Septal lesions impair the acquisition of a cued place navigation task: attentional or memory deficit?

These experiments were designed to analyze how medial septal lesions reducing the cholinergic innervation in the hippocampus might affect place learning. Rats with quisqualic lesions of the medial septal area (MS) were trained in a water maze and on a homing table where the escape position was located at a spatially fixed position and further indicated by a salient cue suspended above it. The lesioned rats were significantly impaired in reaching the cued escape platform during training. In addition rats, did not show any discrimination of the training sector during a probe trial in which no platform or cue was present. This impairment remained significant during further training in the absence of the cue. When the cued escape platform was located at an unpredictable spatial location, the MS-lesioned rats showed no deficit and spent more time under the cue than control rats during the probe trial. On the homing board, with a salient object in close proximity to the escape hole, the MS rats showed no deficit in escape latencies, although a significant reduction in spatial memory was observed. However, this was overcome by additional training in the absence of the cue. Under these conditions, rats with septal lesions were prone to develop a pure guidance strategy, whereas normal rats combined a guidance strategy with a memory of the escape position relative to more distant landmarks. The presence of a salient cue appeared to decrease attention to environmental landmarks, thus reducing spatial memory. These data confirm the general hypothesis that MS lesions reduce the capacity to rely on a representation of the relation between several landmarks with different salience.

Correlation of physical and chemical attributes of soil with sugarcane yield

The objective of this work was to evaluate the correlation between sugarcane yield and some physical and chemical attributes of soil. For this, a 42‑ha test area in Araras, SP, Brazil, was used. Soil properties were determined from samples collected at the beginning of the 2003/2004 harvest season, using a regular 100x100 m grid. Yield assessment was done with a yield monitor (Simprocana). Correlation analyses were performed between sugarcane yield and the following soil properties: pH, pH CaCl2, N, C, cone index, clay content, soil organic matter, P, K, Ca, Mg, H+AL, cation exchange capacity, and base saturation. Correlation coefficients were respectively ‑0.05, ‑0.29, 0.33, 0.41, ‑0.27, 0.22, 0.44, ‑0.24, trace, ‑0.06, 0.01, 0.32, 0.14, and 0.04. Correlations of chemical and physical attributes of soil with sugarcane yield are weak, and, per se, they are not able to explain sugarcane yield variation, which suggests that other variables, besides soil attributes, should be analysed.

Contextual factors multiplex to control multisensory processes.

This study analyzed high-density event-related potentials (ERPs) within an electrical neuroimaging framework to provide insights regarding the interaction between multisensory processes and stimulus probabilities. Specifically, we identified the spatiotemporal brain mechanisms by which the proportion of temporally congruent and task-irrelevant auditory information influences stimulus processing during a visual duration discrimination task. The spatial position (top/bottom) of the visual stimulus was indicative of how frequently the visual and auditory stimuli would be congruent in their duration (i.e., context of congruence). Stronger influences of irrelevant sound were observed when contexts associated with a high proportion of auditory-visual congruence repeated and also when contexts associated with a low proportion of congruence switched. Context of congruence and context transition resulted in weaker brain responses at 228 to 257 ms poststimulus to conditions giving rise to larger behavioral cross-modal interactions. Importantly, a control oddball task revealed that both congruent and incongruent audiovisual stimuli triggered equivalent non-linear multisensory interactions when congruence was not a relevant dimension. Collectively, these results are well explained by statistical learning, which links a particular context (here: a spatial location) with a certain level of top-down attentional control that further modulates cross-modal interactions based on whether a particular context repeated or changed. The current findings shed new light on the importance of context-based control over multisensory processing, whose influences multiplex across finer and broader time scales.

Analysis of space-time environmental data in complex regions

This thesis develops a comprehensive and a flexible statistical framework for the analysis and detection of space, time and space-time clusters of environmental point data. The developed clustering methods were applied in both simulated datasets and real-world environmental phenomena; however, only the cases of forest fires in Canton of Ticino (Switzerland) and in Portugal are expounded in this document. Normally, environmental phenomena can be modelled as stochastic point processes where each event, e.g. the forest fire ignition point, is characterised by its spatial location and occurrence in time. Additionally, information such as burned area, ignition causes, landuse, topographic, climatic and meteorological features, etc., can also be used to characterise the studied phenomenon. Thereby, the space-time pattern characterisa- tion represents a powerful tool to understand the distribution and behaviour of the events and their correlation with underlying processes, for instance, socio-economic, environmental and meteorological factors. Consequently, we propose a methodology based on the adaptation and application of statistical and fractal point process measures for both global (e.g. the Morisita Index, the Box-counting fractal method, the multifractal formalism and the Ripley's K-function) and local (e.g. Scan Statistics) analysis. Many measures describing the space-time distribution of environmental phenomena have been proposed in a wide variety of disciplines; nevertheless, most of these measures are of global character and do not consider complex spatial constraints, high variability and multivariate nature of the events. Therefore, we proposed an statistical framework that takes into account the complexities of the geographical space, where phenomena take place, by introducing the Validity Domain concept and carrying out clustering analyses in data with different constrained geographical spaces, hence, assessing the relative degree of clustering of the real distribution. Moreover, exclusively to the forest fire case, this research proposes two new methodologies to defining and mapping both the Wildland-Urban Interface (WUI) described as the interaction zone between burnable vegetation and anthropogenic infrastructures, and the prediction of fire ignition susceptibility. In this regard, the main objective of this Thesis was to carry out a basic statistical/- geospatial research with a strong application part to analyse and to describe complex phenomena as well as to overcome unsolved methodological problems in the characterisation of space-time patterns, in particular, the forest fire occurrences. Thus, this Thesis provides a response to the increasing demand for both environmental monitoring and management tools for the assessment of natural and anthropogenic hazards and risks, sustainable development, retrospective success analysis, etc. The major contributions of this work were presented at national and international conferences and published in 5 scientific journals. National and international collaborations were also established and successfully accomplished. -- Cette thèse développe une méthodologie statistique complète et flexible pour l'analyse et la détection des structures spatiales, temporelles et spatio-temporelles de données environnementales représentées comme de semis de points. Les méthodes ici développées ont été appliquées aux jeux de données simulées autant qu'A des phénomènes environnementaux réels; nonobstant, seulement le cas des feux forestiers dans le Canton du Tessin (la Suisse) et celui de Portugal sont expliqués dans ce document. Normalement, les phénomènes environnementaux peuvent être modélisés comme des processus ponctuels stochastiques ou chaque événement, par ex. les point d'ignition des feux forestiers, est déterminé par son emplacement spatial et son occurrence dans le temps. De plus, des informations tels que la surface bru^lée, les causes d'ignition, l'utilisation du sol, les caractéristiques topographiques, climatiques et météorologiques, etc., peuvent aussi être utilisées pour caractériser le phénomène étudié. Par conséquent, la définition de la structure spatio-temporelle représente un outil puissant pour compren- dre la distribution du phénomène et sa corrélation avec des processus sous-jacents tels que les facteurs socio-économiques, environnementaux et météorologiques. De ce fait, nous proposons une méthodologie basée sur l'adaptation et l'application de mesures statistiques et fractales des processus ponctuels d'analyse global (par ex. l'indice de Morisita, la dimension fractale par comptage de boîtes, le formalisme multifractal et la fonction K de Ripley) et local (par ex. la statistique de scan). Des nombreuses mesures décrivant les structures spatio-temporelles de phénomènes environnementaux peuvent être trouvées dans la littérature. Néanmoins, la plupart de ces mesures sont de caractère global et ne considèrent pas de contraintes spatiales com- plexes, ainsi que la haute variabilité et la nature multivariée des événements. A cet effet, la méthodologie ici proposée prend en compte les complexités de l'espace géographique ou le phénomène a lieu, à travers de l'introduction du concept de Domaine de Validité et l'application des mesures d'analyse spatiale dans des données en présentant différentes contraintes géographiques. Cela permet l'évaluation du degré relatif d'agrégation spatiale/temporelle des structures du phénomène observé. En plus, exclusif au cas de feux forestiers, cette recherche propose aussi deux nouvelles méthodologies pour la définition et la cartographie des zones périurbaines, décrites comme des espaces anthropogéniques à proximité de la végétation sauvage ou de la forêt, et de la prédiction de la susceptibilité à l'ignition de feu. A cet égard, l'objectif principal de cette Thèse a été d'effectuer une recherche statistique/géospatiale avec une forte application dans des cas réels, pour analyser et décrire des phénomènes environnementaux complexes aussi bien que surmonter des problèmes méthodologiques non résolus relatifs à la caractérisation des structures spatio-temporelles, particulièrement, celles des occurrences de feux forestières. Ainsi, cette Thèse fournit une réponse à la demande croissante de la gestion et du monitoring environnemental pour le déploiement d'outils d'évaluation des risques et des dangers naturels et anthro- pogéniques. Les majeures contributions de ce travail ont été présentées aux conférences nationales et internationales, et ont été aussi publiées dans 5 revues internationales avec comité de lecture. Des collaborations nationales et internationales ont été aussi établies et accomplies avec succès.

Facteurs influencing haptic shape perception

Le but de cette étude était de déterminer la contribution de plusieurs facteurs (le design de la tâche, l’orientation d’angle, la position de la tête et du regard) sur la capacité des sujets à percevoir les différences de formes bidimensionnelles (2-D) en utilisant le toucher haptique. Deux séries d'expériences (n = 12 chacune) ont été effectuées. Dans tous les cas, les angles ont été explorés avec l'index du bras tendu. La première expérience a démontré que le seuil de discrimination des angles 2-D a été nettement plus élevé, 7,4°, que le seuil de catégorisation des angles 2-D, 3,9°. Ce résultat étend les travaux précédents, en montrant que la différence est présente dans les mêmes sujets testés dans des conditions identiques (connaissance des résultats, conditions d'essai visuel, l’orientation d’angle). Les résultats ont également montré que l'angle de catégorisation ne varie pas en fonction de l'orientation des angles dans l'espace (oblique, verticale). Étant donné que les angles présentés étaient tous distribués autour de 90°, ce qui peut être un cas particulier comme dans la vision, cette constatation doit être étendue à différentes gammes d'angles. Le seuil plus élevé dans la tâche de discrimination reflète probablement une exigence cognitive accrue de cette tâche en demandant aux sujets de mémoriser temporairement une représentation mentale du premier angle exploré et de la comparer avec le deuxième angle exploré. La deuxième expérience représente la suite logique d’une expérience antérieure dans laquelle on a constaté que le seuil de catégorisation est modifié avec la direction du regard, mais pas avec la position de la tête quand les angles (non visibles) sont explorés en position excentrique, 60° à la droite de la ligne médiane. Cette expérience a testé l'hypothèse que l'augmentation du seuil, quand le regard est dirigé vers l'extrême droite, pourrait refléter une action de l'attention spatiale. Les sujets ont exploré les angles situés à droite de la ligne médiane, variant systématiquement la direction du regard (loin ou vers l’angle) de même que l'emplacement d'angle (30° et 60° vers la droite). Les seuils de catégorisation n’ont démontré aucun changement parmi les conditions testées, bien que le biais (point d'égalité subjective) ait été modifié (décalage aux valeurs inférieurs à 90°). Puisque notre test avec le regard fixé à l’extrême droite (loin) n'a eu aucun effet sur le seuil, nous proposons que le facteur clé contribuant à l'augmentation du seuil vu précédemment (tête tout droit/regard à droite) doit être cette combinaison particulière de la tête/regard/angles et non l’attention spatiale.

La situation socioéconomique des résidants des collectivités des Premières Nations et des collectivités environnantes du Québec : impact des facteurs de contexte et des facteurs individuels

Cette recherche se penche sur l’impact des facteurs de contexte et des facteurs individuels sur les conditions socioéconomiques des résidants des collectivités des Premières Nations du Québec et des résidants des communautés situées à proximité. Des régressions logistiques sur les données censitaires de 2001 ont été réalisées afin de répondre aux questions d’étude. Quatre dimensions, inspirées de l’indice de bien-être (IBC), ont été étudiées : l’activité, le logement, le revenu et la scolarité. Les résultats de recherche montrent que les deux types de facteurs contribuent à l’explication des inégalités sociales. Plus spécifiquement, les inégalités scolaires apparaissent principalement déterminées par les facteurs de contexte bien que les facteurs individuels, tel que l’âge et le genre, soient aussi déterminants. Ces dernières surviennent en amont des inégalités d’emploi et de revenu et expliquent celles-ci. De plus, les inégalités relatives au logement sont expliquées par l’emplacement spatial et le type de communauté de résidence. Par ailleurs, l’ethnicité des répondants ne joue pas un rôle de premier plan dans l’explication des disparités observées, une fois les autres caractéristiques contrôlées, ce qui ne signifie pas qu’il n’existe pas d’inégalités entre Amérindien et non-Amérindien. En fait, des chances différenciées persistent lorsque les autres caractéristiques sont contrôlées. Ainsi, les résultats mettent en évidence l’utilité de déplacer le point focal de la recherche quantitative sur les conditions autochtones du principal fait d’être Amérindien ou non vers un éventail plus large de déterminants.

Mise à jour de la Base de Données Topographiques du Québec à l'aide d'images à très haute résolution spatiale et du progiciel Sigma0 : le cas des voies de communication

Le Ministère des Ressources Naturelles et de la Faune (MRNF) a mandaté la compagnie de géomatique SYNETIX inc. de Montréal et le laboratoire de télédétection de l’Université de Montréal dans le but de développer une application dédiée à la détection automatique et la mise à jour du réseau routier des cartes topographiques à l’échelle 1 : 20 000 à partir de l’imagerie optique à haute résolution spatiale. À cette fin, les mandataires ont entrepris l’adaptation du progiciel SIGMA0 qu’ils avaient conjointement développé pour la mise à jour cartographique à partir d’images satellitales de résolution d’environ 5 mètres. Le produit dérivé de SIGMA0 fut un module nommé SIGMA-ROUTES dont le principe de détection des routes repose sur le balayage d’un filtre le long des vecteurs routiers de la cartographie existante. Les réponses du filtre sur des images couleurs à très haute résolution d’une grande complexité radiométrique (photographies aériennes) conduisent à l’assignation d’étiquettes selon l’état intact, suspect, disparu ou nouveau aux segments routiers repérés. L’objectif général de ce projet est d’évaluer la justesse de l’assignation des statuts ou états en quantifiant le rendement sur la base des distances totales détectées en conformité avec la référence ainsi qu’en procédant à une analyse spatiale des incohérences. La séquence des essais cible d’abord l’effet de la résolution sur le taux de conformité et dans un second temps, les gains escomptés par une succession de traitements de rehaussement destinée à rendre ces images plus propices à l’extraction du réseau routier. La démarche globale implique d’abord la caractérisation d’un site d’essai dans la région de Sherbrooke comportant 40 km de routes de diverses catégories allant du sentier boisé au large collecteur sur une superficie de 2,8 km2. Une carte de vérité terrain des voies de communication nous a permis d’établir des données de référence issues d’une détection visuelle à laquelle sont confrontés les résultats de détection de SIGMA-ROUTES. Nos résultats confirment que la complexité radiométrique des images à haute résolution en milieu urbain bénéficie des prétraitements telles que la segmentation et la compensation d’histogramme uniformisant les surfaces routières. On constate aussi que les performances présentent une hypersensibilité aux variations de résolution alors que le passage entre nos trois résolutions (84, 168 et 210 cm) altère le taux de détection de pratiquement 15% sur les distances totales en concordance avec la référence et segmente spatialement de longs vecteurs intacts en plusieurs portions alternant entre les statuts intact, suspect et disparu. La détection des routes existantes en conformité avec la référence a atteint 78% avec notre plus efficace combinaison de résolution et de prétraitements d’images. Des problèmes chroniques de détection ont été repérés dont la présence de plusieurs segments sans assignation et ignorés du processus. Il y a aussi une surestimation de fausses détections assignées suspectes alors qu’elles devraient être identifiées intactes. Nous estimons, sur la base des mesures linéaires et des analyses spatiales des détections que l’assignation du statut intact devrait atteindre 90% de conformité avec la référence après divers ajustements à l’algorithme. La détection des nouvelles routes fut un échec sans égard à la résolution ou au rehaussement d’image. La recherche des nouveaux segments qui s’appuie sur le repérage de points potentiels de début de nouvelles routes en connexion avec les routes existantes génère un emballement de fausses détections navigant entre les entités non-routières. En lien avec ces incohérences, nous avons isolé de nombreuses fausses détections de nouvelles routes générées parallèlement aux routes préalablement assignées intactes. Finalement, nous suggérons une procédure mettant à profit certaines images rehaussées tout en intégrant l’intervention humaine à quelques phases charnières du processus.

Interactions multimodales visuelles et tactiles dans l’espace

L’intégration de stimulations provenant de modalités sensorielles différentes nous offre des avantages perceptifs tels qu’une meilleure discrimination et une accélération des temps de réponse (TR) face aux évènements environnementaux. Cette thèse a investigué les effets de la position spatiale de stimulations visuelles et tactiles sur le gain de redondance (GR), qui correspond à une réduction du temps de réaction lorsque deux stimulations sont présentées simultanément plutôt qu’isolément. La première étude a comparé le GR lorsque les mêmes stimulations visuotactiles sont présentées dans une tâche de détection et une tâche de discrimination spatiale. Les stimulations étaient présentées unilatéralement dans le même hémichamp ou bilatéralement dans les hémichamps opposés. Dans la tâche de détection, les participants devaient répondre à toutes les stimulations, peu importe leur localisation. Les résultats de cette tâche démontrent que les stimulations unilatérales et bilatérales produisent un GR et une violation du modèle de course indissociables. Dans la tâche de discrimination spatiale où les participants devaient répondre seulement aux stimulations présentées dans l’hémichamp droit, les TR aux stimulations bilatérales étaient moins rapides. Nous n’avons pas observé de différence entre le GR maximal obtenu dans l’une ou l’autre des tâches de cette étude. Nous concluons que lorsque l’information spatiale n’est pas pertinente pour accomplir la tâche, les stimulations unilatérales et bilatérales sont équivalentes. La manipulation de la pertinence de l’information spatiale permet donc d’induire une altération du GR en fonction de la localisation des stimulations. Lors d’une seconde étude, nous avons investigué si la différence entre les gains comportementaux résultants de l’intégration multimodale et intramodale dépend de la configuration spatiale des stimulations. Les résultats montrent que le GR obtenu pour les conditions multimodales surpasse celui obtenu pour les stimulations intramodales. De plus, le GR des conditions multimodales n’est pas influencé par la configuration spatiale des stimulations. À l’opposé, les stimulations intramodales produisent un GR plus important iii lorsque les stimulations sont présentées bilatéralement. Nos résultats suggèrent que l’intégration multimodale et intramodale se distinguent quant au GR qu’ils produisent et quant aux conditions nécessaires à cette amélioration. La troisième étude examine le rôle du corps calleux (CC) dans l’observation du GR obtenu pour les stimulations multimodales et intramodales lorsque celles-ci sont présentées unilatéralement et bilatéralement. Quatre patients ayant une agénésie congénitale du corps calleux (AgCC) et un patient callosotomisé ont été comparés à des individus normaux dans une tâche de détection. Dans l’ensemble, les résultats suggèrent que le CC n’est pas nécessaire pour l’intégration interhémisphérique de stimulations multimodales. Sur la base d’études précédentes démontrant le rôle des collicules supérieurs (CS) dans l’intégration multimodale, nous concluons qu’en l’absence du CC, les bénéfices comportementaux résultants d’un traitement sous-cortical par les CS ne reflètent pas les règles d’intégration observées dans les études neurophysiologiques chez l’animal.

Étude du cortex prémoteur et préfrontal lors de la prise de décision pendant l'intégration temporelle des informations

Une variété de modèles sur le processus de prise de décision dans divers contextes présume que les sujets accumulent les évidences sensorielles, échantillonnent et intègrent constamment les signaux pour et contre des hypothèses alternatives. L'intégration continue jusqu'à ce que les évidences en faveur de l'une des hypothèses dépassent un seuil de critère de décision (niveau de preuve exigé pour prendre une décision). De nouveaux modèles suggèrent que ce processus de décision est plutôt dynamique; les différents paramètres peuvent varier entre les essais et même pendant l’essai plutôt que d’être un processus statique avec des paramètres qui ne changent qu’entre les blocs d’essais. Ce projet de doctorat a pour but de démontrer que les décisions concernant les mouvements d’atteinte impliquent un mécanisme d’accumulation temporelle des informations sensorielles menant à un seuil de décision. Pour ce faire, nous avons élaboré un paradigme de prise de décision basée sur un stimulus ambigu afin de voir si les neurones du cortex moteur primaire (M1), prémoteur dorsal (PMd) et préfrontal (DLPFc) démontrent des corrélats neuronaux de ce processus d’accumulation temporelle. Nous avons tout d’abord testé différentes versions de la tâche avec l’aide de sujets humains afin de développer une tâche où l’on observe le comportement idéal des sujets pour nous permettre de vérifier l’hypothèse de travail. Les données comportementales chez l’humain et les singes des temps de réaction et du pourcentage d'erreurs montrent une augmentation systématique avec l'augmentation de l'ambigüité du stimulus. Ces résultats sont cohérents avec les prédictions des modèles de diffusion, tel que confirmé par une modélisation computationnelle des données. Nous avons, par la suite, enregistré des cellules dans M1, PMd et DLPFc de 2 singes pendant qu'ils s'exécutaient à la tâche. Les neurones de M1 ne semblent pas être influencés par l'ambiguïté des stimuli mais déchargent plutôt en corrélation avec le mouvement exécuté. Les neurones du PMd codent la direction du mouvement choisi par les singes, assez rapidement après la présentation du stimulus. De plus, l’activation de plusieurs cellules du PMd est plus lente lorsque l'ambiguïté du stimulus augmente et prend plus de temps à signaler la direction de mouvement. L’activité des neurones du PMd reflète le choix de l’animal, peu importe si c’est une bonne réponse ou une erreur. Ceci supporte un rôle du PMd dans la prise de décision concernant les mouvements d’atteinte. Finalement, nous avons débuté des enregistrements dans le cortex préfrontal et les résultats présentés sont préliminaires. Les neurones du DLPFc semblent beaucoup plus influencés par les combinaisons des facteurs de couleur et de position spatiale que les neurones du PMd. Notre conclusion est que le cortex PMd est impliqué dans l'évaluation des évidences pour ou contre la position spatiale de différentes cibles potentielles mais assez indépendamment de la couleur de celles-ci. Le cortex DLPFc serait plutôt responsable du traitement des informations pour la combinaison de la couleur et de la position des cibles spatiales et du stimulus ambigu nécessaire pour faire le lien entre le stimulus ambigu et la cible correspondante.

Human amygdala responses during presentation of happy and neutral faces: correlations with state anxiety

BACKGROUND: Previous functional imaging studies demonstrating amygdala response to happy facial expressions have all included the presentation of negatively valenced primary comparison expressions within the experimental context. This study assessed amygdala response to happy and neutral facial expressions in an experimental paradigm devoid of primary negatively valenced comparison expressions. METHODS: Sixteen human subjects (eight female) viewed 16-sec blocks of alternating happy and neutral faces interleaved with a baseline fixation condition during two functional magnetic resonance imaging scans. RESULTS: Within the ventral amygdala, a negative correlation between happy versus neutral signal changes and state anxiety was observed. The majority of the variability associated with this effect was explained by a positive relationship between state anxiety and signal change to neutral faces. CONCLUSIONS: Interpretation of amygdala responses to facial expressions of emotion will be influenced by considering the contribution of each constituent condition within a greater subtractive finding, as well as 1) their spatial location within the amygdaloid complex; and 2) the experimental context in which they were observed. Here, an observed relationship between state anxiety and ventral amygdala response to happy versus neutral faces was explained by response to neutral faces.

Numerical abundance of invasive ants and monopolisation of exudate-producing resources - a chicken and egg situation

1. Invasive ants commonly reach abnormally high abundances and have severe impacts on the ecosystems they invade. Current invasion theory recognises that not only negative interactions, such as natural enemy release, but positive interactions, such as facilitation, are important in causing this increased abundance. 2. For invasive ants, facilitation can occur through mutualism with exudate-producing plants and insects. To obtain such partnerships, however, invaders must first displace native ants, whose communities are highly structured around such resources. 3. By manipulating the abundance of an invasive ant relative to a native, we show that a minimum threshold abundance exists for invasive ants to monopolise exudate-producing resources. In addition, we show that behavioural dominance is context dependent and varies with spatial location and numerical abundance. 4. Thus, we suggest a 'facilitation-threshold' hypothesis of ant invasion, whereby a minimum abundance of invasive ants is required before facilitation and behavioural dominance can drive abundance rapidly upwards through positive feedback.

The brain’s fingers and hands

The brain keeps track of the changing positions of body parts in space using a spatial body schema. When subjects localise a tactile stimulus on the skin, they might either use a somatotopic body map, or use a body schema to identify the location of the stimulation in external space. Healthy subjects were touched on the fingertips, with the hands in one of two postures: either the right hand was vertically above the left, or the fingers of both hands were interwoven. Subjects made speeded verbal responses to identify either the finger or the hand that was touched. Interweaving the fingers significantly impaired hand identification across several experiments, but had no effect on finger identification. Our results suggest that identification of fingers occurs in a somatotopic representation or finger schema. Identification of hands uses a general body schema, and is influenced by external spatial location. This dissociation implies that touches on the finger can only be identified with a particular hand after a process of assigning fingers to hands. This assignment is based on external spatial location. Our results suggest a role of the body schema in the identification of structural body parts from touch.

Within, but not between hands interactions in vibrotactile detection thresholds reflect somatosensory receptive field organization

Detection of a tactile stimulus on one finger is impaired when a concurrent stimulus (masker) is presented on an additional finger of the same or the opposite hand. This phenomenon is known to be finger-specific at the within-hand level. However, whether this specificity is also maintained at the between-hand level is not known. In four experiments, we addressed this issue by combining a Bayesian adaptive staircase procedure (QUEST) with a two-interval forced choice (2IFC) design in order to establish threshold for detecting 200ms, 100Hz sinusoidal vibrations applied to the index or little fingertip of either hand (targets). We systematically varied the masker finger (index, middle, ring, or little finger of either hand), while controlling the spatial location of the target and masker stimuli. Detection thresholds varied consistently as a function of the masker finger when the latter was on the same hand (Experiments 1 and 2), but not when on different hands (Experiments 3 and 4). Within the hand, detection thresholds increased for masker fingers closest to the target finger (i.e., middle>ring when the target was index). Between the hands, detection thresholds were higher only when the masker was present on any finger as compared to when the target was presented in isolation. The within hand effect of masker finger is consistent with the segregation of different fingers at the early stages of somatosensory processing, from the periphery to the primary somatosensory cortex (SI). We propose that detection is finger-specific and reflects the organisation of somatosensory receptive fields in SI within, but not between the hands.

Automated determination of auroral breakup during the substorm expansion phase using all sky imager data

This technique paper describes a novel method for quantitatively and routinely identifying auroral breakup following substorm onset using the Time History of Events and Macroscale Interactions During Substorms (THEMIS) all-sky imagers (ASIs). Substorm onset is characterised by a brightening of the aurora that is followed by auroral poleward expansion and auroral breakup. This breakup can be identified by a sharp increase in the auroral intensity i(t) and the time derivative of auroral intensity i'(t). Utilising both i(t) and i'(t) we have developed an algorithm for identifying the time interval and spatial location of auroral breakup during the substorm expansion phase within the field of view of ASI data based solely on quantifiable characteristics of the optical auroral emissions. We compare the time interval determined by the algorithm to independently identified auroral onset times from three previously published studies. In each case the time interval determined by the algorithm is within error of the onset independently identified by the prior studies. We further show the utility of the algorithm by comparing the breakup intervals determined using the automated algorithm to an independent list of substorm onset times. We demonstrate that up to 50% of the breakup intervals characterised by the algorithm are within the uncertainty of the times identified in the independent list. The quantitative description and routine identification of an interval of auroral brightening during the substorm expansion phase provides a foundation for unbiased statistical analysis of the aurora to probe the physics of the auroral substorm as a new scientific tool for aiding the identification of the processes leading to auroral substorm onset.

Forma da paisagem como critério para otimização amostral de latossolos sob cultivo de cana-de-açúcar

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)