Dynamical modeling and analysis of large cellular regulatory networks.

The dynamical analysis of large biological regulatory networks requires the development of scalable methods for mathematical modeling. Following the approach initially introduced by Thomas, we formalize the interactions between the components of a network in terms of discrete variables, functions, and parameters. Model simulations result in directed graphs, called state transition graphs. We are particularly interested in reachability properties and asymptotic behaviors, which correspond to terminal strongly connected components (or "attractors") in the state transition graph. A well-known problem is the exponential increase of the size of state transition graphs with the number of network components, in particular when using the biologically realistic asynchronous updating assumption. To address this problem, we have developed several complementary methods enabling the analysis of the behavior of large and complex logical models: (i) the definition of transition priority classes to simplify the dynamics; (ii) a model reduction method preserving essential dynamical properties, (iii) a novel algorithm to compact state transition graphs and directly generate compressed representations, emphasizing relevant transient and asymptotic dynamical properties. The power of an approach combining these different methods is demonstrated by applying them to a recent multilevel logical model for the network controlling CD4+ T helper cell response to antigen presentation and to a dozen cytokines. This model accounts for the differentiation of canonical Th1 and Th2 lymphocytes, as well as of inflammatory Th17 and regulatory T cells, along with many hybrid subtypes. All these methods have been implemented into the software GINsim, which enables the definition, the analysis, and the simulation of logical regulatory graphs.

Materials web de fiscalitat enfocats per competències per a fomentar l'aprenentatge autònom

La finalitat principal del projecte consisteix en el disseny d'un material web mitjançant el qual els estudiants puguin anar desenvolupant i perfeccionant les diferents competències de les assignatures que conformen l'àrea de fiscalitat del Grau de Dret. Per a desenvolupar aquest material web s’ha fet servir la plataforma virtual Moodle. Concretament, el projecte s’ha centrat en una assignatura de fiscalitat del Grau de Dret, tot i que els resultats obtinguts són perfectament traslladables a qualsevol assignatura del Grau de Dret o postgrau en matèries jurídiques. El pla de treball del projecte ha consistit en desenvolupar un material web enfocat per competències, mitjançant les eines disponibles a la plataforma Moodle en una assignatura de fiscalitat i analitzar les seves possibilitats i característiques, especialment pel que fa a la planificació docent i l’avaluació de l’aprenentatge, així com comprovar el nivell de satisfacció dels estudiants mitjançant la realització d’unes enquestes.

Materials de construcció : de l'aula a l'obra : una experiència d'aprenentatge actiu en un entorn no presencial

L’estudi dels materials de construcció és una part fonamental de la formació de l’estudiantat en l’àmbit de la Enginyeria Civil. En aquest context, una part rellevant de les assignatures de Química de Materials i Materials de Construcció és aquella que fa referència als diversos mètodes d’assaig i procediments que ens permeten analitzar i estudiar les característiques d’un material. Per aquesta raó, és de gran importància que els alumnes puguin disposar d’unes determinades hores en les quals l’aprenentatge es realitza a través de la pràctica en el laboratori dels procediments estudiats a classe i la realització d’un informe posterior en el qual quedin reflectits els coneixements adquirits durant l’activitat en el laboratori. Malauradament, la realització de pràctiques en el laboratori du aparellades una sèrie de limitacions (espai, temps, utilització de reactius perillosos o instrumental sofisticat), que fan que el nombre d’activitats d’aquesta mena sigui necessàriament restringit. D'altra banda, l'estudi dels materials només es completa quan els coneixements adquirits a l'aula i al laboratori surten d'aquests àmbits i es confronten amb les situacions reals amb les quals es pot trobar un enginyer durant l'exercici de la seva professió. L'organització de visites a diverses instal·lacions al llarg del curs cobreix en part aquesta necessitat, tot i alguns inconvenients logístics (grups nombrosos, alumnes de mobilitat reduïda i altres). La finalitat d'aquest projecte ha estat posar en funcionament una dinàmica de treball que permeti a l'estudiantat aprofundir en el coneixement dels materials de construcció i el seu comportament en situacions reals amb les quals es trobarà en l'exercici de la seva professió. Aquesta metodologia es basa en l'ús de materials audiovisuals elaborats sota criteris d'adequació pedagògica i que responen a les demandes professionals del futur enginyer. Les possibilitats ofertes per un entorn virtual d'aprenentatge (tecnologia Moodle) permeten el disseny d'activitats que motivin l’autoaprenentatge de l’alumnat.

Institucions polítiques de Catalunya : creació de materials docents en suport digital que fomentin la interacció amb l'estudiant a partir de la visualització de conceptes

Amb una plantilla, hem elaborat uns materials docents -l'objecte d'estudi dels quals és l’Estatut d'Autonomia de Catalunya de 2006, des d'una perspectiva jurídica -, que corresponen fonamentalment a l’assignatura “Institucions Polítiques de Catalunya” de 4rt. curs de la llicenciatura de Dret de la UAB. Els materials s’han penjat al web http://www.institucionspolitiques.com. L' objectiu de l’acció docent ha estat consolidar una eina interactiva, que fomenti la creativitat i el treball cooperatiu de l’estudiant, que permeti un rol més actiu del professorat, i finalment, es faciliti l’adaptació docent a l’espai europeu d’educació superior. L’experiència s'ha completat amb l’ús del mètode bimodal -campus virtual de la UAB -, amb visites a institucions públiques i amb l’assistència periòdica com a públic a programes de televisió de continguts relacionats amb la matèria. La plantilla per a desenvolupar els diversos temes del programa ha estat la següent: 1.- Redacció del tema; 2.- Visualització de conceptes: quadres sinòptics, esquemes, gràfics; 3.-Bibliografia bàsica. 4.-Legislació i jurisprudència. 5.-Text reproduït. 6.-Qüestions.7.-Temes per al debat. 8.-Test. 9.-Materials complementaris audiovisuals. 10.-Enllaços útils a la xarxa. L'experiència s’ha desenvolupat els dos darrers cursos acadèmics: 2006/07 i 2007/08, i ha girat entorn de l'elaboració i aplicació dels materials elaborats. Ha estat teòrica i pràctica a la vegada. S'ha prestat especial atenció a la feina de l'alumnat fora de l'aula, amb el conseqüent estudi previ i col·laboració en l’elaboració de materials. Cal destacar també que hem aconseguit augmentar la participació de l'alumnat a l’aula, i d'aquesta manera el rol del professor ha esdevingut més dinàmic. Els materials han permès un fàcil i ràpid accés dels estudiants, amb l’objectiu de gaudir d’unes sessions presencials més interactives, i s'ha connectat la Universitat amb la societat, a més de desenvolupar actituds cíviques o de consciència de país en una matèria tan sensible com és l'estudi del dret públic de Catalunya.

ATiPAP : desenvolupament de materials docents amb suport multimedia pels continguts d'Atenció, Percepció Auditiva i de la Parla adaptats als crédits ECTS i a l'EEES dins l'ensenyament de Psicologia

El projecte ha permès finançar el suport tècnic necessari per a poder desenvolupar materials informatitzats corresponents a activitats teòrico-pràctiques de l’assignatura troncal de la llicenciatura de Psicologia (actualment també en el Grau) “Percepció i Atenció”. Els materials desenvolupats corresponen a diferents punts del programa de l’assignatura i són els següents: demostració de la tècnica d’ombrejat per l’anàlisi de l’atenció focalitzada; parpelleig atencional en sèries de presentacions ràpides d’informació visual (RSVP); canvis encoberts de l’atenció i el mecanisme d’inhibició de retorn; efectes dels filtrats sobre la percepció de la parla i la música; il·lusions auditives i els principis d’organització de la informació sonora complexa; la percepció categòrica dels sons de la parla i la naturalesa continua del processament lèxic (paradigma d’obertura successiva o gating). Per totes aquelles activitats amb continguts de llenguatge, s’han desenvolupat dues versions equivalents, catalana i castellana, per permetre que els estudiants fessin la pràctica en la seva llengua dominant. A la primera fase del projecte, al llarg del curs 2006-07, es van preparar els materials i la programació de les diferents pràctiques i es van poder identificar alguns problemes que es van solucionar posteriorment. En el curs 2007-08 totes les activitats de pràctiques ja es van fer accessibles als estudiants (Plataforma Moodle, Campus Virtual) i la valoració sobre el seu funcionament, feta pels estudiants mitjançant qüestionaris, va ser satisfactòria en més d’un 95% dels casos (els únics problemes detectats estaven relacionats amb les característiques dels ordinadors del usuaris i del navegador utilitzat per accedir als materials). La valoració de les activitats per part dels estudiants va ser globalment positiva i, en el seu ús continuat al llarg dels cursos 2008-09 i 2009-10, s’ha observat una participació creixent (accés voluntari a les activitats) i un aprofitament millor de la informació presentada, que es tradueix en millores en les puntuacions obtingudes en les avaluacions de l'assignatura.

Producció de material docent per a ciència de materials mitjançant microscòpia electrònica de rastreig i làser confocal

Aquest projecte s'ha realitzat al Servei de Microscòpia de la Universitat Autònoma de Barcelona, i ha tingut una durada de dos anys (2006-2008). La finalitat d’aquest projecte ha estat l’elaboració de material didàctic basat en la captació d’imatges i l’edició de recursos pedagògics de suport digital aplicats a la ciència de materials. Es pretén millorar així la qualitat docent de les pràctiques de diverses assignatures dels ensenyaments de Física i d’Enginyeria de Materials utilitzant tècniques d’anàlisi actuals com són la Microscòpia Electrònica de Rastreig (MER) i la Microscòpia Optica (MO). Amb aquest projecte es vol fomentar també el treball interdisciplinari en equip entre professionals (docents i tècnics superiors de recerca) i acostar la teoria de les assignatures a la realització pràctica, facilitant el suport digital necessari per aconseguir un màxim aprofitament a les aules. Les imatges de MER i MO ajudaran als alumnes a familiaritzar-se amb el món de la recerca i la indústria.

Creació de materials per a l'aprenentatge autònom i guiat de la interpretació de conferències a nivell inicial i intermedi

El desenvolupament del projecte ens ha permès de crear materials per a l´aprenentatge autònom de la interpretació de conferències així com d´un material d´acompanyament i suport del procés d´aprenentatge no presencial. Aquests materials s´integren en les assignatures d´interpretació del Grau en Traducció i Interpretació i serveixen perquè els estudiants continuïn fent un treball guiat fora de l´aula. Es pot considerar també un material de suport a les classes presencials. Els materials desenvolupats cobreixen les cinc llengües dels nostres estudis (català, castellà, anglès, alemany i francès) i estan organitzats en dos blocs diferenciats: itineraris d´aprenentatge i banc de discursos. Aquesta divisió permet a l´estudiant treballar seguint dues opcions diferenciades: a) a partir d´una seqüenciació guiada de tasques; b) abordant directament la interpretació d´un discurs oral. El projecte s'ha dut a terme entre les universitats Pompeu Fabra i Autònoma de Barcelona, durant el període 2007- 2009.

Multimodel inference and multimodel averaging in empirical modeling of occupational exposure levels.

Empirical modeling of exposure levels has been popular for identifying exposure determinants in occupational hygiene. Traditional data-driven methods used to choose a model on which to base inferences have typically not accounted for the uncertainty linked to the process of selecting the final model. Several new approaches propose making statistical inferences from a set of plausible models rather than from a single model regarded as 'best'. This paper introduces the multimodel averaging approach described in the monograph by Burnham and Anderson. In their approach, a set of plausible models are defined a priori by taking into account the sample size and previous knowledge of variables influent on exposure levels. The Akaike information criterion is then calculated to evaluate the relative support of the data for each model, expressed as Akaike weight, to be interpreted as the probability of the model being the best approximating model given the model set. The model weights can then be used to rank models, quantify the evidence favoring one over another, perform multimodel prediction, estimate the relative influence of the potential predictors and estimate multimodel-averaged effects of determinants. The whole approach is illustrated with the analysis of a data set of 1500 volatile organic compound exposure levels collected by the Institute for work and health (Lausanne, Switzerland) over 20 years, each concentration having been divided by the relevant Swiss occupational exposure limit and log-transformed before analysis. Multimodel inference represents a promising procedure for modeling exposure levels that incorporates the notion that several models can be supported by the data and permits to evaluate to a certain extent model selection uncertainty, which is seldom mentioned in current practice.

Complementarities between mathematical and computational modeling: the case of the repeated Prisoners' Dilemma

We study the properties of the well known Replicator Dynamics when applied to a finitely repeated version of the Prisoners' Dilemma game. We characterize the behavior of such dynamics under strongly simplifying assumptions (i.e. only 3 strategies are available) and show that the basin of attraction of defection shrinks as the number of repetitions increases. After discussing the difficulties involved in trying to relax the 'strongly simplifying assumptions' above, we approach the same model by means of simulations based on genetic algorithms. The resulting simulations describe a behavior of the system very close to the one predicted by the replicator dynamics without imposing any of the assumptions of the mathematical model. Our main conclusion is that mathematical and computational models are good complements for research in social sciences. Indeed, while computational models are extremely useful to extend the scope of the analysis to complex scenarios hard to analyze mathematically, formal models can be useful to verify and to explain the outcomes of computational models.

Estudi del procés de tall per a la millora dels esbocats en materials AHSS

En aquest projecte es presenta un estudi sobre punxonats i esbocats per a materials d’Alt límit elàstic (Acers AHSS; Advanced High Strength Steels), amb l’objectiu d’aconseguir saber quin és el millor procés de tall per aconseguir esbocats correctes. Utilitzant la premsa hidràulica de la Fundació Centre Tecnològic de Manresa (CTM) es realitza el punxonat i els esbocats a tots els materials per tal d’avaluar el seu comportament alhora de ser esbocats. A partir d’aquests resultats obtindrem les gràfiques de ràtio d’esbocat per a cadascun dels materials en els diferents sentits de esbocat. Com a mètode alternatiu del procés de tall, es realitzen unes mostres amb tall per aigua. S’observarà si els esbocats trenquen o no trenquen i en quines condicions ho fan. Una vegada realitzats aquests assajos, es procedirà a realitzar l’estudi de microdureses amb un indentador Vickers per tal de comprovar l’afectació de l’operació de tall en la microestructura del material. Es realitzarà també algun perfil de dureses utilitzant el Nanoindentador. Per finalitzar el projecte, s’inclourà un apartat de conclusions i un estudi mediambiental produït com a conseqüència de l’elaboració del projecte, així com un pressupost total d’aquest.

Materials per a una edició crítica i comentada del París e Viana català

Edició crítica del París e Viana català que té com a testimoni de base l'incunable de Girona de 1495, que es conserva a la Biblioteca Reial de Copenhaguen. El treball conté una anàlisi comparativa de les variants de l'edició de Girona i de les de l'edició de Barcelona. Es desmenteix la hipòtesi de Cátedra (1986: 37-38), segons la qual el Curial e Güelfa podria dependre del París e Viana i s'argumenta la inconveniència de classificar aquesta novel·la cavalleresca com a ficció sentimental. Les notes permeten resseguir els motius literaris comuns que constitueixen el relat

The stabilizing effects of the acquired immunity on the schistosomiasis transmission modeling - the sensitivity Analysis

A mathematical model is proposed to analyze the effects of acquired immunity on the transmission of schistosomiasis in the human host. From this model the prevalence curve dependent on four parameters can be obtained. These parameters were estimated fitting the data by the maximum likelihood method. The model showed a good retrieving capacity of real data from two endemic areas of schistosomiasis: Touros, Brazil (Schistosoma mansoni) and Misungwi, Tanzania (S. haematobium). Also, the average worm burden per person and the dispersion of parasite per person in the community can be obtained from the model. In this paper, the stabilizing effects of the acquired immunity assumption in the model are assessed in terms of the epidemiological variables as follows. Regarded to the prevalence curve, we calculate the confidence interval, and related to the average worm burden and the worm dispersion in the community, the sensitivity analysis (the range of the variation) of both variables with respect to their parameters is performed.

Synchronous versus asynchronous modeling of gene regulatory networks.

MOTIVATION: In silico modeling of gene regulatory networks has gained some momentum recently due to increased interest in analyzing the dynamics of biological systems. This has been further facilitated by the increasing availability of experimental data on gene-gene, protein-protein and gene-protein interactions. The two dynamical properties that are often experimentally testable are perturbations and stable steady states. Although a lot of work has been done on the identification of steady states, not much work has been reported on in silico modeling of cellular differentiation processes. RESULTS: In this manuscript, we provide algorithms based on reduced ordered binary decision diagrams (ROBDDs) for Boolean modeling of gene regulatory networks. Algorithms for synchronous and asynchronous transition models have been proposed and their corresponding computational properties have been analyzed. These algorithms allow users to compute cyclic attractors of large networks that are currently not feasible using existing software. Hereby we provide a framework to analyze the effect of multiple gene perturbation protocols, and their effect on cell differentiation processes. These algorithms were validated on the T-helper model showing the correct steady state identification and Th1-Th2 cellular differentiation process. AVAILABILITY: The software binaries for Windows and Linux platforms can be downloaded from http://si2.epfl.ch/~garg/genysis.html.

Preliminary regional rockfall hazard mapping using LIDAR-based slope frequency distribution and CONEFALL modeling

A factor limiting preliminary rockfall hazard mapping at regional scale is often the lack of knowledge of potential source areas. Nowadays, high resolution topographic data (LiDAR) can account for realistic landscape details even at large scale. With such fine-scale morphological variability, quantitative geomorphometric analyses become a relevant approach for delineating potential rockfall instabilities. Using digital elevation model (DEM)-based ?slope families? concept over areas of similar lithology and cliffs and screes zones available from the 1:25,000 topographic map, a susceptibility rockfall hazard map was drawn up in the canton of Vaud, Switzerland, in order to provide a relevant hazard overview. Slope surfaces over morphometrically-defined thresholds angles were considered as rockfall source zones. 3D modelling (CONEFALL) was then applied on each of the estimated source zones in order to assess the maximum runout length. Comparison with known events and other rockfall hazard assessments are in good agreement, showing that it is possible to assess rockfall activities over large areas from DEM-based parameters and topographical elements.

Functional analysis and structural modeling of human APOBEC3G reveal the role of evolutionarily conserved elements in the inhibition of human immunodeficiency virus type 1 infection and Alu transposition.

Retroelements are important evolutionary forces but can be deleterious if left uncontrolled. Members of the human APOBEC3 family of cytidine deaminases can inhibit a wide range of endogenous, as well as exogenous, retroelements. These enzymes are structurally organized in one or two domains comprising a zinc-coordinating motif. APOBEC3G contains two such domains, only the C terminal of which is endowed with editing activity, while its N-terminal counterpart binds RNA, promotes homo-oligomerization, and is necessary for packaging into human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) virions. Here, we performed a large-scale mutagenesis-based analysis of the APOBEC3G N terminus, testing mutants for (i) inhibition of vif-defective HIV-1 infection and Alu retrotransposition, (ii) RNA binding, and (iii) oligomerization. Furthermore, in the absence of structural information on this domain, we used homology modeling to examine the positions of functionally important residues and of residues found to be under positive selection by phylogenetic analyses of primate APOBEC3G genes. Our results reveal the importance of a predicted RNA binding dimerization interface both for packaging into HIV-1 virions and inhibition of both HIV-1 infection and Alu transposition. We further found that the HIV-1-blocking activity of APOBEC3G N-terminal mutants defective for packaging can be almost entirely rescued if their virion incorporation is forced by fusion with Vpr, indicating that the corresponding region of APOBEC3G plays little role in other aspects of its action against this pathogen. Interestingly, residues forming the APOBEC3G dimer interface are highly conserved, contrasting with the rapid evolution of two neighboring surface-exposed amino acid patches, one targeted by the Vif protein of primate lentiviruses and the other of yet-undefined function.