DTI and VBM reveal white matter changes without associated gray matter changes in patients with idiopathic restless legs syndrome

BACKGROUND AND PURPOSE We evaluated cerebral white and gray matter changes in patients with iRLS in order to shed light on the pathophysiology of this disease. METHODS Twelve patients with iRLS were compared to 12 age- and sex-matched controls using whole-head diffusion tensor imaging (DTI) and voxel-based morphometry (VBM) techniques. Evaluation of the DTI scans included the voxelwise analysis of the fractional anisotropy (FA), radial diffusivity (RD), and axial diffusivity (AD). RESULTS Diffusion tensor imaging revealed areas of altered FA in subcortical white matter bilaterally, mainly in temporal regions as well as in the right internal capsule, the pons, and the right cerebellum. These changes overlapped with changes in RD. Voxel-based morphometry did not reveal any gray matter alterations. CONCLUSIONS We showed altered diffusion properties in several white matter regions in patients with iRLS. White matter changes could mainly be attributed to changes in RD, a parameter thought to reflect altered myelination. Areas with altered white matter microstructure included areas in the internal capsule which include the corticospinal tract to the lower limbs, thereby supporting studies that suggest changes in sensorimotor pathways associated with RLS.

Structural brain correlates of defective gesture performance in schizophrenia

INTRODUCTION The neural correlates of impaired performance of gestures are currently unclear. Lesion studies showed variable involvement of the ventro-dorsal stream particularly left inferior frontal gyrus (IFG) in gesture performance on command. However, findings cannot be easily generalized as lesions may be biased by the architecture of vascular supply and involve brain areas beyond the critical region. The neuropsychiatric syndrome of schizophrenia shares apraxic-like errors and altered brain structure without macroanatomic lesions. Schizophrenia may therefore qualify as a model disorder to test neural correlates of gesture impairments. METHODS We included 45 schizophrenia patients and 44 healthy controls in the study to investigate the structural brain correlates of defective gesturing in schizophrenia using voxel based morphometry. Gestures were tested in two domains: meaningful gestures (transitive and intransitive) on verbal command and imitation of meaningless gestures. Cut-off scores were used to separate patients with deficits, patients without deficits and controls. Group differences in gray matter (GM) volume were explored in an ANCOVA. RESULTS Patients performed poorer than controls in each gesture category (p < .001). Patients with deficits in producing meaningful gestures on command had reduced GM predominantly in left IFG, with additional involvement of right insula and anterior cingulate cortex. Patients with deficits differed from patients without deficits in right insula, inferior parietal lobe (IPL) and superior temporal gyrus. CONCLUSIONS Impaired performance of meaningful gestures on command was linked to volume loss predominantly in the praxis network in schizophrenia. Thus, the behavioral similarities between apraxia and schizophrenia are paralleled by structural alterations. However, few associations between behavioral impairment and structural brain alterations appear specific to schizophrenia.

Ionotropic Glutamate Receptors Show Unique Distribution and Localization in the Dorsal Cochlear Nucleus of the Rhesus Monkey

The dorsal cochlear nucleus (DCN) receives auditory information via the auditory nerve coming from the cochlea. It is responsible for much of the integration of auditory information, and it projects this auditory information to higher auditory brain centers for further processing. This study focuses on the DCN of adult Rhesus monkeys to characterize two specific cell types, the fusiform and cartwheel cell, based on morphometric parameters and type of glutamate receptor they express. The fusiform cell is the main projection neuron, while the cartwheel cell is the main inhibitory interneuron. Expression of AMPA glutamate receptor subunits is localized to certain cell types. The activity of the CN depends on the AMPA receptor subunit composition and expression. Immunocytochemistry, using specific antibodies for AMPA glutamate receptor subunits GluR1, GluR2/3 and GluR4, was used in conjunction with morphometry to determine the location, morphological characteristics and expression of AMPA receptor subunits in fusiform and cartwheel cells in the primate DCN. Qualitative as well as quantitative data indicates that there are important morphological differences in cell location and expression of AMPA glutamate receptor subunits between the rodent DCN and that of primates. GluR2/3 is widely expressed in the primate DCN. GluR1 is also widely expressed in the primate DCN. GluR4 is diffusely expressed. Expression of GluR2/3 and GluR4 in the primate is similar to that of the rodent. However, expression of GluR1 is different. GluR1 is only expressed by cartwheel cells in the rodent DCN, but is expressed by a variety of cells, including fusiform cells, in the DCN of the primate.

Nueva especie de Melampsora sobre Populus deltoides Stoneville 70 en Mendoza, Argentina

En Argentina, al igual que en otros países, las plantaciones de álamo siempre han estado sujetas a peligros fitosanitarios. La roya, causada por Melampsora spp., es una de las enfermedades más serias a nivel mundial. La clasificación de las especies de Melampsora se basa principalmente en las características morfológicas de los estados uredial y telial, y a los hospederos que poseen en su estado aecial y telial. Dada la observación de pústulas con características diferentes a las de Melampsora larici-populina (única especie citada para la provincia de Mendoza), es que el objetivo del presente trabajo fue identificar la especie de Melampsora observada en álamos del clon Stoneville 70, localizados en el distrito de San Carlos, provincia de Mendoza, Argentina. Para ello, fueron tomadas al azar, muestras de hojas sintomáticas, a partir de las cuales se realizó la descripción sintomatológica y posteriormente microscópica, registrándose la morfometría de 100 uredosporas y teliosporas. Las características analizadas concuerdan con aquellas reportadas en la bibliografía para las especies M. larici-tremulae, M. magnusiana, M. pinitorqua y M. rostrupii. Debido a la dificultad que muestran estas especies en ser distinguidas, Wilson y Henderson (1966) adoptan el nombre de M. populnea como especie colectiva. Por ello, se considera oportuno citar a la especie encontrada como M. populnea hasta aclarar con estudios más profundos la identificación definitiva del microorganismo.

Size variations of Discoaster multiradiatus across the Paleocene-Eocene thermal maximum

Size measurements of the calcareous nannofossil taxon Discoaster multiradiatus were carried out across the Paleocene-Eocene Thermal Maximum (PETM) in Ocean Drilling Program Holes 690B (Maud Rise, Weddell Sea) and 1209B (Shatsky Rise, Pacific Ocean). Morphometric investigations show that D. multiradiatus specimens are generally larger at ODP Site 1209 than at ODP Site 690. A limited increase in size of D. multiradiatus is recorded at ODP Site 1209, whereas significant enlargements characterize ODP Site 690. Preservation is comparable at both sites: nannofossils are moderately preserved with some evidence of etching/overgrowth in the PETM interval. Yet, D. multiradiatus variations do not correlate with preservation state and morphometric data most likely represent primary signals rather than diagenetic artifacts. There is a direct relationship between D. multiradiatus size and paleotemperatures: largest specimens are coeval with global warming associated with the PETM, inferred to result from excess atmospheric CO2 due to (partial) oxidation of massive quantities of methane. Size increases and largest specimens of D. multiradiatus occur at different stratigraphic levels within PETM at ODP Sites 690 and 1209. A marked shift in diameter size was observed at the onset and peak of the Carbon Isotopic Excursion (CIE) at ODP Site 690, but only at the end of CIE and initial recovery interval at ODP Site 1209. This diachroneity is puzzling, but indeed correlates well with reconstructed changes in surface and thermocline water masses temperature and salinity in the PETM interval at low and high latitudes. The presumed high concentrations of carbon dioxide seem to have not influenced the morphometry of D. multiradiatus. The major size increase of D. multiradiatus in the CIE of ODP Site 690 could represent the migration of larger-sized allochtonus specimens that moved from peri-equatorial/subtropical areas to higher latitudes during the warmest interval of the PETM, although no direct evidence of distinct populations/subpopulations has been obtained from the frequency diagrams. As a result, we infer that D. multiradiatus is a proxy of water masses stratification and might be used for deriving temperature-salinity-nutrient conditions in the mixed layer and thermocline and their dynamics.

Site characteristics, sediment geochemistry and pigment concentration of northern Victoria Land lakes

Antarctic ice-free areas contain lakes and ponds that have interesting limnological features and are of wide global significance as early warning indicators of climatic and environmental change. However, most limnological and paleolimnological studies in continental Antarctica are limited to certain regions. There are several ice-free areas in Victoria Land that have not yet been studied well. There is therefore a need to extend limnological studies in space and time to understand how different geological and climatic features affect the composition and biological activity of freshwater communities. With the aim of contributing to a better limnological characterization of Victoria Land, this paper reports data on sedimentary pigments (used to identify the main algal taxa) obtained through a methodology that is more sensitive and selective than that of previous studies. Analyses were extended to 48 water bodies in ice-free areas with differing lithology, latitude, and altitude, and with different morphometry and physical, chemical, and biological characteristics in order to identify environmental factors affecting the distribution and composition of freshwater autotrophic communities. A wider knowledge of lakes in a limnologically important region of Antarctica was obtained. Cyanophyta was found to be the most important algal group, followed by Chlorophyta and Bacillariophyta, whereas latitude and altitude are the main factors affecting pigment distribution.

Structural changes after videogame practice related to a brain network associated with intelligence

Here gray and white matter changes after four weeks of videogame practice were analyzed using optimized voxel-based morphometry (VBM), cortical surface and cortical thickness indices, and white matter integrity computed from several projection, commissural, and association tracts relevant to cognition. Beginning with a sample of one hundred young females, twenty right handed participants were recruited for the study and assigned to a practice or a control group carefully matched by their general cognitive ability scores. After the first scan, the practice group played ‘Professor Layton and The Pandora's Box’ 4 h per week during four weeks. A second scan was obtained at the end of practice and intelligence was measured again. Image analyses revealed gray and white matter changes in the practice group. Gray matter changes theoretically relevant for intelligence were observed for the practice group mainly in frontal clusters (Brodmann areas 9 and 10) and also in smaller parietal and temporal regions. White matter findings were focused in the hippocampal cingulum and the inferior longitudinal fasciculus. These gray and white matter changes presumably induced by practice did not interact with intelligence tests' scores.

Grapheme-color synesthetes show peculiarities in their emotional brain: cortical and subcortical evidence from VBM analysis of 3D-T1 and DTI data

Grapheme-color synesthesia is a neurological phenomenon in which viewing achromatic letters/numbers leads to automatic and involuntary color experiences. In this study, voxel-based morphometry analyses were performed on T1 images and fractional anisotropy measures to examine the whole brain in associator grapheme-color synesthetes. These analyses provide new evidence of variations in emotional areas (both at the cortical and subcortical levels), findings that help understand the emotional component as a relevant aspect of the synesthetic experience. Additionally, this study replicates previous findings in the left intraparietal sulcus and, for the first time, reports the existence of anatomical differences in subcortical gray nuclei of developmental grapheme-color synesthetes, providing a link between acquired and developmental synesthesia. This empirical evidence, which goes beyond modality-specific areas, could lead to a better understanding of grapheme-color synesthesia as well as of other modalities of the phenomenon.

Efficacy of Stanozolol on bone regeneration: in vitro and in vivo study

La ricerca di nuove strategie per la rigenerazione ossea rappresenta un focus di interesse centrale per migliorare la gestione di casi clinici complessi nell’ambito della chirurgia orale e maxillo-facciale. Uno degli approcci più utilizzati in tale contesto si basa sull’utilizzo di molecole con proprietà osteoinduttive e molte sostanze sono state fino ad oggi sperimentate. E’ noto in letteratura che gli androgeni svolgono un ruolo chiave nella regolazione della morfogenesi ossea e nel mantenimento della sua omeostasi durante il corso della vita. Questo lavoro di tesi nasce dall’ipotesi che la somministrazione locale di tali ormoni, eventualmente combinata a materiali da innesto, possa favorire la guarigione di difetti ossei. Stando a questa premessa, sono stati valutati gli effetti dello steroide sintetico Stanozololo sulla rigenerazione ossea in diversi settings sperimentali. La tesi è strutturata secondo un percorso che segue le fasi della ricerca, attraverso sperimentazioni in vitro e in vivo; ogni capitolo può essere approcciato come uno studio a sé stante, corrispondente ad una determinata tappa dell’iter sperimentale. Sulla base di questi intenti, viene fornito inizialmente un quadro d’insieme circa gli effetti degli androgeni sull’osso. A seguire, è presentata una sperimentazione in vitro nella linea cellulare SaOS-2. Infine, è proposta un’innovativa metodologia di analisi per lo studio della rigenerazione ossea nel modello di ratto, ove viene testata la somministrazione locale di Stanozololo combinato a materiale da innesto.

Efeito do estresse hídrico sobre a locomoção e morfologia de girinos de Leptodactylus fuscus e Physalaemus nattereri

Diversas espécies de anuros da família Leptodactylidae se reproduzem em corpos dágua sazonais, temporários e mantidos exclusivamente por chuvas. Em períodos de estiagem prolongada a poça pode secar completamente, ocasionando elevadas taxas de mortalidade de ovos e girinos dessas espécies, podendo exercer forte pressão seletiva na evolução de mecanismos de resistência e sobrevivência nas fases iniciais do desenvolvimento. Algumas espécies de girinos conseguem sobreviver cerca de cinco dias fora dágua o que pode proporcionar uma adaptação vantajosa, porque possibilita a sobrevivência dos girinos por um período que pode ser suficiente para a reincidência de novas chuvas e restabelecimento do corpo dágua. Apesar dessa capacidade de sobrevivência, pouco se sabe sobre as possíveis modificações que a desidratação pode causar na locomoção e na morfologia durante o desenvolvimento desses animais. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do estresse hídrico: (1) no nível de sobrevivência e perda de massa corpórea; (2) no desempenho locomotor; (3) na morfologia externa (morfometria linear) e interna, analisando tanto o volume total quanto o volume visceral (estereologia); e (4) no tempo até metamorfose após o estresse. Utilizamos girinos de duas espécies de anuros, Leptodactylus fuscus (Leptodactylinae) e Physalaemus nattereri (Leiuperinae), ambas as espécies se reproduzem em corpos dágua temporários, em áreas com estação seca definida estando, portanto sujeitas as mesmas pressões seletivas. Além disso, as duas espécies apresentam modos reprodutivos diferentes, podendo apresentar diferentes graus de resistência ao estresse hídrico. Os girinos das duas espécies foram divididos em dois grupos, os que ficaram em água (grupo controle) e os que foram submetidos ao estresse hídrico (grupo tratamento), por três períodos de tempo (12, 24 e 72 horas). Houve diferenças significativas para valores de perda de massa entre os grupos controle e tratamento em ambas as espécies, sendo o grupo tratamento que mais perdeu massa corpórea em todos os períodos, além disso, quase metade dos girinos de P. nattereri morreram em 36 horas de estresse. Não houve diferenças significativas para os dados de desempenho locomotor e volume total entre os grupos testado para girinos de L. fuscus, mas houve diferenças morfometricas significantes nos componentes relacionados a cauda e no volume visceral, onde, o intestino do grupo tratamento foi menor que do controle. Já em P. nattereri, houve diferenças significativas entre os grupos testados para desempenho locomotor, volume total, morfometria da cauda e volume visceral, sendo o estomago e anexo do tratamento maior que do controle. Nossos resultados sugerem que a exposição ao estresse hídrico não afeta significativamente a morfologia e o desempenho locomotor dos girinos de L. fuscus. No entanto, girinos de P. nattereri apresentaram uma sensibilidade ao estresse hídrico prolongado, principalmente sobre o seu desempenho locomotor.

Variabilidade populacional em manguezais: análises moleculares e morfológicas em caranguejos Brachyura (Crustacea: Decapoda)

A análise da estruturação populacional de espécies codistribuídas permite a comparação de padrões de estruturação, fornecendo informações acerca dos fatores que influenciam a diferenciação em espécies pertencentes ao mesmo ecossistema. Este projeto teve como objetivo principal analisar a variabilidade intraespecífica em caranguejos habitantes de manguezais, codistribuídos ao longo do Oceano Atlântico Ocidental, por meio de ferramentas moleculares e morfológicas, visando testar a hipótese de elevada estruturação populacional em manguezais. Para este fim, cinco espécies foram utilizadas como modelo (Aratus pisonii, Goniopsis cruentata, Sesarma rectum, Uca thayeri e Ucides cordatus) e avaliadas por meio de marcadores mitocondriais COI e 16S e nuclear H3 e análises morfológicas comparativas e de morfometria. Os dados moleculares revelaram dois padrões, indicando elevada estruturação populacional para as espécies A. pisonii e U. thayeri e ausência de estruturação para G. cruentata, S. rectum e U. cordatus. Os dados morfológicos, no entanto, não acompanham esses padrões, já que não foram encontradas diferenças morfológicas ou morfométricas associadas aos grupos evidenciados pelas análises moleculares. A ausência de fluxo gênico entre regiões para algumas espécies deve-se, muito provavelmente, à existência de fatores que não se limitam ao isolamento por distância, mas também devido a diferenças na duração do estágio larval e a diferenças bruscas em alguns fatores abióticos, como a salinidade, por exemplo, que, associados às diferentes características do desenvolvimento larval de cada espécie, culminam na existência de estruturas populacionais diferentes. Além disso, os padrões de diferenciação genética observados concordam com os cenários biogeográficos propostos para o Atlântico Ocidental, no qual mudanças e flutuações geológicas, climáticas e oceanográficas, resultantes do fechamento do Istmo do Panamá e de ciclos glaciais na América do Norte, promoveram divergência genética.

Efeito do inibidor de proteinase de origem vegetal EcTI, sobre a inflamação pulmonar alérgica crônica em camundongos Balb/c

INTRODUÇÃO: A prevalência de asma tem crescido e a maioria dos pacientes com asma grave não obtém o controle total dos sintomas com as terapias disponíveis, fazendo-se necessária a busca por novas alternativas terapêuticas. Inibidores de proteinases têm sido estudados como tratamento de processos inflamatórios, dentre eles o Enterolobium contortisiliquum Tripsin Inhibitor (EcTI) OBJETIVO: Avaliar se o inibidor de proteinase EcTI modula a hiperresponsividade brônquica à metacolina, inflamação, remodelamento e estresse oxidativo nas vias aéreas e septos alveolares em um modelo experimental de inflamação pulmonar alérgica crônica. MÉTODOS: Vinte e quatro camundongos Balb/c machos, entre seis e sete semanas de vida, pesando em media 25 g foram divididos em quatro grupos: C (controle), OVA (sensibilizados com ovalbumina, 50 ug intraperironeal (i.p) nos dias 0 e 14 e desafiados nos dias 22, 24, 26, 28); C+EC (controle tratados com EcTI (2 mg/kg/i.p) nos dias 22 a 28); OVA+EC (sensibilizados e desafiados com ovalbumina e também tratados com EcTI (2 mg/kg -i.p) nos dias 22 a 28). No dia 29, foram realizadas realizadas: (i) hiperresponsividade à metacolina e obtidas as respostas máximas de resistência e elastância do sistema respiratório; (ii) análise histopatológica do pulmão para quantificação de eosinófilos, fibras colágenas e elásticas nas vias aéreas (VA) e nos septos alveolares (SA); e (iii) imunohistoquímica para quantificação de células positivas para IFN-y, IL-4, IL-5, IL-13, MMP-9, TIMP-1, TGF-beta, iNOS, NF-kB e fração de volume de isoprostano nas VA e nos SA. Uma semana após o dia 29 foi realizada a técnica de anafilaxia cutanea passiva(PCA) para quantificar IgE e IgG1. A significância foi considerada quando p < 0,05. RESULTADOS: Houve aumento de todos os parâmetros avaliados no grupo OVA em relação ao grupo controle (p < 0,05). Houve atenuação da resposta máxima de Rrs e Ers no grupo OVA+EC comparado as grupo OVA (p < 0,05). O tratamento com EcTI nos animais sensibilizados atenuou o número de eosinófilos, células positivas para IL-4, IL-5, IL-13,IFN-y, iNOS, MMP-9, TIMP-1, NF-kB e TGF-beta e fração de volume de isoprostano, fibras colágenas e elásticas nas vias aéreas e nos séptos alveolares quando comparado ao grupo OVA (p < 0,05).Houve reaçao de PCA nos animais sensibilizados com ovalbumina. CONCLUSÃO: EcTI atenuou a hiperresponsividade brônquica, a inflamação, o remodelamento e o estresse oxidativo nesse modelo experimental de inflamação pulmonar alérgica crônica. Embora sejam necessários mais estudos, esse inibidor pode ser considerado uma futura ferramenta farmacológica para o tratamento de asma

Estudo de alterações estruturais cerebrais em pacientes com esquizofrenia crônica e de primeiro episódio através de imagens por ressonância magnética com morfometria baseada no voxel

Introdução: Embora alterações estruturais cerebrais na esquizofrenia venham sendo repetidamente demonstradas em estudos de ressonância magnética (RM), ainda permanece incerto se tais alterações são estáticas ou progressivas. Enquanto estudos longitudinais são tradicionalmente utilizados na avaliação da questão da progressão, estudos transversais de neuroimagem comparando diretamente pacientes com esquizofrenia crônica e de primeiro episódio a controles saudáveis têm sido bastante raros até o presente. Com o recente interesse em meganálises combinando dados multicêntricos de RM visando-se a maior poder estatístico, o presente estudo multicêntrico de morfometria baseada no voxel (VBM) foi realizado para avaliar os padrões de alterações estruturais cerebrais segundo os diferentes estágios da doença, bem como para avaliar quais (se alguma) dessas alterações se correlacionariam especificamente a moderadores clínicos potenciais, tais como exposição cumulativa a antipsicóticos, tempo de doença e gravidade da doença. Métodos: Selecionou-se uma ampla amostra de pacientes com esquizofrenia (161, sendo 99 crônicos e 62 de primeiro episódio) e controles (151) a partir de quatro estudos prévios de RM (1,5T) realizados na mesma região do Brasil. O processamento e análise das imagens foi realizado usando-se o software Statistical Parametric Mapping (SPM8) com emprego do algoritmo DARTEL (diffeomorphic anatomical registration through exponentiated Lie algebra). Os efeitos de grupo sobre os volumes regionais de substância cinzenta (SC) foram analisados através de comparações voxel-a-voxel por análises de covariância em modelos lineares gerais, inserindo-se, em todas as análises, o volume total de SC, protocolo do scanner, idade e sexo como variáveis de confusão. Por fim, foram realizadas análises de correlação entre os aludidos moderadores clínicos potenciais e os volumes cerebrais globais e regionais. Resultados: Os pacientes com esquizofrenia de primeiro episódio apresentaram reduções volumétricas sutis em comparação aos controles, em um circuito neural circunscrito e identificável apenas em análises SVC (small volume correction) [p < 0.05, com correção family-wise error (FWE)], incluindo a ínsula, estruturas têmporo-límbicas e corpo estriado. Os pacientes crônicos, por outro lado, apresentaram um padrão de alterações extensas comparativamente aos controles, envolvendo os córtices frontais orbitais, superiores e inferiores bilateralmente, córtex frontal médio direito, ambos os córtices cingulados anteriores, ambas as ínsulas, e os córtices temporais superior e médio direitos (p < 0.05, análises whole-brain com correção FWE). Foram encontradas correlações negativas significantes entre exposição cumulativa a antipsicóticos e volumes globais de SC e substância branca nos pacientes com esquizofrenia, embora as correlações com reduções regionais não tenham sido significantes. Detectaram-se, ainda, correlações negativas significantes entre tempo de doença e volumes regionais relativos da ínsula esquerda, córtex cingulado anterior direito e córtices pré-frontais dorsolaterais nas análises SVC para os grupos conjuntos (esquizofrenia crônica e de primeiro episódio). Conclusão: Os achados supracitados indicam que: a) as alterações estruturais associadas com o diagnóstico de esquizofrenia são mais disseminadas na forma crônica em comparação à de primeiro episódio; b) reduções volumétricas regionais em áreas específicas do cérebro podem variar em função do tempo de doença; c) a exposição cumulativa a antipsicóticos associou-se a alterações volumétricas globais, e não regionais

Point clouds of measurements in the Dechen Cave near Iserlohn, Germany

Modeling natural phenomena from 3D information enhances our understanding of the environment. Dense 3D point clouds are increasingly used as highly detailed input datasets. In addition to the capturing techniques of point clouds with LiDAR, low-cost sensors have been released in the last few years providing access to new research fields and facilitating 3D data acquisition for a broader range of applications. This letter presents an analysis of different speleothem features using 3D point clouds acquired with the gaming device Microsoft® Kinect. We compare the Kinect sensor with terrestrial LiDAR reference measurements using the KinFu pipeline for capturing complete 3D objects (< 4m**3). The results demonstrate the suitability of the Kinect to capture flowstone walls and to derive morphometric parameters of cave features. Although the chosen capturing strategy (KinFu) reveals a high correlation (R2=0.92) of stalagmite morphometry along the vertical object axis, a systematic overestimation (22% for radii and 44% for volume) is found. The comparison of flowstone wall datasets predominantly shows low differences (mean of 1 mm with 7 mm standard deviation) of the order of the Kinect depth precision. For both objects the major differences occur at strongly varying and curved surface structures (e.g. with fine concave parts).

Spatial distribution and morphometric analysis of thermokarst lakes and other water bodies : Case study from the sporadic permafrost region, Tavvavuoma, Sweden

Projected air and ground temperatures are expected to be higher in Arctic and sub-Arcticlatitudes and with temperatures already close to the limit where permafrost can exist,resistance against degradation is low. With thawing permafrost, the landscape is modifiedwith depression in which thermokarst lakes emerge. In permafrost soils a considerableamount of soil organic carbon is stored, with the potential of altering climate even furtherif expansion and formation of new thermokarst lakes emerge, as decay releasesgreenhouse gases (C02 and CH4) to the atmosphere. Analyzing the spatial distribution andmorphometry over time of thermokarst lakes and other water bodies, is of importance inaccurately predict carbon budget and feedback mechanisms, as well as to assess futurelandscape layout and these features interaction. Different types of high-spatial resolutionaerial and satellite imageries from 1963, 1975, 2003, 2010 and 2015, were used in bothpre- and post-classification change detection analyses. Using object oriented segmentationin eCognition combined with manual adjustments, resulted in digitalized water bodies>28m2 from which direction of change and morphometric values were extracted. Thequantity of thermokarst lakes and other water bodies was in 1963 n=92, with succeedingyears as a trend decreased in numbers, until 2010-2015 when eleven water bodies wereadded in 2015 (n=74 to n=85). In 1963-2003, area of these water bodies decreased with50 651m2 (189 446-138 795m2) and continued to decrease in 2003-2015 ending at 129337m2. Limnicity decreased from 19.9% in 1963 to 14.6% in 2003 (-5.3%). In 2010 and2015 13.7-13.6%. The late increase in water bodies differs from an earlier hypothesis thatsporadic permafrost regions experience decrease in both area and quantity of thermokarstlakes and water bodies. During 1963-2015, land gain has been in dominance of the ratiobetween the two competing processes of expansion and drainage. In 1963-1975, 55/45%,followed by 90/10% in 1975-2003. After major drainage events, land loss increased to62/38% in 2010-2015. Drainage and infilling rates, calculated for 15 shorelines werevaried across both landscape and parts of shorelines, with in average 0.17/0.15/0.14m/yr.Except for 1963-1975 when rate of change in average was in opposite direction (-0.09m/yr.), likely due to evident expansion of a large thermokarst lake. Using a squaregrid, distribution of water bodies was determined, with an indistinct cluster located in NEand central parts. Especially for water bodies <250m2, which is the dominant area classthroughout 1963-2015 ranging from n=39-51. With a heterogeneous composition of bothsmall and large thermokarst lakes, and with both expansion and drainage altering thelandscape in Tavvavuoma, both positive and negative climate feedback mechanisms are inplay - given that sporadic permafrost still exist.