Sotilassovelluksissa käytettävät vaimenemismallit VHF-taajuusalueella

Radioaalloilla on rajallinen kantama. Tämän kantaman rajallisuus johtuu radioaaltojen vaimenemisesta yhteysvälillä etäisyyden ja esteiden vaikutuksesta. VHF-taajuusalueella (30–300 MHz) radioaaltojen eteneminen tapahtuu pääosin näköyhteysreittiä, minkä vuoksi niiden vaimenemista pystytään ennustamaan tyydyttävällä tarkkuudella. Vaimenemisen ennustamiseen on käytössä kehittyneitä ohjelmistosovelluksia, kuten ranskalainen HTZ re -ohjelmisto, mutta yleisluontoinen työväline karkeaan mallintamiseen puuttuu. Tutkielmassa selvitetään kirjallisuuskatsauksen avulla mitkä ulkoiset tekijät vaikuttavat VHF-vastaanottimelle saapuvan signaalin voimakkuuteen, esitellään radioaaltojen etenemiseen liittyviä peruskäsitteitä sekä kuvataan esimerkki mahdollisuudesta yksinkertaisella tavalla mallintaa yhteysväli maastokartan perusteella. Tutkielmassa esitetään valikoitu määrä sotilassovelluksissa käytettyjä yleisimpiä vaimenemismalleja kuten vapaan tilan eteneminen, kahden säteen eteneminen sekä esteiden vaimennuksen ennustamiseen käytettävä veitsenterämalli. Lisäksi esitetään yleisimpiä yhteysvälin kokonaisvaimenemisen ennustamiseen käytettyjä laskentametodeja kuten Kansainvälisen televiestintäliiton (ITU) diffraktiomalli ja HTZ Warfare -ohjelmistoon varta vasten luotu ns. Fresnelin metodi. Tutkielmassa kuvataan matemaattisen mallinnuksen ja kolmen laskuesimerkin avulla, kuinka vertailuun valikoidut kokonaisvaimenemisen ennustamismetodit tuottavat toisistaan poikkeavia arvioita sekä selvitetään, mistä nämä erot johtuvat. Laskuesimerkkien tulosten perusteella havaittiin eri laskentametodien tuottavan suuresti toisistaan poikkeavia ennusteita. Tämä johtuu muun muassa mallien erilaisista painotuksista antennien korkeuden huomioimisessa sekä erilaisesta tavasta käsitellä yhteysvälin esteitä. Samassa yhteydessä havaittiin, että mikään vertailluissa malleista ei itsessään ota huomioon taajuuden nostamisen aiheuttamaa kasvuston vaimennuksen kasvamista. Kirjallisuuskatsauksen perusteella ITU:n suositusasiakirjoilla on vakiintunut asema vaimenemisen mallintamisessa ja niitä hyödyntäessään käyttäjällä on tukenaan laajan tiedeyhteisön vertaisarvioitu tutkimus. Myös HTZ Warfare -ohjelmiston Fresnelin metodin on yksittäisissä Suomessa suoritetuissa mittaustutkimuksissa havaittu tuottavan hyviä tuloksia. Kokonaisuudessaan tutkielmassa havaittiin, että yksi malli ei sovellu kaikkeen. Tämän vuoksi mallinnusta suorittavan on syytä tuntea erilaisten mallien toimintaperiaatteet ja niistä aiheutuvat mahdolliset rajoitteet. Ymmärryksen lisäämisen ohella yksinkertaisten mallien tunteminen mahdollistaa niiden soveltamisen toimintaolosuhteissa, joissa varsinaisia mallinnusohjelmistoja ei jostain syystä ole käytettävissä. Työn ohessa esitetty taulukkolaskentapohja ohjaa käyttäjäänsä ja mahdollistaa yksinkertaisten vaimenemismallien avulla laskemisen maastokartan tarjoamilla pohjatiedoilla. Taulukkolaskentasovellus sisältyy tutkielman CD-ROM-julkaisuun.

Far infrared reflectance and optical properties of organic superconductor (TMTSF)2ClO4 /

Polarized reflectance measurements of the quasi I-D charge-transfer salt (TMTSFh CI04 were carried out using a Martin-Puplett-type polarizing interferometer and a 3He refrigerator cryostat, at several temperatures between 0.45 K and 26 K, in the far infrared, in the 10 to 70 cm- 1 frequency range. Bis-tetramethyl-tetraselena-fulvalene perchlorate crystals, grown electrochemically and supplied by K. Behnia, of dimensions 2 to 4 by 0.4 by 0.2 mm, were assembled on a flat surface to form a mosaic of 1.5 by 3 mm. The needle shaped crystals were positioned parallel to each other along their long axis, which is the stacking direction of the planar TMTSF cations, exposing the ab plane face (parallel to which the sheets of CI04 anions are positioned). Reflectance measurements were performed with radiation polarized along the stacking direction in the sample. Measurements were carried out following either a fast (15-20 K per minute) or slow (0.1 K per minute) cooling of the sample. Slow cooling permits the anions to order near 24 K, and the sample is expected to be superconducting below 1.2 K, while fast cooling yields an insulating state at low temperatures. Upon the slow cooling the reflectance shows dependence with temperature and exhibits the 28 cm- 1 feature reported previously [1]. Thermoreflectance for both the 'slow' and 'fast' cooling of the sample calculated relative to the 26 K reflectance data indicates that the reflectance is temperature dependent, for the slow cooling case only. A low frequency edge in the absolute reflectance is assigned an electronic origin given its strong temperature dependence in the relaxed state. We attribute the peak in the absolute reflectance near 30 cm-1 to a phonon coupled to the electronic background. Both the low frequency edge and the 30 cm-1 feature are noted te shift towards higher frequcncy, upon cntering the superconducting state, by an amount of the order of the expected superconducting energy gap. Kramers-Kronig analysis was carried out to determine the optical conductivity for the slowly cooled sample from the measured reflectance. In order to do so the low frequency data was extrapolated to zero frequency using a Hagen-Ru bens behaviour, and the high frequency data was extended with the data of Cao et al. [2], and Kikuchi et al. [3]. The real part of the optical conductivity exhibits an asymmetric peak at 35 cm-1, and its background at lower frequencies seems to be losing spectral weight with lowering of the temperature, leading us to presume that a narrow peak is forming at even lower frequencies.

The cardiovascular hemodynamic responses to various levels of orthostatic stress in children

The ability of the cardiovascular system to quickly and efficiently adapt to an orthostatic stress is vital for the human body to function on earth. The way in which the various aspects of the cardiovascular system work together to counteract an orthostatic stress has been previously quantified in the adult population. However, there are still many unknowns surrounding the topic of how the cardiovascular system functions to cope with this same stress in children. The purpose of this study was to describe the cardiovascular hemodynamic adaptations to various levels of orthostatic stress induced using a lower body negative pressure (LBNP) chamber in pre-pubertal boys. A secondary purpose was to determine indices of baroreceptor sensitivity (BRS) at both rest and during low levels of LBNP in this same pediatric sample. Finally, this study aimed to compare the relative responses to LBNP between the children and adults. To complete the study 20 healthy pre-pubertal boys and adult males (9.3 ± 1.1 and 23 ± 1.8 years of age respectively) were recruited and randomly exposed to three levels of LBNP (15, 20 and 25 mmHg). At rest and during the application of the LBNP heart rate (HR), manual and bcat-by-beat systolic (SBP), diastolic (DBP) and mean arterial blood pressure (MAP) were monitored continuously. Aortic diameter was measured at rest and peak aortic blood velocity (PV) was recorded continuously for at least I minute during each baseline and LBNP condition. From the raw data HR, stroke volume (SV), cardiac output (Q), total peripheral resistance (TPR), low frequency baroreceptor sensitivity (LF BRS), high frequency baroreceptor sensitivity (HF BRS) and LFIIIF ratio were calculated. At rest, llR wa'i higher and SBP, SV, Q and LF/HF ratio were lower in the children compared to the adult males (pgJ.05). In response to the increasing LEN!> IIR and TPR increased, and LF BRS. SV and Q decreased in the adult group (pSf).05). while the same levels of LBNP caused an increase in TPR and a decrease in SBP, SV and Q in the children (pSf).05). Although not significant, the LF/HF ratio in the adult group showed an increasing trend in response to increased negative pressure (p=O.088). As for resting BRS, there were no significant differences in LF or HF BRS between the children and the adults despite a tendency for both measures to be 18% lower in the children. Also the LF/HF ratio was almost significantly greater in the adults compared to the children (p=O.057). In addition, a comparison between the relative adult and child responses to LBNP yielded no significant group by level interactions. This result should be taken with caution though, as the low sample size and high measurement variability generated very low statistical power for this analysis. In conclusion, the results of this study suggest that the hemodynamic adaptations to an orthostatic stress were less pronounced in the prepubertal males, most likely due to an underdeveloped autonomic system. These results need to be strengthened by further research before any implications can be derived for health care purposes.

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).

Reproduction in the temperate crayfish, Orconectes rusticus: intermale aggression, copulatary behaviour, and sperm competition

The chelipeds of Orconectes rusticus are sexually dimorphic; males possessing the larger. Males use their chelae in intermale aggressive interactions, both to threaten, and assault opponents. In dyadic interactions males with larger chelae were dominant over otherwise physically similar opponents. A high frequency of attack behaviour, coupled with a low frequency of threats during these interactions indicates that actual physical contact is required for opponent assessment. Large clawed males oriented females into the copulatory position faster than small clawed males. Females more frequently escaped the precopulatory-grasp attempts of small clawed males. Additionally, male-female pairs that included a large clawed male remained in copula longer than pairs that included a small clawed male. Sperm of the second male to mate took precedence over the sperm of the primary male. Sperm precedence was incomplete; about 900/0 paternity accrued to the second male.

Autonomic regulation and blood pressure in children

Vagal baroreflex sensitivity (BRS) is a measure of short term blood pressure (BP) regulation through alterations in heart rate. Low BRS reflects impaired autonomic system regulation and has been found to be a surrogate marker for cardiovascular health. In particular, it has found to be associated with the pathogenesis of adult hypertension. However, only limited information exists as to the negative consequences of childhood BP on baroreflex function. The objective of this study was to investigate BRS in children with 2 different BP profiles while controlling for the effects of age, maturation, sex, and body composition. A preliminary subsample of 11-14 year-old children from the HBEAT (Heart Behavioural Environmental Assessment Team) Study was selected. The children were divided into 2 BP groups; high BP (HBP; 2:95tl1 percentile, n=21) and normal BP (NBP; <90th percentile, n=85). Following an initial 15 minutes of supine rest, 5 minutes of continuous beat-to-beat BP (Finapres) and RR interval (RRI) were recorded (standard ECG). Spectral indices were computed using Fast Fourier Transform and transfer function analysis was used to compute BRS. High frequency (HF) and low frequency (LF) power spectral areas were set to 0.15-0.4 Hz and 0.04-0.15 Hz, respectively. Body composition was measured using body mass index. After adjusting for body composition, maturation, age and sex ANCOV A results were as follows; LF and HF BRS, LF and HF RRI, and RRI total power were lower in the HBP versus NBP participants (p<0.05). As well, LF IHF SBP ratio was significantly higher in the HBP compared to the NBP group (p<0.05). The regression coefficients (unstandardized B) indicated that in changing groups (NBP to HBP) LF and HF BRS decreases by 4.04 and 6.18 ms/mmHg, respectively. Thus, as BP increases, BRS decreases. These data suggest that changes in autonomic activity occur in children who have HBP, regardless of age, sex, maturation, and body composition. Thus, despite their young age and relatively short amount of time having high BP compared with adults, these children are already demonstrating poor BP regulation and reduced cardiovagal activity. Given that childhood BP is associated with hypertension in adulthood, there is a growing concern in regards to the current cardiovascular health of our children and future adults.

Baroreflex sensitivity and developmental coordination disorder

Developmental coordination disorder (DCD) is a motor coordination disorder that is characterized by impairment of motor skills which leads to challenges with performing activities of daily living. Children with DCD have been shown to be less physically active and have increased body fatness. This is an important finding since a sedentary lifestyle and obesity are risk factors for cardiovascular disease. One indicator of cardiovascular health is baroreflex sensitivity (BRS), which is a measure of short term BP regulation that is accomplished through changes in HR. Diminished BRS is predictive of cardiovascular morbidity and mortality. The purpose of this study was to investigate BRS in 117 children aged 12 to 13 years with probable DCD (pOCO) and their matched controls with normal coordination. Following 15 minutes of supine rest, five minutes of continuous beat-by-beat blood pressure (Finapres) and RR interval were recorded (standard ECG). Spectral indices were computed using Fast Fourier Transform and transfer function analysis was used to compute BRS. High frequency and low frequency power spectral areas were set to 0.15-0.6 Hz and 0.04-0.15 Hz, respectively. BRS was compared between groups with an independent t-test and the difference was not significant. It is likely that a difference in BRS was not seen between groups since the difference in BMI between groups was small. As well, differences in BRS may not have manifested yet at this early age. However, the cardiovascular health of this population still deserves attention since differences in body composition and fitness were found between groups.

Evolutionary Origin and Maintenance of Sociality in the Small Carpenter Bees

Many arthropods exhibit behaviours precursory to social life, including adult longevity, parental care, nest loyalty and mutual tolerance, yet there are few examples of social behaviour in this phylum. The small carpenter bees, genus Ceratina, provide important insights into the early stages of sociality. I described the biology and social behaviour of five facultatively social species which exhibit all of the preadaptations for successful group living, yet present ecological and behavioural characteristics that seemingly disfavour frequent colony formation. These species are socially polymorphic with both / solitary and social nests collected in sympatry. Social colonies consist of two adult females, one contributing both foraging and reproductive effort and the second which remains at the nest as a passive guard. Cooperative nesting provides no overt reproductive benefits over solitary nesting, although brood survival tends to be greater in social colonies. Three main theories explain cooperation among conspecifics: mutual benefit, kin selection and manipulation. Lifetime reproductive success calculations revealed that mutual benefit does not explain social behaviour in this group as social colonies have lower per capita life time reproductive success than solitary nests. Genetic pedigrees constructed from allozyme data indicate that kin selection might contribute to the maintenance of social nesting -, as social colonies consist of full sisters and thus some indirect fitness benefits are inherently bestowed on subordinate females as a result of remaining to help their dominant sister. These data suggest that the origin of sociality in ceratinines has principal costs and the great ecological success of highly eusociallineages occurred well after social origins. Ecological constraints such as resource limitation, unfavourable weather conditions and parasite pressure have long been considered some of the most important selective pressures for the evolution of sociality. I assessed the fitness consequences of these three ecological factors for reproductive success of solitary and social colonies and found that nest sites were not limiting, and the frequency of social nesting was consistent across brood rearing seasons. Local weather varied between seasons but was not correlated with reproductive success. Severe parasitism resulted in low reproductive success and total nest failure in solitary nests. Social colonies had higher reproductive success and were never extirpated by parasites. I suggest that social nesting represents a form of bet-hedging. The high frequency of solitary nests suggests that this is the optimal strategy when parasite pressure is low. However, social colonies have a selective advantage over solitary nesting females during periods of extreme parasite pressure. Finally, the small carpenter bees are recorded from all continents except Antarctica. I constructed the first molecular phylogeny of ceratinine bees based on four gene regions of selected species covering representatives from all continents and ecological regions. Maximum parsimony and Bayesian Inference tree topology and fossil dating support an African origin followed by an Old World invasion and New World radiation. All known Old World ceratinines form social colonies while New World species are largely solitary; thus geography and phylogenetic inertia are likely predictors of social evolution in this genus. This integrative approach not only describes the behaviour of several previously unknown or little-known Ceratina species, bu~ highlights the fact that this is an important, though previously unrecognized, model for studying evolutionary transitions from solitary to social behaviour.

Bullying, cyberbullying & sexuality: “Everyone needs a good friend”

Bullying is a pervasive social issue that occurs in numerous contexts and is particularly recognized in populations that are easily targeted. Individuals who identify as Lesbian, Gay, Bisexual, and Questioning (LGBQ) are at an increased risk of victimization. Using mixed methodology involving 40 participants (N= 20) LGBQ and (N = 20) non-LGBQ and 10 subsequent in-depth interviews, this study examined prevalence rates of (cyber)bullying on the basis of sexual orientation. Results indicate a high frequency of direct and indirect bullying of LGBQ as compared to non-LGBQ youth. Ten interviews revealed themes that precipitate victimization such as the lack of understanding of LGBQ issues, educational shortfalls, societal and stereotypical beliefs. Results highlight the importance and need of formal and informal support (i.e. peer and online support).

Macroeconomic News and Exchange Rates: Evidence of Unstable Effect

Although the link between macroeconomic news announcements and exchange rates is well documented in recent literature, this connection may be unstable. By using a broad set of macroeconomic news announcements and high frequency forex data for the Euro/Dollar, Pound/Dollar and Yen/Dollar from Nov 1, 2004 to Mar 31, 2014, we obtain two major findings with regards to this instability. First, many macroeconomic news announcements exhibit unstable effects with certain patterns in foreign exchange rates. These news effects may change in magnitude and even in their sign over time, over business cycles and crises within distinctive contexts. This finding is robust because the results are obtained by applying a Two-Regime Smooth Transition Regression Model, a Breakpoints Regression Model, and an Efficient Test of Parameter Instability which are all consistent with each other. Second, when we explore the source of this instability, we find that global risks and the reaction by central bank monetary policy to these risks to be possible factors causing this instability.

Macroeconomic News Effects and Foreign Exchange Jumps

This thesis investigates how macroeconomic news announcements affect jumps and cojumps in foreign exchange markets, especially under different business cycles. We use 5-min interval from high frequency data on Euro/Dollar, Pound/Dollar and Yen/Dollar from Nov. 1, 2004 to Feb. 28, 2015. The jump detection method was proposed by Andersen et al. (2007c), Lee & Mykland (2008) and then modified by Boudt et al. (2011a) for robustness. Then we apply the two-regime smooth transition regression model of Teräsvirta (1994) to explore news effects under different business cycles. We find that scheduled news related to employment, real activity, forward expectations, monetary policy, current account, price and consumption influences forex jumps, but only FOMC Rate Decisions has consistent effects on cojumps. Speeches given by major central bank officials near a crisis also significantly affect jumps and cojumps. However, the impacts of some macroeconomic news are not the same under different economic states.

Reduced power output in skeletal muscles devoid of skMLCK: RLC phosphorylation contributes to peak performance

Regulatory light chain (RLC) phosphorylation in fast twitch muscle is catalyzed by skeletal myosin light chain kinase (skMLCK), a reaction known to increase muscle force, work, and power. The purpose of this study was to explore the contribution of RLC phosphorylation on the power of mouse fast muscle during high frequency (100 Hz) concentric contractions. To determine peak power shortening ramps (1.05 to 0.90 Lo) were applied to Wildtype (WT) and skMLCK knockout (skMLCK-/-) EDL muscles at a range of shortening velocities between 0.05-0.65 of maximal shortening velocity (Vmax), before and after a conditioning stimulus (CS). As a result, mean power was increased to 1.28 ± 0.05 and 1.11 ± .05 of pre-CS values, when collapsed for shortening velocity in WT and skMLCK-/-, respectively (n = 10). In addition, fitting each data set to a second order polynomial revealed that WT mice had significantly higher peak power output (27.67 ± 1.12 W/ kg-1) than skMLCK-/- (25.97 ± 1.02 W/ kg-1), (p < .05). No significant differences in optimal velocity for peak power were found between conditions and genotypes (p > .05). Analysis with Urea Glycerol PAGE determined that RLC phosphate content had been elevated in WT muscles from 8 to 63 % while minimal changes were observed in skMLCK-/- muscles: 3 and 8 %, respectively. Therefore, the lack of stimulation induced increase in RLC phosphate content resulted in a ~40 % smaller enhancement of mean power in skMLCK-/-. The increase in power output in WT mice suggests that RLC phosphorylation is a major potentiating component required for achieving peak muscle performance during brief high frequency concentric contractions.

Caractérisation électro-clinique des convulsions fébriles et risque d’épilepsie

Environ 2-3% d’enfants avec convulsions fébriles (CF) développent une épilepsie, mais les outils cliniques existants ne permettent pas d’identifier les enfants susceptibles de développer une épilepsie post-convulsion fébrile. Des études ont mis en évidence des anomalies d’EEG quantifiée, et plus particulièrement en réponse à la stimulation lumineuse intermittente (SLI), chez des patients épileptiques. Aucune étude n’a analysé ces paramètres chez l’enfant avec CF et il importe de déterminer s’ils sont utiles pour évaluer le pronostic des CF. Les objectifs de ce programme de recherche étaient d’identifier, d’une part, des facteurs de risque cliniques qui déterminent le développement de l’épilepsie après des CF et, d’autre part, des marqueurs électrophysiologiques quantitatifs qui différencieraient les enfants avec CF des témoins et pourraient aider à évaluer leur pronostic. Afin de répondre à notre premier objectif, nous avons analysé les dossiers de 482 enfants avec CF, âgés de 3 mois à 6 ans. En utilisant des statistiques de survie, nous avons décrit les facteurs de risque pour développer une épilepsie partielle (antécédents prénataux, retard de développement, CF prolongées et focales) et généralisée (antécédents familiaux d’épilepsie, CF récurrentes et après l’âge de 4 ans). De plus, nous avons identifié trois phénotypes cliniques distincts ayant un pronostic différent : (i) CF simples avec des antécédents familiaux de CF et sans risque d’épilepsie ultérieure; (ii) CF récurrentes avec des antécédents familiaux d’épilepsie et un risque d’épilepsie généralisée; (iii) CF focales avec des antécédents familiaux d’épilepsie et un risque d’épilepsie partielle. Afin de répondre à notre deuxième objectif, nous avons d’abord analysé les potentiels visuels steady-state (PEVSS) évoqués par la SLI (5, 7,5, 10 et 12,5 Hz) en fonction de l’âge. Le tracé EEG de haute densité (128 canaux) a été enregistré chez 61 enfants âgés entre 6 mois et 16 ans et 8 adultes normaux. Nous rapportons un développement topographique différent de l’alignement de phase des composantes des PEVSS de basses (5-15 Hz) et de hautes (30-50 Hz) fréquences. Ainsi, l’alignement de phase des composantes de basses fréquences augmente en fonction de l’âge seulement au niveau des régions occipitale et frontale. Par contre, les composantes de hautes fréquences augmentent au niveau de toutes les régions cérébrales. Puis, en utilisant cette même méthodologie, nous avons investigué si les enfants avec CF présentent des anomalies des composantes gamma (50-100 Hz) des PEVSS auprès de 12 cas de CF, 5 frères et sœurs des enfants avec CF et 15 témoins entre 6 mois et 3 ans. Nous montrons une augmentation de la magnitude et de l’alignement de phase des composantes gamma des PEVSS chez les enfants avec CF comparés au groupe témoin et à la fratrie. Ces travaux ont permis d’identifier des phénotypes électro-cliniques d’intérêt qui différencient les enfants avec CF des enfants témoins et de leur fratrie. L’étape suivante sera de vérifier s’il y a une association entre les anomalies retrouvées, la présentation clinique et le pronostic des CF. Cela pourrait éventuellement aider à identifier les enfants à haut risque de développer une épilepsie et permettre l’institution d’un traitement neuroprotecteur précoce.

Evaluation du systeme nerveux autonome dans l'hypertension arterielle essentielle

L’analyse spectrale de la fréquence cardiaque, de la pression artérielle systolique, de la pression artérielle diastolique ainsi que de la respiration par la transformée de Fourier rapide, est considérée comme une technique non invasive pour la détermination de l’activité du système nerveux autonome (SNA). Dans une population de sujets normaux volontaires, nous avons obtenu à l’état basal, des oscillations de basses fréquences (0,05-0,15Hz) reliées au système nerveux sympathique autonome et des oscillations de hautes fréquences (0,2Hz) représentant sur les intervalles entre chaque ondes R de l’électrocardiogramme (RR), l’arythmie sinusale respiratoire correspondant à une activité vagale. Nous avons comparé les tests de stimulation du système nerveux sympathique autonome déclenché par le passage de la position de repos (en décubitus dorsal), à la position orthostatique volontaire et le passage de la position de repos à la position orthostatique avec la table basculante à 60o. Nous avons également comparé un groupe normotendu à un groupe hypertendu qui a été soumis au passage du repos à l’orthostation volontaire et pour lesquels nous avons évalué la sensibilité du baroréflexe et la réponse sympathique par la mesure des catécholamines circulantes. Dans un groupe de sujets ayant une hypertension artérielle essentielle, nous avons évalué l’effet de la thérapie hypotensive, par le Trandolapril qui est un Inhibiteur de l’enzyme de conversion (IEC) de l`angiotensine. Dans ce groupe hypertendu, nous avons procédé, en plus de la stimulation sympathique par l’orthostation volontaire, à un exercice isométrique de trois minutes à 30 % de la force maximale. Nous avons également complété notre évaluation par la mesure de la densité de récepteurs ß2 adrénergiques sur lymphocytes et par la mesure des indices de contractilité à l’aide de l’échocardiographie en M mode. Les résultats ont montré, dans les groupes normaux volontaires, dans les deux types de stimulation du système nerveux sympathique par la position orthostatique, une augmentation significative des catécholamines plasmatiques avec une augmentation de la fréquence cardiaque et des basses fréquences de RR, confirmant ainsi que l’on est en état de stimulation sympathique. On observe en même temps une diminution significative des hautes fréquences de RR, suggérant un retrait vagal lors de cette stimulation. On a observé au test de la table basculante six cas d’hypotension orthostatique. On a comparé la position orthostatique volontaire entre le groupe de sujets normaux et le groupe de sujets hypertendus. L’analyse spectrale croisée de RR et de la pression artérielle systolique a permis d’évaluer dans l’hypertension artérielle (HTA), essentielle une sensibilité du baroréflexe atténuée, accompagnée d’une réactivité vagale réduite en présence d’une activité et d’une réactivité sympathique augmentées suggérant une altération sympathovagale dans l’HTA. Dans le groupe de sujets hypertendus traités (Trandolapril 2mg/jour), nous avons identifié un groupe de répondeurs au traitement par le Trandolapril et un groupe de non répondeurs à ce type de thérapie anti-hypertensive. Le groupe répondeur avait un profil hyper-adrénergique avec une hyper-réactivité sympathique, une fréquence cardiaque et des pressions artérielles diastolique et systolique plus élevées au repos. Dans le groupe total traité au Trandolapril, la densité des récepteurs ß2 adrénergiques a doublé, après thérapie, alors que la réactivité des basses fréquences obtenues à l’analyse spectrale a augmenté. Nous avons montré dans notre étude qu’un IECA a pu inhiber le mécanisme facilitateur de l’angII sur les terminaisons nerveuses sympathiques et a permis ainsi de réduire l’hyperactivité sympathique et le mécanisme de « down regulation » des récepteurs ß2 adrénergiques rendant ainsi l’expression de l’influence du SNA post synaptique plus efficace. Dans l’ensemble de nos protocoles cliniques, par l’utilisation de l’analyse spectrale des signaux RR, de la pression artérielle systolique,de la pression artérielle diastolique et de la respiration, nous avons montré que cette technique non invasive permet de décrire et de mieux comprendre les mécanismes physiologiques, physiopathologiques et pharmacologiques reliés au système nerveux autonome et à l’hypertension artérielle essentielle.

Imagerie à haut contraste et caractérisation d'exoplanètes par la spectroscopie intégrale de champ

Cette thèse porte sur l’amélioration des techniques d’imagerie à haut-contraste permettant la détection directe de compagnons à de faibles séparations de leur étoile hôte. Plus précisément, elle s’inscrit dans le développement du Gemini Planet Imager (GPI) qui est un instrument de deuxième génération pour les télescopes Gemini. Cette caméra utilisera un spectromètre à champ intégral (SCI) pour caractériser les compagnons détectés et pour réduire le bruit de tavelure limitant leur détection et corrigera la turbulence atmosphérique à un niveau encore jamais atteint en utilisant deux miroirs déformables dans son système d’optique adaptative (OA) : le woofer et le tweeter. Le woofer corrigera les aberrations de basses fréquences spatiales et de grandes amplitudes alors que le tweeter compensera les aberrations de plus hautes fréquences ayant une plus faible amplitude. Dans un premier temps, les performances pouvant être atteintes à l’aide des SCIs présentement en fonction sur les télescopes de 8-10 m sont investiguées en observant le compagnon de l’étoile GQ Lup à l’aide du SCI NIFS et du système OA ALTAIR installés sur le télescope Gemini Nord. La technique de l’imagerie différentielle angulaire (IDA) est utilisée pour atténuer le bruit de tavelure d’un facteur 2 à 6. Les spectres obtenus en bandes JHK ont été utilisés pour contraindre la masse du compagnon par comparaison avec les prédictions des modèles atmosphériques et évolutifs à 8−60 MJup, où MJup représente la masse de Jupiter. Ainsi, il est déterminé qu’il s’agit plus probablement d’une naine brune que d’une planète. Comme les SCIs présentement en fonction sont des caméras polyvalentes pouvant être utilisées pour plusieurs domaines de l’astrophysique, leur conception n’a pas été optimisée pour l’imagerie à haut-contraste. Ainsi, la deuxième étape de cette thèse a consisté à concevoir et tester en laboratoire un prototype de SCI optimisé pour cette tâche. Quatre algorithmes de suppression du bruit de tavelure ont été testés sur les données obtenues : la simple différence, la double différence, la déconvolution spectrale ainsi qu’un nouvel algorithme développé au sein de cette thèse baptisé l’algorithme des spectres jumeaux. Nous trouvons que l’algorithme des spectres jumeaux est le plus performant pour les deux types de compagnons testés : les compagnons méthaniques et non-méthaniques. Le rapport signal-sur-bruit de la détection a été amélioré d’un facteur allant jusqu’à 14 pour un compagnon méthanique et d’un facteur 2 pour un compagnon non-méthanique. Dernièrement, nous nous intéressons à certains problèmes liés à la séparation de la commande entre deux miroirs déformables dans le système OA de GPI. Nous présentons tout d’abord une méthode utilisant des calculs analytiques et des simulations Monte Carlo pour déterminer les paramètres clés du woofer tels que son diamètre, son nombre d’éléments actifs et leur course qui ont ensuite eu des répercussions sur le design général de l’instrument. Ensuite, le système étudié utilisant un reconstructeur de Fourier, nous proposons de séparer la commande entre les deux miroirs dans l’espace de Fourier et de limiter les modes transférés au woofer à ceux qu’il peut précisément reproduire. Dans le contexte de GPI, ceci permet de remplacer deux matrices de 1600×69 éléments nécessaires pour une séparation “classique” de la commande par une seule de 45×69 composantes et ainsi d’utiliser un processeur prêt à être utilisé plutôt qu’une architecture informatique plus complexe.