Ensemble codes involving hippocampal neurons are at risk during delayed performance tests

Multielectrode recording techniques were used to record ensemble activity from 10 to 16 simultaneously active CA1 and CA3 neurons in the rat hippocampus during performance of a spatial delayed-nonmatch-to-sample task. Extracted sources of variance were used to assess the nature of two different types of errors that accounted for 30% of total trials. The two types of errors included ensemble “miscodes” of sample phase information and errors associated with delay-dependent corruption or disappearance of sample information at the time of the nonmatch response. Statistical assessment of trial sequences and associated “strength” of hippocampal ensemble codes revealed that miscoded error trials always followed delay-dependent error trials in which encoding was “weak,” indicating that the two types of errors were “linked.” It was determined that the occurrence of weakly encoded, delay-dependent error trials initiated an ensemble encoding “strategy” that increased the chances of being correct on the next trial and avoided the occurrence of further delay-dependent errors. Unexpectedly, the strategy involved “strongly” encoding response position information from the prior (delay-dependent) error trial and carrying it forward to the sample phase of the next trial. This produced a miscode type error on trials in which the “carried over” information obliterated encoding of the sample phase response on the next trial. Application of this strategy, irrespective of outcome, was sufficient to reorient the animal to the proper between trial sequence of response contingencies (nonmatch-to-sample) and boost performance to 73% correct on subsequent trials. The capacity for ensemble analyses of strength of information encoding combined with statistical assessment of trial sequences therefore provided unique insight into the “dynamic” nature of the role hippocampus plays in delay type memory tasks.

Song selectivity and sensorimotor signals in vocal learning and production

Bird song, like human speech, is a learned vocal behavior that requires auditory feedback. Both as juveniles, while they learn to sing, and as adults, songbirds use auditory feedback to compare their own vocalizations with an internal model of a target song. Here we describe experiments that explore a role for the songbird anterior forebrain pathway (AFP), a basal ganglia-forebrain circuit, in evaluating song feedback and modifying vocal output. First, neural recordings in anesthetized, juvenile birds show that single AFP neurons are specialized to process the song stimuli that are compared during sensorimotor learning. AFP neurons are tuned to both the bird's own song and the tutor song, even when these stimuli are manipulated to be very different from each other. Second, behavioral experiments in adult birds demonstrate that lesions to the AFP block the deterioration of song that normally follows deafening. This observation suggests that deafening results in an instructive signal, indicating a mismatch between feedback and the internal song model, and that the AFP is involved in generating or transmitting this instructive signal. Finally, neural recordings from behaving birds reveal robust singing-related activity in the AFP. This activity is likely to originate from premotor areas and could be modulated by auditory feedback of the bird's own voice. One possibility is that this activity represents an efference copy, predicting the sensory consequences of motor commands. Overall, these studies illustrate that sensory and motor processes are highly interrelated in this circuit devoted to vocal learning, as is true for brain areas involved in speech.

On cortical coding of vocal communication sounds in primates

Understanding how the brain processes vocal communication sounds is one of the most challenging problems in neuroscience. Our understanding of how the cortex accomplishes this unique task should greatly facilitate our understanding of cortical mechanisms in general. Perception of species-specific communication sounds is an important aspect of the auditory behavior of many animal species and is crucial for their social interactions, reproductive success, and survival. The principles of neural representations of these behaviorally important sounds in the cerebral cortex have direct implications for the neural mechanisms underlying human speech perception. Our progress in this area has been relatively slow, compared with our understanding of other auditory functions such as echolocation and sound localization. This article discusses previous and current studies in this field, with emphasis on nonhuman primates, and proposes a conceptual platform to further our exploration of this frontier. It is argued that the prerequisite condition for understanding cortical mechanisms underlying communication sound perception and production is an appropriate animal model. Three issues are central to this work: (i) neural encoding of statistical structure of communication sounds, (ii) the role of behavioral relevance in shaping cortical representations, and (iii) sensory–motor interactions between vocal production and perception systems.

Relações entre comportamento vocal, imunidade e níveis plasmáticos de corticosterona e testosterona em sapos (Rhinella granulosa)

A exibição do comportamento vocal em muitas espécies de anfíbios anuros é relacionada aos níveis de hormônios esteroides gonadais e interrenais. Esses hormônios poderiam mediar a relação entre intensidade de sinais e imunidade, pois estão envolvidos no desenvolvimento das características sexuais secundárias, comportamento de corte e mobilização de reservas energéticas durante a atividade reprodutiva, enquanto apresentam também efeitos imunomoduladores. Nesse sentido, o objetivo deste trabalho foi explorar as relações entre comportamento reprodutivo, imunidade e níveis plasmáticos de testosterona e corticosterona em machos do sapo do semiárido brasileiro, Rhinella granulosa, em atividade reprodutiva e após manipulação hormonal. A precipitação foi o principal determinante ambiental para o aumento dos níveis de testosterona e corticosterona circulantes em machos de R. granulosa, estimulando o comportamento de vocalização. As relações fisiológicas encontradas indicam que os altos níveis plasmáticos de testosterona nos primeiros dias após a chuva devem promover o início do turno vocal, porém a corticosterona deve modular o esforço de vocalização. De forma geral, a exacerbação do comportamento vocal de R. granulosa tem efeitos negativos sobre a imunocompetência, porém alguns indivíduos que apresentam maiores concentrações plasmáticas de corticosterona apresentam concomitantemente alto esforço vocal e alta imunidade. De acordo, a aplicação transdérmica de corticosterona promoveu elevação aguda dos níveis plasmáticos deste glicocorticoide, bem como um aumento da função imune. Assim, apesar de a atenção principal ser comumente colocada no papel da testosterona na mediação de sinais honestos, nossos resultados corroboram a importância da corticosterona na mediação da expressão do comportamento de corte e imunocompetência em machos R. granulosa

Analysis of the spectral response of fractal antennas related with its geometry and current paths

Fractal antennas have been proposed to improve the bandwidth of resonant structures and optical antennas. Their multiband characteristics are of interest in radiofrequency and microwave technologies. In this contribution we link the geometry of the current paths built-in the fractal antenna with the spectral response. We have seen that the actual currents owing through the structure are not limited to the portion of the fractal that should be geometrically linked with the signal. This fact strongly depends on the design of the fractal and how the different scales are arranged within the antenna. Some ideas involving materials that could actively respond to the incoming radiation could be of help to spectrally select the response of the multiband design.

Microcanonical finite-size scaling in second-order phase transitions with diverging specific heat

A microcanonical finite-size ansatz in terms of quantities measurable in a finite lattice allows extending phenomenological renormalization the so-called quotients method to the microcanonical ensemble. The ansatz is tested numerically in two models where the canonical specific heat diverges at criticality, thus implying Fisher renormalization of the critical exponents: the three-dimensional ferromagnetic Ising model and the two-dimensional four-state Potts model (where large logarithmic corrections are known to occur in the canonical ensemble). A recently proposed microcanonical cluster method allows simulating systems as large as L = 1024 Potts or L= 128 (Ising). The quotients method provides accurate determinations of the anomalous dimension, η, and of the (Fisher-renormalized) thermal ν exponent. While in the Ising model the numerical agreement with our theoretical expectations is very good, in the Potts case, we need to carefully incorporate logarithmic corrections to the microcanonical ansatz in order to rationalize our data.

Aplicação de uma rede neural artificial para a avaliação da rugosidade e soprosidade vocal

A avaliação perceptivo-auditiva tem papel fundamental no estudo e na avaliação da voz, no entanto, por ser subjetiva está sujeita a imprecisões e variações. Por outro lado, a análise acústica permite a reprodutibilidade de resultados, porém precisa ser aprimorada, pois não analisa com precisão vozes com disfonias mais intensas e com ondas caóticas. Assim, elaborar medidas que proporcionem conhecimentos confiáveis em relação à função vocal resulta de uma necessidade antiga dentro desta linha de pesquisa e atuação clínica. Neste contexto, o uso da inteligência artificial, como as redes neurais artificiais, indica ser uma abordagem promissora. Objetivo: Validar um sistema automático utilizando redes neurais artificiais para a avaliação de vozes rugosas e soprosas. Materiais e métodos: Foram selecionadas 150 vozes, desde neutras até com presença em grau intenso de rugosidade e/ou soprosidade, do banco de dados da Clínica de Fonoaudiologia da Faculdade de Odontologia de Bauru (FOB/USP). Dessas vozes, 23 foram excluídas por não responderem aos critérios de inclusão na amostra, assim utilizaram-se 123 vozes. Procedimentos: avaliação perceptivo-auditiva pela escala visual analógica de 100 mm e pela escala numérica de quatro pontos; extração de características do sinal de voz por meio da Transformada Wavelet Packet e dos parâmetros acústicos: jitter, shimmer, amplitude da derivada e amplitude do pitch; e validação do classificador por meio da parametrização, treino, teste e avaliação das redes neurais artificiais. Resultados: Na avaliação perceptivo-auditiva encontrou-se, por meio do teste Coeficiente de Correlação Intraclasse (CCI), concordâncias inter e intrajuiz excelentes, com p = 0,85 na concordância interjuízes e p variando de 0,87 a 0,93 nas concordâncias intrajuiz. Em relação ao desempenho da rede neural artificial, na discriminação da soprosidade e da rugosidade e dos seus respectivos graus, encontrou-se o melhor desempenho para a soprosidade no subconjunto composto pelo jitter, amplitude do pitch e frequência fundamental, no qual obteve-se taxa de acerto de 74%, concordância excelente com a avaliação perceptivo-auditiva da escala visual analógica (0,80 no CCI) e erro médio de 9 mm. Para a rugosidade, o melhor subconjunto foi composto pela Transformada Wavelet Packet com 1 nível de decomposição, jitter, shimmer, amplitude do pitch e frequência fundamental, no qual obteve-se 73% de acerto, concordância excelente (0,84 no CCI), e erro médio de 10 mm. Conclusão: O uso da inteligência artificial baseado em redes neurais artificiais na identificação, e graduação da rugosidade e da soprosidade, apresentou confiabilidade excelente (CCI > 0,80), com resultados semelhantes a concordância interjuízes. Dessa forma, a rede neural artificial revela-se como uma metodologia promissora de avaliação vocal, tendo sua maior vantagem a objetividade na avaliação.

Estudo da qualidade do mel de abelhas sem ferrão por análise por ativação neutrônica instrumental

O Brasil é um dos maiores produtores mundiais de mel, no qual sua produção é baseada principalmente na criação da espécie exótica Apis mellifera. A produção de mel da Apis mellifera é cerca de 10 vezes maior que das espécies de abelhas sem ferrão, contudo, o mel de abelhas nativas possui maior valor comercial. Embora pouco explorado, o mel de abelhas sem ferrão desperta interesse em indústrias de cosméticos e medicinas naturais. A sua produção se apresenta como uma ferramenta com grande potencial para agregar valor econômico aos ecossistemas brasileiros, em especial os florestais, de forma sustentável e com menor potencial de influências de contaminantes traços. A qualidade química do mel é um importante requisito comercial, principalmente o destinado à exportação. Como exemplo, a União Européia em 2006 decidiu suspender a importação do mel produzido no Brasil sob alegação de que o país não possuía equivalência ao bloco quanto as diretrizes para o controle de resíduos e qualidade do produto. Diante do potencial de produção comercial sustentável do mel de abelhas nativas brasileiras e a falta de conhecimento sobre possíveis resíduos encontrados em sua composição, em especial os elementos traços, como objetivo principal deste trabalho pretendeu-se caracterizar a composição de elementos químicos do mel de abelhas sem ferrão, comparar com o de Apis mellifera e verificar as possíveis variações causadas pelo ambiente. Este estudo investigou a composição química dos méis de abelhas sem ferrão de cinco estados brasileiros: Bahia, Minas Gerais, Rio Grande do Norte, Santa Catarina e São Paulo; compreendendo um total de 70 colméias de diferentes espécies: Melipona quadrifasciata, Melipona scutelaris, Melipona mandacaia, Melipona capixaba, Melipona rufiventris, Melipona compressipes, Melipona bicolor, Nannotrigona testaceicornis, Tetragona clavipes, Tetragonisca angustula e Scaptotrigona sp.. Pólen, a principal fonte de minerais para a colméia, e as próprias abelhas foram também coletadas para estudos de composição e correlação com os méis. A análise por ativação neutrônica instrumental permitiu a determinação de Br, Ca, Co, Cs, Fe, La, Na, Rb, Sc e Zn nos méis, Br, Ca, Co, Cs, Fe, K, La, Na, Rb, Sc, Se e Zn nas amostras de pólen e As, Br, Co, Cr, Cs, Fe, K, La, Na, Rb, Sb, Sc, Se e Zn em abelhas. Méis das abelhas da subtribo trigonina apresentaram maiores concentrações dos elementos alcalinos. Alta razão K/Na foram observadas nas amostras de mel e pólen. Pólen se apresentou como uma grande fonte de P e Se. Análises quimiométricas indicaram os méis e abelhas como bons indicadores de atividades antrópicas. Arsênio apareceu nas abelhas coletadas em áreas de maior atividade antrópica. Como resultado, este estudo tem demonstrado o potencial nutracêutico do mel e pólen meliponícola e o potencial das abelhas nativas como ferramentas de avaliação da qualidade ambiental. A proximidade a atividades antrópicas mostrou-se fator decisivo para concentrações mais elevadas de As mas abelhas

Cantar com expressão, para tocar com expressão

Relatório de Estágio Profissional apresentado à Escola Superior de Artes Aplicadas do Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Ensino de Música, variante de Instrumento e Música de Conjunto.

Estratégias para o desenvolvimento da perceção auditiva na formação musical

Relatório de Estágio apresentado à Escola Superior de Artes Aplicadas do Instituto Politécnico de Castelo Branco para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Ensino de Música – Formação Musical e Música de Conjunto.

Metabolomics analysis in rats with thiamine deficiency identifies key metabolites in vulnerable brain regions and suggests neural stem progenitor cells play a role in ameliorating metabolic dysfunction

La documentation scientifique fait état de la présence, chez l’adulte, de cellules souches et progénitrices neurales (CSPN) endogènes dans les zones sous-ventriculaire et sous-granulaire du cerveau ainsi que dans le gyrus denté de l’hippocampe. De plus, un postulat selon lequel il serait également possible de retrouver ce type de cellules dans la moelle épinière et le néocortex des mammifères adultes a été énoncé. L’encéphalopathie de Wernicke, un trouble neurologique grave toutefois réversible qui entraîne un dysfonctionnement, voire une défaillance du cerveau, est causée principalement par une carence importante en thiamine (CT). Des observations récentes laissent envisager que les facteurs en cause dans la prolifération et la différenciation des CSPN pourraient également jouer un rôle important lors d’un épisode de CT. L’hypothèse, selon laquelle l’identification de nouveaux métabolites entrant dans le mécanisme ou la séquence de réactions se soldant en une CT pourraient en faciliter la compréhension, a été émise au moyen d'une démarche en cours permettant d’établir le profil des modifications métaboliques qui surviennent en de telles situations. Cette approche a été utilisée pour constater les changements métaboliques survenus au niveau du foyer cérébral dans un modèle de rats déficients en thiamine (rats DT), particulièrement au niveau du thalamus et du colliculus inférieur (CI). La greffe de CSPN a quant à elle été envisagée afin d’apporter de nouvelles informations sur la participation des CSPN lors d’un épisode de CT et de déterminer les bénéfices thérapeutiques potentiels offerts par cette intervention. Les sujets de l’étude étaient répartis en quatre groupes expérimentaux : un premier groupe constitué de rats dont la CT était induite par la pyrithiamine (rats DTiP), un deuxième groupe constitué de rats-contrôles nourris ensemble (« pair-fed control rats » ou rats PFC) ainsi que deux groupes de rats ayant subi une greffe de CSPN, soit un groupe de rats DTiP greffés et un dernier groupe constitué de rats-contrôles (rats PFC) greffés. Les échantillons de foyers cérébraux (thalamus et CI) des quatre groupes de rats ont été prélevés et soumis à des analyses métabolomiques non ciblées ainsi qu’à une analyse visuelle par microscopie à balayage électronique (SEM). Une variété de métabolites-clés a été observée chez les groupes de rats déficients en thiamine (rats DTiP) en plus de plusieurs métabolites dont la documentation ne faisait pas mention. On a notamment constaté la présence d’acides biliaires, d’acide cynurénique et d’acide 1,9— diméthylurique dans le thalamus, alors que la présence de taurine et de carnosine a été observée dans le colliculus inférieur. L’étude a de plus démontré une possible implication des CSPN endogènes dans les foyers cérébraux du thalamus et du colliculus inférieur en identifiant les métabolites-clés ciblant les CSPN. Enfin, les analyses par SEM ont montré une amélioration notable des tissus à la suite de la greffe de CSPN. Ces constatations suggèrent que l’utilisation de CSPN pourrait s’avérer une avenue thérapeutique intéressante pour soulager la dégénérescence symptomatique liée à une grave carence en thiamine chez l’humain.

The Empirical Content of the Present Value Model: A survey of the instrumental uses of farmland prices. Factor Markets Working Document No. 53, June 2013

After reviewing the Present Value Model (PVM), in its basic form and with its major extensions, the authors carried out a literature review on the instrumental uses of farm land prices; namely what land prices may reveal in the framework of the PVM. Urban influence, non-market goods and climate change are topics where the PVM used with applied data may reveal farmers’ or landowners’ beliefs or subjective values, which are discussed in this paper. There is also extensive discussion of the topic of public regulations, and how they may affect land price directly, or through its present value.

Downscaled land surface temperatures obtained by a particle smoothing approach, with links to NetCDF files

This dataset contains continuous time series of land surface temperature (LST) at spatial resolution of 300m around the 12 experimental sites of the PAGE21 project (grant agreement number 282700, funded by the EC seventh Framework Program theme FP7-ENV-2011). This dataset was produced from hourly LST time series at 25km scale, retrieved from SSM/I data (André et al., 2015, doi:10.1016/j.rse.2015.01.028) and downscaled to 300m using a dynamic model and a particle smoothing approach. This methodology is based on two main assumptions. First, LST spatial variability is mostly explained by land cover and soil hydric state. Second, LST is unique for a land cover class within the low resolution pixel. Given these hypotheses, this variable can be estimated using a land cover map and a physically based land surface model constrained with observations using a data assimilation process. This methodology described in Mechri et al. (2014, doi:10.1002/2013JD020354) was applied to the ORCHIDEE land surface model (Krinner et al., 2005, doi:10.1029/2003GB002199) to estimate prior values of each land cover class provided by the ESA CCI-Land Cover product (Bontemps et al., 2013) at 300m resolution . The assimilation process (particle smoother) consists in simulating ensemble of LST time series for each land cover class and for a large number of parameter sets. For each parameter set, the resulting temperatures are aggregated considering the grid fraction of each land cover and compared to the coarse observations. Miniminizing the distance between the aggregated model solutions and the observations allow us to select the simulated LST and the corresponding parameter sets which fit the observations most closely. The retained parameter sets are then duplicated and randomly perturbed before simulating the next time window. At the end, the most likely LST of each land cover class are estimated and used to reconstruct LST maps at 300m resolution using ESA CCI-Land Cover. The resulting temperature maps on which ice pixels were masked, are provided at daily time step during the nine-year analysis period (2000-2009).

Ensemble prediction distribution maps of macroalgae for current conditions and four climate change scenarios and high resultion bathymetry for Potter Cove, WAP, Antarctica

Species distribution models (SDM) predict species occurrence based on statistical relationships with environmental conditions. The R-package biomod2 which includes 10 different SDM techniques and 10 different evaluation methods was used in this study. Macroalgae are the main biomass producers in Potter Cove, King George Island (Isla 25 de Mayo), Antarctica, and they are sensitive to climate change factors such as suspended particulate matter (SPM). Macroalgae presence and absence data were used to test SDMs suitability and, simultaneously, to assess the environmental response of macroalgae as well as to model four scenarios of distribution shifts by varying SPM conditions due to climate change. According to the averaged evaluation scores of Relative Operating Characteristics (ROC) and True scale statistics (TSS) by models, those methods based on a multitude of decision trees such as Random Forest and Classification Tree Analysis, reached the highest predictive power followed by generalized boosted models (GBM) and maximum-entropy approaches (Maxent). The final ensemble model used 135 of 200 calculated models (TSS > 0.7) and identified hard substrate and SPM as the most influencing parameters followed by distance to glacier, total organic carbon (TOC), bathymetry and slope. The climate change scenarios show an invasive reaction of the macroalgae in case of less SPM and a retreat of the macroalgae in case of higher assumed SPM values.

A sonata : for the piano forte : ... in which is introduced a favorite Scotch air and a new pollacca with an accompaniment for a flute, ad. lib. : op. 8.

Mode of access: Internet.