Using Pareto optimality to explore the topology and dynamics of the human connectome.

Graph theory has provided a key mathematical framework to analyse the architecture of human brain networks. This architecture embodies an inherently complex relationship between connection topology, the spatial arrangement of network elements, and the resulting network cost and functional performance. An exploration of these interacting factors and driving forces may reveal salient network features that are critically important for shaping and constraining the brain's topological organization and its evolvability. Several studies have pointed to an economic balance between network cost and network efficiency with networks organized in an 'economical' small-world favouring high communication efficiency at a low wiring cost. In this study, we define and explore a network morphospace in order to characterize different aspects of communication efficiency in human brain networks. Using a multi-objective evolutionary approach that approximates a Pareto-optimal set within the morphospace, we investigate the capacity of anatomical brain networks to evolve towards topologies that exhibit optimal information processing features while preserving network cost. This approach allows us to investigate network topologies that emerge under specific selection pressures, thus providing some insight into the selectional forces that may have shaped the network architecture of existing human brains.

Lack of GDAP1 induces neuronal calcium and mitochondrial defects in a knockout mouse model of charcot-marie-tooth neuropathy.

Mutations in GDAP1, which encodes protein located in the mitochondrial outer membrane, cause axonal recessive (AR-CMT2), axonal dominant (CMT2K) and demyelinating recessive (CMT4A) forms of Charcot-Marie-Tooth (CMT) neuropathy. Loss of function recessive mutations in GDAP1 are associated with decreased mitochondrial fission activity, while dominant mutations result in impairment of mitochondrial fusion with increased production of reactive oxygen species and susceptibility to apoptotic stimuli. GDAP1 silencing in vitro reduces Ca2+ inflow through store-operated Ca2+ entry (SOCE) upon mobilization of endoplasmic reticulum (ER) Ca2+, likely in association with an abnormal distribution of the mitochondrial network. To investigate the functional consequences of lack of GDAP1 in vivo, we generated a Gdap1 knockout mouse. The affected animals presented abnormal motor behavior starting at the age of 3 months. Electrophysiological and biochemical studies confirmed the axonal nature of the neuropathy whereas histopathological studies over time showed progressive loss of motor neurons (MNs) in the anterior horn of the spinal cord and defects in neuromuscular junctions. Analyses of cultured embryonic MNs and adult dorsal root ganglia neurons from affected animals demonstrated large and defective mitochondria, changes in the ER cisternae, reduced acetylation of cytoskeletal α-tubulin and increased autophagy vesicles. Importantly, MNs showed reduced cytosolic calcium and SOCE response. The development and characterization of the GDAP1 neuropathy mice model thus revealed that some of the pathophysiological changes present in axonal recessive form of the GDAP1-related CMT might be the consequence of changes in the mitochondrial network biology and mitochondria-endoplasmic reticulum interaction leading to abnormalities in calcium homeostasis.

UMTS-radioverkon ja GSM-runkoverkon yhdistävän moduulin järjestelmätestaus

Tämän diplomityön aiheena oli tutkia ATM-moduulin järjestelmätestaustarpeita. ATM-moduuli on osa Nokian kolmannen generaation matkapuhelinverkkoarkkitehtuuria. Työ tehtiin Nokia Networks Oyj:lle MSC&HLR-tuotelinjan järjestelmätestausjaokselle. Työssä käsitellään aluksi GSM- ja UMTS-verkkojen arkkitehtuureja, protokollia ja toimintoja, sekä tutustutaan ATM-tekniikkaan, jota käytetään UMTS-liityntäverkon tiedonvälityksessä. Tämän jälkeen perehdytään ATM-moduulin rakenteeseen ja toimintoihin. Työssä perehdytään järjestelmätestauksen eri osa-alueisiin, niiden testilaitteille asettamiin vaatimuksiin sekä hahmotellaan järjestelmätestauksen päälinjoja.

Implementing telephony signalling over IP networks using SIGTRAN standards

Diplomityössä tutkitaan yhteiskanavamerkinantoverkon signalointiliikenteen siirtoa IP-pohjaisiin verkkoihin käyttäen IETF:n aliorganisaation, SIGTRAN:in, määrittelemiä standardeja. Tutkimuksen lisäksi työssä suoritetaan myös toteutus, joka mahdollistaa em. verkkojen yhdistymisen. Ensin työssä käsitellään yhteiskanavamerkinantoverkon tulevaisuus ja alan yleiset näkymät, jotka luovat pohjan työn toteutuksen ymmärtämiseen. Toiseksi työssä esitellään toteutuksessa käytetyt teknologiat. Esiteltäviin teknologioihin kuuluvat yhteiskanavamerkinantoverkko, IP-pohjainen verkko, SIGTRAN:in määrittelemät standardit, toteutustyökalut sekä ympäristö, johon toteutus liitetään. Toteutukseen olennaisesti liittyvät asiat ovat painotettuina teknologioiden esittelyssä. Diplomityön loppuosassa kuvataan merkinantoyhdyskäytävän toteutus suunnittelun ja toteutettujen toiminnallisuuksien osalta. Diplomityön tuloksena saatiin uusi testattu merkinantosovellus, joka täyttää yhteiskanavamerkinantoverkolle asetetut vaatimukset. Toteutus toimii osana Intellitel(TM) ONE palvelualustaa. Toteutuksen kehitys tulee jatkumaan.

Evolutionary Games in Networked Populations: Models and Experiments

Cooperation and coordination are desirable behaviors that are fundamental for the harmonious development of society. People need to rely on cooperation with other individuals in many aspects of everyday life, such as teamwork and economic exchange in anonymous markets. However, cooperation may easily fall prey to exploitation by selfish individuals who only care about short- term gain. For cooperation to evolve, specific conditions and mechanisms are required, such as kinship, direct and indirect reciprocity through repeated interactions, or external interventions such as punishment. In this dissertation we investigate the effect of the network structure of the population on the evolution of cooperation and coordination. We consider several kinds of static and dynamical network topologies, such as Baraba´si-Albert, social network models and spatial networks. We perform numerical simulations and laboratory experiments using the Prisoner's Dilemma and co- ordination games in order to contrast human behavior with theoretical results. We show by numerical simulations that even a moderate amount of random noise on the Baraba´si-Albert scale-free network links causes a significant loss of cooperation, to the point that cooperation almost vanishes altogether in the Prisoner's Dilemma when the noise rate is high enough. Moreover, when we consider fixed social-like networks we find that current models of social networks may allow cooperation to emerge and to be robust at least as much as in scale-free networks. In the framework of spatial networks, we investigate whether cooperation can evolve and be stable when agents move randomly or performing Le´vy flights in a continuous space. We also consider discrete space adopting purposeful mobility and binary birth-death process to dis- cover emergent cooperative patterns. The fundamental result is that cooperation may be enhanced when this migration is opportunistic or even when agents follow very simple heuristics. In the experimental laboratory, we investigate the issue of social coordination between indi- viduals located on networks of contacts. In contrast to simulations, we find that human players dynamics do not converge to the efficient outcome more often in a social-like network than in a random network. In another experiment, we study the behavior of people who play a pure co- ordination game in a spatial environment in which they can move around and when changing convention is costly. We find that each convention forms homogeneous clusters and is adopted by approximately half of the individuals. When we provide them with global information, i.e., the number of subjects currently adopting one of the conventions, global consensus is reached in most, but not all, cases. Our results allow us to extract the heuristics used by the participants and to build a numerical simulation model that agrees very well with the experiments. Our findings have important implications for policymakers intending to promote specific, desired behaviors in a mobile population. Furthermore, we carry out an experiment with human subjects playing the Prisoner's Dilemma game in a diluted grid where people are able to move around. In contrast to previous results on purposeful rewiring in relational networks, we find no noticeable effect of mobility in space on the level of cooperation. Clusters of cooperators form momentarily but in a few rounds they dissolve as cooperators at the boundaries stop tolerating being cheated upon. Our results highlight the difficulties that mobile agents have to establish a cooperative environment in a spatial setting without a device such as reputation or the possibility of retaliation. i.e. punishment. Finally, we test experimentally the evolution of cooperation in social networks taking into ac- count a setting where we allow people to make or break links at their will. In this work we give particular attention to whether information on an individual's actions is freely available to poten- tial partners or not. Studying the role of information is relevant as information on other people's actions is often not available for free: a recruiting firm may need to call a job candidate's refer- ences, a bank may need to find out about the credit history of a new client, etc. We find that people cooperate almost fully when information on their actions is freely available to their potential part- ners. Cooperation is less likely, however, if people have to pay about half of what they gain from cooperating with a cooperator. Cooperation declines even further if people have to pay a cost that is almost equivalent to the gain from cooperating with a cooperator. Thus, costly information on potential neighbors' actions can undermine the incentive to cooperate in dynamical networks.

Transport Resource Management within UMTS Radio Network Subsystem

Tällä hetkellä haastavin telekommunikaatioteollisuuden tutkimus – ja kehitystoiminta on keskittynyt kolmannen sukupolven matkapuhelinjärjestelmien ympärille. Järjestelmien standardointityössä on saatu aikaiseksi ensimmäiset vakaat spesifikaatioversiot ja kaupallista toimintaa ollaan parhaillaan aloittelemassa Japanissa ja Euroopassa. Eräs kolmannen sukupolven järjestelmistä on UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Tämä diplomityö antaa yleiskuvan UMTS järjestelmästä ja sen eri verkkoelementtien toiminnallisuuksista. Päähuomio on kiinnitetty radioverkkojärjestelmään (UMTS Terrestrial Radio Access Network) ja erityisesti sen radioaliverkkojärjestelmään (Radio Network Subsystem), joka koostuu radioverkonohjaimesta (Radio Network Controller) ja joukosta siihen kuuluvia tukiasemia (Node B). Radioverkonohjain ja tukiasemat on yhdistetty avoimen rajapinnan kautta jota kutsutaan Iub -rajapinnaksi. Rajapinta tarjoaa radioverkonohjaimelle mahdollisuuden kontrolloida tukiasemia signalointiviestien avulla ja mahdollistaa tehokkaan ja luotettavan käyttäjätiedon siirron radioaliverkkojärjestelmän sisällä. Tämän diplomityön pääasiallinen sisältö on siirtoresurssien hallinta Iub -rajapinnan ylitse. Työssä esitellään ja selitetään siirtoverkon arkkitehtuuri. Myös kaikki Iub:ssä sijaitsevat protokollat ja toiminnalliset yksiköt jotka vaikuttavat siirtoresurssien hallintaan esitellään ja kuvataan yksityiskohtaisesti. Päähuomio on kiinnitetty sovellusprotokolliin sekä rajapinnan siirtoverkko- että radioverkkokerroksella sekä näiden protokollien väliseen vuorovaikutukseen. Kyseiset protokollat ovat Node B Application Part (NBAP) ja Access Link Control Application Part (ALCAP). Työn toteutusosassa käydään lävitse NBAP –protokollan prototyypin ja Node B Manager –toiminnallisen yksikön prototyypin implementaatio.

Suunnitelma lähiverkon toteuttamiseksi oppilaitoksessa

Lähiverkkojen tehtävänä on toimia alustana useille eri tekniikoille ja palveluille. Verkossa liikkuu dataliikenteen lisäksi myös puhetta ja kuvaa. Lähiverkko mahdollistaa oheislaitteiden, kuten tiedostopalvelimien ja tulostimien, jakamisen ja käyttämisen koko lähiverkon alueelta. Organisaation lähiverkkoja voidaan yhdistää teleoperaattoreiden toimesta joten on vaikeaa enää määritellä lähiverkkoa tarkasti. Työssä on käyty läpi Ethernet-tekniikan peruselementit ja verkkotopologiat. Selvitystyö kattaa koko Ethernetin kehityshistorian jaetun media väylästä nykyaikaiseen täysin kytkentäiseen Ethernettiin asti sekä sen eri kaapelointimahdollisuudet. Verkoissa liikennöintiin ja valvontaan tarvittavien protokollien ja palveluiden toiminta on esitelty, samoin kuin tyypillisempien verkon aktiivilaitteiden toiminta. Verkon nykytilan kartoituksen kautta lopputuloksena esitetään uuden verkon fyysinen rakenne sekä verkon toiminnan kannalta keskeisimmät palvelut. Verkon fyysinen rakenne perustuu yleiskaapelointistandardiin EN 50173-1. Verkossa tapahtuvan ja verkkoon kohdistuvan opetuksen erityispiirteistä ja ongelmista esitetään ratkaisut niin teknisistä kuin tietoturvallisuuden näkökohdista . Kustannusarviossa keskitytään verkon komponenttien hintoihin ja tehdään vertailu kahden eri kytkimen hinnoista ja ominaisuuksista. Johtopäätöksissä pohditaan verkonsuunnittelun uusia suuntia SAN-verkkojen näkökulmasta.

Load and Performance Testing of Web Applications on Service Based Environments

Suorituskyky- ja kuormitustestien tekeminen sovelluksille on erittäin tärkeä osa tuotantoprosessia nykypäivänä. Myös Web-sovelluksia testataan yhä enemmän. Tarve suorituskyky- ja kuormitustestien tekemiselle on selvä. Testattavan ympäristön tämänhetkinen, mutta myös tulevaisuuden toimivuus taataan oikein tehdyillä testeillä ja niitä seuraavilla korjaustoimenpiteillä. Suurten käyttäjämäärien testaaminen manuaalisesti on kuitenkin hyvin vaikeaa. Sirpaleisen ympäristön, kuten palveluihin perustuvien Web-sovellusympäristöjen testaaminen on haaste. Tämän työn aiheena on arvioida työkaluja ja menetelmiä, joilla raskaita teollisia Web-sovelluksia voidaan testata. Tavoitteena on löytää testausmenetelmiä, joilla voidaan luotettavasti simuloida suuria käyttäjämääriä. Tavoitteena on myös arvioida erilaisten yhteyksien ja protokollien vaikutusta Web-sovelluksen suorituskykyyn.

Yhdysliikennepisteen suunnittelu

Langattomien lähiverkkotekniikoiden yleistyessä langattomien verkkojen ja palveluiden kysyntä on kasvanut nopeasti. Varsinkin vuonna 1997 julkistettu IEEE:n 802.11b-standardi on mahdollistanut langattomien verkkotekniikoiden nopean kehityksen. Tässä työssä esitetään suunnitelma kahden verkon välisen rajapinnan rakenteesta ja to-teutuksesta. Rajapintaa kutsutaan yhdysliikennepisteeksi. Sen pääasiallisena tehtävänä on toimia solmupisteenä kaikelle verkkojen väliselle tietoliikenteelle ja hallinnoida niin sisäverkkoa käyttäjineen kuin ulkoverkon puolelle kytkettyjä operaattoreita. Yhdyslii-kennepisteen tehtävänä on tunnistaa sisäverkon käyttäjät, auktorisoida heidät yhteis-työssä operaattorien kanssa, huolehtia sisäverkon käyttäjien verkko-osoitteista ja toimia verkkoliikenteen välittäjänä. Yhdysliikennepiste kykenee reitittämään käyttäjän oikealle operaattorille ja huolehtii siitä, että käyttäjällä on pääsy palveluihin, joiden käyttämiseen tällä on valtuutus. Työssä määritellään yhdysliikennepisteen rajapinnat sekä siihen liitettäviä operaattoreita että sisäverkkoon tarjottavia peruspalveluita varten. Lisäksi määritellään yhdysliikenne-pisteen sisäiset rajapinnat. Yhdysliikennepiste ei rajoita käytettyä verkkotekniikkaa, mutta tässä työssä keskitytään IEEE 802.11b -standardin mukaisiin WLAN-verkkoihin. Yhden tai useamman operaattorin verkkoja on olemassa sekä langallisessa että langat-tomissa ympäristöissä. Näissä verkoissa jokainen Internet-operaattori huolehtii kuiten-kin vain omista asiakkaistaan. Sisäverkko on suljettu, siihen pääsevät liittymään vain operaattorin omat asiakkaat. Työn tuloksena syntynyt yhdysliikennepiste on ratkaisu, jonka avulla voidaan rakentaa monioperaattorialueverkko, joka on avoin kaikille sen käyttäjille.

Clinical determinants of early parasitological response to ACTs in African patients with uncomplicated falciparum malaria: a literature review and meta-analysis of individual patient data.

BACKGROUND: Artemisinin-resistant Plasmodium falciparum has emerged in the Greater Mekong sub-region and poses a major global public health threat. Slow parasite clearance is a key clinical manifestation of reduced susceptibility to artemisinin. This study was designed to establish the baseline values for clearance in patients from Sub-Saharan African countries with uncomplicated malaria treated with artemisinin-based combination therapies (ACTs). METHODS: A literature review in PubMed was conducted in March 2013 to identify all prospective clinical trials (uncontrolled trials, controlled trials and randomized controlled trials), including ACTs conducted in Sub-Saharan Africa, between 1960 and 2012. Individual patient data from these studies were shared with the WorldWide Antimalarial Resistance Network (WWARN) and pooled using an a priori statistical analytical plan. Factors affecting early parasitological response were investigated using logistic regression with study sites fitted as a random effect. The risk of bias in included studies was evaluated based on study design, methodology and missing data. RESULTS: In total, 29,493 patients from 84 clinical trials were included in the analysis, treated with artemether-lumefantrine (n = 13,664), artesunate-amodiaquine (n = 11,337) and dihydroartemisinin-piperaquine (n = 4,492). The overall parasite clearance rate was rapid. The parasite positivity rate (PPR) decreased from 59.7 % (95 % CI: 54.5-64.9) on day 1 to 6.7 % (95 % CI: 4.8-8.7) on day 2 and 0.9 % (95 % CI: 0.5-1.2) on day 3. The 95th percentile of observed day 3 PPR was 5.3 %. Independent risk factors predictive of day 3 positivity were: high baseline parasitaemia (adjusted odds ratio (AOR) = 1.16 (95 % CI: 1.08-1.25); per 2-fold increase in parasite density, P <0.001); fever (>37.5 °C) (AOR = 1.50 (95 % CI: 1.06-2.13), P = 0.022); severe anaemia (AOR = 2.04 (95 % CI: 1.21-3.44), P = 0.008); areas of low/moderate transmission setting (AOR = 2.71 (95 % CI: 1.38-5.36), P = 0.004); and treatment with the loose formulation of artesunate-amodiaquine (AOR = 2.27 (95 % CI: 1.14-4.51), P = 0.020, compared to dihydroartemisinin-piperaquine). CONCLUSIONS: The three ACTs assessed in this analysis continue to achieve rapid early parasitological clearance across the sites assessed in Sub-Saharan Africa. A threshold of 5 % day 3 parasite positivity from a minimum sample size of 50 patients provides a more sensitive benchmark in Sub-Saharan Africa compared to the current recommended threshold of 10 % to trigger further investigation of artemisinin susceptibility.

Building an Access Network for Triple-Play Services

This final project was made for the Broadband department of TeliaSonera. This project gives an overview on how internet service provider might build an access network so that they can offer triple-play services. It also gives information on what equipment is needed and what is required from the access, aggregation and edge networks. The project starts by describing the triple-play service. Then it moves on to optical fiber cables, the network technology and network architecture. At the end of the project there is an example of the process and construction of the access network. It will give an overview of the total process and problems that a network planner might face during the planning phase of the project. It will give some indication on how one area is built from the start to finish. The conclusion of the project presents some points that must be taken into consideration when building an access network. The building of an access network has to be divided to a time span of eight to ten years, where one year is one phase in the project. One phase is divided into three parts; Selecting the areas and targets, Planning the areas and targets, and Documentation. The example area gives indication on the planning of an area. It is almost impossible to connect all targets at the same time. This means that the service provider has to complete the construction in two or three parts. The area is considered to be complete when more than 80% of the real estates have fiber.

Benefits and Limitations of Service Oriented Architecture

In this thesis I examine Service Oriented Architecture (SOA) considering both its positive and negative qualities for business organizations and IT. In SOA, services are loosely coupled and invoked through standard interfaces to enable business process independence from the underlying technology. As an architecture, SOA brings the key benefit of service reuse that may mean anything from simple application reuse to taking advantage of entire business processes across enterprises. SOA also promises interoperability especially by the Web services standards that enable platform independency. Cost efficiency is mainly a result of the savings in IT maintenance and reduced development costs. The most severe limitations of SOA are performance implications and security issues, but the applicability of SOA is also limited. Additional disadvantages of a service oriented approach include problems in data management and complexity questions, and the lack of agreement about SOA and its twofold nature as a business as well as technology approach leads to problematic interpretation of the available information. In this thesis I find the benefits and limitations of SOA for the purpose described above and propose that companies need to consider the decision to implement SOA carefully to determine whether the benefits will outdo the costs in the individual case.

An affected core drives network integration deficits of the structural connectome in 22q11.2 deletion syndrome.

Chromosome 22q11.2 deletion syndrome (22q11DS) is a genetic disease known to lead to cerebral structural alterations, which we study using the framework of the macroscopic white-matter connectome. We create weighted connectomes of 44 patients with 22q11DS and 44 healthy controls using diffusion tensor magnetic resonance imaging, and perform a weighted graph theoretical analysis. After confirming global network integration deficits in 22q11DS (previously identified using binary connectomes), we identify the spatial distribution of regions responsible for global deficits. Next, we further characterize the dysconnectivity of the deficient regions in terms of sub-network properties, and investigate their relevance with respect to clinical profiles. We define the subset of regions with decreased nodal integration (evaluated using the closeness centrality measure) as the affected core (A-core) of the 22q11DS structural connectome. A-core regions are broadly bilaterally symmetric and consist of numerous network hubs - chiefly parietal and frontal cortical, as well as subcortical regions. Using a simulated lesion approach, we demonstrate that these core regions and their connections are particularly important to efficient network communication. Moreover, these regions are generally densely connected, but less so in 22q11DS. These specific disturbances are associated to a rerouting of shortest network paths that circumvent the A-core in 22q11DS, "de-centralizing" the network. Finally, the efficiency and mean connectivity strength of an orbito-frontal/cingulate circuit, included in the affected regions, correlate negatively with the extent of negative symptoms in 22q11DS patients, revealing the clinical relevance of present findings. The identified A-core overlaps numerous regions previously identified as affected in 22q11DS as well as in schizophrenia, which approximately 30-40% of 22q11DS patients develop.

Estudo do estado fundamental de aglomerados de silício via redes neurais

We introduce a global optimization method based on the cooperation between an Artificial Neural Net (ANN) and Genetic Algorithm (GA). We have used ANN to select the initial population for the GA. We have tested the new method to predict the ground-state geometry of silicon clusters. We have described the clusters as a piling of plane structures. We have trained three ANN architectures and compared their results with those of pure GA. ANN strongly reduces the total computational time. For Si10, it gained a factor of 5 in search speed. This method can be easily extended to other optimization problems.