Electrophysiological markers of rapid cognitive decline in mild cognitive impairment

Electroencephalography (EEG) is an easily accessible and low-cost modality that might prove to be a particularly powerful tool for the identification of subtle functional changes preceding structural or metabolic deficits in progressive mild cognitive impairment (PMCI). Most previous contributions in this field assessed quantitative EEG differences between healthy controls, MCI and Alzheimer's disease(AD) cases leading to contradictory data. In terms of MCI conversion to AD, certain longitudinal studies proposed various quantitative EEG parameters for an a priori distinction between PMCI and stable MCI. However, cross-sectional comparisons revealed a substantial overlap in these parameters between MCI patients and elderly controls. Methodological differences including variable clinical definition of MCI cases and substantial interindividual differences within the MCI group could partly explain these discrepancies. Most importantly, EEG measurements without cognitive demand in both cross-sectional and longitudinal designs have demonstrated limited sensitivity and generally do not produce significant group differences in spectral EEG parameters. Since the evolution of AD is characterized by the progressive loss of functional connectivity within neocortical association areas, event-modulated EEG dynamic analysis which makes it possible to investigate the functional activation of neocortical circuits may represent a more sensitive method to identify early alterations of neuronal networks predictive of AD development among MCI cases. The present review summarizes clinically significant results of EEG activation studies in this field and discusses future perspectives of research aiming to reach an early and individual prediction of cognitive decline in healthy elderly controls.

On the thermal noise introduced by a resistor in a circuit

Comentari sobre l'article publicat anteriorment pels mateixos autors: Vargas, M; Pallás, R; The seemingly paradoxical noise behaviour some active circuits. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 1994, vol. 43, núm. 5, p. 764-767

General electromagnetic simulation tool to predict the microwave nonlinear response of planar, arbitrarily-shaped HTS structures

This work describes a simulation tool being developed at UPC to predict the microwave nonlinear behavior of planar superconducting structures with very few restrictions on the geometry of the planar layout. The software is intended to be applicable to most structures used in planar HTS circuits, including line, patch, and quasi-lumped microstrip resonators. The tool combines Method of Moments (MoM) algorithms for general electromagnetic simulation with Harmonic Balance algorithms to take into account the nonlinearities in the HTS material. The Method of Moments code is based on discretization of the Electric Field Integral Equation in Rao, Wilton and Glisson Basis Functions. The multilayer dyadic Green's function is used with Sommerfeld integral formulation. The Harmonic Balance algorithm has been adapted to this application where the nonlinearity is distributed and where compatibility with the MoM algorithm is required. Tests of the algorithm in TM010 disk resonators agree with closed-form equations for both the fundamental and third-order intermodulation currents. Simulations of hairpin resonators show good qualitative agreement with previously published results, but it is found that a finer meshing would be necessary to get correct quantitative results. Possible improvements are suggested.

Power supply noise and logic error probability

Voltage fluctuations caused by parasitic impedances in the power supply rails of modern ICs are a major concern in nowadays ICs. The voltage fluctuations are spread out to the diverse nodes of the internal sections causing two effects: a degradation of performances mainly impacting gate delays anda noisy contamination of the quiescent levels of the logic that drives the node. Both effects are presented together, in thispaper, showing than both are a cause of errors in modern and future digital circuits. The paper groups both error mechanismsand shows how the global error rate is related with the voltage deviation and the period of the clock of the digital system.

Via-configurable transistor array: a regular design technique to improve ICs yield

Process variations are a major bottleneck for digital CMOS integrated circuits manufacturability and yield. That iswhy regular techniques with different degrees of regularity are emerging as possible solutions. Our proposal is a new regular layout design technique called Via-Configurable Transistors Array (VCTA) that pushes to the limit circuit layout regularity for devices and interconnects in order to maximize regularity benefits. VCTA is predicted to perform worse than the Standard Cell approach designs for a certain technology node but it will allow the use of a future technology on an earlier time. Ourobjective is to optimize VCTA for it to be comparable to the Standard Cell design in an older technology. Simulations for the first unoptimized version of our VCTA of delay and energy consumption for a Full Adder circuit in the 90 nm technology node are presented and also the extrapolation for Carry-RippleAdders from 4 bits to 64 bits.

Voltage fluctuations in IC power supply distribution

The supply voltage decrease and powerconsumption increase of modern ICs made the requirements for low voltage fluctuation caused by packaging and on-chip parasitic impedances more difficult to achieve. Most of the research works on the area assume that all the nodes of the chip are fed at thesame voltage, in such a way that the main cause of disturbance or fluctuation is the parasitic impedance of packaging. In the paper an approach to analyze the effect of high and fast current demands on the on-chip power supply network. First an approach to model the entire network by considering a homogeneous conductive foil is presented. The modification of the timing parameters of flipflops caused by spatial voltage drops through the IC surface are also investigated.

Disseny d’un circuit analògic reconfigurable

En l’actualitat, l’electrònica digital s’està apoderant de la majoria de camps de desenvolupament, ja que ofereix un gran ventall de possibilitats que permeten fer front a gran quantitat de problemàtiques. Poc a Poc s’ha anat prescindint el màxim possible de l’electrònica analògica i en el seu lloc s’han utilitzat sistemes microprocessats, PLDs o qualsevol altre dispositiu digital, que proporciona beneficis enlluernadors davant la fatigosa tasca d’implementar una solució analògica.Tot i aquesta tendència, és inevitable la utilització de l’electrònica analògica, ja que el mon que ens envolta és l’entorn en el que han de proporcionar servei els diferents dissenys que es realitzen, i aquest entorn no és discret sinó continu. Partint d’aquest punt ben conegut hem de ser conscients que com a mínim els filtres d’entrada i sortida de senyal juntament amb els convertidors D/A A/D mai desapareixeran.Així doncs, aquests circuits analògics, de la mateixa forma que els digitals, han de sercomprovats un cop dissenyats, és en aquest apartat on el nostre projecte desenvoluparà un paper protagonista, ja que serà la eina que ha de permetre obtenir les diferents senyals característiques d’un determinat circuit, per posteriorment realitzar els tests que determinaran si es compleix el rang de correcte funcionament, i en cas de no complir, poder concretar quin paràmetre és el causant del defecte

Re-usable ASIC integrationverification software architecture

Mikropiirien valmistus- ja suunnittelutekniikoiden kehittyminen mahdollistaa yhä monimutkaisempien mikropiirien valmistamisen. Piirien verifioinnista onkin tullut prosessin aikaa vievin osa,sillä kompleksisuuden kasvaessa kasvaa verifioinnin tarve eksponentiaalisesti. Vaikka erinäisiä strategioita piirien integroinnin verifiointiin on esitetty, mm. verifioinnin jakaminen koko suunnitteluprosessin ajalle, jopa yli puolet koko piirin suunnitteluun ja valmistukseen käytetystä työmäärästä kuluu verifiointiin. Uudelleenkäytettävät komponentit ovat pääosassa piirin suunnittelussa, mutta verifioinnissa uudelleenkäytettävyyttä ei ole otettu kunnolla käyttöön ainakaan verifiointiohjelmistojen osalta. Tämä diplomityö esittelee uudelleenkäytettävän mikropiirien verifiointiohjelmistoarkkitehtuurin, jolla saadaan verifiointitaakkaa vähennettyä poistamalla verifioinnissa käytettävien ohjelmistojen uudelleensuunnittelun ja toteuttamisen tarvetta.

Suurnopeushilaohjain IGB-transistoreille

Hilalta ohjattavien tehokytkimien, kuten IGBT tai MOSFET, ohjaaminen toteutetaan ohjausjännitettä muuttamalla. Hilaohjaimen tehtävä on ladata tehokytkimen hilakapasitanssia ohjattuun jännitteeseen. Hilaohjaimen siirtämän varauksen suuruuteen vaikuttaa hilakapasitanssin todellinen suuruus ja käytettävä ohjausjännite. Hilaohjaimen virrankäsittelykyky määrittää hilaohjaimen nopeuden siinä mielessä, että ohjattavan komponentin hilavaraus tulisi pystyä lataamaan ja purkamaan tietyssä suhteessa kytkentätaajuuteen. Kytkentätaajuuksien kasvaessa myös hilaohjaimen virrankäsittelykyky sekä hilaohjaimen teho joutuvat uudelleen arvioitaviksi. Työssä perehdytään IGBT:n toimintaan ja hilaohjainratkaisuihin suurilla kytkentätaajuuksilla. Työssä ontutkittu mahdollisuutta rakentaa IGBT:n hilaohjain jo markkinoilla olevista MOSFET:ien hilaohjaimista. Suurnopeushilaohjaimesta suunnitellaanja rakennetaan prototyyppi. Prototyypin suoriutumista tehtävistään tarkastellaan tekemällä mittauksia. Lopuksi arvioidaan asioita joiden tulee muuttua matkalla kohti megahertsien kytkentätaajuuksia.

Les territoires de l'industrie financière : quelles suites à la crise de 2008-2009 ?

Dans une perspective institutionnaliste et territoriale, cet article interroge le couplage entre la finance de marché d'une part et l'économie réelle d'autre part. La crise actuelle est présentée comme le résultat d'une autonomisation progressive de la finance vis-à-vis de l'économie réelle, qui peut être comprise comme la construction d'une géographie spécifique, caractérisée par une extrême concentration dans les principales places financières mondiales et d'un contrôle qui s'exerce à partir de là vers les régions productrices d'une part et vers les sources d'épargne d'autre part. L'économie réelle de son côté est restée organisée de manière plus traditionnelle, la cohérence du marché du travail et de l'accumulation des connaissances résidant toujours pour l'essentiel à l'échelle des régions et des nations. C'est aussi à ces échelles que se posent les préoccupations sociales et environnementales est qu'est donc organisée la reproduction des ressources. Dès lors, les réflexions sur un système financier alternatif nécessiteraient de repenser la manière dont on articule les investisseurs et les entreprises avec les contextes régionaux et nationaux qui leur permettent de développer leur fortune et de développer leurs activités.

Sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan ohjauksen toteutus FPGA-piireillä

Tässä diplomityössä tutustutaan sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan rakenteeseen ja ohjaukseen. Työssä tarkastellaan myös hajautetun järjestelmän testaamista ja ohjelmointia. Työssä toteutettiin sarjakytkentäisen taajuusmuuttajan modulaattori hajautetusti FPGA-piireille. Lisäksi diplomityössä kehitettiin ja toteutettiin optinen JTAG-rajapinta hajautetun järjestelmän testaukseen ja ohjelmointiin. Laboratoriokoelaitteisto koostui yhdeksästä taajuusmuuttajan ohjauskortista, LUT Master -ohjausyksiköstä ja dSPACE-ohjausjärjestelmästä. Laboratoriomittaukset tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston Säätötekniikan laboratoriossa.

Verkkovaihtosuuntaajan vektorisäädön toteutus FPGA-piirillä

Verkkovaihtosuuntaajalla pystytään muuntamaan tasajännite vaihtojännitteeksi ja päinvastoin. Verkkovaihtosuuntaajan toiminta perustuu tehokytkinten ohjaukseen ja sopivan modulointimenetelmän käyttöön. Vektorisäädössä vaihtosuuntaajanvirrat ja jännitteet esitetään kompleksitasossa, jolloin virta- ja jännitekomponentit voidaan esittää vektoreina. Vektorisäädössä verkkovaihtosuuntaajan ohjaustoteutetaan laskemalla kompleksitasossa vektoreille arvot, jotka tuottavat vaihtosuuntaajan lähtöön halutun vektorin. Koska FPGA-piirit mahdollistavat nopean rinnakkaisen laskennan, soveltuvat ne hyvin vektorisäädön toteuttamiseen. FPGA-piirien rakenteesta johtuen on säätöjärjestelmän suunnittelussa huomioitava kiinteän pilkun lukujen riittävä bittileveys ja järjestelmän diskretointiaika. Työssä suunnitellaan verkkovaihtosuuntaajan vektorisäätö ja tutkitaan bittileveyden vaikutusta säädön toteuttamiseen FPGA-piirillä. Bittileveyden tarkasteluun esitetään käytettäväksi tilastollisia menetelmiä. Työssä tarkastellaan kiinteän pilkun järjestelmän ja liukulukujärjestelmän erosuureen tilastollisia tunnusmerkkejä sekä histogrammia. Tarkasteluissa huomattiin, että maksimivirhe itsessään ei tarjoa riittävästi tietoa erosuureen jakautumisesta. Näin ollen maksimivirhe ei ole kaikissa tilanteissa sovelias menetelmä riittävän bittitarkkuuden määrittämiseen. Työssä esitetään riittävän bittitarkkuuden määrittelemiseen käytettäväksi otossuureista otosvarianssia, keskipoikkeamaa ja vaihteluväliä.

Hydraulisen kuristinmallin ja liikealustan ohjauksen kehittäminen reaaliaikasimulointiin

Diplomityön ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin hydraulisen kuristimen ominaisuuksia ja esiteltiin numeerisesti tehokas kuristinmalli käyttäenpolynomifunktiota virtauksen laminaarisen ja transitioalueen kuvaukseen. Puoliempiirisen mallin paremmuus tulee esille siinä, että kuristimen geometriatietoja ei tarvita laskettaessa virtausta paine-eron perusteella. Reaaliaikasimuloinnissa esiintyy kompromisseja tarkkuuden ja laskentanopeuden välillä. Tätä asiaa tutkittiin kahden virtausalueen kuristinmallilla. Transition paine-eron ja integrointiaika-askelen valinnan vaikutus tarkkuuteen ja laskentanopeuteen tutkittiin. Toisessa vaiheessa tutkittiin mahdollisimman hyvän liiketuntuman tuottamista liikealustalla ohjaussignaalia kehittämällä. Liikealustan liikeradan rajallisuudesta johtuen ohjauksessa on perinteisesti käytetty washout-suodatusta, joka erottelee simuloitavan järjestelmän kiihtyvyyssignaalista vain nopeatkiihtyvyydet. Tässä työssä tutkittiin hitaiden kiihtyvyyksien ottamista mukaan liikealustan ohjaukseen liikealustan liikeradan puitteissa. Tämä toteutettiin kuvaamalla hitaat kiihtyvyydet kallistamalla liikealustaa, jolloin käyttäjään kohdistuva voima saatiin kuvattua gravitaatiota hyväksi käyttäen.

Structural changes induced by daily music listening in the recovering brain after middle cerebral artery stroke: a voxel-based morphometry study

Music is a highly complex and versatile stimulus for the brain that engages many temporal, frontal, parietal, cerebellar, and subcortical areas involved in auditory, cognitive, emotional, and motor processing. Regular musical activities have been shown to effectively enhance the structure and function of many brain areas, making music a potential tool also in neurological rehabilitation. In our previous randomized controlled study, we found that listening to music on a daily basis can improve cognitive recovery and improve mood after an acute middle cerebral artery stroke. Extending this study, a voxel-based morphometry (VBM) analysis utilizing cost function masking was performed on the acute and 6-month post-stroke stage structural magnetic resonance imaging data of the patients (n = 49) who either listened to their favorite music [music group (MG), n = 16] or verbal material [audio book group (ABG), n = 18] or did not receive any listening material [control group (CG), n = 15] during the 6-month recovery period. Although all groups showed significant gray matter volume (GMV) increases from the acute to the 6-month stage, there was a specific network of frontal areas [left and right superior frontal gyrus (SFG), right medial SFG] and limbic areas [left ventral/subgenual anterior cingulate cortex (SACC) and right ventral striatum (VS)] in patients with left hemisphere damage in which the GMV increases were larger in the MG than in the ABG and in the CG. Moreover, the GM reorganization in the frontal areas correlated with enhanced recovery of verbal memory, focused attention, and language skills, whereas the GM reorganization in the SACC correlated with reduced negative mood. This study adds on previous results, showing that music listening after stroke not only enhances behavioral recovery, but also induces fine-grained neuroanatomical changes in the recovering brain.