985 resultados para specific force
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The Escherichia coli protein DbpA is unique in its subclass of DEAD box RNA helicases, because it possesses ATPase-specific activity toward the peptidyl transferase center in 23S rRNA. Although its remarkable ATPase activity had been well defined toward various substrates, its RNA helicase activity remained to be characterized. Herein, we show by using biochemical assays and atomic force microscopy that DbpA exhibits ATP-stimulated unwinding activity of RNA duplex regardless of its primary sequence. This work presents an attempt to investigate the action of DEAD box proteins by a single-molecule visualization methodology. Our atomic force microscopy images enabled us to observe directly the unwinding reaction of a DEAD box helicase on long stretches of double-stranded RNA. Specifically, we could differentiate between the binding of DbpA to RNA in the absence of ATP and the formation of a Y-shaped intermediate after its progression through double-stranded RNA in the presence of ATP. Recent studies have questioned the designation of DbpA, in particular, and DEAD box proteins in general as RNA helicases. However, accumulated evidence and the results reported herein suggest that these proteins are indeed helicases that resemble in many aspects the DNA helicases.
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Direct imaging with the atomic force microscope has been used to identify specific nucleotide sequences in plasmid DNA molecules. This was accomplished using EcoRI (Gln-111), a mutant of the restriction enzyme that has a 1000-fold greater binding affinity than the wild-type enzyme but with cleavage rate constants reduced by a factor of 10(4). ScaI-linearized plasmids with single (pBS+) and double (pGEM-luc and pSV-beta-galactosidase) EcoRI recognition sites were imaged, and the bound enzyme was localized to a 50- to 100-nt resolution. The high affinity for the EcoRI binding site exhibited by this mutant endonuclease, coupled with an observed low level of nonspecific binding, should prove valuable for physically mapping large DNA clones by direct atomic force microscope imaging.
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DNA methyltransferases modify specific cytosines and adenines within 2-6 bp recognition sequences. We used scanning force microscopy and gel shift analysis to show that M.HhaI, a cytosine C-5 DNA methyltransferase, causes only a 2 degree bend upon binding its recognition site. Our results are consistent with prior crystallographic analysis showing that the enzyme stabilizes an extrahelical base while leaving the DNA duplex otherwise unperturbed. In contrast, similar analysis of M.EcoRI, an adenine N6 DNA methyltransferase, shows an average bend angle of approximately 52 degrees. This distortion of DNA conformation by M.EcoRI is shown to be important for sequence-specific binding.
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A methodology has been developed for the study of molecular recognition at the level of single events and for the localization of sites on biosurfaces, in combining force microscopy with molecular recognition by specific ligands. For this goal, a sensor was designed by covalently linking an antibody (anti-human serum albumin, polyclonal) via a flexible spacer to the tip of a force microscope. This sensor permitted detection of single antibody-antigen recognition events by force signals of unique shape with an unbinding force of 244 +/- 22 pN. Analysis revealed that observed unbinding forces originate from the dissociation of individual Fab fragments from a human serum albumin molecule. The two Fab fragments of the antibody were found to bind independently and with equal probability. The flexible linkage provided the antibody with a 6-nm dynamical reach for binding, rendering binding probability high, 0.5 for encounter times of 60 ms. This permitted fast and reliable detection of antigenic sites during lateral scans with a positional accuracy of 1.5 nm. It is indicated that this methodology has promise for characterizing rate constants and kinetics of molecular recognition complexes and for molecular mapping of biosurfaces such as membranes.
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A scanning force microscope was converted to an electrostatic force microscope by charging the usually neutral cantilever with phospholipids. The electrostatic force microscope was used to study surface electrostatic charges of samples in aqueous solutions. Lysozymes, DEAE-Sephadex beads, 3-propyltriethoxysilane-treated glass and mica were imaged in water or phosphate buffer with electrostatic force microscopy. The adhesion force measured when a charged probe and oppositely charged specimen interacted was up to 500 times greater than when a bare probe was used. This dramatic increase in measured adhesion force can be attributed to the energy required to break the salt bridges formed between the charged probe and the specimen. The use of phospholipids to functionalize the cantilever tip allows the incorporation of other biomolecules and ligands that can be used as biologically specific tips (e.g., receptors, drugs) for the study of intermolecular interactions.
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In order to equip architecture students with ambitious detail designing ability, related courses of the architecture programs should deal with subjects which are rather rare and unusual for real life practices in order to prevent students copying standard details. In 2015 an innovative project brief has been given to architecture students of Istanbul Technical University. The scenario given in the brief is to design a research station for the first group of Turkish scientist, to be built in one of the coldest and most arid regions on earth; the Antarctica. The performance requirements given in the brief were determined to prevent the students from copying details from any kind of resources as the total number of details generated in real life for those conditions are very limited and specific. The method used has demonstrated a great success and creative detail solutions were generated by the students. In the paper, the innovative coursework brief for bettering the detail design ability of architecture students is explained and the output of the studio is presented.
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This paper investigates the relationship between female labour force participation rates and economic growth in southern Mediterranean countries. A two-step methodology involving econometric estimations and the use of a general equilibrium model was used for this purpose. The econometric estimations suggest that there is a U-shaped relationship between economic growth and female labour force participation rates and they indicate the presence of region-specific barriers impeding women's entry into the labour force in southern Mediterranean countries. The econometric results were fed into a general equilibrium model, the GEM-E3-MEDPRO, which was used to simulate two alternative assumptions on developments in female labour participation rates in the region up to 2030. The first of these simulated changes in female labour force participation rates arising from income level trends projected for the period 2015–2030 in southern Mediterranean countries. The second assumed the lowering of region-specific barriers which deter female labour force participation. The results of these simulations suggest that lower female labour force participation rates may lead to marginally lower economic growth in the region, while the removal of region-specific barriers to female labour force participation may encourage economic growth. This has important policy implications, suggesting that policies intended to remove such barriers could help to promote the growth of the region's economies.
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While sales managers spend much of their time resolving sales force-related problems, existing theory offers little insight into the social exchange processes which occur in problem resolution situations. Using a qualitative inquiry method rooted in grounded theory, we uncover three key social exchange contributions used by sales managers when dealing with problem situations in the sales force: sales manager responsiveness, caring, and aggressiveness. We then show that the extent to which managers use these exchange contributions in problem situations is a function of manager characteristics, problem-specific characteristics, and the situational context. We also show that the extent to which managers invest in these three social exchange contributions has implications for the quality for the interpersonal relationships between salespeople and their managers, and for the effectiveness of problem resolution activity.
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Proteins are specialized molecules that catalyze most of the reactions that can sustain life, and they become functional by folding into a specific 3D structure. Despite their importance, the question, "how do proteins fold?" - first pondered in in the 1930's - is still listed as one of the top unanswered scientific questions as of 2005, according to the journal Science. Answering this question would provide a foundation for understanding protein function and would enable improved drug targeting, efficient biofuel production, and stronger biomaterials. Much of what we currently know about protein folding comes from studies on small, single-domain proteins, which may be quite different from the folding of large, multidomain proteins that predominate the proteomes of all organisms.
In this thesis I will discuss my work to fill this gap in understanding by studying the unfolding and refolding of large, multidomain proteins using the powerful combination of single-molecule force-spectroscopy experiments and molecular dynamic simulations.
The three model proteins studied - Luciferase, Protein S, and Streptavidin - lend insight into the inter-domain dependence for unfolding and the subdomain stabilization of binding ligands, and ultimately provide new insight into atomistic details of the intermediate states along the folding pathway.
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With the main focus on safety, design of structures for vibration serviceability is often overlooked or mismanaged, resulting in some high profile structures failing publicly to perform adequately under human dynamic loading due to walking, running or jumping. A standard tool to inform better design, prove fitness for purpose before entering service and design retrofits is modal testing, a procedure that typically involves acceleration measurements using an array of wired sensors and force generation using a mechanical shaker. A critical but often overlooked aspect is using input (force) to output (response) relationships to enable estimation of modal mass, which is a key parameter directly controlling vibration levels in service.
This paper describes the use of wireless inertial measurement units (IMUs), designed for biomechanics motion capture applications, for the modal testing of a 109 m footbridge. IMUs were first used for an output-only vibration survey to identify mode frequencies, shapes and damping ratios, then for simultaneous measurement of body accelerations of a human subject jumping to excite specific vibrations modes and build up bridge deck accelerations at the jumping location. Using the mode shapes and the vertical acceleration data from a suitable body landmark scaled by body mass, thus providing jumping force data, it was possible to create frequency response functions and estimate modal masses.
The modal mass estimates for this bridge were checked against estimates obtained using an instrumented hammer and known mass distributions, showing consistency among the experimental estimates. Finally, the method was used in an applied research application on a short span footbridge where the benefits of logistical and operational simplicity afforded by the highly portable and easy to use IMUs proved extremely useful for an efficient evaluation of vibration serviceability, including estimation of modal masses.
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The machining of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composite presents a significant challenge to the industry, and a better understanding of machining mechanism is the essential fundament to enhance the machining quality. In this study, a new energy based analytical method was developed to predict the cutting forces in orthogonal machining of unidirectional CFRP with fiber orientations ranging from 0° to 75°. The subsurface damage in cutting was also considered. Thus, the total specific energy for cutting has been estimated along with the energy consumed for forming new surfaces, friction, fracture in chip formation and subsurface debonding. Experiments were conducted to verify the validity of the proposed model.
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The underlying mechanisms for the nucleation of carbon nanotubes as well as their helicity, remain elusive. Here, using van der Waals dispersion force calculations implemented within density functional theory, we study the cap formation, believed to be responsible for the chirality of surface-catalyzed carbon nanotubes. We find the energetics associated with growth along different facets to be independent of the surface orientation and that the growth across an edge along the axis of the metal particle leads to a perfect honeycomb lattice in a curved geometry. The formation of defects in the graphene matrix, which bend the carbon plane, requires that two or more graphene embryos with significantly different growth axis merge. Such scenario is only possible at the front- or back-end of the metal particle where growth symmetry is broken. The graphene embryos reconstruct their hexagonal structure into pentagons, heptagons, and octagons counterpart to accommodate the tube curvature.
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Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.
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Dans cette thèse, nous abordons le contrôle moteur du mouvement du coude à travers deux approches expérimentales : une première étude psychophysique a été effectuée chez les sujets humains, et une seconde implique des enregistrements neurophysiologiques chez le singe. Nous avons recensé plusieurs aspects non résolus jusqu’à présent dans l’apprentissage moteur, particulièrement concernant l’interférence survenant lors de l’adaptation à deux ou plusieurs champs de force anti-corrélés. Nous avons conçu un paradigme où des stimuli de couleur aident les sujets à prédire la nature du champ de force externe actuel avant qu’ils ne l’expérimentent physiquement durant des mouvements d’atteinte. Ces connaissances contextuelles faciliteraient l’adaptation à des champs de forces en diminuant l’interférence. Selon le modèle computationnel de l’apprentissage moteur MOSAIC (MOdular Selection And Identification model for Control), les stimuli de couleur aident les sujets à former « un modèle interne » de chaque champ de forces, à s’en rappeler et à faire la transition entre deux champs de force différents, sans interférence. Dans l’expérience psychophysique, quatre groupes de sujets humains ont exécuté des mouvements de flexion/extension du coude contre deux champs de forces. Chaque force visqueuse était associée à une couleur de l’écran de l’ordinateur et les deux forces étaient anti-corrélées : une force résistante (Vr) a été associée à la couleur rouge de l’écran et l’autre, assistante (Va), à la couleur verte de l’écran. Les deux premiers groupes de sujets étaient des groupes témoins : la couleur de l’écran changeait à chaque bloc de 4 essais, tandis que le champ de force ne changeait pas. Les sujets du groupe témoin Va ne rencontraient que la force assistante Va et les sujets du groupe témoin Vr performaient leurs mouvements uniquement contre une force résistante Vr. Ainsi, dans ces deux groupes témoins, les stimuli de couleur n’étaient pas pertinents pour adapter le mouvement et les sujets ne s’adaptaient qu’à une seule force (Va ou Vr). Dans les deux groupes expérimentaux, cependant, les sujets expérimentaient deux champs de forces différents dans les différents blocs d’essais (4 par bloc), associés à ces couleurs. Dans le premier groupe expérimental (groupe « indice certain », IC), la relation entre le champ de force et le stimulus (couleur de l’écran) était constante. La couleur rouge signalait toujours la force Vr tandis que la force Va était signalée par la couleur verte. L’adaptation aux deux forces anti-corrélées pour le groupe IC s’est avérée significative au cours des 10 jours d’entraînement et leurs mouvements étaient presque aussi bien ajustés que ceux des deux groupes témoins qui n’avaient expérimenté qu’une seule des deux forces. De plus, les sujets du groupe IC ont rapidement démontré des changements adaptatifs prédictifs dans leurs sorties motrices à chaque changement de couleur de l’écran, et ceci même durant leur première journée d’entraînement. Ceci démontre qu’ils pouvaient utiliser les stimuli de couleur afin de se rappeler de la commande motrice adéquate. Dans le deuxième groupe expérimental, la couleur de l’écran changeait régulièrement de vert à rouge à chaque transition de blocs d’essais, mais le changement des champs de forces était randomisé par rapport aux changements de couleur (groupe « indice-incertain », II). Ces sujets ont pris plus de temps à s’adapter aux champs de forces que les 3 autres groupes et ne pouvaient pas utiliser les stimuli de couleurs, qui n’étaient pas fiables puisque non systématiquement reliés aux champs de forces, pour faire des changements prédictifs dans leurs sorties motrices. Toutefois, tous les sujets de ce groupe ont développé une stratégie ingénieuse leur permettant d’émettre une réponse motrice « par défaut » afin de palper ou de sentir le type de la force qu’ils allaient rencontrer dans le premier essai de chaque bloc, à chaque changement de couleur. En effet, ils utilisaient la rétroaction proprioceptive liée à la nature du champ de force afin de prédire la sortie motrice appropriée pour les essais qui suivent, jusqu’au prochain changement de couleur d’écran qui signifiait la possibilité de changement de force. Cette stratégie était efficace puisque la force demeurait la même dans chaque bloc, pendant lequel la couleur de l’écran restait inchangée. Cette étude a démontré que les sujets du groupe II étaient capables d’utiliser les stimuli de couleur pour extraire des informations implicites et explicites nécessaires à la réalisation des mouvements, et qu’ils pouvaient utiliser ces informations pour diminuer l’interférence lors de l’adaptation aux forces anti-corrélées. Les résultats de cette première étude nous ont encouragés à étudier les mécanismes permettant aux sujets de se rappeler d’habiletés motrices multiples jumelées à des stimuli contextuels de couleur. Dans le cadre de notre deuxième étude, nos expériences ont été effectuées au niveau neuronal chez le singe. Notre but était alors d’élucider à quel point les neurones du cortex moteur primaire (M1) peuvent contribuer à la compensation d’un large éventail de différentes forces externes durant un mouvement de flexion/extension du coude. Par cette étude, nous avons testé l’hypothèse liée au modèle MOSAIC, selon laquelle il existe plusieurs modules contrôleurs dans le cervelet qui peuvent prédire chaque contexte et produire un signal de sortie motrice approprié pour un nombre restreint de conditions. Selon ce modèle, les neurones de M1 recevraient des entrées de la part de plusieurs contrôleurs cérébelleux spécialisés et montreraient ensuite une modulation appropriée de la réponse pour une large variété de conditions. Nous avons entraîné deux singes à adapter leurs mouvements de flexion/extension du coude dans le cadre de 5 champs de force différents : un champ nul ne présentant aucune perturbation, deux forces visqueuses anti-corrélées (assistante et résistante) qui dépendaient de la vitesse du mouvement et qui ressemblaient à celles utilisées dans notre étude psychophysique chez l’homme, une force élastique résistante qui dépendait de la position de l’articulation du coude et, finalement, un champ viscoélastique comportant une sommation linéaire de la force élastique et de la force visqueuse. Chaque champ de force était couplé à une couleur d’écran de l’ordinateur, donc nous avions un total de 5 couleurs différentes associées chacune à un champ de force (relation fixe). Les singes étaient bien adaptés aux 5 conditions de champs de forces et utilisaient les stimuli contextuels de couleur pour se rappeler de la sortie motrice appropriée au contexte de forces associé à chaque couleur, prédisant ainsi leur sortie motrice avant de sentir les effets du champ de force. Les enregistrements d’EMG ont permis d’éliminer la possibilité de co-contractions sous-tendant ces adaptations, étant donné que le patron des EMG était approprié pour compenser chaque condition de champ de force. En parallèle, les neurones de M1 ont montré des changements systématiques dans leurs activités, sur le plan unitaire et populationnel, dans chaque condition de champ de force, signalant les changements requis dans la direction, l’amplitude et le décours temporel de la sortie de force musculaire nécessaire pour compenser les 5 conditions de champs de force. Les changements dans le patron de réponse pour chaque champ de force étaient assez cohérents entre les divers neurones de M1, ce qui suggère que la plupart des neurones de M1 contribuent à la compensation de toutes les conditions de champs de force, conformément aux prédictions du modèle MOSAIC. Aussi, cette modulation de l’activité neuronale ne supporte pas l’hypothèse d’une organisation fortement modulaire de M1.