Adaptive Dynamics of Resource Specialization

Ecological specialization in resource utilization has various facades ranging from nutritional resources via host use of parasites or phytophagous insects to local adaptation in different habitats. Therefore, the evolution of specialization affects the evolution of most other traits, which makes it one of the core issues in the theory of evolution. Hence, the evolution of specialization has gained enormous amounts of research interest, starting already from Darwin’s Origin of species in 1859. Vast majority of the theoretical studies has, however, focused on the mathematically most simple case with well-mixed populations and equilibrium dynamics. This thesis explores the possibilities to extend the evolutionary analysis of resource usage to spatially heterogeneous metapopulation models and to models with non-equilibrium dynamics. These extensions are enabled by the recent advances in the field of adaptive dynamics, which allows for a mechanistic derivation of the invasion-fitness function based on the ecological dynamics. In the evolutionary analyses, special focus is set to the case with two substitutable renewable resources. In this case, the most striking questions are, whether a generalist species is able to coexist with the two specialist species, and can such trimorphic coexistence be attained through natural selection starting from a monomorphic population. This is shown possible both due to spatial heterogeneity and due to non-equilibrium dynamics. In addition, it is shown that chaotic dynamics may sometimes inflict evolutionary suicide or cyclic evolutionary dynamics. Moreover, the relations between various ecological parameters and evolutionary dynamics are investigated. Especially, the relation between specialization and dispersal propensity turns out to be counter-intuitively non-monotonous. This observation served as inspiration to the analysis of joint evolution of dispersal and specialization, which may provide the most natural explanation to the observed coexistence of specialist and generalist species.

A simple model for circadian timing by mammals

Circadian timing is structured in such a way as to receive information from the external and internal environments, and its function is the timing organization of the physiological and behavioral processes in a circadian pattern. In mammals, the circadian timing system consists of a group of structures, which includes the suprachiasmatic nucleus (SCN), the intergeniculate leaflet and the pineal gland. Neuron groups working as a biological pacemaker are found in the SCN, forming a biological master clock. We present here a simple model for the circadian timing system of mammals, which is able to reproduce two fundamental characteristics of biological rhythms: the endogenous generation of pulses and synchronization with the light-dark cycle. In this model, the biological pacemaker of the SCN was modeled as a set of 1000 homogeneously distributed coupled oscillators with long-range coupling forming a spherical lattice. The characteristics of the oscillator set were defined taking into account the Kuramoto's oscillator dynamics, but we used a new method for estimating the equilibrium order parameter. Simultaneous activities of the excitatory and inhibitory synapses on the elements of the circadian timing circuit at each instant were modeled by specific equations for synaptic events. All simulation programs were written in Fortran 77, compiled and run on PC DOS computers. Our model exhibited responses in agreement with physiological patterns. The values of output frequency of the oscillator system (maximal value of 3.9 Hz) were of the order of magnitude of the firing frequencies recorded in suprachiasmatic neurons of rodents in vivo and in vitro (from 1.8 to 5.4 Hz).

Charting developmental EEG gamma changes in the auditory modality /

The oscillation of neuronal circuits reflected in the EEG gamma frequency may be fundamental to the perceptual process referred to as binding (the integration of various thoughts and perceptions into a coherent picture). The aim of our study was to expand our knowledge of the developmental course ofEEG gamma in the auditory modality. 2 We investigated EEG 40 Hz gamma band responses (35.2 to 43.0 Hz) using an auditory novelty oddball paradigm alone and with a visual-number-series distracter task in 208 participants as a function of age (7 years to adult) at 9 sites across the sagital and lateral axes (F3, Fz, F4, C3, Cz, C4, P3, Pz, P4). Gamma responses were operationally defined as change in power or a change in phase synchrony level from baseline within two time windows. The evoked gamma response was defined as a significant change from baseline occurring between 0 to 150 ms after stimulus onset; the induced gamma response was measured from 250 to 750 ms after stimulus onset. A significant evoked gamma band response was found when measuring changes in both power and phase synchrony. The increase in both measures was maximal at frontal regions. Decreases in both measures were found when participants were distracted by a secondary task. For neither measure were developmental effects noted. However, evoked gamma power was significantly enhanced with the presentation of a novel stimulus, especially at the right frontal site (F4); frontal evoked gamma phase synchrony also showed enhancement for novel stimuli but only for our two oldest age groups (16-18 year olds and adults). Induced gamma band responses also varied with task-dependent cognitive stimulus properties. In the induced gamma power response in all age groups, target stimuli generated the highest power values at the parietal region, while the novel stimuli were always below baseline. Target stimuli increased induced synchrony in all regions for all participants, but the novel stimulus selectively affected participants dependent on their age and gender. Adult participants, for example, exhibited a reduction in gamma power, but an increase in synchrony to the novel stimulus within the same region. Induced gamma synchrony was more sensitive to the gender of the participant than was induced gamma power. While induced gamma power produced little effects of age, gamma synchrony did have age effects. These results confirm that the perceptual process which regulates gamma power is distinct from that which governs the synchronization for neuronal firing, and both gamma power and synchrony are important factors to be considered for the "binding" hypothesis. However, there is surprisingly little effect of age on the absolute levels of or distribution of EEG gamma in the age range investigated.

Effects of isometric elbow flexion on electromyographic spike analysis

The main objective of this research was to examine the relationship between surface electromyographic (SEMG) spike activity and force. The secondary objective was to determine to what extent subcutaneous tissue impacts the high frequency component of the signal, as well as, examining the relationship between measures of SEMG spike shape and their traditional time and frequency analogues. A total of96 participants (46 males and 50 females) ranging in age (18-35 years), generated three 5-second isometric step contractions at each force level of 40, 60, 80, and 100 percent of maximal voluntary contraction (MVC). The presentation of the contractions was balanced across subjects. The right arm of the subject was positioned in the sagittal plane, with the shoulder and elbow flexed to 90 degrees. The elbow rested on a support in a neutral position (mid pronation/mid supination) and placed within a wrist cuff, fastened below the styloid process. The wrist cuff was attached to a load cell (JR3 Inc., Woodland, CA) recording the force produced. Biceps brachii activity was monitored with a pair of Ag/AgCI recording electrodes (Grass F-E9, Astro-Med Inc., West Warwick, RI) placed in a bipolar configuration, with an interelectrode distance (lED) of 2cm distal to the motor point. Data analysis was performed on a I second window of data in the middle of the 5-second contraction. The results indicated that all spike shape measures exhibited significant (p < 0.01) differences as force increase~ from 40 to 100% MVC. The spike shape measures suggest that increased motor unit (MU) recruitment was responsible for increasing force up to 80% MVC. The results suggested that further increases in force relied on MU III synchronization. The results also revealed that the subcutaneous tissue (skin fold thickness) had no relationship (r = 0.02; P > 0.05) with the mean number of peaks per spike (MNPPS), which was the high frequency component of the signal. Mean spike amplitude (MSA) and mean spike frequency (MSF) were highly correlated with their traditional measures root mean square (RMS) and mean power frequency (MPF), respectively (r = 0.99; r = 0.97; P < 0.01).

Gender and Genre in 21st Century Visions of Sherlock Holmes

Sherlock Holmes has been one of the most-adapted characters in literature since his first appearance in A Study in Scarlet in Beeton's Christmas Annual in 1887. Each new adaptation must offer innovations that bring freshness and contemporary appeal to time-worn stories and concepts or risk irrelevancy; analyzing these changes closely sheds light on shifts in societal constructs. Taking this as a starting point, this thesis examines Sherlock and Elementary from a perspective of feminism and queer theory via methods of discourse and genre analyses, with texts ranging from 1931 to the present as objects of comparison. The research illuminates constructions of masculinity as they have changed over time, particularly the movement from an orderly, stable, rational construction of hegemonic masculinity to one that is chaotic, often violent, and anti-heroic in at least some aspects while still being invested in the status quo.

Protect yourself from Predatory Publishers: Tips for staying safe in Scholarly Publishing

Presented at Brock Library Spring Symposium 2015: What's really going on?

The effect of different phases of synchrony on the synchrony effect

Synchronization of behaviour between individuals has been found to result in a variety of prosocial outcomes. The role of endorphins in vigorous synchronous activities (Cohen, Ejsmond-Frey, Knight, & Dunbar, 2010) may underlie these effects as endorphins have been implicated in social bonding (Dunbar & Shultz, 2010). Although research on synchronous behaviour has noted that there are two dominant phases of synchrony: in-phase and anti-phase (Marsh, Richardson, Baron, & Schmidt, 2006), research on the effect of synchrony on endorphins has only incorporated in-phase synchrony. The current study examined whether both phases of synchrony would generate the synchrony effect. Twenty-two participants rowed under three counterbalanced conditions - alone, in-phase synchrony and anti-phase synchrony. Endorphin release, as measured via pain threshold, was assessed before and after each session. Change in pain threshold during the in-phase synchrony session was significantly higher than either of the other two conditions. These results suggest that the synchrony effect may be specific to just in-phase synchrony, and that social presence is not a viable explanation for the effect of synchrony on pain threshold

Neuron participation in a synchrony-encoding assembly

Affiliation: Svetlana Shumikhina &Stéphane Molotchnikoff : Département de Sciences Biologiques, Université de Montréal

The role of the Ruah YHWH in creative transformation : a process theology perspective applied to Judges 14

La Ruah YHWH joue un rôle important dans la transformation créative de l’univers et des entités actuelles; cependant, une réflexion concernant les modalités de ce rôle reste à développer. La théologie processuelle offre une plateforme à partir de laquelle sont examinées diverses facettes des rôles que peut jouer la Ruah YHWH dans un monde où le chaos semble dominer. L’objectif de ce mémoire est justement d’explorer la Ruah YHWH dans son rôle de transformation créative au service, ultimement de l’ordre, de la paix et de l’harmonie dans le monde, les communautés, la vie des entités actuelles, etc. Le Chapitre 1 passe en revue des notions clés de la théologie processuelle. Le concept des “entités actuelles” est d’abord défini. Sont ensuite examinées les différentes phases du devenir d’une entité actuelle. Finalement, les concepts de “créativité” et de “transformation”, dans une perspective de la Ruah YHWH font l’objet d’observations attentives avant d’aborder « trois natures » de Dieu, à savoir primordiale, conséquente, et superjective. Le Chapitre 2 s’intéresse à la péricope centrale de ce mémoire : Juges 13:24-14:20. Le découpage de la structure de cette péricope est basé sur des critères de critique textuelle et d’analyse syntaxique. La première analyse s’attarde aux difficultés que le texte hébreu présente, alors que la deuxième met l’accent sur l’organisation structurelle des propositions grammaticales des versets. Les deux analyses me permettent ensuite de proposer une traduction du péricope. Le Chapitre 3 se veut une application de ce qui a été élaboré au Chapitre 1 sur la péricope analysée au Chapitre 2. Ce troisième chapitre permet de mettre en pratique une approche processuelle originale développée par Robert David dans son livre Déli_l’ ÉCRITURE. Dans la foulée des chapitres qui le précèdent, le Chapitre 4 propose quelques principes herméneutiques contemporains pouvant éclairer le rôle de la Ruah YHWH dans l’avancée créative du monde : vie, amour, et paix.

Codage de l’information visuelle par la plasticité et la synchronisation des réponses neuronales dans le cortex visuel primaire du chat

Les systèmes sensoriels encodent l’information sur notre environnement sous la forme d’impulsions électriques qui se propagent dans des réseaux de neurones. Élucider le code neuronal – les principes par lesquels l’information est représentée dans l’activité des neurones – est une question fondamentale des neurosciences. Cette thèse constituée de 3 études (E) s’intéresse à deux types de codes, la synchronisation et l’adaptation, dans les neurones du cortex visuel primaire (V1) du chat. Au niveau de V1, les neurones sont sélectifs pour des propriétés comme l’orientation des contours, la direction et la vitesse du mouvement. Chaque neurone ayant une combinaison de propriétés pour laquelle sa réponse est maximale, l’information se retrouve distribuée dans différents neurones situés dans diverses colonnes et aires corticales. Un mécanisme potentiel pour relier l’activité de neurones répondant à des items eux-mêmes reliés (e.g. deux contours appartenant au même objet) est la synchronisation de leur activité. Cependant, le type de relations potentiellement encodées par la synchronisation n’est pas entièrement clair (E1). Une autre stratégie de codage consiste en des changements transitoires des propriétés de réponse des neurones en fonction de l’environnement (adaptation). Cette plasticité est présente chez le chat adulte, les neurones de V1 changeant d’orientation préférée après exposition à une orientation non préférée. Cependant, on ignore si des neurones spatialement proches exhibent une plasticité comparable (E2). Finalement, nous avons étudié la dynamique de la relation entre synchronisation et plasticité des propriétés de réponse (E3). Résultats principaux — (E1) Nous avons montré que deux stimuli en mouvement soit convergent soit divergent élicitent plus de synchronisation entre les neurones de V1 que deux stimuli avec la même direction. La fréquence de décharge n’était en revanche pas différente en fonction du type de stimulus. Dans ce cas, la synchronisation semble coder pour la relation de cocircularité dont le mouvement convergent (centripète) et divergent (centrifuge) sont deux cas particuliers, et ainsi pourrait jouer un rôle dans l’intégration des contours. Cela indique que la synchronisation code pour une information qui n’est pas présente dans la fréquence de décharge des neurones. (E2) Après exposition à une orientation non préférée, les neurones changent d’orientation préférée dans la même direction que leurs voisins dans 75% des cas. Plusieurs propriétés de réponse des neurones de V1 dépendent de leur localisation dans la carte fonctionnelle corticale pour l’orientation. Les comportements plus diversifiés des 25% de neurones restants sont le fait de différences fonctionnelles que nous avons observé et qui suggèrent une localisation corticale particulière, les singularités, tandis que la majorité des neurones semblent situés dans les domaines d’iso-orientation. (E3) Après adaptation, les paires de neurones dont les propriétés de réponse deviennent plus similaires montrent une synchronisation accrue. Après récupération, la synchronisation retourne à son niveau initial. Par conséquent, la synchronisation semble refléter de façon dynamique la similarité des propriétés de réponse des neurones. Conclusions — Cette thèse contribue à notre connaissance des capacités d’adaptation de notre système visuel à un environnement changeant. Nous proposons également des données originales liées au rôle potentiel de la synchronisation. En particulier, la synchronisation semble capable de coder des relations entre objets similaires ou dissimilaires, suggérant l’existence d’assemblées neuronales superposées.

Routage adaptatif et qualité de service dans les réseaux optiques à commutation de rafales

Les réseaux optiques à commutation de rafales (OBS) sont des candidats pour jouer un rôle important dans le cadre des réseaux optiques de nouvelle génération. Dans cette thèse, nous nous intéressons au routage adaptatif et au provisionnement de la qualité de service dans ce type de réseaux. Dans une première partie de la thèse, nous nous intéressons à la capacité du routage multi-chemins et du routage alternatif (par déflection) à améliorer les performances des réseaux OBS, pro-activement pour le premier et ré-activement pour le second. Dans ce contexte, nous proposons une approche basée sur l’apprentissage par renforcement où des agents placés dans tous les nœuds du réseau coopèrent pour apprendre, continuellement, les chemins du routage et les chemins alternatifs optimaux selon l’état actuel du réseau. Les résultats numériques montrent que cette approche améliore les performances des réseaux OBS comparativement aux solutions proposées dans la littérature. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous nous intéressons au provisionnement absolu de la qualité de service où les performances pire-cas des classes de trafic de priorité élevée sont garanties quantitativement. Plus spécifiquement, notre objectif est de garantir la transmission sans pertes des rafales de priorité élevée à l’intérieur du réseau OBS tout en préservant le multiplexage statistique et l’utilisation efficace des ressources qui caractérisent les réseaux OBS. Aussi, nous considérons l’amélioration des performances du trafic best effort. Ainsi, nous proposons deux approches : une approche basée sur les nœuds et une approche basée sur les chemins. Dans l’approche basée sur les nœuds, un ensemble de longueurs d’onde est assigné à chaque nœud du bord du réseau OBS pour qu’il puisse envoyer son trafic garanti. Cette assignation prend en considération les distances physiques entre les nœuds du bord. En outre, nous proposons un algorithme de sélection des longueurs d’onde pour améliorer les performances des rafales best effort. Dans l’approche basée sur les chemins, le provisionnement absolu de la qualité de service est fourni au niveau des chemins entre les nœuds du bord du réseau OBS. À cette fin, nous proposons une approche de routage et d’assignation des longueurs d’onde qui a pour but la réduction du nombre requis de longueurs d’onde pour établir des chemins sans contentions. Néanmoins, si cet objectif ne peut pas être atteint à cause du nombre limité de longueurs d’onde, nous proposons de synchroniser les chemins en conflit sans le besoin pour des équipements additionnels. Là aussi, nous proposons un algorithme de sélection des longueurs d’onde pour les rafales best effort. Les résultats numériques montrent que l’approche basée sur les nœuds et l’approche basée sur les chemins fournissent le provisionnement absolu de la qualité de service pour le trafic garanti et améliorent les performances du trafic best effort. En outre, quand le nombre de longueurs d’ondes est suffisant, l’approche basée sur les chemins peut accommoder plus de trafic garanti et améliorer les performances du trafic best effort par rapport à l’approche basée sur les nœuds.

Sleep spindle activity in children with ADHD

Le trouble du déficit de l’attention/hyperactivité (TDA/H) est le désordre du comportement le plus commun chez les enfants. Les études suggèrent qu'un pourcentage élevé d'enfants atteints de TDA/H souffre de problèmes de sommeil et de somnolence diurne. Le mécanisme sous-jacent à ces difficultés demeure inconnu. Plusieurs études ont suggéré que les fuseaux de sommeil jouent un rôle dans les mécanismes de protection du sommeil. L'objectif de cette étude est de comparer les fuseaux lents (11-13 Hz) et rapides (14-15 Hz) chez des enfants atteints du TDA/H et des sujets contrôles. Nous prévoyons que comparativement aux enfants contrôles, les enfants atteints du TDA/H montreront une plus faible densité des fuseaux lents et rapides, et auront des fuseaux plus courts (sec), moins amples (uV) et plus rapides (cycle/sec). Enfin, nous prévoyons que ces effets seront plus prononcés dans les dérivations cérébrales antérieures que dans les dérivations plus postérieures du cerveau. Les enregistrements polysomnographiques (PSG) du sommeil de nuit ont été menés chez 18 enfants diagnostiqués avec le TDA/H et chez 26 sujets témoins âgés entre 7 et 11 ans. Un algorithme automatique a permis de détecter les fuseaux lents et rapides sur les dérivations frontales, centrales, pariétales et occipitales. Les résultats ont montré que, les caractéristiques PSG du sommeil ne différaient pas significativement entre les deux groupes. On ne note aucune différence significative entre les groupes sur nombre/densité des fuseaux lents et rapides ainsi que sur leurs caractéristiques respectives. Cette étude suggère que les mécanismes de synchronisation du l'EEG en sommeil lent, tel que mesuré par la densité et les caractéristiques des fuseaux lents et rapides en sommeil lent ne différent pas chez les enfants atteints du TDA/H.

A la quête du « bout de papier» : les perceptions des expériences scolaires, des études et diplômes universitaires chez les lycéens guinéens du privé et du public

Ce mémoire porte sur les perceptions de l’université et des diplômes (universitaires) chez les lycéens guinéens du privé et du public en classe de terminale. L’atteinte de cet objectif exigeait une exploration de l’expérience scolaire et extrascolaire des élèves. La démarche privilégiée est qualitative et a consisté en des entrevues semi-dirigées auprès de 23 jeunes de deux lycées de la capitale, différents de par leur statut (privé/public) et l’origine sociale de leurs élèves. Les résultats de la recherche montrent que l’expérience scolaire et extrascolaire varie considérablement selon le type de lycée fréquenté. Si le parcours scolaire au privé s’est déroulé sans grands heurts, il est nettement plus chaotique parmi les élèves du public. Les premiers bénéficient d’un cadre d’apprentissage -tant au niveau infrastructurel que professoral- et d’un soutien familial clairement plus propices aux études que les seconds. Hors de l’école, si le temps est consacré aux loisirs pour les lycéens privés, il est marqué par une forte implication dans les activités économiques de survie pour les lycéens et lycéennes du public qui doivent tous se « battre » pour rester aux études. Les données révèlent en outre que la poursuite des études au-delà de la classe de terminale est perçue par les deux groupes de lycéens comme une suite logique de leur parcours scolaire. L’université attire et exerce une forme de « fascination » notamment pour le «bout de papier » qu’elle octroie. Le diplôme universitaire demeure perçu comme une marque distinctive et un symbole de prestige et, surtout dans des milieux populaires, comme un gage d’employabilité. Enfin, pour les jeunes filles du lycée privé, la poursuite des études est présentée comme un moyen d’acquérir une certaine indépendance même si, comme leurs homologues du public, la poursuite des études doit « coexister » avec le projet matrimonial.

Discours sociaux et aliénation dans deux romans de Gary Victor

L’aliénation est une problématique clé de la littérature haïtienne. Ce thème, abordé à de nombreuses reprises, est renouvelé dans les œuvres de l’écrivain Gary Victor, plus particulièrement dans les romans À l’angle des rues parallèles et Je sais quand Dieu vient se promener dans mon jardin. Ce mémoire a pour but d’étudier l’aliénation due à l’assimilation des différents discours qui circulent dans la société. Victor ne fait pas que montrer l’aliénation collective et individuelle ainsi que les différents mécanismes qui provoquent cette «folie». Il campe ses récits dans un univers chaotique où les modalités interdiscursives de la représentation des lieux et des milieux viennent renforcer cette impression d’aliénation quasi généralisée, et les personnages les plus fous apparaissent finalement comme étant les plus lucides. Des notions empruntées à la sociocritique nous ont servi de cadre théorique pour cette recherche. Le mémoire est composé de cinq chapitres. Les quatre premiers procèdent à l’analyse des discours qui sont présentés comme les sources de l’aliénation des personnages. Le chapitre un est consacré aux discours qui découlent de la société de consommation, qui ne s’appliquent plus uniquement aux objets, mais bien à la gestion des relations interpersonnelles. Le second chapitre se penche sur la question des croyances religieuses, que ce soient les croyances traditionnelles indigènes ou la religion catholique, et montre comment elles peuvent être potentiellement dangereuses pour ceux et celles qui sont trop crédules et comment elles peuvent devenir une arme pour les personnes malintentionnées. Le troisième chapitre étudie la façon dont les discours politiques et historiques sont devenus des lieux de référence pernicieux pour la société haïtienne et la manière dont les personnes au pouvoir les utilisent afin de manipuler le peuple. Le quatrième chapitre aborde les effets pervers des différents discours des savoirs en sciences humaines, plus particulièrement ceux de la philosophie et de la psychanalyse. Il montre les conséquences désastreuses qu’ils peuvent entraîner lorsqu’ils sont transformés en principes immuables. Le dernier chapitre analyse quelques modalités de cette représentation inédite de l’aliénation. Des lieux hostiles, des personnages violents ainsi que l’utilisation de références littéraires et cinématographiques marquant l’imaginaire social font partie des techniques employées par Victor. Ce chapitre fait ressortir également les différentes figures qui traduisent la résistance à cet univers démentiel. Notre lecture des romans de Victor conduit à une réflexion sur la définition du roman populaire, en lien avec la modernité telle que définie par Alexis Nouss. D’après ce qui se dégage de l’œuvre de Gary Victor, ce genre, objet de nombreuses critiques et défini comme servant uniquement au simple divertissement des lecteurs, peut aussi aider à prévenir les dérives des sociétés en perte de repères.

Les aventures sonores : d’une éthique à une esthétique, par les gestes et concepts des labyrinthes de l’imagination

La version intégrale de ce mémoire est disponible uniquement pour consultation individuelle à la Bibliothèque de musique de l’Université de Montréal (http://www.bib.umontreal.ca/MU).