Flexible representations of dynamics are used in object manipulation.

To manipulate an object skillfully, the brain must learn its dynamics, specifying the mapping between applied force and motion. A fundamental issue in sensorimotor control is whether such dynamics are represented in an extrinsic frame of reference tied to the object or an intrinsic frame of reference linked to the arm. Although previous studies have suggested that objects are represented in arm-centered coordinates [1-6], all of these studies have used objects with unusual and complex dynamics. Thus, it is not known how objects with natural dynamics are represented. Here we show that objects with simple (or familiar) dynamics and those with complex (or unfamiliar) dynamics are represented in object- and arm-centered coordinates, respectively. We also show that objects with simple dynamics are represented with an intermediate coordinate frame when vision of the object is removed. These results indicate that object dynamics can be flexibly represented in different coordinate frames by the brain. We suggest that with experience, the representation of the dynamics of a manipulated object may shift from a coordinate frame tied to the arm toward one that is linked to the object. The additional complexity required to represent dynamics in object-centered coordinates would be economical for familiar objects because such a representation allows object use regardless of the orientation of the object in hand.

Correct biological timing in Arabidopsis requires multiple light-signaling pathways.

Circadian oscillators provide rhythmic temporal cues for a range of biological processes in plants and animals, enabling anticipation of the day/night cycle and enhancing fitness-associated traits. We have used engineering models to understand the control principles of a plant's response to seasonal variation. We show that the seasonal changes in the timing of circadian outputs require light regulation via feed-forward loops, combining rapid light-signaling pathways with entrained circadian oscillators. Linear time-invariant models of circadian rhythms were computed for 3,503 circadian-regulated genes and for the concentration of cytosolic-free calcium to quantify the magnitude and timing of regulation by circadian oscillators and light-signaling pathways. Bioinformatic and experimental analysis show that rapid light-induced regulation of circadian outputs is associated with seasonal rephasing of the output rhythm. We identify that external coincidence is required for rephasing of multiple output rhythms, and is therefore important in general phase control in addition to specific photoperiod-dependent processes such as flowering and hypocotyl elongation. Our findings uncover a fundamental design principle of circadian regulation, and identify the importance of rapid light-signaling pathways in temporal control.

Frecuencia y grado de cubrimiento de las malezas presentes en el Ingenio Azucarero Javier Guerra B. Nandaime

El presente estudio se llevó a cabo de junio de 1992 a junio 1993 en áreas del Ingenio Javier Guerra, ubicado en el municipio de Nandaime, departamento de Granada, con el propósito de determinar la composición florística de las malezas que compiten en el cultivo de la caña de azúcar, el grado de cubrimiento y frecuencia de aparición de las mismas en general y por tipo de suelo. Para el estudio se seleccionaron siete lotes de producción representativos de las condiciones de suelo predominantes en las áreas cañeras. En cada lote de muestreo se seleccionaron de forma sistemática cinco puntos, los cuales estaban separados 200 metros el uno del otro. En cada una de las estaciones se anotaron por separado las malezas y el grado de cubrimiento, seleccionándose las especies con mayores distribuciones en base a la frecuencia y grado de cubrimiento promedio en total de sub-estaciones evaluados. El método utilizado fue el de observación visual, tomando como base los grados fijados en la escala de Braun-Blanquet (1964). Se realizó selección de especies de malezas que aparecieron en los tipos de suelo en estudio (TX a 3 III), (NNc IV), (AA a II), (VCa 4 IV), (TXa 2 II) y (Sta II). El análisis de los resultados se realizó de forma descriptiva, con el auxilio de Figuras y Tablas. Los resultados pueden ser resumidos de !a siguiente forma: se determinaron 79 especies de malezas, el 68.35 por ciento corresponden a dicotiledóneas y el 31.65 por ciento a monocotiledóneas. Se determinaron en total 24 familias de plantas, cuatro de las cuales pertenecen a la clase monocotiledóneas. Del total de monocotiledóneas, el 72 por ciento pertenecen a la familia poaceae Las especies de malezas pertenecientes a la clase dicotiledóneas presentaron un porcentaje superior en relación a las malezas monocotiledóneas. Del total de malezas dicotiledóneas el 14.8 por ciento corresponde a la familia asteraceae. La familia poaceae es la familia con mayor representación en número de especies presentes, ya que presenta 22.8 por ciento del total de especies determinadas. Las especies de malezas con clase de frecuencia 5 fueron ixophorus unicetus (Presl) Schlecht, Phyllanthus amarus Schum y Amaranthus Spinosus L. Las dos primeras especies aparecieron en el 100 por ciento de las muestras realizadas y la última en el 85 por ciento de las muestras. La especie Cyperus rotundus L. presenta frecuencia N, y grado de cubrimiento de 4, lo cual constituye un parámetro importante para considerar a asta especie como una de las más problemáticas en el área del cultivo. La mayor cantidad de especies se encontró en los suelo TX a 3 III, y NNc IV. El suelo Sta II, presentó el menor número de especies de malezas. Las especies de malezas dicotiledóneas y monocotiledóneas, predominantes en tos seis tipos de suelo fueron: A. spinosus, Lunicetus, P. amaras. En cambio, las malezas con distribución en cinco y cuatro tipos de suelos fueron: Baltimora recta , Cleome viscosa , Cyperus rotundas , Cucumisdipsacum , y Echinochloacolonum.

Anharmonic surface interactions for biomolecular screening and characterization.

The acoustic response of conventional mechanical oscillators, such as a piezoelectric crystal, is predominantly harmonic at modest amplitudes. However, here, we observe from the electrical response that significant motional anharmonicity is introduced in the presence of attached analyte. Experiments were conducted with streptavidin-coated polystyrene microbeads of various sizes attached to a quartz crystal resonator via specific and nonspecific molecular tethers in liquid. Quantitative analysis reveals that the deviation of odd Fourier harmonics of the response caused by introduction of microbeads as a function of oscillation amplitude presents a unique signature of the molecular tether. Hence, the described anharmonic detection technique (ADT) based on this function allows screening of biomolecules and provides an additional level of selectivity in receptor-based detection that is often associated with nonspecific interactions. We also propose methods to extract mechanical force-extension characteristics of the molecular tether and activation energy using this technique.

Integration of holographic sensors into microfluidics for the real-time pH sensing of L. casei metabolism

We describe developments in the integration of analyte specific holographic sensors into PDMS-based microfluidic devices for the purpose of continuous, low-impact monitoring of extra-cellular change in micro-bioreactors. Holographic sensors respond to analyte concentration via volume change, which makes their reduction in size and integration into spatially confined fluidics difficult. Through design and process modification many of these constraints have been addressed, and a microfluidics-based device capable of real-time monitoring of the pH change caused by Lactobacillus casei fermentation is presented as a general proof-of-concept for a wide array of possible devices.

Microbead dynamics on quartz crystal microbalance at elevated amplitudes

The application of the Quartz Crystal Microbalance (QCM) for biochemical sensing is well known. However, utilizing the nonlinear response of the QCM at elevated amplitudes has received sporadic attention. This study presents results for QCM-analyte interaction that provide insight into the nonlinear dynamics of the QCM with attached analyte. In particular, interactions of the QCM with polystyrene microbeads physisorbed via self-assembled monolayer (SAM) were studied through experiments and modelling. It was found that the response of the QCM coupled to these surface adsorbents is anharmonic even at low oscillation amplitudes and that the nonlinear signals from such interactions are much higher than those for bare quartz. Therefore, these signals can potentially be used as sensitive signatures of adsorbents and their kinetics on the surface. ©2009 IEEE.

GSPS photonic analogue to digital conversion system using broadband continuous wave source

An 80 GSPS photonic ADC system is demonstrated, using broadband MLL and dispersive fibre to form a continuous waveform with time-wavelength mapping, and AWG to channelise. Tests are carried out for RF signals up to 10GHz. © 2005 Optical Society of America.

Effects of mechanical and electrical coupling on the parametric sensitivity of mode localized sensors

We compare and contrast the effects of two distinctly different mechanisms of coupling (mechanical and electrical) on the parametric sensitivity of micromechanical sensors utilizing mode localization for sensor applications. For the first time, the strong correlation between mode localization and the phenomenon of 'eigenvalue loci-veering' is exploited for accurate quantification of the strength of internal coupling in mode localized sensors. The effects of capacitive coupling-spring tuning on the parametric sensitivity of electrically coupled resonators utilizing this sensing paradigm is also investigated and a mass sensor with sensitivity tunable by over 400% is realized. ©2009 IEEE.

Utilización de caracteres cualitativos y cuantitativos determinantes en la variación fenotípica de pitahaya (Hylocereus undatus Britt y Rosse), que permiten proponer una guía de descriptores

La pérdida de diversidad genética es un proceso que transcurre a gran velocidad, para preservar y conservar estos recursos genéticos vegetales, se hace necesario el inventario y caracterización (agronómica, morfológica, genética, bioquímica, etc), con el propósito de describir y diferenciar el material genético. Las estrategias de conservación del germoplasma deben basarse en la preservación de las poblaciones en su hábitat ( in situ) y la preservación fuera de su hábitat (ex situ). El presente estudio se desarrolló durante el período de octubre (2002) a noviembre (2002), muestreado en la zona del pacífico en los departamentos de Chinandega, León, Managua, Masaya, Granada, Carazo y Rivas con el objetivo de proponer una guía de descriptores del cultivo de pitahaya (Hylocereus undatus Britt & Rosse), definir descriptores que determinen similitud y relación entre los diferentes materiales genéticos y la realización de un catálogo de los caracteres cuantitativos de la estructura floral y vegetativa de esta especie, mediante análisis de estadística descriptiva, análisis de correlación y técnicas de taxonomía numérica como análisis de componentes principales (ACP) y análisis de agrupamiento (AA). Se encontró que esta especie florece con las primeras lluvias de mayo a junio, el periodo de producción es de mayo a noviembre, obteniendo mayores rendimientos entre agosto y septiembre. El cultivo de la pitahaya tiene amplia distribución en el país, cultivado en huertos familiares y de forma comercial, abasteciendo al mercado local de Masaya principalmente y en menor proporción a los otros departamentos, localizando los mejores frutos en La Concepción (cerro San Ignacio), debido a las condiciones ambientales y de adaptación del material genético en la zona. Tiene usos múltiples como fruta fresca, alimento para el ganado, uso medicinal. Se determinó que la variable diámetro del estilo presentó un C.V de 83.11% y el peso de la cáscara un C.V de 61.24%, siendo estas dos las que presentan mayor variación. Las variables diámetro basal de la flor y número de pétalos presentaron un C.V de 10.60% y 9.37% respectivamente, siendo las de menor variación. Asimismo las variables forma de brácteas inferior y superior al igual que el color primario y secundario presentaron semejanzas. El análisis de componentes principales determinó que el 46.83% de la variación total que la aportan los 3 primeros componentes y las variables que la integran son VOLFRU, PESFRU, LONFRU, PESCAS, VOLPUL y DIAFRU para discriminar un 19.24% en el primer componente; las variables COLFRU, UNIFES, DIAESTI, LONESP aislaron un 14.81% en el segundo componente y un 12.78% para el tercer componente conformado por NUMBRF, DIAEST y DIAFLO, estas variables pueden ser utilizadas para evaluar materiales de pitahayas.

The circadian oscillator gene GIGANTEA mediates a long-term response of the Arabidopsis thaliana circadian clock to sucrose.

Circadian clocks are 24-h timing devices that phase cellular responses; coordinate growth, physiology, and metabolism; and anticipate the day-night cycle. Here we report sensitivity of the Arabidopsis thaliana circadian oscillator to sucrose, providing evidence that plant metabolism can regulate circadian function. We found that the Arabidopsis circadian system is particularly sensitive to sucrose in the dark. These data suggest that there is a feedback between the molecular components that comprise the circadian oscillator and plant metabolism, with the circadian clock both regulating and being regulated by metabolism. We used also simulations within a three-loop mathematical model of the Arabidopsis circadian oscillator to identify components of the circadian clock sensitive to sucrose. The mathematical studies identified GIGANTEA (GI) as being associated with sucrose sensing. Experimental validation of this prediction demonstrated that GI is required for the full response of the circadian clock to sucrose. We demonstrate that GI acts as part of the sucrose-signaling network and propose this role permits metabolic input into circadian timing in Arabidopsis.

Caracterización y evaluación de siete clones de pitahaya (Hylocereus spp.) en el Centro Experimental Campos Azules (CECA), Masatepe (Masaya)

La intensificación del cultivo de la Pitahaya (Hylocereus spp.) y la creciente demanda de frutos por el mercado nacional así como la exportación, ha requerido de la búsqueda de nuevas variedades que respondan adecuadamente a las exigencias de los mercados en sabor, color, dulzor, apariencia, y a las expectativas de los productores como la resistencia a plagas y enfermedades. La presente investigación se realizó entre los meses de Junio y Noviembre del año 2003 en el Centro Experimental Campos Azules (CECA); ubicado en el municipio de Masatepe, departamento de Masaya. El objetivo del trabajo es principalmente validar una Guía de Descriptores de Pitahaya. Además de caracterizar morfológicamente cada uno de los siete clones de Pitahaya (Amarilla, Cebra, Lisa, Orejona, Rosa, Sin Espina y San Ignacio) encontradas en el banco de germoplasma del CECA. Se tomaron las muestras bajo un Diseño Completo al Azar (D.C.A.) ya que la plantación estaba establecida y se realizó la caracterización de flores y frutos en el laboratorio del REGEN, exceptuando el levantamiento de datos vegetativos (cladodios) el que se realizó en el campo. Los datos se procesaron mediante análisis de varianzas y desviación estándar (entre y dentro de los clones con la tabla Tukey al 5%) en cuanto a clones, fechas de muestreo e interacción clon * fecha, Análisis de Agrupamiento (AA), Análisis de Componentes Principales (ACP), análisis de correlación y un análisis del empleo de la Guía de Descriptores. El clon Amarilla presentó los más altos valores en el ANDEVA respecto a los cladodios para las variables ancho de cladodio, longitud de espinas y número de espinas, respecto al resto de los clones (7.34 cm, 12.74cm y 6.75 espinas respectivamente), el clon Sin Espina obtuvo el más alto valor en la variable distancia de areola (3.71 cm). El Análisis de Varianza en cuanto a frutos mostró diferencias estadísticas en las variables tamaño de semilla y número de brácteas, correspondientes a los clones Sin Espina y Cebra (49.11s/g y 32.88 brácteas respectivamente); El ANDEVA en cuanto a fechas mostró que en la fecha 4 (Noviembre) se obtuvieron los mejores resultados; reflejando significancia estadística en todas las variables. El análisis de Componentes Principales determinó que el 40.17% de la variación total del germoplasma la aportan los dos primeros CP y las variables que la integran son volumen de fruto, peso de fruto, peso de pulpa, diámetro de fruto, volumen de pulpa, número de pétalos, número de brácteas, color de estigma, ancho y forma de pétalos. El Análisis de Agrupamiento mostró que existen cuatro (4) grupos formados por los clones Amarilla, I; Cebra, Sin Espina y San Ignacio, II; Lisa y Orejona, III y Rosa, IV. El análisis de correlación demuestra que las variables de fruto están íntimamente asociadas.

A resonant micromachined electrostatic charge sensor

A micromachined electrometer, based on the concept of a variable capacitor, has been designed, modeled, fabricated, and tested. The device presented in this paper functions as a modulated variable capacitor, wherein a dc charge to be measured is up-modulated and converted to an ac voltage output, thus improving the signal-to-noise ratio. The device was fabricated in a commercial standard SOI micromachining process without the need for any additional processing steps. The electrometer was tested in both air and vacuum at room temperature. In air, it has a charge-to-voltage conversion gain of 2.06 nV/e, and a measured charge noise floor of 52.4 e/rtHz. To reduce the effects of input leakage current, an electrically isolated capacitor has been introduced between the variable capacitor and input to sensor electronics. Methods to improve the sensitivity and resolution are suggested while the long-term stability of these sensors is modeled and discussed. © 2006 IEEE.

A bulk acoustic mode single-crystal silicon microresonator with a high-quality factor

This paper details a bulk acoustic mode resonator fabricated in single-crystal silicon with a quality factor of 15 000 in air, and over a million below 10 mTorr at a resonant frequency of 2.18 MHz. The resonator is a square plate that is excited in the square-extensional mode and has been fabricated in a commercial foundry silicon-on-insulator (SOI) MEMS process through MEMSCAP. This paper also presents a simple method of extracting resonator parameters from raw measurements heavily buried in electrical feedthrough. Its accuracy has been demonstrated through a comparison between extracted motional resistance values measured at different voltage biases and those predicted from an analytical model. Finally, a method of substantially cancelling electrical feedthrough through system-level electronic implementation is also introduced. © 2008 IOP Publishing Ltd.

Ultrasensitive mass balance based on a bulk acoustic mode single-crystal silicon resonator

A single-crystal silicon resonant bulk acoustic mass sensor with a measured resolution of 125 pg cm2 is presented. The mass sensor comprises a micromachined silicon plate that is excited in the square-extensional bulk acoustic resonant mode at a frequency of 2.182 MHz, with a quality factor exceeding 106. The mass sensor has a measured mass to frequency shift sensitivity of 132 Hz cm2 μg. The resonator element is embedded in a feedback loop of an electronic amplifier to implement an oscillator with a short term frequency stability of better than 7 ppb at an operating pressure of 3.8 mTorr. © 2007 American Institute of Physics.