Problèmes de comportement à long terme chez les patients pédiatriques atteints de leucémie lymphoblastique aiguë

Les améliorations dans les protocoles de traitement pour la majorité des cancers pédiatriques ont augmenté de façon marquée les taux de survie. Cependant, des risques élevés de multiples problèmes de santé chez les survivants sont bien documentés. En ce qui concerne spécifiquement les problèmes neuropsychologiques, les principaux facteurs de risque individuels connus à ce jour (l’âge au diagnostic, le genre du patient, l’exposition aux radiations) demeurent insuffisants pour cibler efficacement et prévenir les séquelles à long terme. Les objectifs généraux de cette thèse étaient : 1) la caractérisation des trajectoires individuelles de problèmes de comportement chez une population de patients pédiatriques atteints de leucémie lymphoblastique aiguë; 2) l’identification des principaux déterminants génétiques, médicaux et psychosociaux associés aux problèmes de comportements. Les hypothèses étaient : 1) Il existe une association entre les trajectoires individuelles de problèmes de comportement et a - des facteurs psychosociaux liés au fonctionnement familial, b - des polymorphismes dans les gènes modérateurs des effets thérapeutiques du méthotrexate et des glucocorticoïdes, c - des variables liées aux traitements oncologiques. 2) L'utilisation de modèles statistiques multi-niveaux peut permettre d’effectuer cette caractérisation des trajectoires individuelles et l’identification des facteurs de risque associés. 138 patients pédiatriques (0-18 ans) ayant reçu un diagnostic de leucémie lymphoblastique aiguë entre 1993 et 1999 au CHU Ste-Justine ont participé à une étude longitudinale d’une durée de 4 ans. Un instrument validé et standardisés, le Child Behavior Checklist, a été utilisé pour obtenir un indice de problèmes de comportement, tel que rapporté par la mère, au moment du diagnostic, puis 1, 2, 3 et 4 ans post-diagnostic. Des données génétiques, psychosociales et médicales ont aussi été collectées au cours de cette même étude longitudinale, puis ont été exploitées dans les modélisations statistiques effectuées. Les résultats obtenus suggèrent que les problèmes de comportement de type internalisés et externalisés possèdent des trajectoires et des facteurs de risque distincts. Les problèmes internalisés sont des manifestations de troubles affectifs chez le patient, tels que des symptômes dépressifs ou anxieux, par exemple. Ceux-ci sont très prévalents tôt après le diagnostic et se normalisent par la suite, indiquant des difficultés significatives, mais temporaires. Des facteurs médicaux exacerbant l'expérience de stress, soit le risque de rechute associé au diagnostic et les complications médicales affectant la durée de l'hospitalisation, ralentissent cette normalisation. Les problèmes externalisés se manifestent dans le contact avec autrui; des démonstrations d’agression ou de violence font partie des symptômes. Les problèmes externalisés sont plus stables dans le temps relativement aux problèmes internalisés. Des variables pharmacologiques et génétiques contribuent aux différences individuelles : l'administration d’un glucocorticoïde plus puissant du point de vue des effets pharmacologiques et toxicologiques, ainsi que l’homozygotie pour l’haplotype -786C844T du gène NOS3 sont liés à la modulation des scores de problèmes externalisés au fil du temps. Finalement, le niveau de stress familial perçu au diagnostic est positivement corrélé avec le niveau initial de problèmes externalisés chez le patient, tandis que peu après la fin de la période d’induction, le niveau de stress familial est en lien avec le niveau initial de problèmes internalisés. Ces résultats supportent l'idée qu'une approche holistique est essentielle pour espérer mettre en place des interventions préventives efficaces dans cette population. À long terme, ces connaissances pourraient contribuer significativement à l'amélioration de la qualité de vie des patients. Ces travaux enrichissent les connaissances actuelles en soulignant les bénéfices des suivis longitudinaux et multidisciplinaires pour comprendre la dynamique de changement opérant chez les patients. Le décloisonnement des savoirs semble devenir incontournable pour aspirer dépasser le cadre descriptif et atteindre un certain niveau de compréhension des phénomènes observés. Malgré des défis méthodologiques et logistiques évidents, ce type d’approche est non seulement souhaitable pour étudier des processus dynamiques, mais les travaux présentés dans cette thèse indiquent que cela est possible avec les moyens analytiques actuels.

La présence de symptômes émotionnels chez l’enfant placé et les liens avec son intégration familiale, sociale et scolaire

Exposés à de multiples facteurs de risque avant et pendant le placement, les enfants placés présentent une prévalence élevée de troubles intériorisés. Ces troubles peuvent entraver leur intégration familiale, sociale et scolaire. L’objectif de ce mémoire est de tracer un portrait des enfants placés présentant des troubles intériorisés afin de mieux les repérer pour ainsi mieux les soutenir, ainsi que les adultes qui en prennent soin. L’échantillon est composé de 62 enfants, âgés de 10 à 12 ans, placés en famille d’accueil régulière et impliqués dans le projet S’Occuper des Enfants (SOCEN). Les données analysées proviennent du Cahier d’évaluation et de suivi (CÉS-C2), outil clinique (avec mesures standardisées) dans lequel l’intervenant, le parent d’accueil et l’enfant inscrivent des informations sur différents aspects du développement de l’enfant. Des variables relatives au placement ainsi que d’autres portant sur l’intégration familiale, sociale et scolaire de l’enfant placé sont mises en relation avec les scores de la sous-échelle des symptômes émotionnels du Strengths and Difficulties Questionnaire à l’aide de corrélations de Pearson et d’ANOVA. Près de 19% des 62 enfants éprouvent des symptômes émotionnels élevés. Les résultats révèlent la forte présence de troubles extériorisés (troubles hyperactifs, troubles de la conduite) chez les enfants placés présentant des symptômes émotionnels élevés. Ces enfants éprouvent aussi plus de problèmes avec les pairs. Ceux qui ont vécu plus de trois placements présentent davantage de symptômes émotionnels élevés.

Rivalité et marchés : une éthique adversative pour les agents économiques

Thèse réalisée en cotutelle avec l'Institut supérieur de philosophie, Université catholique de Louvain.

Connaissances et gestion de la scoliose idiopathique adolescente parmi les médecins de famille, les pédiatres, les chiropraticiens et les physiothérapeutes

Les médecins de famille, les pédiatres, les chiropraticiens et les physiothérapeutes sont parmi les professionnels de la santé les plus susceptibles de rencontrer des patients atteints d’une scoliose idiopathique adolescente. Les recherches démontrent que certaines lacunes existent à l’égard des connaissances acquises, par ces professionnels, dans le domaine musculosquelettique, incluant la scoliose. De plus, il ne semble pas exister d’informations sur le niveau de connaissances et la démarche clinique de ces professionnels en matière de scoliose, bien que les bonnes pratiques actuelles dictent une détection hâtive de cette condition pour en optimiser la gestion thérapeutique. Les objectifs de notre étude visaient donc à évaluer les connaissances ainsi que les aptitudes en matière de démarche clinique des professionnels les plus susceptibles à traiter des patients atteints d’une scoliose idiopathique adolescente. À l’aide d’un questionnaire semi-structuré, 51 professionnels de la santé ont été interviewés. Parmi ces professionnels recrutés par l'entremise de leur ordre professionnel respectif, on retrouvait 21 médecins de famille, 10 pédiatres, 10 chiropraticiens et 10 physiothérapeutes. Les entrevues évaluaient les connaissances en matière de signes cliniques, de facteurs de risque, de démarche clinique et de processus référentiel vers les soins spécialisés. De plus, les préférences des professionnels à l’égard des guides de bonne pratique ont été abordées. Parmi les professionnels interviewés, 59 % étaient des femmes, 43 % étaient âgés de moins de 40 ans et la moyenne d’années de pratique était de 20,3 ans. Les résultats démontrent qu’il existe des lacunes à l’égard des connaissances des signes cliniques et des facteurs de risque : moins du tiers des professionnels interviewés pouvaient mentionner au moins 2 signes cliniques et 31 % d’entre eux ne pouvaient se souvenir des facteurs de risque associés à la scoliose idiopathique adolescente; les médecins de famille étaient les moins connaissants dans ces domaines. De plus, en présence d’une mise en contexte nécessitant une référence urgente en soins spécialisés, 70 à 90 % des professionnels auraient référé le patient en dépit du fait que seulement 38 à 60 % d’entre eux considéraient cette situation comme urgente. Près de 40 % des professionnels mentionnaient qu’ils seraient inconfortables à gérer un patient atteint d’une scoliose. Néanmoins, la majorité d’entre eux reconnaissaient qu’il existe un problème en ce qui a trait à l’accessibilité aux soins spécialisés en orthopédiatrie. Presque la totalité c’est-à-dire, 98 % étaient favorables à la production de guides de bonne pratique et les accueilleraient positivement dans leur pratique quotidienne. Les conclusions de cette étude ont montré qu’il existe des vides en matière de connaissances de signes cliniques et de facteurs de risque de progression de la scoliose idiopathique adolescente; ces lacunes ont particulièrement été remarquées chez les médecins de famille. La majorité des professionnels reconnaissent l’importance de référer les conditions urgentes en soins spécialisés. Néanmoins, tous semblent souligner des difficultés dans ce processus référentiel. Une meilleure collaboration interprofessionnelle semble prometteuse en ce qui concerne la gestion de patients atteints d’une scoliose idiopathique adolescente.

Structure-fonction de MARCH1, une E3 ubiquitine ligase régulant la présentation antigénique par le CMH II

Les molécules classiques du CMH de classe II sont responsables de la présentation de peptides exogènes par les cellules présentatrices d’antigène aux lymphocytes T CD4+. Cette présentation antigénique est essentielle à l’établissement d’une réponse immunitaire adaptative. Cependant, la reconnaissance d’auto-antigènes ainsi que l’élimination des cellules du Soi sont des problèmes à l’origine de nombreuses maladies auto-immunes. Notamment, le diabète et la sclérose en plaque. D’éventuels traitements de ces maladies pourraient impliquer la manipulation de la présentation antigénique chez les cellules dont la reconnaissance et l’élimination engendrent ces maladies. Il est donc primordial d’approfondir nos connaissances en ce qui concerne les mécanismes de régulation de la présentation antigénique. La présentation antigénique est régulée tant au niveau transcriptionnel que post-traductionnel. Au niveau post-traductionnel, diverses cytokines affectent le processus. Parmi celles-ci, l’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, cause une rétention intracellulaire des molécules du CMH II. Son mécanisme d’action consiste en l’ubiquitination de la queue cytoplasmique de la chaîne bêta des molécules de CMH II. Cette modification protéique est effectuée par MARCH1, une E3 ubiquitine ligase dont l’expression est restreinte aux organes lymphoïdes secondaires. Jusqu’à tout récemment, il y avait très peu de connaissance concernant la structure et les cibles de MARCH1. Considérant son impact majeur sur la présentation antigénique, nous nous sommes intéressé à la structure-fonction de cette molécule afin de mieux caractériser sa régulation ainsi que les diverses conditions nécessaires à son fonctionnement. Dans un premier article, nous avons étudié la régulation de l’expression de MARCH1 au niveau protéique. Nos résultats ont révélé l’autorégulation de la molécule par formation de dimères et son autoubiquitination. Nous avons également démontré l’importance des domaines transmembranaires de MARCH1 dans la formation de dimères et l’interaction avec le CMH II. Dans un second article, nous avons investigué l’importance de la localisation de MARCH1 pour sa fonction. Les résultats obtenus montrent la fonctionnalité des motifs de localisation de la portion C-terminale de MARCH1 ainsi que la présence d’autres éléments de localisation dans la portion N-terminale de la protéine. Les nombreux mutants utilisés pour ce projet nous ont permis d’identifier un motif ‘‘VQNC’’, situé dans la portion cytoplasmique C-terminale de MARCH1, dont la valine est requise au fonctionnement optimal de la molécule. En effet, la mutation de la valine engendre une diminution de la fonction de la molécule et des expériences de BRET ont démontré une modification de l’orientation spatiale des queues cytoplasmiques. De plus, une recherche d’homologie de séquence a révélé la présence de ce même motif dans d’autres ubiquitines ligases, dont Parkin. Parkin est fortement exprimée dans le cerveau et agirait, entre autre, sur la dégradation des agrégats protéiques. La dysfonction de Parkin cause l’accumulation de ces agrégats, nommés corps de Lewy, qui entraînent des déficiences au niveau du fonctionnement neural observé chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. La valine comprise dans le motif ‘’VQNC’’ a d’ailleurs été identifiée comme étant mutée au sein d’une famille où cette maladie est génétiquement transmise. Nous croyons que l’importance de ce motif ne se restreint pas à MARCH1, mais serait généralisée à d’autres E3 ligases. Ce projet de recherche a permis de caractériser des mécanismes de régulation de MARCH1 ainsi que de découvrir divers éléments structuraux requis à sa fonction. Nos travaux ont permis de mieux comprendre les mécanismes de contrôle de la présentation antigénique par les molécules de CMH II.

Plateforme pour se protéger tant de soi-même que de ses "amis" sur Facebook

Les réseaux sociaux accueillent chaque jour des millions d’utilisateurs. Les usagers de ces réseaux, qu’ils soient des particuliers ou des entreprises, sont directement affectés par leur fulgurante expansion. Certains ont même développé une certaine dépendance à l’usage des réseaux sociaux allant même jusqu’à transformer leurs habitudes de vie de tous les jours. Cependant, cet engouement pour les réseaux sociaux n’est pas sans danger. Il va de soi que leur expansion favorise et sert également l’expansion des attaques en ligne. Les réseaux sociaux constituent une opportunité idéale pour les délinquants et les fraudeurs de porter préjudice aux usagers. Ils ont accès à des millions de victimes potentielles. Les menaces qui proviennent des amis et auxquelles font face les utilisateurs de réseaux sociaux sont nombreuses. On peut citer, à titre d’exemple, la cyberintimidation, les fraudes, le harcèlement criminel, la menace, l’incitation au suicide, la diffusion de contenu compromettant, la promotion de la haine, l’atteinte morale et physique, etc. Il y a aussi un « ami très proche » qui peut être très menaçant sur les réseaux sociaux : soi-même. Lorsqu’un utilisateur divulgue trop d’informations sur lui-même, il contribue sans le vouloir à attirer vers lui les arnaqueurs qui sont à la recherche continue d’une proie. On présente dans cette thèse une nouvelle approche pour protéger les utilisateurs de Facebook. On a créé une plateforme basée sur deux systèmes : Protect_U et Protect_UFF. Le premier système permet de protéger les utilisateurs d’eux-mêmes en analysant le contenu de leurs profils et en leur proposant un ensemble de recommandations dans le but de leur faire réduire la publication d’informations privées. Le second système vise à protéger les utilisateurs de leurs « amis » dont les profils présentent des symptômes alarmants (psychopathes, fraudeurs, criminels, etc.) en tenant compte essentiellement de trois paramètres principaux : le narcissisme, le manque d’émotions et le comportement agressif.

Parenting styles and adjustment in gifted children

Cette recherche porte sur la problématique du développement psychosocial des enfants doués. Bien qu’il existe des travaux qui indiquent que les enfants doués souffrent plus souvent de problèmes d’adaptation que les autres, comme l’isolement social, la dépression, l’anxiété et une faible estime de soi, la littérature de recherche considère peu l’environnement familial des enfants doués comme étant un facteur qui puisse contribuer au niveau d’adaptation de l’enfant. La présente recherche a eu donc pour objectif de déterminer si les styles parentaux, tels que définis par Baumrind, sont associés à l’adaptation des enfants doués. Les styles parentaux des parents ont été mesurés à l'aide d'un questionnaire auto-rapporté. Le niveau d’adaptation d’un groupe d’enfants doués, âgés de 7 à 11 ans, a été évalué à l’aide de mesures de comportement et de concept de soi. La douance a été mesurée avec un test d’intelligence standardisé. Quarante-huit enfants doués et 52 enfants du groupe contrôle ont participé à l'étude. Les résultats ont démontré que les parents des enfants doués utilisent majoritairement un style parental démocratique. Les mères ont rapporté être significativement plus démocratiques que les pères. Les parents ont identifié un sous-groupe d'enfants doués ayant des problèmes sociaux avec leurs pairs, tandis que ces enfants doués et leurs enseignants n’en n’ont pas indiqué. Aucune association n’a été mise en évidence entre l'utilisation d'un style parental particulier et les problèmes sociaux chez les enfants doués. Cependant, l’utilisation du style parental autoritaire des mères a été associée à des problèmes de comportement moins élevés ainsi qu’un concept de soi intellectuel plus élevé chez les enfants doués. Inversement, le style parental démocratique des mères a été associé à des problèmes de comportements plus élevés chez les enfants doués. Le style parental permissif des mères a été associé à des niveaux de concept de soi moins élevés chez les enfants doués. Pour les pères, les styles parentaux autoritaires et permissifs ont été associés à des niveaux d’adaptation et de concept de soi moins élevés chez les enfants doués. Enfin, le niveau d’adaptation ainsi que les styles parentaux ont été comparés entre les deux groupes d’enfants. Les deux groupes ont présenté des niveaux d’adaptation dans la gamme de la normalité. De plus, les parents des deux groupes d’enfants ont rapporté des styles parentaux similaires. Pour les pères des enfants du groupe de contrôle, le style parental démocratique a été associé à des niveaux d’adaptation plus élevés. Le style parental autoritaire des mères et le style parental permissif des pères ont été associés à des niveaux de concept de soi moins élevés chez les enfants du groupe de contrôle. En somme, les conclusions de cette thèse permettent une meilleure compréhension de la complexité des liens entre les styles parentaux et l’adaptation des enfants doués.

Strategy-proofness and essentially single-valued cores revisited

We consider general allocation problems with indivisibilities where agents' preferences possibly exhibit externalities. In such contexts many different core notions were proposed. One is the gamma-core whereby blocking is only allowed via allocations where the non-blocking agents receive their endowment. We show that if there exists an allocation rule satisfying ‘individual rationality’, ‘efficiency’, and ‘strategy-proofness’, then for any problem for which the gamma-core is non-empty, the allocation rule must choose a gamma-core allocation and all agents are indifferent between all allocations in the gamma-core. We apply our result to housing markets, coalition formation and networks.

Analysis of Fluctuations in the Early Universe Using Fokker-Planck Formalism

The thesis begins with a review of basic elements of general theory of relativity (GTR) which forms the basis for the theoretical interpretation of the observations in cosmology. The first chapter also discusses the standard model in cosmology, namely the Friedmann model, its predictions and problems. We have also made a brief discussion on fractals and inflation of the early universe in the first chapter. In the second chapter we discuss the formulation of a new approach to cosmology namely a stochastic approach. In this model, the dynam ics of the early universe is described by a set of non-deterministic, Langevin type equations and we derive the solutions using the Fokker—Planck formalism. Here we demonstrate how the problems with the standard model, can be eliminated by introducing the idea of stochastic fluctuations in the early universe. Many recent observations indicate that the present universe may be approximated by a many component fluid and we assume that only the total energy density is conserved. This, in turn, leads to energy transfer between different components of the cosmic fluid and fluctuations in such energy transfer can certainly induce fluctuations in the mean to factor in the equation of state p = wp, resulting in a fluctuating expansion rate for the universe. The third chapter discusses the stochastic evolution of the cosmological parameters in the early universe, using the new approach. The penultimate chapter is about the refinements to be made in the present model, by means of a new deterministic model The concluding chapter presents a discussion on other problems with the conventional cosmology, like fractal correlation of galactic distribution. The author attempts an explanation for this problem using the stochastic approach.

‘Studies on some topics in product graphs’

For routing problems in interconnection networks it is important to find the shortest containers between any two vertices, since the w-wide diameter gives the maximum communication delay when there are up to w−1 faulty nodes in a network modeled by a graph. The concept of ‘wide diameter’ was introduced by Hsu [41] to unify the concepts of diameter and The concept of ‘domination’ has attracted interest due to its wide applications in many real world situations [38]. A connected dominating set serves as a virtual backbone of a network and it is a set of vertices that helps in routing. In this thesis, we make an earnest attempt to study some of these notions in graph products. This include, the diameter variability, the diameter vulnerability, the component factors and the domination criticality.connectivity

Econometrics as an Academic Discipline in Higher Education: An Exploratory Study of the Need, Relevance and Significance

Econometrics is a young science. It developed during the twentieth century in the mid-1930’s, primarily after the World War II. Econometrics is the unification of statistical analysis, economic theory and mathematics. The history of econometrics can be traced to the use of statistical and mathematics analysis in economics. The most prominent contributions during the initial period can be seen in the works of Tinbergen and Frisch, and also that of Haavelmo in the 1940's through the mid 1950's. Right from the rudimentary application of statistics to economic data, like the use of laws of error through the development of least squares by Legendre, Laplace, and Gauss, the discipline of econometrics has later on witnessed the applied works done by Edge worth and Mitchell. A very significant mile stone in its evolution has been the work of Tinbergen, Frisch, and Haavelmo in their development of multiple regression and correlation analysis. They used these techniques to test different economic theories using time series data. In spite of the fact that some predictions based on econometric methodology might have gone wrong, the sound scientific nature of the discipline cannot be ignored by anyone. This is reflected in the economic rationale underlying any econometric model, statistical and mathematical reasoning for the various inferences drawn etc. The relevance of econometrics as an academic discipline assumes high significance in the above context. Because of the inter-disciplinary nature of econometrics (which is a unification of Economics, Statistics and Mathematics), the subject can be taught at all these broad areas, not-withstanding the fact that most often Economics students alone are offered this subject as those of other disciplines might not have adequate Economics background to understand the subject. In fact, even for technical courses (like Engineering), business management courses (like MBA), professional accountancy courses etc. econometrics is quite relevant. More relevant is the case of research students of various social sciences, commerce and management. In the ongoing scenario of globalization and economic deregulation, there is the need to give added thrust to the academic discipline of econometrics in higher education, across various social science streams, commerce, management, professional accountancy etc. Accordingly, the analytical ability of the students can be sharpened and their ability to look into the socio-economic problems with a mathematical approach can be improved, and enabling them to derive scientific inferences and solutions to such problems. The utmost significance of hands-own practical training on the use of computer-based econometric packages, especially at the post-graduate and research levels need to be pointed out here. Mere learning of the econometric methodology or the underlying theories alone would not have much practical utility for the students in their future career, whether in academics, industry, or in practice This paper seeks to trace the historical development of econometrics and study the current status of econometrics as an academic discipline in higher education. Besides, the paper looks into the problems faced by the teachers in teaching econometrics, and those of students in learning the subject including effective application of the methodology in real life situations. Accordingly, the paper offers some meaningful suggestions for effective teaching of econometrics in higher education

Some New Classes of Orthogonal Polynomials and Special Functions

In dieser Dissertation präsentieren wir zunächst eine Verallgemeinerung der üblichen Sturm-Liouville-Probleme mit symmetrischen Lösungen und erklären eine umfassendere Klasse. Dann führen wir einige neue Klassen orthogonaler Polynome und spezieller Funktionen ein, welche sich aus dieser symmetrischen Verallgemeinerung ableiten lassen. Als eine spezielle Konsequenz dieser Verallgemeinerung führen wir ein Polynomsystem mit vier freien Parametern ein und zeigen, dass in diesem System fast alle klassischen symmetrischen orthogonalen Polynome wie die Legendrepolynome, die Chebyshevpolynome erster und zweiter Art, die Gegenbauerpolynome, die verallgemeinerten Gegenbauerpolynome, die Hermitepolynome, die verallgemeinerten Hermitepolynome und zwei weitere neue endliche Systeme orthogonaler Polynome enthalten sind. All diese Polynome können direkt durch das neu eingeführte System ausgedrückt werden. Ferner bestimmen wir alle Standardeigenschaften des neuen Systems, insbesondere eine explizite Darstellung, eine Differentialgleichung zweiter Ordnung, eine generische Orthogonalitätsbeziehung sowie eine generische Dreitermrekursion. Außerdem benutzen wir diese Erweiterung, um die assoziierten Legendrefunktionen, welche viele Anwendungen in Physik und Ingenieurwissenschaften haben, zu verallgemeinern, und wir zeigen, dass diese Verallgemeinerung Orthogonalitätseigenschaft und -intervall erhält. In einem weiteren Kapitel der Dissertation studieren wir detailliert die Standardeigenschaften endlicher orthogonaler Polynomsysteme, welche sich aus der üblichen Sturm-Liouville-Theorie ergeben und wir zeigen, dass sie orthogonal bezüglich der Fisherschen F-Verteilung, der inversen Gammaverteilung und der verallgemeinerten t-Verteilung sind. Im nächsten Abschnitt der Dissertation betrachten wir eine vierparametrige Verallgemeinerung der Studentschen t-Verteilung. Wir zeigen, dass diese Verteilung gegen die Normalverteilung konvergiert, wenn die Anzahl der Stichprobe gegen Unendlich strebt. Eine ähnliche Verallgemeinerung der Fisherschen F-Verteilung konvergiert gegen die chi-Quadrat-Verteilung. Ferner führen wir im letzten Abschnitt der Dissertation einige neue Folgen spezieller Funktionen ein, welche Anwendungen bei der Lösung in Kugelkoordinaten der klassischen Potentialgleichung, der Wärmeleitungsgleichung und der Wellengleichung haben. Schließlich erklären wir zwei neue Klassen rationaler orthogonaler hypergeometrischer Funktionen, und wir zeigen unter Benutzung der Fouriertransformation und der Parsevalschen Gleichung, dass es sich um endliche Orthogonalsysteme mit Gewichtsfunktionen vom Gammatyp handelt.

Nichtüberlappende Gebietszerlegungsmethoden für lineare und quasilineare (monotone und nichtmonotone) Probleme

In dieser Arbeit werden nichtüberlappende Gebietszerlegungsmethoden einerseits hinsichtlich der zu lösenden Problemklassen verallgemeinert und andererseits in bisher nicht untersuchten Kontexten betrachtet. Dabei stehen funktionalanalytische Untersuchungen zur Wohldefiniertheit, eindeutigen Lösbarkeit und Konvergenz im Vordergrund. Im ersten Teil werden lineare elliptische Dirichlet-Randwertprobleme behandelt, wobei neben Problemen mit dominantem Hauptteil auch solche mit singulärer Störung desselben, wie konvektions- oder reaktionsdominante Probleme zugelassen sind. Der zweite Teil befasst sich mit (gleichmäßig) monotonen koerziven quasilinearen elliptischen Dirichlet-Randwertproblemen. In beiden Fällen wird das Lipschitz-Gebiet in endlich viele Lipschitz-Teilgebiete zerlegt, wobei insbesondere Kreuzungspunkte und Teilgebiete ohne Außenrand zugelassen sind. Anschließend werden Transmissionsprobleme mit frei wählbaren $L^{\infty}$-Parameterfunktionen hergeleitet, wobei die Konormalenableitungen als Funktionale auf geeigneten Funktionenräumen über den Teilrändern ($H_{00}^{1/2}(\Gamma)$) interpretiert werden. Die iterative Lösung dieser Transmissionsprobleme mit einem Ansatz von Deng führt auf eine Substrukturierungsmethode mit Robin-artigen Transmissionsbedingungen, bei der eine Auswertung der Konormalenableitungen aufgrund einer geschickten Aufdatierung der Robin-Daten nicht notwendig ist (insbesondere ist die bekannte Robin-Robin-Methode von Lions als Spezialfall enthalten). Die Konvergenz bezüglich einer partitionierten $H^1$-Norm wird für beide Problemklassen gezeigt. Dabei werden keine über $H^1$ hinausgehende Regularitätsforderungen an die Lösungen gestellt und die Gebiete müssen keine zusätzlichen Glattheitsvoraussetzungen erfüllen. Im letzten Kapitel werden nichtmonotone koerzive quasilineare Probleme untersucht, wobei das Zugrunde liegende Gebiet nur in zwei Lipschitz-Teilgebiete zerlegt sein soll. Das zugehörige nichtlineare Transmissionsproblem wird durch Kirchhoff-Transformation in lineare Teilprobleme mit nichtlinearen Kopplungsbedingungen überführt. Ein optimierungsbasierter Lösungsansatz, welcher einen geeigneten Abstand der rücktransformierten Dirichlet-Daten der linearen Teilprobleme auf den Teilrändern minimiert, führt auf ein optimales Kontrollproblem. Die dabei entstehenden regularisierten freien Minimierungsprobleme werden mit Hilfe eines Gradientenverfahrens unter minimalen Glattheitsforderungen an die Nichtlinearitäten gelöst. Unter zusätzlichen Glattheitsvoraussetzungen an die Nichtlinearitäten und weiteren technischen Voraussetzungen an die Lösung des quasilinearen Ausgangsproblems, kann zudem die quadratische Konvergenz des Newton-Verfahrens gesichert werden.

Digital image analysis as a tool to estimate legume contributions in legume-grass swards

Summary: Productivity and forage quality of legume-grass swards are important factors for successful arable farming in both organic and conventional farming systems. For these objectives the botanical composition of the swards is of particular importance, especially, the content of legumes due to their ability to fix airborne nitrogen. As it can vary considerably within a field, a non-destructive detection method while doing other tasks would facilitate a more targeted sward management and could predict the nitrogen supply of the soil for the subsequent crop. This study was undertaken to explore the potential of digital image analysis (DIA) for a non destructive prediction of legume dry matter (DM) contribution of legume-grass mixtures. For this purpose an experiment was conducted in a greenhouse, comprising a sample size of 64 experimental swards such as pure swards of red clover (Trifolium pratense L.), white clover (Trifolium repens L.) and lucerne (Medicago sativa L.) as well as binary mixtures of each legume with perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Growth stages ranged from tillering to heading and the proportion of legumes from 0 to 80 %. Based on digital sward images three steps were considered in order to estimate the legume contribution (% of DM): i) The development of a digital image analysis (DIA) procedure in order to estimate legume coverage (% of area). ii) The description of the relationship between legume coverage (% area) and legume contribution (% of DM) derived from digital analysis of legume coverage related to the green area in a digital image. iii) The estimation of the legume DM contribution with the findings of i) and ii). i) In order to evaluate the most suitable approach for the estimation of legume coverage by means of DIA different tools were tested. Morphological operators such as erode and dilate support the differentiation of objects of different shape by shrinking and dilating objects (Soille, 1999). When applied to digital images of legume-grass mixtures thin grass leaves were removed whereas rounder clover leaves were left. After this process legume leaves were identified by threshold segmentation. The segmentation of greyscale images turned out to be not applicable since the segmentation between legumes and bare soil failed. The advanced procedure comprising morphological operators and HSL colour information could determine bare soil areas in young and open swards very accurately. Also legume specific HSL thresholds allowed for precise estimations of legume coverage across a wide range from 11.8 - 72.4 %. Based on this legume specific DIA procedure estimated legume coverage showed good correlations with the measured values across the whole range of sward ages (R2 0.96, SE 4.7 %). A wide range of form parameters (i.e. size, breadth, rectangularity, and circularity of areas) was tested across all sward types, but none did improve prediction accuracy of legume coverage significantly. ii) Using measured reference data of legume coverage and contribution, in a first approach a common relationship based on all three legumes and sward ages of 35, 49 and 63 days was found with R2 0.90. This relationship was improved by a legume-specific approach of only 49- and 63-d old swards (R2 0.94, 0.96 and 0.97 for red clover, white clover, and lucerne, respectively) since differing structural attributes of the legume species influence the relationship between these two parameters. In a second approach biomass was included in the model in order to allow for different structures of swards of different ages. Hence, a model was developed, providing a close look on the relationship between legume coverage in binary legume-ryegrass communities and the legume contribution: At the same level of legume coverage, legume contribution decreased with increased total biomass. This phenomenon may be caused by more non-leguminous biomass covered by legume leaves at high levels of total biomass. Additionally, values of legume contribution and coverage were transformed to the logit-scale in order to avoid problems with heteroscedasticity and negative predictions. The resulting relationships between the measured legume contribution and the calculated legume contribution indicated a high model accuracy for all legume species (R2 0.93, 0.97, 0.98 with SE 4.81, 3.22, 3.07 % of DM for red clover, white clover, and lucerne swards, respectively). The validation of the model by using digital images collected over field grown swards with biomass ranges considering the scope of the model shows, that the model is able to predict legume contribution for most common legume-grass swards (Frame, 1992; Ledgard and Steele, 1992; Loges, 1998). iii) An advanced procedure for the determination of legume DM contribution by DIA is suggested, which comprises the inclusion of morphological operators and HSL colour information in the analysis of images and which applies an advanced function to predict legume DM contribution from legume coverage by considering total sward biomass. Low residuals between measured and calculated values of legume dry matter contribution were found for the separate legume species (R2 0.90, 0.94, 0.93 with SE 5.89, 4.31, 5.52 % of DM for red clover, white clover, and lucerne swards, respectively). The introduced DIA procedure provides a rapid and precise estimation of legume DM contribution for different legume species across a wide range of sward ages. Further research is needed in order to adapt the procedure to field scale, dealing with differing light effects and potentially higher swards. The integration of total biomass into the model for determining legume contribution does not necessarily reduce its applicability in practice as a combined estimation of total biomass and legume coverage by field spectroscopy (Biewer et al. 2009) and DIA, respectively, may allow for an accurate prediction of the legume contribution in legume-grass mixtures.

The Human in the Loop: User Participation in Self-Adaptive Software

Self-adaptive software provides a profound solution for adapting applications to changing contexts in dynamic and heterogeneous environments. Having emerged from Autonomic Computing, it incorporates fully autonomous decision making based on predefined structural and behavioural models. The most common approach for architectural runtime adaptation is the MAPE-K adaptation loop implementing an external adaptation manager without manual user control. However, it has turned out that adaptation behaviour lacks acceptance if it does not correspond to a user’s expectations – particularly for Ubiquitous Computing scenarios with user interaction. Adaptations can be irritating and distracting if they are not appropriate for a certain situation. In general, uncertainty during development and at run-time causes problems with users being outside the adaptation loop. In a literature study, we analyse publications about self-adaptive software research. The results show a discrepancy between the motivated application domains, the maturity of examples, and the quality of evaluations on the one hand and the provided solutions on the other hand. Only few publications analysed the impact of their work on the user, but many employ user-oriented examples for motivation and demonstration. To incorporate the user within the adaptation loop and to deal with uncertainty, our proposed solutions enable user participation for interactive selfadaptive software while at the same time maintaining the benefits of intelligent autonomous behaviour. We define three dimensions of user participation, namely temporal, behavioural, and structural user participation. This dissertation contributes solutions for user participation in the temporal and behavioural dimension. The temporal dimension addresses the moment of adaptation which is classically determined by the self-adaptive system. We provide mechanisms allowing users to influence or to define the moment of adaptation. With our solution, users can have full control over the moment of adaptation or the self-adaptive software considers the user’s situation more appropriately. The behavioural dimension addresses the actual adaptation logic and the resulting run-time behaviour. Application behaviour is established during development and does not necessarily match the run-time expectations. Our contributions are three distinct solutions which allow users to make changes to the application’s runtime behaviour: dynamic utility functions, fuzzy-based reasoning, and learning-based reasoning. The foundation of our work is a notification and feedback solution that improves intelligibility and controllability of self-adaptive applications by implementing a bi-directional communication between self-adaptive software and the user. The different mechanisms from the temporal and behavioural participation dimension require the notification and feedback solution to inform users on adaptation actions and to provide a mechanism to influence adaptations. Case studies show the feasibility of the developed solutions. Moreover, an extensive user study with 62 participants was conducted to evaluate the impact of notifications before and after adaptations. Although the study revealed that there is no preference for a particular notification design, participants clearly appreciated intelligibility and controllability over autonomous adaptations.