Active hair-bundle movements can amplify a hair cell’s response to oscillatory mechanical stimuli

To enhance their mechanical sensitivity and frequency selectivity, hair cells amplify the mechanical stimuli to which they respond. Although cell-body contractions of outer hair cells are thought to mediate the active process in the mammalian cochlea, vertebrates without outer hair cells display highly sensitive, sharply tuned hearing and spontaneous otoacoustic emissions. In these animals the amplifier must reside elsewhere. We report physiological evidence that amplification can stem from active movement of the hair bundle, the hair cell’s mechanosensitive organelle. We performed experiments on hair cells from the sacculus of the bullfrog. Using a two-compartment recording chamber that permits exposure of the hair cell’s apical and basolateral surfaces to different solutions, we examined active hair-bundle motion in circumstances similar to those in vivo. When the apical surface was bathed in artificial endolymph, many hair bundles exhibited spontaneous oscillations of amplitudes as great as 50 nm and frequencies in the range 5 to 40 Hz. We stimulated hair bundles with a flexible glass probe and recorded their mechanical responses with a photometric system. When the stimulus frequency lay within a band enclosing a hair cell’s frequency of spontaneous oscillation, mechanical stimuli as small as ±5 nm entrained the hair-bundle oscillations. For small stimuli, the bundle movement was larger than the stimulus. Because the energy dissipated by viscous drag exceeded the work provided by the stimulus probe, the hair bundles powered their motion and therefore amplified it.

Transport of torsional stress in DNA

It is well known that transcription can induce torsional stress in DNA, affecting the activity of nearby genes or even inducing structural transitions in the DNA duplex. It has long been assumed that the generation of significant torsional stress requires the DNA to be anchored, forming a limited topological domain, because otherwise it would spin almost freely about its axis. Previous estimates of the rotational drag have, however, neglected the role of small natural bends in the helix backbone. We show how these bends can increase the drag several thousandfold relative to prior estimates, allowing significant torsional stress even in linear unanchored DNA. The model helps explain several puzzling experimental results on structural transitions induced by transcription of DNA.

Multicomponent diffusion in polymeric liquids.

It is shown how the phase-space kinetic theory of polymeric liquid mixtures leads to a set of extended Maxwell-Stefan equations describing multicomponent diffusion. This expression reduces to standard results for dilute solutions and for undiluted polymers. The polymer molecules are modeled as flexible bead-spring structures. To obtain the Maxwell-Stefan equations, the usual expression for the hydrodynamic drag force on a bead, used in previous kinetic theories, must be replaced by a new expression that accounts explicitly for bead-bead interactions between different molecules.

Investigation on Heart Rate Variability (HRV) and psycho-social-affective adjustment in Italian women with ovarian cancer

INTRODUZIONE: L’integrazione mente-corpo applicata ad un ambito patologico predominante in questi tempi, come il cancro, è il nucleo di questa tesi. Il background teorico entro cui è inserita, è quello della Psiconeuroendocrinoimmunologia (Bottaccioli, 1995) e Psico-Oncologia. Sono state identificate, nella letteratura scientifica, le connessioni tra stati psicologici (mente) e condizioni fisiologiche (corpo). Le variabili emerse come potenzialmente protettive in pazienti che si trovano ad affrontare il cancro sono: il supporto sociale, l’immagine corporea, il coping e la Qualità della Vita, insieme all’indice fisiologico Heart Rate Variability (HRV; Shaffer & Venner, 2013). Il potenziale meccanismo della connessione tra queste variabili potrebbe essere spiegato dall’azione del Nervo Vago, come esposto nella Teoria Polivagale di Stephen Porges (2007; 2009). OBIETTIVI: Gli obiettivi principali di questo studio sono: 1. Valutare l’adattamento psicologico alla patologia in termini di supporto sociale percepito, immagine corporea, coping prevalente e qualità della vita in donne con cancro ovarico; 2. Valutare i valori di base HRV in queste donne; 3. Osservare se livelli più elevati di HRV sono associati ad un migliore adattamento psicologico alla patologia; 4. Osservare se una peggiore percezione dell’immagine corporea e l’utilizzo di strategie di coping disadattive sono associate ad una Qualità della Vita più scarsa. METODO: 38 donne affette da cancro ovarico, al momento della valutazione libere da patologia, sono state reclutate presso la clinica oncologica del reparto di Ginecologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma, Italia. Ad ogni partecipante è stato chiesto di compilare una batteria di test composta da: MSPSS, per la valutazione del supporto sociale percepito; DAS-59, per la valutazione dell’immagine corporea; MAC, per la valutazione delle strategie di coping prevalenti utilizzate verso il cancro; EORTC-QLQ30, per la valutazione della Qualità della Vita. Per ogni partecipante è stato registrato HRV di base utilizzando lo strumento emWave (HeartMath). RISULTATI PRINCIPALI: Rispondendo agli obiettivi 1 e 2, in queste donne si è rilevato una alto tasso di supporto sociale percepito, in particolare ricevuto dalla persona di riferimento. L’area rivelatasi più critica nel supporto sociale è quella degli amici. Per quanto riguarda l’immagine corporea, la porzione di campione dai 30 ai 61 anni, ha delle preoccupazioni globali legate all’immagine corporea paragonabili ai dati provenienti dalla popolazione generale con preoccupazioni riguardo l’aspetto corporeo. Invece, nella porzione di campione dai 61 anni in su, il pattern di disagio verso l’aspetto fisico sembra decisamente peggiorare. Inoltre, in questo campione, si è rilevato un disagio globale verso l’immagine corporea significativamente più alto rispetto ai valori normativi presenti in letteratura riferiti a donne con cancro al seno con o senza mastectomia (rispettivamente t(94)= -4.78; p<0.000001; t(110)= -6.81;p<0.000001). La strategia di coping più utilizzata da queste donne è lo spirito combattivo, seguito dal fatalismo. Questo campione riporta, inoltre, una Qualità della Vita complessivamente soddisfacente, con un buon livello di funzionamento sociale. L’area di funzionalità più critica risulta essere il funzionamento emotivo. Considerando i sintomi prevalenti, i più riferiti sono affaticamento, disturbi del sonno e dolore. Per definire, invece, il pattern HRV, sono stati confrontati i dati del campione con quelli presenti in letteratura, riguardanti donne con cancro ovarico. Il campione valutato in questo studio, ha un HRV SDNN (Me=28.2ms) significativamente più alto dell’altro gruppo. Tuttavia, confrontando il valore medio di questo campione con i dati normativi sulla popolazione sana (Me=50ms), i nostri valori risultano drasticamente più bassi. In ultimo, donne che hanno ricevuto diagnosi di cancro ovarico in età fertile, sembrano avere maggiore HRV, migliore funzionamento emotivo e minore sintomatologia rispetto alle donne che hanno ricevuto diagnosi non in età fertile. Focalizzando l’attenzione sulla ricerca di relazioni significative tra le variabili in esame (obiettivo 3 e 4) sono state trovate numerose correlazioni significative tra: l’età e HRV, supporto percepito , Qualità della Vita; Qualità della Vita e immagine corporea, supporto sociale, strategie di coping; strategie di coping e immagine corporea, supporto sociale; immagine corporea e supporto sociale; HRV e supporto sociale, Qualità della Vita. Per verificare la possibile connessione causale tra le variabili considerate, sono state applicate regressioni lineari semplici e multiple per verificare la bontà del modello teorico. Si è rilevato che HRV è significativamente positivamente influenzata dal supporto percepito dalla figura di riferimento, dal funzionamento di ruolo, dall’immagine corporea totale. Invece risulta negativamente influenzata dal supporto percepito dagli amici e dall’uso di strategie di coping evitanti . La qualità della vita è positivamente influenzata da: l’immagine corporea globale e l’utilizzo del fatalismo come strategia di coping prevalente. Il funzionamento emotivo è influenzato dal supporto percepito dalla figura di riferimento e dal fatalismo. DISCUSSIONI E CONCLUSIONI: Il campione Italiano valutato, sembra essere a metà strada nell’adattamento dello stato psicologico e dell’equilibrio neurovegetativo al cancro. Sicuramente queste donne vivono una vita accettabile, in quanto sopravvissute al cancro, ma sembra anche che portino con sé preoccupazioni e difficoltà, in particolare legate all’accettazione della loro condizione di sopravvissute. Infatti, il migliore adattamento si riscontra nelle donne che hanno avuto peggiori condizioni in partenza: stadio del cancro avanzato, più giovani, con diagnosi ricevuta in età fertile. Pertanto, è possibile suggerire che queste condizioni critiche forzino queste donne ad affrontare apertamente il cancro e la loro situazione di sopravvissute al cancro, portandole ad “andare avanti” piuttosto che “tornare indietro”. Facendo riferimento alle connessioni tra variabili psicologiche e fisiologiche in queste donne, si è evidenziato che HRV è influenzata dalla presenza di figure significative ma, in particolare, è presumibile che sia influenzata da un’appropriata condivisione emotiva con queste figure. Si è anche evidenziato che poter continuare ad essere efficaci nel proprio contesto personale si riflette in un maggiore HRV, probabilmente in quanto permette di preservare il senso di sé, riducendo in questo modo lo stress derivante dall’esperienza cancro. Pertanto, HRV in queste donne risulta associato con un migliore adattamento psicologico. Inoltre, si è evidenziato che in queste donne la Qualità della Vita è profondamente influenzata dalla percezione dell’immagine corporea. Si tratta di un aspetto innovativo che è stato rilevato in questo campione e che, invece, nei precedenti studi non è stato indagato. In ultimo, la strategia di coping fatalismo sembra essere protettiva e sembra facilitare il processo di accettazione del cancro. Si spera sinceramente che le ricerche future possano superare i limiti del presente studio, come la scarsa numerosità e l’uso di strumenti di valutazione che, per alcuni aspetti come la scala Evitamento nel MAC, non centrano totalmente il target di indagine. Le traiettorie future di questo studio sono: aumentare il numero di osservazioni, reclutando donne in diversi centri specialistici in diverse zone d’Italia; utilizzare strumenti più specifici per valutare i costrutti in esame; valutare se un intervento di supporto centrato sul miglioramento di HRV (come HRV Biofeedback) può avere una ricaduta positiva sull’adattamento emotivo e la Qualità della Vita.

Gravidade de Lovelock e a correspondência AdS/CFT

A correspondência AdS/CFT é uma notável ferramenta no estudo de teorias de gauge fortemente acopladas que podem ser mapeadas em uma descrição gravitacional dual fracamente acoplada. A correspondência é melhor entendida no limite em que ambos $N$ e $\\lambda$, o rank do grupo de gauge e o acoplamento de \'t Hooft da teoria de gauge, respectivamente, são infinitos. Levar em consideração interações com termos de curvatura de ordem superior nos permite considerar correções de $\\lambda$ finito. Por exemplo, a primeira correção de acoplamento finito para supergravidade tipo IIB surge como um termo de curvatura com forma esquemática $\\alpha\'^3 R^4$. Neste trabalho investigamos correções de curvatura no contexto da gravidade de Lovelock, que é um cenário simples para investigar tais correções pois as suas equações de movimento ainda são de segunda ordem em derivadas. Esse cenário também é particularmente interessante do ponto de vista da correspondência AdS/CFT devido a sua grande classe de soluções de buracos negros assintoticamente AdS. Consideramos um sistema de gravidade AdS-axion-dilaton em cinco dimensões com um termo de Gauss-Bonnet e encontramos uma solução das equações de movimento, o que corresponde a uma black brane exibindo uma anisotropia espacial, onde a fonte da anisotropia é um campo escalar linear em uma das coordenadas espaciais. Estudamos suas propriedades termodinâmicas e realizamos a renormalização holográfica usando o método de Hamilton-Jacobi. Finalmente, usamos a solução obtida como dual gravitacional de um plasma anisotrópico fortemente acoplado com duas cargas centrais independentes, $a eq c$. Calculamos vários observáveis relevantes para o estudo do plasma, a saber, a viscosidade de cisalhamento sobre densidade de entropia, a força de arrasto, o parâmetro de jet quenching, o potencial entre um par quark-antiquark e a taxa de produção de fótons.

Vida útil de revestimento frio e autolimpante.

Considerando aspectos relacionados ao conforto térmico nas edificações e redução da demanda de energia para resfriamento, a utilização de revestimentos frios (que refletem boa parcela da radiação solar recebida e emitem calor) no envelope construtivo pode ser uma alternativa viável para alcançar estas condições. No entanto, a sua durabilidade é o caminho crítico. O presente estudo tem o objetivo de determinar a durabilidade de revestimento multifuncional que reúne as propriedades: fria e autolimpante. Para alcançar esta meta foi formulado um revestimento cimentício monocamada, com e sem a adição de pigmento, ambos com elevada refletância solar e emissividade iniciais. Para manter a refletância ao longo do tempo foi realizada a aplicação de TiO2 anatásio aos revestimentos de duas formas, na primeira as partículas foram adicionadas à matriz cimentícia, enquanto na segunda foram aplicadas superficialmente como pós-tratamento. A exposição à radiação UV proporciona a fotoativação do anatásio que possui capacidade de oxidação da matéria orgânica e alteração do ângulo de contato entre a água e a superfície, facilitando o arraste das sujidades quando esta é molhada tornando-a autolimpante. A manutenção das propriedades frias e a permanência das partículas de TiO2 sobre a superfície foram avaliadas após 6 e 12 meses de exposição natural em estações localizadas nas cidades de Ubatuba, Pirassununga e São Paulo. Após o envelhecimento observou-se a influência determinante das características dos sítios de exposição no comportamento dos materiais. Dentre as formas de aplicação do anatásio verificou-se uma melhora sutil no desempenho dos revestimentos com adição de TiO2 à matriz cimentícia em relação à aplicação superficial do pós-tratamento. O processo de lixiviação observado em ambos os revestimentos expôs as partículas encapsuladas na argamassa com adição de TiO2, enquanto no pós-tratamento houve a remoção da camada superficial de anatásio. Por esse motivo o revestimento com adição apresentou interação com a radiação UV e material a ser degradado por mais tempo. Entretanto os resultados sugeriram que o tempo de exposição foi insuficiente para afirmar este comportamento, pois os resultados são próximos entre si.

Otimização acústica e análise numérica do escoamento ao redor de um conjunto cilindro-placa separadora.

RESUMO Simulações de aeroacústica computacional demandam uma quantidade considerável de tempo, o que torna complicada a realização de estudos paramétricos. O presente trabalho propõe uma metodologia viável para otimização aeroacústica. Através da análise numérica utilizando dinâmica dos fluidos computacional, foi estudada a aplicação de uma placa separadora desacoplada como método de controle passivo da esteira turbulenta de um cilindro e avaliou-se a irradiação de ruído causado pela interação do escoamento com ambos os corpos, empregando ferramentas de aeroacústica computacional baseadas no método de Ffowcs-Williams e Hawkings. Algumas abordagens distintas de metodologias de otimização de projeto foram aplicadas neste problema, com o objetivo de chegar a uma configuração otimizada que permita a redução do nível sonoro ao longe. Assim, utilizando uma ferramenta de otimização multidisciplinar, pode-se avaliar a capacidade de modelos heurísticos e a grande vantagem do emprego de algoritmos baseados em método de superfície de resposta quando aplicados em um problema não linear, pois requerem a avaliação de um menor número de alternativas para se obter um ponto ótimo. Além disso, foi possível identificar e agrupar os resultados em 5 clusters baseados em seus parâmetros geométricos, nível de pressão sonora global e o valor quadrático médio do coeficiente de arrasto, confirmando a eficiência da aplicação de placas separadoras longas desacopladas posicionadas próximas ao cilindro na estabilização da esteira turbulenta, enquanto que o posicionamento de placas acima de um espaçamento crítico aumentou o nível de pressão acústica irradiado devido à formação de vórtices no espaço entre o cilindro e a placa separadora.

From supervision to resolution: next steps on the road to European Banking Union. Bruegel Policy Contribution 2013/04, February 2012

The European Council has outlined the creation of a Single Resolution Mechanism (SRM), complementing the Single Supervisory Mechanism. The thinking on the SRM’s legal basis, design and mission is still preliminary and depends on other major initiatives, including the European Stability Mechanism’s involvement in bank recapitalisations and the Bank Recovery and Resolution (BRR) Directive. The SRM should also not be seen as the final step creating Europe’s future banking union. Both the BRR Directive and the SRM should be designed to enable the substantial financial participation of existing creditors in future bank restructurings. To be effective, the SRM should empower a central body. However, in the absence of Treaty change and of further fiscal integration, SRM decisions will need to be implemented through national resolution regimes. The central body of the SRM should be either the European Commission, or a new authority. This legislative effort should not be taken as an excuse to delay decisive action on the management and resolution of the current European banking fragility, which imposes a major drag on Europe’s growth and employment.

(Table 1) Comparison of dive duration and speed of Adélie penguins (Pygoscelis adeliae) equipped with internal and external devices

Bio-logging studies suffer from the lack of real controls. However, it is still possible to compare indirect parameters between control and equipped animals to assess the level of global disturbance due to instrumentation. In addition, it is also possible to compare the behaviour of free-ranging animals between individuals equipped with different techniques or instruments to determine the less deleterious approach. We instrumented Adelie Penguins (Pygoscelis adeliae) with internal or external time-depth recorders and monitored them in parallel with a control group during the first foraging trip following instrumentation. Foraging trip duration was significantly longer in the internally-equipped group. This difference was due to a larger number of dives, reflecting a lower foraging ability or a higher food demand, and longer periods of recovery at the surface. These longer recovery periods were likely to be due to a reduced efficiency to ventilate at the surface, probably because the implanted devices pressurised adjacent organs such as air sacs. Moreover, descent and ascent rates were slightly lower in externally-equipped penguins, presumably because external instrumentation increased the bird drag. Looking at our results, implantation appears more disadvantageous - at least for short-term deployment - than external equipment in Adelie Penguins, while this method has been described to induce no negative effects in long-term studies. This underlines the need to control for potential effects due to methodological aspects in any study using data loggers in free-ranging animals, to minimise disturbance and collect reliable data.

Analyzation of marine snow and fecal pellets collected in sediment trap CBi-2 off Cape Blanc, Mauritania

We analyzed size-specific dry mass, sinking velocity, and apparent diffusivity in field-sampled marine snow, laboratory-made aggregates formed by diatoms or coccolithophorids, and small and large zooplankton fecal pellets with naturally varying content of ballast materials. Apparent diffusivity was measured directly inside aggregates and large (millimeter-long) fecal pellets using microsensors. Large fecal pellets, collected in the coastal upwelling off Cape Blanc, Mauritania, showed the highest volume-specific dry mass and sinking velocities because of a high content of opal, carbonate, and lithogenic material (mostly Saharan dust), which together comprised ~80% of the dry mass. The average solid matter density within these large fecal pellets was 1.7 g cm**-3, whereas their excess density was 0.25 ± 0.07 g cm**-3. Volume-specific dry mass of all sources of aggregates and fecal pellets ranged from 3.8 to 960 µg mm**-3, and average sinking velocities varied between 51 and 732 m d**-1. Porosity was >0.43 and >0.96 within fecal pellets and phytoplankton-derived aggregates, respectively. Averaged values of apparent diffusivity of gases within large fecal pellets and aggregates were 0.74 and 0.95 times that of the free diffusion coefficient in sea water, respectively. Ballast increases sinking velocity and, thus, also potential O2 fluxes to sedimenting aggregates and fecal pellets. Hence, ballast minerals limit the residence time of aggregates in the water column by increasing sinking velocity, but apparent diffusivity and potential oxygen supply within aggregates are high, whereby a large fraction of labile organic carbon can be respired during sedimentation.

Automotive energy efficiency program. Presented papers.

Transportation Department, Office of the Assistant Secretary for Systems Development and Technology, Washington, D.C.

Augmentation of research and analysis capabilities for timely support of automotive fuel economy activities. Volume II: appendices A through C. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Augmentation of research and analysis capabilities for timely support of automotive fuel economy activities. Volume III: appendix D. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

An experimental study of highway aerodynamic interferences. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

Augmentation of research and analysis capabilities for timely support of automotive fuel economy activities. Volume I: summary. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.