Latent variable models for neural data analysis

The brain is perhaps the most complex system to have ever been subjected to rigorous scientific investigation. The scale is staggering: over 10^11 neurons, each making an average of 10^3 synapses, with computation occurring on scales ranging from a single dendritic spine, to an entire cortical area. Slowly, we are beginning to acquire experimental tools that can gather the massive amounts of data needed to characterize this system. However, to understand and interpret these data will also require substantial strides in inferential and statistical techniques. This dissertation attempts to meet this need, extending and applying the modern tools of latent variable modeling to problems in neural data analysis.

It is divided into two parts. The first begins with an exposition of the general techniques of latent variable modeling. A new, extremely general, optimization algorithm is proposed - called Relaxation Expectation Maximization (REM) - that may be used to learn the optimal parameter values of arbitrary latent variable models. This algorithm appears to alleviate the common problem of convergence to local, sub-optimal, likelihood maxima. REM leads to a natural framework for model size selection; in combination with standard model selection techniques the quality of fits may be further improved, while the appropriate model size is automatically and efficiently determined. Next, a new latent variable model, the mixture of sparse hidden Markov models, is introduced, and approximate inference and learning algorithms are derived for it. This model is applied in the second part of the thesis.

The second part brings the technology of part I to bear on two important problems in experimental neuroscience. The first is known as spike sorting; this is the problem of separating the spikes from different neurons embedded within an extracellular recording. The dissertation offers the first thorough statistical analysis of this problem, which then yields the first powerful probabilistic solution. The second problem addressed is that of characterizing the distribution of spike trains recorded from the same neuron under identical experimental conditions. A latent variable model is proposed. Inference and learning in this model leads to new principled algorithms for smoothing and clustering of spike data.

Resource management of dynamic coastal environments using synoptic measures from remote sensing

In addition to providing vital ecological services, coastal areas of North Carolina provide prized areas for habitation, recreation, and commercial fisheries. However, from a management perspective, the coasts of North Carolina are highly variable and complex. In-water constituents such as nutrients, suspended sediments, and chlorophyll a concentration can vary significantly over a broad spectrum of time and space scales. Rapid growth and land-use change continue to exert pressure on coastal lands. Coastal environments are also very vulnerable to short-term (e.g., hurricanes) and long-term (e.g., sea-level rise) natural changes that can result in significant loss of life, economic loss, or changes in coastal ecosystem functioning. Hence, the dynamic nature, effects of human-induced change over time, and vulnerability of coastal areas make it difficult to effectively monitor and manage these important state and national resources using traditional data collection technologies such as discrete monitoring stations and field surveys. In general, these approaches provide only a sparse network of data over limited time and space scales and generally are expensive and labor-intensive. Products derived from spectral images obtained by remote sensing instruments provide a unique vantage point from which to examine the dynamic nature of coastal environments. A primary advantage of remote sensing is that the altitude of observation provides a large-scale synoptic view relative to traditional field measurements. Equally important, the use of remote sensing for a broad range of research and environmental applications is now common due to major advances in data availability, data transfer, and computer technologies. To facilitate the widespread use of remote sensing products in North Carolina, the UNC Coastal Studies Institute (UNC-CSI) is developing the capability to acquire, process, and analyze remotely sensed data from several remote sensing instruments. In particular, UNC-CSI is developing regional remote sensing algorithms to examine the mobilization, transport, transformation, and fate of materials between coupled terrestrial and coastal ocean systems. To illustrate this work, we present the basic principles of remote sensing of coastal waters in the context of deriving information that supports efficient and effective management of coastal resources. (PDF contains 4 pages)

Experimental Economics Meets Language Choice

Roughly one half of World's languages are in danger of extinction. The endangered languages, spoken by minorities, typically compete with powerful languages such as En- glish or Spanish. Consequently, the speakers of minority languages have to consider that not everybody can speak their language, converting the language choice into strategic,coordination-like situation. We show experimentally that the displacement of minority languages may be partially explained by the imperfect information about the linguistic type of the partner, leading to frequent failure to coordinate on the minority language even between two speakers who can and prefer to use it. The extent of miscoordination correlates with how minoritarian a language is and with the real-life linguistic condition of subjects: the more endangered a language the harder it is to coordinate on its use, and people on whom the language survival relies the most acquire behavioral strategies that lower its use. Our game-theoretical treatment of the issue provides a new perspective for linguistic policies.

Diseño y puesta en practica de una intervención psicoeducativa en relación al logro de un autoconcepto ajustado.

El autoconcepto es una pieza esencial para el desarrollo adecuado del individuo, por lo que en este trabajo se elabora y aplica una intervención en relación al logro de un autoconcepto ajustado. Para ello, se llevan a cabo una serie de dinámicas en un grupo-clase y periodo de tiempo específicos. Asimismo, se utilizan una serie de instrumentos de medida previa y posteriormente a la intervención, con el objetivo de evaluar las posibles variaciones en lo que al autoconcepto de los alumnos respecta. Finalmente, se concluyen ciertas variaciones que más que reflejar grandes cambios en el autoconcepto del alumnado, indican la importancia y posible eficacia de programas que dirigen su atención a dicho constructo

Huerto urbano comunitario

El proyecto que se expone a continuación consiste en la creación de un Huerto Urbano Comunitario. Los criterios en los que se sustenta son; la soberanía alimentaria, el desarrollo comunitario y la sostenibilidad. Se pretende con él que los participantes adquieran formación y conciencia crítica sobre los modos de producción y consumo agrícola. Para ello se estimulará la implicación mediante dinámicas de grupo, charlas, proyecciones, excursiones, debates, etc. Sin olvidarnos en ningún momento del trabajo manual y todas las acciones necesarias para la creación del propio huerto.

Irakaslearen ikuspegi psikopedagogikoaren eragina idazketa prozesuaren hastapenetan: Avellaneda, Etorkizuna eta Eguzkibegi ikastetxeetako kasuen azterketa

EUSKARA LABURPENA:Haurrek hizkuntza idatzia nola barneratzen duten eta irakasteko metodorik egokiena zein izan daitekeen inguruko eztabaida egon izan da aspalditik. Gai horri buruz, haurrek idazketaz egiten duten jabekuntza prozesuan irakasleen ikuspegi psikopedagogikoek zer nolako eragina duten haurrengan ikertu dugu. Ikerketaren alde kualitatibo eta kuantitatiboei erreparatuz, metodologia berritzaileen aplikazio ezberdinak egiten dituzten Bizkaiko Avellaneda, Etorkizuna eta Eguzkibegi ikastetxeetan ikerketa sinkroniko bat eraman dugu aurrera. Lanerako lagina HHko etapako 5 urteko gelan dauden 55 ikaslek eta 6 irakaslek osatu dute. Emaitzek adierazten dutenez, ikuspegi tradizionalean heziak dauden haurrek idazkeraren alde figuratiboekiko ziurtasun handiagoa erakusten dute eta eredu eraikitzailean hezitakoek, berriz, komunikazio gaitasun handiagoa dute. Eredu bakoitzak bere indar-guneak eta ahulguneak izateak zaildu egiten du eredu baten egokitasuna nabarmentzea.

Two overrun phenomena and their effects on fusion yield in the Coulomb explosion of heteronuclear clusters

Two overrun effects in the Coulomb explosion dynamics of heteronuclear clusters have been investigated theoretically by the use of a simplified electrostatic model. When the charge-to-mass ratio of light ions is higher than that of heavy ions, the light ions can overtake the heavy ions inside the cluster and acquire a higher kinetic energy. Further, if the charge density of the heavy ions is twice as high as that of the light ions, i.e. a proposed competitive parameter xi = rho BqB/rho AqA > 2, the inner light ions can overtake those light ions on the surface of the cluster and form a shock shell during the explosion, which might drive the intracluster collision and fusion of the light ions. Different regimes of nuclear fusion are discussed and the corresponding neutron yields are estimated. Our analysis indicates that the probability of intracluster fusion is quite low even if deuterated heteronuclear clusters such as (DI)(n) with large size and high competitive parameter are employed. However, heteronuclear clusters are still a better candidate compared with homonuclear clusters for enhancing the total intercluster fusion yield because both a higher energy region and a higher proportion of deuterons distributing in the energy region can be created in the deuterated heteronuclear clusters.

Adesão dos cimentos Epiphany SE e iRoot SP: Resistência à tração e mapeamento dentinário por microscopia digital

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da microestrutura dentinária na adesão de cimentos endodônticos modernos através: do desenvolvimento de uma metodologia para caracterizar microestruturalmente a dentina; da avaliação da resistência de união (através de ensaios de tração) dos cimentos endodônticos Epiphany SE, iRoot SP e AH Plus; da correlação dos dados obtidos da caracterização da microestrutura dentinária e dos ensaios de tração. Trinta terceiros molares inclusos, recém extraídos, foram embutidos em resina epóxi e seccionados 0,5mm abaixo da junção esmalte-dentina. Doze amostras foram eliminadas durante à preparação metalográfica devido à exposição da câmara pulpar. De cada dente, uma área de análise (AA) com 3,25 mm de diâmetro foi mapeada utilizando técnicas de microscopia ótica digital para: captura de ~400 imagens formando um mosaico; análise digital de imagens, obtendo os resultados de quantidade de túbulos (QT) e de fração de área de túbulos (FAT) do mosaico; conversão da imagem do mosaico em um mapa colorido em que as cores estão diretamente relacionadas à densidade de área tubular. As dezoito amostras restantes foram divididas em 3 grupos (N=6), de acordo com o cimento utilizado, para confecção dos corpos de prova para os ensaios de tração. Os valores de da resistência de união (RU) obtidos foram analisados estatisticamente com teste não-pareado t com correção de Welch e pelo teste F para comparar variâncias Os dados de FAT e de QT foram submetidos ao teste de D'Agostino & Pearson revelando-se não normais (P>0,05), o que indica grande variabilidade da amostragem. O cimento Epiphany SE apresentou uma resistência de união significativamente menor que o cimento AH Plus (P <0,05). Os corpos de prova do iRoot SP falharam prematuramente e não foram analisados. A aplicação do teste r de Spearman não demonstrou correlação significativa entre FAT e RU (P>0,05). O MEV de pressão variável foi utilizado para avaliar qualitativamente a superfície de fratura após os ensaios de tração. A análise revelou um padrão de fratura mista para o AH Plus e o Epiphany SE, além de diferenças no tamanho e na forma das partículas desses cimentos, o que pode influenciar no comportamento mecânico. Dentro da amostragem realizada, não se encontrou correlação significativa entre microestrutura dentinária e a resistência de união.

Avaliação da fidelidade da referência externa em tecidos moles na cirurgia ortognática da maxila

Esse trabalho teve o objetivo de analisar a fidelidade da referência externa em tecidos moles no auxílio do posicionamento vertical da maxila. Foram selecionados 40 pacientes portadores de deformidade dentofacial e submetidos à osteotomia total da maxila. Os indivíduos foram divididos em 2 grupos no intuíto de avaliar duas técnicas de referência externa: a utilização da sutura em tecidos moles e o uso do fio de Kirschner. Esta última foi utilizada como a técnica do grupo-controle. Os dados foram colhidos em duas fases. Na primeira delas, foi realizada a mensuração da posição vertical da maxila antes da osteotomia Le Fort I e após a fixação da maxila, utilizando a referência externa. A partir desses números, foi obtida a alteração vertical de cada caso, colhida durante a cirurgia. Na segunda fase da coleta de dados, foram realizadas mensurações verticais da maxila baseadas nas radiografias cefalométricas pré e pós-operatórias. Assim, foi obtido o valor da alteração vertical de cada caso, baseado na documentação radiográfica. Após esta etapa, foi calculada a diferença entre a alteração vertical obtida durante a cirurgia e a alteração vertical colhida a partir das radiografias. Dessa forma, foram obtidos valores que correspondem às imperfeições no posicionamento vertical da maxila de cada paciente, tendo como base a posição do incisivo central superior. Os resultados foram comparados e analisados estatisticamente. A média aritmética da precisão no posicionamento vertical da maxila no grupo-controle foi de 0,52mm e do grupo da referência em tecidos moles foi de 0,65mm. A aplicação do teste t de Student a 5% revelou que não houve diferença estatística significativa entre o grau de precisão das duas técnicas de referência externa (P=0,429). Como conclusão, observou-se que as duas técnicas foram eficazes no auxílio ao posicionamento vertical da maxila e que a referência externa em tecidos moles apresentou um grau de precisão semelhante ao valor obtido com a técnica do fio de Kirschner.

Necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado visando a qualidade de vida de clientes em terapia de hemodiálise

Pressupondo que o conhecimento sobre a doença renal crônica (DRC) e seu tratamento, possibilita ao cliente entendimento e aceitação para conviver com esse agravo, favorecendo comportamentos de autocuidado, delimitou-se os problemas: Qual é a qualidade de vida de clientes com DRC submetidos à hemodiálise? Quais são as necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado desses clientes visando à promoção de sua qualidade de vida? Objetivos específicos: Identificar as características sóciodemográficas e nosológicas de clientes com DRC, em hemodiálise, associando às suas necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado; Identificar a qualidade de vida desses clientes, aplicando o questionário de Kidney Disease Quality of Life Short Form (KDQOL-SF); Relacionar as necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado com a qualidade de vida dos clientes com DRC em terapia de hemodiálise. Descreve-se como marco referencial a Teoria do Autocuidado de Orem, concepções de autocuidado e de qualidade de vida. Pesquisa descritiva, quantitativa, através da entrevista individual realizada na Unidade de Diálise da Enfermaria de Nefrologia do Hospital Universitário Pedro Ernesto da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, no período de agosto de 2008 a maio de 2009. Foram sujeitos de pesquisa 43 clientes. Foram utilizados: formulário para caracterização da clientela e levantamento das necessidades de autocuidado e o questionário KDQOL-SF para mensurar a qualidade de vida dos sujeitos. Resultados: Os clientes com doença renal crônica em terapia de hemodiálise são, em sua maioria, do sexo masculino (55%) e mantém união estável (81%); situando-se 39,53%, na faixa etária de 45 a 65 anos e 79,07% na categoria de aposentados. 37,54% têm ensino fundamental. Quanto às características nosológicas, 74,42% possuem hipertensão arterial, encontrando-se 83,72% em hemodiálise, há menos de um ano. A qualidade de vida desses clientes, avaliada pelo KDQOL-SF, obteve os menores escores nas dimensões: limitações causadas por problemas da saúde física; condição de trabalho; limitações causadas por problemas da saúde emocional; capacidade funcional e sobrecarga imposta pela doença renal. Relacionando esse resultado com o obtido no questionário para avaliação das necessidades de orientação de enfermagem para o autocuidado tem-se: problemas da saúde física relacionado com terapia nutricional, ingestão de líquidos, complicações da hemodiálise, anticoagulação e prática de atividade física; relacionadas a problemas de saúde emocional tem-se a associação a grupos e a atividades de lazer; e relacionada à capacidade funcional e sobrecarga da doença renal tem-se a prática de atividade física. Conclui-se que a enfermagem, além de administrar a realização das sessões de hemodiálise, tem papel fundamental na educação à saúde dos clientes, familiares e/ou acompanhantes. O apoio do enfermeiro ao cliente no processo de enfrentamento e tratamento da DRC, contribui para que este adquira habilidade nas ações de autocuidado e consequentemente favoreça sua qualidade de vida.

A enfermeira obstétrica frente às transformações de sua prática consequente ao movimento de humanização do campo obstétrico hospitalar

Este estudo de perspectiva histórico-social estuda as transformações das práticas das enfermeiras obstétricas consequente ao movimento de humanização do campo obstétrico hospitalar. Tem por objetivos: identificar o capital global das enfermeiras obstétricas; analisar as concepções das enfermeiras sobre a prática profissional no campo obstétrico hospitalar no contexto do movimento de humanização; discutir as transformações percebidas pelas enfermeiras obstétricas sobre sua prática. Utilizei como método a história oral. Os sujeitos foram 25 enfermeiras que vivenciaram no campo obstétrico hospitalar, antes e após a implementação do movimento de humanização. Os cenários foram seis maternidades municipais do Rio de Janeiro. A técnica de coleta de dados foi a entrevista semiestruturada. À luz da perspectiva histórica realizarei a análise dos dados, tendo como base os pressupostos de Pierre Bourdieu. A conjuntura obstétrica do nascimento das entrevistadas era a de transição do parto domiciliar para o ambiente hospitalar. O cenário do parto e nascimento de muitas delas foi uma instituição pública de saúde ou conveniada. As agentes são oriundas de famílias humildes, com pouco capital econômico e cultural. Ressalta-se que as condições de acumulação de capital destas enfermeiras, à época, foram proporcionais às oportunidades que tiveram no campo social em que se encontravam e do processo de socialização. Algumas, após o curso de graduação em enfermagem, buscaram a especialização para adquirir um certificado, que lhes aumentasse o volume de capital e as legitimasse para a realização da assistência ao parto normal. O contexto político onde muitas adquiriram o título de especialista era o de implementação do modelo humanizado no campo obstétrico do município do Rio de Janeiro, favorável para a redução de práticas intervencionistas à parturiente com o incentivo ao parto normal focado na autonomia e no empoderamento feminino. Desse modo, as enfermeiras perceberam que as lutas dos agentes no campo obstétrico para a implantação de um novo modo de agir na obstetrícia foram importantes no processo de mudança de suas práticas. Especificamente sobre as transformações de sua práticas elas evidenciaram que, com esse movimento social e político elas passaram a ver e a assistir a mulher, de forma mais próxima, mais humanizada através da aquisição de capital cultural eficiente, outra evidência destacada foi quanto à questão das lutas, houve o reconhecimento de que as lutas foram importantes no processo de mudança, pois com estas foi possível adquirir lucros simbólicos significativos que permitiram gerar mudanças de posição e de práticas obstétricas no campo hospitalar.

Investigations on saprolegniosis. II. Study on the process of penetrations showing evidence of a proteolytic enzyme and histopathological aspects [Translation from: Riv.ital.Piscicolt.Ittiopatol. 11(4), 109-117, 1976]

The study of enzymatic activity is of great importance in the immunology of fungi. Indeed, knowledge of biological activity of antigenic structures is important for the elucidation of host-parasite relations as well as in the search for a taxonomic factor permitting differential diagnoses. The authors used Saprolegnia cultures to analyse soluble antigenic fractions arising from the mycelium of cultures of 4 species of Saprolegnia, which are found most frequently in the parasitic state on fish: S. parasitica, S. ferax, S. delica, S. diclina. The authors conclude that in the study of saprolegniasis, the enzymatic approach affords new elements for the examination of the etiology of fungi as well as an element of gravity concerning the biochemical modifications necessary to the change of saprophytism to parasitism.

Role of absorption in grating erasure

In this paper, we have investigated the grating erasure of a reduced LiNbO3:Fe crystal with different erasing wavelengths. The overall hologram evolution in the process of grating erasure is nonexponential due to strong absorption which is contrary to the mono-exponential law. The hologram in the rear part of the crystal can persist for a long time in the grating erasure due to weak erasing light intensity by strong absorption, which can enlarge the erasure time constant. From the erasure experiments, the global absorption ad 5 can be taken as the optimum absorption to acquire a good trade-off between the sensitivity and hologram strength in the crystal. (c) 2006 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Mechanics of deformable glacier beds

My focus in this thesis is to contribute to a more thorough understanding of the mechanics of ice and deformable glacier beds. Glaciers flow under their own weight through a combination of deformation within the ice column and basal slip, which involves both sliding along and deformation within the bed. Deformable beds, which are made up of unfrozen sediment, are prevalent in nature and are often the primary contributors to ice flow wherever they are found. Their granular nature imbues them with unique mechanical properties that depend on the granular structure and hydrological properties of the bed. Despite their importance for understanding glacier flow and the response of glaciers to changing climate, the mechanics of deformable glacier beds are not well understood.

Our general approach to understanding the mechanics of bed deformation and their effect on glacier flow is to acquire synoptic observations of ice surface velocities and their changes over time and to use those observations to infer the mechanical properties of the bed. We focus on areas where changes in ice flow over time are due to known environmental forcings and where the processes of interest are largely isolated from other effects. To make this approach viable, we further develop observational methods that involve the use of mapping radar systems. Chapters 2 and 5 focus largely on the development of these methods and analysis of results from ice caps in central Iceland and an ice stream in West Antarctica. In Chapter 3, we use these observations to constrain numerical ice flow models in order to study the mechanics of the bed and the ice itself. We show that the bed in an Iceland ice cap deforms plastically and we derive an original mechanistic model of ice flow over plastically deforming beds that incorporates changes in bed strength caused by meltwater flux from the surface. Expanding on this work in Chapter 4, we develop a more detailed mechanistic model for till-covered beds that helps explain the mechanisms that cause some glaciers to surge quasi-periodically. In Antarctica, we observe and analyze the mechanisms that allow ocean tidal variations to modulate ice stream flow tens of kilometers inland. We find that the ice stream margins are significantly weakened immediately upstream of the area where ice begins to float and that this weakening likely allows changes in stress over the floating ice to propagate through the ice column.

Estudio comparativo entre tumor primario y metastásico de la trimetilación de la Histona H3 en el modelo in vivo de metástasis hepática de cáncer colorrectal murino.

Los mecanismos epigenéticos, entre los que está implicada la modificación covalente de histonas, son esenciales para el mantenimiento estable de la actividad génica en las células. Estos mecanismos también están implicados en la aparición de enfermedades como el cáncer colorrectal (CCR), siendo la metástasis hepática una de las formas más agresivas de la misma al producir una drástica disminución de la esperanza de vida del enfermo. Las modificaciones en las histonas, conocidas recientemente como código histónico, afectan a la estructura de la cromatina y juegan un papel importante en el desarrollo de la tumorogénesis. Sin embargo, se sabe poco acerca de aquellas células que adquieren la capacidad de metastatizar, y es por ello que en el presente trabajo se estudian las diferencias epigenéticas entre células tumorales primarias y células tumorales metastásicas para el patrón de trimetilación de la histona H3 en tres residuos diferentes del aminoácido lisina: lisina 4 (H3K4me3), lisina 9 (H3K9me3) y lisina 27 (H3K27me3).