared well preserved in shape and structure. Batan 8686 had also higher net photosynthetic rates during chilling and recovery than Bastion. Extended leaf photobleaching developed during the recovery period after chilling at 4.5 degrees C. This was associated with collapsed chloroplast envelopes, disintegrated chloroplasts and very poor staining.

UV irradiance as a major influence on growth, development and secondary products of commercial importance in Lollo Rosso lettuce 'Revolution' grown under polyethylene films

The growth and production of anthocyanin, flavonoid and phenolic compounds were evaluated in Lollo Rosso lettuce 'Revolution' grown continuously under films varying in their ability to transmit LTV radiation (completely transparent to IN, transparent above 320, 350, 370 and 3 80 nm and completely opaque to LTV radiation). Plants were grown from seed under UV transparent and UV blocking films and destructively harvested 3-4 weeks after transplanting. Plants under a complete UV blocking film (UV400) produced up to 2.2 times more total above ground dry weight than plants under the UV transparent film. In contrast, anthocyanin content in plants under the UV blocking film was approximately eight times lower than in plants under a UV transparent film. Furthermore, there was a curvilinear relationship between the anthocyanin content and LTV wavelength cutoff such that above 370 run there was no further reduction in anthocyanin content. Fluorescence measurements indicated that photosynthetic performance index was 15% higher under the presence of UVB and UVA (UV280) than under the presence of UVA (UV320) and 53% higher than in the absence of UV radiation suggesting protection of the photosynthetic apparatus possibly by phenolic compounds. These findings are of particular importance as the potential of UV transmitting films to increase secondary compounds may offer the opportunity to produce plants commercially with increased health benefits compared to those grown under conventional films.

Was UV spectral solar irradiance lower during the recent low sunspot minimum?

A detailed analysis is presented of solar UV spectral irradiance for the period between May 2003 and August 2005, when data are available from both the Solar Ultraviolet pectral Irradiance Monitor (SUSIM) instrument (on board the pper Atmosphere Research Satellite (UARS) spacecraft) and the Solar Stellar Irradiance Comparison Experiment (SOLSTICE) instrument (on board the Solar Radiation and Climate Experiment (SORCE) satellite). The ultimate aim is to develop a data composite that can be used to accurately determine any differences between the “exceptional” solar minimum at the end of solar cycle 23 and the previous minimum at the end of solar cycle 22 without having to rely on proxy data to set the long‐term change. SUSIM data are studied because they are the only data available in the “SOLSTICE gap” between the end of available UARS SOLSTICE data and the start of the SORCE data. At any one wavelength the two data sets are considered too dissimilar to be combined into a meaningful composite if any one of three correlations does not exceed a threshold of 0.8. This criterion removes all wavelengths except those in a small range between 156 nm and 208 nm, the longer wavelengths of which influence ozone production and heating in the lower stratosphere. Eight different methods are employed to intercalibrate the two data sequences. All methods give smaller changes between the minima than are seen when the data are not adjusted; however, correcting the SUSIM data to allow for an exponentially decaying offset drift gives a composite that is largely consistent with the unadjusted data from the SOLSTICE instruments on both UARS and SORCE and in which the recent minimum is consistently lower in the wave band studied.

Experimental and modeled UV erthemal irradiance under overcast conditions: the role of cloud optical depth

This paper evaluates the relationship between the cloud modification factor (CMF) in the ultraviolet erythe- mal range and the cloud optical depth (COD) retrieved from the Aerosol Robotic Network (AERONET) "cloud mode" algorithm under overcast cloudy conditions (confirmed with sky images) at Granada, Spain, mainly for non-precipitating, overcast and relatively homogenous water clouds. Empirical CMF showed a clear exponential dependence on experimental COD values, decreasing approximately from 0.7 for COD=10 to 0.25 for COD=50. In addition, these COD measurements were used as input in the LibRadtran radia tive transfer code allowing the simulation of CMF values for the selected overcast cases. The modeled CMF exhibited a dependence on COD similar to the empirical CMF, but modeled values present a strong underestimation with respect to the empirical factors (mean bias of 22 %). To explain this high bias, an exhaustive comparison between modeled and experimental UV erythemal irradiance (UVER) data was performed. The comparison revealed that the radiative transfer simulations were 8 % higher than the observations for clear-sky conditions. The rest of the bias (~14 %) may be attributed to the substantial underestimation of modeled UVER with respect to experimental UVER under overcast conditions, although the correlation between both dataset was high (R2 ~ 0.93). A sensitive test showed that the main reason responsible for that underestimation is the experimental AERONET COD used as input in the simulations, which has been retrieved from zenith radiances in the visible range. In this sense, effective COD in the erythemal interval were derived from an iteration procedure based on searching the best match between modeled and experimental UVER values for each selected overcast case. These effective COD values were smaller than AERONET COD data in about 80 % of the overcast cases with a mean relative difference of 22 %.