Detection of nitrogen deficiency in wheat from spectral reflectance indices and basic crop eco-physiological concepts

We tested the capacity of several published multispectral indices to estimate the nitrogen nutrition of wheat canopies grown under different levels of water supply and plant density and derived a simple canopy reflectance index that is greatly independent of those factors. Planar domain geometry was used to account for mixed signals from the canopy and soil when the ground cover was low. A nitrogen stress index was developed, which adjusts shoot %N for plant biomass and area, thereby accounting for environmental conditions that affect growth, such as crop water status. The canopy chlorophyll content index (CCCi) and the modified spectral ratio planar index (mSRPi) could explain 68 and 69% of the observed variability in the nitrogen nutrition of the crop as early as Zadoks 33, irrespective of water status or ground cover. The CCCi was derived from the combination of 3 wavebands 670, 720 and 790 nm, and the mSRPi from 445, 705 and 750 nm, together with broader bands in the NIR and RED. The potential for their spatial application over large fields/paddocks is discussed.

Cortical processing of musical pitch as reflected by behavioural and electrophysiological evidence

In a musical context, the pitch of sounds is encoded according to domain-general principles not confined to music or even to audition overall but common to other perceptual and cognitive processes (such as multiple pattern encoding and feature integration), and to domain-specific and culture-specific properties related to a particular musical system only (such as the pitch steps of the Western tonal system). The studies included in this thesis shed light on the processing stages during which pitch encoding occurs on the basis of both domain-general and music-specific properties, and elucidate the putative brain mechanisms underlying pitch-related music perception. Study I showed, in subjects without formal musical education, that the pitch and timbre of multiple sounds are integrated as unified object representations in sensory memory before attentional intervention. Similarly, multiple pattern pitches are simultaneously maintained in non-musicians' sensory memory (Study II). These findings demonstrate the degree of sophistication of pitch processing at the sensory memory stage, requiring neither attention nor any special expertise of the subjects. Furthermore, music- and culture-specific properties, such as the pitch steps of the equal-tempered musical scale, are automatically discriminated in sensory memory even by subjects without formal musical education (Studies III and IV). The cognitive processing of pitch according to culture-specific musical-scale schemata hence occurs as early as at the sensory-memory stage of pitch analysis. Exposure and cortical plasticity seem to be involved in musical pitch encoding. For instance, after only one hour of laboratory training, the neural representations of pitch in the auditory cortex are altered (Study V). However, faulty brain mechanisms for attentive processing of fine-grained pitch steps lead to inborn deficits in music perception and recognition such as those encountered in congenital amusia (Study VI). These findings suggest that predispositions for exact pitch-step discrimination together with long-term exposure to music govern the acquisition of the automatized schematic knowledge of the music of a particular culture that even non-musicians possess.

Comparison of Culture and a Novel 5' Taq Nuclease Assay for Direct Detection of Campylobacter fetus subsp. venerealis in Clinical Specimens from Cattle

A Campylobacter fetus subsp. venerealis-specific 5' Taq nuclease PCR assay using a 3' minor groove binder-DNA probe (TaqMan MGB) was developed based on a subspecies-specific fragment of unknown identity (S. Hum, K. Quinn, J. Brunner, and S. L. On, Aust. Vet. J. 75:827-831, 1997). The assay specifically detected four C. fetus subsp. venerealis strains with no observed cross-reaction with C. fetus subsp. fetus-related Campylobacter species or other bovine venereal microflora. The 5' Taq nuclease assay detected approximately one single cell compared to 100 and 10 cells in the conventional PCR assay and 2,500 and 25,000 cells from selective culture from inoculated smegma and mucus, respectively. The respective detection limits following the enrichments from smegma and mucus were 5,000 and 50 cells/inoculum for the conventional PCR compared to 500 and 50 cells/inoculum for the 5' Taq nuclease assay. Field sampling confirmed the sensitivity and the specificity of the 5' Taq nuclease assay by detecting an additional 40 bulls that were not detected by culture. Urine-inoculated samples demonstrated comparable detection of C. fetus subsp. venerealis by both culture and the 5' Taq nuclease assay; however, urine was found to be less effective than smegma for bull sampling. Three infected bulls were tested repetitively to compare sampling tools, and the bull rasper proved to be the most suitable, as evidenced by the improved ease of specimen collection and the consistent detection of higher levels of C. fetus subsp. venerealis. The 5' Taq nuclease assay demonstrates a statistically significant association with culture (2 = 29.8; P < 0.001) and significant improvements for the detection of C. fetus subsp. venerealis-infected animals from crude clinical extracts following prolonged transport.

Detection of Helicobacter pullorum in meat chickens in Australia

The bacterial genus Helicobacter is a member of the Campylobacteriales in the Epsilonproteobacteria subphylum, and is comprised of organisms that are morphologically similar to Campylobacter. The term ‘campylobacteria’ is used to encompass the genera Campylobacter, Arcobacter, Helicobacter and Anaerobiospirillum. Helicobacter was separated from the genus Campylobacter in 1989. Helicobacter spp have been isolated from gastric tissue or intestinal contents of humans and a wide range of animal species, with some associated with disease...

Molecular and serological detection of A. centrale- and A. marginale-infected cattle grazing within an endemic area

A reverse line blot hybridization (RLB) one-stage nested PCR (nPCR) for Anaplasma centrale and a nested PCR for Anaplasma marginale were used to detect infected cattle grazing within an endemic region in Israel. A novel set of PCR primers and oligonucleotide probes based on a 16S ribosomal RNA gene was designed for RLB detection of both Anaplasma species, and the performance of the molecular assays compared. The immunofluorescent antibody test (IFA) was used to detect antibodies to both Anaplasma species, whereas, a highly sensitive and specific competitive enzyme-linked immunosorbent assay (cELISA) was used to detect antibodies in A. centrale-vaccinated cattle. The RLB and the nested PCR procedures showed bacteremia with sensitivity of 50 infected erythrocytes per milliliter. Up to 93% of the A. centrale vaccinates carried specific antibodies that were detected by cELISA, and up to 71% of the vaccinated cattle were found to be naturally infected with A. marginale according to the PCR and the RLB assays. Nevertheless, no severe outbreaks of A. marginale infection occurred among vaccinated herds in this endemic region. It appears that both, molecular tools and serology are useful for evaluation of the vaccine efficacy. In the light of wide natural field infection with A. marginale, strong recommendations to continue the A. centrale vaccination program regime will continue until a new generation of non-blood-based vaccine will be developed.

Detection and characterisation of strong resistance to phosphine in Brazilian Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrychidae)

As failure to control Rhyzopertha dominica (F.) with phosphine is a common problem in the grain-growing regions of Brazil, a study was undertaken to investigate the frequency, distribution and strength of phosphine resistance in R. dominica in Brazil. Nineteen samples of R. dominica were collected between 1991 and 2003 from central storages where phosphine fumigation had failed to control this species. Insects were cultured without selection until testing in 2005. Each sample was tested for resistance to phosphine on the basis of the response of adults to discriminating concentrations of phosphine (20 and 48 h exposures) and full dose-response assays (48 h exposure). Responses of the Brazilian R. dominica samples were compared with reference susceptible, weak-resistance and strong-resistance strains from Australia in parallel assays. All Brazilian population samples showed resistance to phosphine: five were diagnosed with weak resistance and 14 with strong resistance. Five samples showed levels of resistance similar to the reference strong-resistance strain. A representative highly resistant sample was characterised by exposing mixed-age cultures to a range of constant concentrations of phosphine for various exposure periods. Time to population extinction (TPE) and time to 99.9% suppression of population (LT99.9) values of this sample were generally similar to those of the reference strong-resistance strain. For example, at 0.1, 0.5 and 1.0 mg L-1, LT99.9 values for BR33 and the reference strong-resistance strain were respectively 21, 6.4 and 3.7 days and 17, 6.2 and 3.8 days. With both strains, doubling phosphine concentrations to 2 mg L -1 resulted in increased LT99.9 and TPE. High level and frequency of resistance in all population samples, some of which had been cultured without selection for up to 12 years, suggest little or no fitness deficit associated with phosphine resistance. The present research indicates that widespread phosphine resistance may be developing in Brazil. Fumigation practices should be monitored and resistance management plans implemented to alleviate further resistance development.

The assessment of TGGE for the detection of interspecific and intergeneric DNA-marker polymorphism within Solanaceae

RFLP markers are currently the most appropriate marker system for the identification of uncharacterised polymorphism at the interspecific and intergeneric level. Given the benefits of a PCR-based marker system and the availability of sequence information for many Solanaceous cDNA clones, it is now possible to target conserved fragments, for primer development, that flank sequences possessing interspecific polymorphism. The potential outcome is the development of a suite of markers that amplify widely in Solanaceae. Temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) is a relatively inexpensive gel-based system that is suitable for the detection of most single-base changes. TGGE can be used to screen for both known and unknown polymorphisms, and has been assessed here, for the development of PCR-based markers that are useful for the detection of interspecific variation within Solanaceae. Fifteen markers are presented where differences between Lycopersicon esculentum and L. pennellii have been detected by TGGE. The markers were assessed on a wider selection of plant species and found to be potentially useful for the identification of interspecific and intergeneric polymorphism in Solanaceous plants.

Enhancing human action recognition with region proposals

Deep convolutional network models have dominated recent work in human action recognition as well as image classification. However, these methods are often unduly influenced by the image background, learning and exploiting the presence of cues in typical computer vision datasets. For unbiased robotics applications, the degree of variation and novelty in action backgrounds is far greater than in computer vision datasets. To address this challenge, we propose an “action region proposal” method that, informed by optical flow, extracts image regions likely to contain actions for input into the network both during training and testing. In a range of experiments, we demonstrate that manually segmenting the background is not enough; but through active action region proposals during training and testing, state-of-the-art or better performance can be achieved on individual spatial and temporal video components. Finally, we show by focusing attention through action region proposals, we can further improve upon the existing state-of-the-art in spatio-temporally fused action recognition performance.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.

Tarkkaavaisuuden vaikutus puheen merkityssisällön käsittelyyn: Aivojen herätevastetutkimus

Semantic processing can be studied with semantic priming. Target words that are preceded by semantically related prime words are recognized faster and more accurately than targets preceded by unrelated prime words. Semantic priming also affects the magnitude of the N400 event-related potential. The response is smaller to a target word when it is preceded by a related than an unrelated prime word. The effect is called the N400 effect. It is not yet clear, however, how attention modulates semantic priming and the N400 effect. This study investigated how the direction of attention affects the semantic processing of speech. The N400 effect was studied in experimental conditions in which the subjects attention was directed 1) away from the speech stimuli, 2) to phonological features of the speech stimuli, and 3) to semantic features of the speech stimuli. The first aim of the study was to investigate whether the N400 effect for spoken words is dependent on attention to the auditory information. The second aim was to study the differences in the N400 effect when attention is directed to the semantic or other features of speech stimuli. The results showed an N400 effect even when attention was directed away from the speech stimuli. The N400 effect was, however, stronger in conditions during which the speech stimuli were attended. The magnitude of the behavioral semantic priming and the N400 effect did not differ between the conditions during which attention was directed to the semantic or phonological features of the words. The findings indicate that the semantic processing of spoken words is not dependent on attention to auditory information. Furthermore, the results suggest that whether or not semantic processing is relevant for the task performance does not affect the semantic processing of attended spoken words.

Self-rating scales in the assessment of current and childhood symptoms of attention deficit hyperactivity disorder in adults

Objective: Attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is a life-long condition, but because of its historical status as a self-remitting disorder of childhood, empirically validated and reliable methods for the assessment of adults are scarce. In this study, the validity and reliability of the Wender Utah Rating Scale (WURS) and the Adult Problem Questionnaire (APQ), which survey childhood and current symptoms of ADHD, respectively, were studied in a Finnish sample. Methods: The self-rating scales were administered to adults with an ADHD diagnosis (n = 38), healthy control participants (n = 41), and adults diagnosed with dyslexia (n = 37). Items of the self-rating scales were subjected to factor analyses, after which the reliability and discriminatory power of the subscales, derived from the factors, were examined. The effects of group and gender on the subscales of both rating scales were studied. Additionally, the effect of age on the subscales of the WURS was investigated. Finally, the diagnostic accuracy of the total scores was studied. Results: On the basis of the factor analyses, a four-factor structure for the WURS and five-factor structure for the APQ had the best fit to the data. All of the subscales of the APQ and three of the WURS achieved sufficient reliability. The ADHD group had the highest scores on all of the subscales of the APQ, whereas two of the subscales of the WURS did not statistically differ between the ADHD and the Dyslexia group. None of the subscales of the WURS or the APQ was associated with the participant's gender. However, one subscale of the WURS describing dysthymia was positively correlated with the participant's age. With the WURS, the probability of a correct positive classification was .59 in the current sample and .21 when the relatively low prevalence of adult ADHD was taken into account. The probabilities of correct positive classifications with the APQ were .71 and .23, respectively. Conclusions: The WURS and the APQ can provide accurate and reliable information of childhood and adult ADHD symptoms, given some important constraints. Classifications made on the basis of the total scores are reliable predictors of ADHD diagnosis only in populations with a high proportion of ADHD and a low proportion of other similar disorders. The subscale scores can provide detailed information of an individual's symptoms if the characteristics and limitations of each domain are taken into account. Improvements are suggested for two subscales of the WURS.