A monolithic glass chip for active single-cell sorting based on mechanical phenotyping

The mechanical properties of biological cells have long been considered as inherent markers of biological function and disease. However, the screening and active sorting of heterogeneous populations based on serial single-cell mechanical measurements has not been demonstrated. Here we present a novel monolithic glass chip for combined fluorescence detection and mechanical phenotyping using an optical stretcher. A new design and manufacturing process, involving the bonding of two asymmetrically etched glass plates, combines exact optical fiber alignment, low laser damage threshold and high imaging quality with the possibility of several microfluidic inlet and outlet channels. We show the utility of such a custombuilt optical stretcher glass chip by measuring and sorting single cells in a heterogeneous population based on their different mechanical properties and verify sorting accuracy by simultaneous fluorescence detection. This offers new possibilities of exact characterization and sorting of small populations based on rheological properties for biological and biomedical applications.

ContinuousMultimodal Global Optimization with Differential Evolution-Based Methods

Metaheuristic methods have become increasingly popular approaches in solving global optimization problems. From a practical viewpoint, it is often desirable to perform multimodal optimization which, enables the search of more than one optimal solution to the task at hand. Population-based metaheuristic methods offer a natural basis for multimodal optimization. The topic has received increasing interest especially in the evolutionary computation community. Several niching approaches have been suggested to allow multimodal optimization using evolutionary algorithms. Most global optimization approaches, including metaheuristics, contain global and local search phases. The requirement to locate several optima sets additional requirements for the design of algorithms to be effective in both respects in the context of multimodal optimization. In this thesis, several different multimodal optimization algorithms are studied in regard to how their implementation in the global and local search phases affect their performance in different problems. The study concentrates especially on variations of the Differential Evolution algorithm and their capabilities in multimodal optimization. To separate the global and local search search phases, three multimodal optimization algorithms are proposed, two of which hybridize the Differential Evolution with a local search method. As the theoretical background behind the operation of metaheuristics is not generally thoroughly understood, the research relies heavily on experimental studies in finding out the properties of different approaches. To achieve reliable experimental information, the experimental environment must be carefully chosen to contain appropriate and adequately varying problems. The available selection of multimodal test problems is, however, rather limited, and no general framework exists. As a part of this thesis, such a framework for generating tunable test functions for evaluating different methods of multimodal optimization experimentally is provided and used for testing the algorithms. The results demonstrate that an efficient local phase is essential for creating efficient multimodal optimization algorithms. Adding a suitable global phase has the potential to boost the performance significantly, but the weak local phase may invalidate the advantages gained from the global phase.

Nuorisorikollisuuden esiintyvyys, taustatekijät ja sovittelu

Tausta Vaikka nuorisorikollisuus on kriminologisen tutkimuksen perinteinen kohde, on edelleen tarvetta pitkittäistutkimuksille, joissa on laaja, koko väestöä edustava otos. Kriminaalipolitiikan alalla puolestaan rikosten sovittelu ja muut restoratiivisen oikeuden muodot ovat nousseet Suomessakin haastamaan perinteiset rikoskontrollin paradigmat, rangaistuksen ja hoidon. Tutkimuskysymykset Tutkimuksen pääkysymyksenä oli, mitkä lapsuudessa (8 v.) ja nuoruudessa (18 v.) mitatut psykososiaaliset tekijät ovat yhteydessä nuorisorikollisuuden (16-20 v.) määrään ja lajiin. Lisäksi yhtenä kysymyksenä oli, miten varusmiespalvelun aikaiset psykiatriset diagnoosit liittyvät nuorisorikollisuuteen. Lisäksi tutkimme nuorisorikollisuuden esiintyvyyttä ja palvelujen käyttöä, ja vertailimme eri informanttien (tutkimushenkilöt itse, vanhemmat ja opettajat) vastausten ennusvoimaa lasten tulevan rikollisuuden suhteen. Rikosten sovittelun osalta kysymyksenä oli, miten suomalainen sovittelukäytäntö vastaa restoratiivisen oikeuden teoriaa ja miten sovittelua pitäisi kehittää. Aineisto ja metodit Pitkittäistutkimuksemme aineistona oli valtakunnallisesti edustava satunnaisotos, joka vastasi 10% vuonna 1981 Suomessa syntyneistä suomenkielisistä pojista. Ensimmäinen tiedonkeruu tapahtui 1989, kun pojat olivat 8-vuotiaita. Tietoa kerättiin lomakekyselyin pojilta itseltään sekä heidän vanhemmiltaan ja opettajiltaan. Tietoja saatiin 2946 pojasta. Lasten lomakkeena oli Children’s Depression Inventory, vanhemman lomakkeena Rutter A2 ja opettajan lomakkeena Rutter B2. Toinen tiedonkeruu järjestettiin, kun pojat osallistuivat kutsuntoihin 1999. Tietoja saatiin 2330 pojasta. Lomakkeena oli Young Adult Self-Report . Puolustusvoimien rekisteristä saatiin tiedot poikien kutsunnoissa ja palvelusaikana (vuosina 1999-04) saamista psykiatrisista diagnooseista, jotka luokiteltiin kuuteen luokkaan: antisosiaalinen persoonallisuushäiriö, päihdehäiriöt, psykoottiset häiriöt, ahdistuneisuushäiriöt, masennustilat ja sopeutumishäiriöt. Tieto mahdollisesta diagnoosista saatiin 2712 pojasta. Rikollisuus operationalisoitiin poliisin ns. RIKI-rekisteriin vuosina 1998-2001 rekisteröityjen tekojen avulla, kun pojat olivat pääasiassa 16-20-vuotiaita. Rikosten määrän mukaan pojat jaettiin neljään ryhmään: ei rikoksia, 1-2 rikosta (satunnainen rikollisuus), 3-5 rikosta (uusintarikollisuus) ja yli 5 rikosta (aktiivinen uusintarikollisuus). Rikoslajeista muodostettiin viisi kategoriaa: huume-, väkivalta-, omaisuus-, liikenne- ja rattijuopumusrikollisuus. Analyysivaiheessa rekisteridatasta poistettiin liikennerikkomukset. Kaikkiaan tiedot mahdollisista poliisikontakteista saatiin 2866 pojasta. Sovitteludata koostui 16 sovittelujutun havainnoinnista Turussa vuosina 2001- 2003. Tulokset Kaikkiaan 23% pojista oli rekisteröity rikoksesta (poissulkien liikennerikkomukset) nelivuotisen tutkimusperiodin aikana 16-20-vuotiaana. Satunnaisia rikoksentekijöitä oli 15%, uusijoita 4% ja moninkertaisia uusijoita 4%. Rikokset kasautuivat moninkertaisille uusijoille: tämä 4%:n ryhmä teki 72% kaikista rikoksista . Omaisuus- ja liikennerikollisia oli eniten (kumpiakin 11%), ja huumerikollisia vähiten (4%). Kaikki rikoslajit korreloivat keskenään tilastollisesti merkitsevästi. Nuorisorikollisuuden itsenäisiä ennustekijöitä lapsuudessa olivat rikkinäinen perherakenne, vanhempien alhainen koulutustaso, lapsen käytösongelmat ja hyperaktiivisuus. Kun verrattiin eri informantteja (lapset itse ja heidän vanhempansa ja opettajansa), etenkin opettajien vastaukset ennustivat lasten tulevaa rikollisuutta. Nuoruudessa rikollisuuden itsenäisiä korrelaatteja olivat pienellä paikkakunnalla asuminen, vanhempien ero, seurustelu, itse ilmoitettu antisosiaalisuus ja säännöllinen tupakointi ja humalajuominen. Ennus- ja taustatekijöille oli tyypillistä se, että ne olivat lineaarisessa yhteydessä rikosten määrään (ongelmat ja rikosten määrä lisääntyivät käsi kädessä) ja että ne liittyivät useaan rikoslajiin yhtä aikaa. Huumerikollisuudella oli kuitenkin vähemmän itsenäisiä ennus- ja taustatekijöitä kuin muilla rikoslajeilla. Joka kymmenes poika kärsi psykiatrisista häiriöistä. Tämä ryhmä teki noin puolet kaikista rikoksista, ja lähes joka toinen poika, jolla oli psykiatrinen häiriö, oli rekisteröity rikoksista. Rikolliseen käytökseen liittyivät etenkin antisosiaalinen persoonallisuushäiriö ja päihdehäiriöt. Masennustilat olivat kuitenkin ainoa diagnoosiryhmä, joka ei ollut yhteydessä rikollisuuteen. Myös psykiatristen häiriöiden esiintyvyys kasvoi lineaarisesti rikosten määrän kanssa; aktiivisista uusintarikollisista yli puolella (59%) oli psykiatrinen diagnoosi. Rikollisuuden lisäksi erilaiset psykososiaaliset ongelmat kasautuivat pienelle vähemmistölle. Aktiivisten uusijoiden ryhmään olivat tilastollisesti merkitsevästi yhteydessä lähes kaikki ongelmat mitä tutkimme. Kuitenkin tästä ryhmästä vain alle 3% oli käyttänyt mielenterveyspalveluja viimeisen vuoden aikana. Rikossovittelun havainnointitutkimuksen perusteella sovittelussa monet perusasiat ovat kunnossa, ja toiminta on mielekästä niin asianosaisten kuin yhteiskunnankin kannalta. Useimmiten osapuolet kohtasivat ja saivat aikaan sopimuksen, johon he vaikuttivat tyytyväisiltä. Rikoksentekijät olivat motivoituneita korvaamaan aiheuttamansa vahingot. Osapuolet saivat kertoa tarinansa omin sanoin, heitä kuunneltiin ja he ymmärsivät mitä sovittelussa puhutaan ja sovitaan. Sovittelun kuluessa jännitys väheni ja asiat saatiin loppuunkäsiteltyä. Asianosaiset saivat vaikuttaa prosessiin ja sopimukseen, ja uhrin oikeudet olivat sovittelussa keskeisellä sijalla. Restoratiivisen teorian perusteella sovittelussa havaittiin myös kehittämisen varaa: Etenkin nuoria rikoksentekijöitä oli hankala saada osallistumaan tosissaan, ja aikuiset helposti hallitsivat keskustelua. Etukäteistapaamisia ja tukihenkilöitä ei juuri hyödynnetty. Sovitteluja hallitsi puhe sopimuksesta ja rahasta. Työkorvauksia ei käytetty eikä rehabilitaatiota käsitelty. Sekä sovitteluun pääsy että sovittelumenettely riippuivat yksittäisistä henkilöistä. Johtopäätökset Rikosten tekeminen nuoruudessa on melko yleistä ja monimuotoista. Rikokset ja psykososiaaliset ongelmat kasautuvat pienelle ryhmälle ja kulkevat käsi kädessä. Myös psykiatriset häiriöt ovat lineaarisessa yhteydessä rikosten määrään. Rikosriskiä voidaan ennustaa jo lapsuudessa, ja etenkin opettajat ovat tarkkanäköisiä lasten ongelmien suhteen. Eri rikoslajeilla on varsin samanlaisia taustatekijöitä. Aktiiviset rikoksentekijät vastaavat suuresta osasta kokonaisrikollisuutta, tarvitsevat eniten apua, mutta eivät kuitenkaan hakeudu psykososiaalisten palvelujen piiriin. Rikosten sovittelu tarjoaa keinon puuttua ongelmiin varhaisessa vaiheessa ilman leimaamista. Sovittelun kehitystehtävät liittyvät etenkin dialogiin, valmisteluihin, tukihenkilöihin, työkorvauksiin, palveluunohjaukseen ja sovittelun sovellusalaan. Sovittelua ja muita restoratiivisia menettelyjä on kehitettävä ja laajennettava esimerkiksi niin, että niitä voitaisiin käyttää palveluunohjauksen välineenä.

Late effects of cancer at a young age: Registry-based studies of the health of cancer patients and their off-spring

Modern cancer therapy has resulted in increased survival among patients diagnosed with cancer at a young age. These improvements have led to the investigation of late morbidity and mortality associated with cancer and its treatments. The aim of this study was to evaluate late effects of cancer treated at a young age on the health of patients and their offspring. Utilising the nationwide population-based registries in Finland, we evaluated the risk of hypothyroidism and the probability of parenthood in cancer survivors as well as preterm birth, neonatal outcomes, and the risk of cancer among offspring of patients. The survivor cohort, identified from the Finnish Cancer Registry, consisted of 25,784 cancer patients diag-nosed between ages 0 and 34 in 1953–2004. By linkage to the population register, siblings of these patients were identified for comparison. The prevalence of hypothyroidism was higher among former childhood cancer (aged 0–16) patients than in the general population. The probability of parenthood following early onset cancer was overall significantly reduced compared to siblings. Offspring of female cancer survivors were at an increased risk of preterm birth, this risk being highest among patients diagnosed in childhood and early adulthood (aged 20–34 years). The offspring were not, however, at a significantly increased risk of neonatal death or stillbirth, though they were more likely to need monitoring or intensive care in the neonatal period. The risk of sporadic cancer among offspring of male and female cancer survivors was not elevated in comparison to the general population. The study showed that former cancer patients are at risk of certain adverse endocrine and reproductive health outcomes and should be followed for timely intervention. The offspring of cancer survivors do not appear to be at risk for adverse health outcomes.

Association between peripheral arterial disease and creactive protein in the japanese-brazilian population

OBJECTIVE: To evaluate the relationship between peripheral arterial disease and elevated levels of C-reactive protein in the Japanese-Brazilian population of high cardiovascular risk.METHODS: We conducted a cross-sectional study derived from a population-based study on the prevalence of diabetes and associated diseases in the Japanese-Brazilian population. One thousand, three hundred and thirty individuals aged e" 30 underwent clinical and laboratory examination, including measurement of ultrasensitive C-reactive protein. The diagnosis of peripheral arterial disease was performed by calculating the ankle-brachial index. We considered with peripheral arterial disease patients who had ankle-brachial index d" 0.9. After applying the exclusion criteria, 1,038 subjects completed the study.RESULTS: The mean age of the population was 56.8 years; 46% were male. The prevalence of peripheral arterial disease was 21%, with no difference between genders. Data analysis showed no association between peripheral arterial disease and ultrasensitive C-reactive protein. Patients with ankle-brachial index d" 0.70 showed higher values of ultrasensitive C-reactive protein and worse cardiometabolic profile. We found a positive independent association of peripheral arterial disease with hypertension and smoking.CONCLUSION: The association between low levels of ankle-brachial index and elevated levels of ultrasensitive C-reactive protein may suggest a relationship of gravity, aiding in the mapping of high-risk patients.

The Use of Nervous System Drugs and the Risk of Fractures in Old Adults

Hermostoon vaikuttavien lääkkeiden käyttö on yleistä iäkkäässä väestössä. Erityisen yleistä käyttö on pitkäaikaisessa laitoshoidossa asuvilla iäkkäillä. Hermostoon vaikuttavien lääkkeiden haittavaikutuksia on tutkittu paljon, ja useat hermostoon vaikuttavat lääkeaineryhmät on tunnistettu murtumien riskitekijöiksi. Aikaisemmin ei ole kuitenkaan tutkittu usean hermostoon vaikuttavan lääkkeen yhteiskäytön yhteyksiä murtuman riskiin 65 vuotta täyttäneillä. Väitöskirjatutkimuksessa havaittiin, että usean hermostoon vaikuttavan lääkeaineen yhtäaikainen käyttö oli hyvin yleistä Porin kaupunginsairaalan viidellä pitkäaikaisen laitoshoidon osastolla (n = 154) vuosien 2004 ja 2005 vaihteessa. Kolmasosa tutkituista käytti säännöllisesti kolmea tai useampaa hermostoon vaikuttavaa lääkettä samanaikaisesti. Kun huomioitiin myös tarvittaessa otettavat lääkkeet, vastaava luku oli 53 %. Tutkimuksessa havaittiin myös viitteitä lääkkeiden epäasianmukaisesta käytöstä, kun potilaiden käyttämiä lääkkeitä verrattiin heidän kognitiiviseen ja fyysiseen suorituskyynsä sekä asetettuihin diagnooseihin. Liedon kunnassa 1990-luvulla toteutettuun väestöpohjaiseen Liedon Iäkkäät -seurantatutkimukseen osallistui 1177 lietolaista 65 vuotta täyttänyttä. Lääkitystietoja sekä seuranta-aikana tapahtuneita murtumia analysoimalla havaittiin, että kahden tai useamman bentsodiatsepiinin sekä kahden tai useamman psykoosilääkkeen käyttö oli yhteydessä murtuman riskiin 65 vuotta täyttäneillä miehillä. Opioidin ja psykoosilääkkeen yhteiskäyttö sekä opioidin ja bentsodiatsepiinin yhteiskäyttö oli yhteydessä iäkkäiden miesten murtuman riskiin. Naisilla vastaavia tilastollisesti merkitseviä yhteyksiä ei havaittu. Väitöskirjatutkimuksen uusin osa-aineisto perustui Porissa vuosina 2009–2010 toteutetun Satauni-tutkimuksen aineistoon. Tutkimuksessa osoitettiin 89 potilaan aineistossa, että hallittu, yhden kuukauden aikana lääkärin ja hoitajan tuella toteutettu bentsodiatsepiinivieroitus paransi merkitsevästi 55 vuotta täyttäneiden naisten käden puristusvoimaa kuuden kuukauden seuranta-aikana. Vastaavaa yhteyttä ei havaittu miehillä. Bentsodiatsepiinivieroituksella ei ollut yhteyttä osallistujien tasapainotestin tulosten paranemiseen kuuden kuukauden seurantaaikana. Murtumilla on vakavia seurauksia sekä yksilötasolla että yhteiskunnallisesti iäkkäässä väestössä. Murtumien ehkäisy on hyvin tärkeää. Siinä tulee kiinnittää huomiota potilaan käyttämään lääkitykseen ja arvioida erityisesti usean hermostoon vaikuttavan lääkkeen yhteiskäytön tarpeellisuutta.

Neonatal screening for cystic fibrosis in São Paulo State, Brazil: a pilot study

Cystic fibrosis is one of the most common autosomal recessive hereditary diseases in the Caucasian population, with an incidence of 1:2000 to 1:3500 liveborns. More than 1000 mutations have been described with the most common being F508del. It has a prevalence of 23-55% within the Brazilian population. The lack of population-based studies evaluating the incidence of cystic fibrosis in São Paulo State, Brazil, and an analysis concerning the costs of implantation of a screening program motivated the present study. A total of 60,000 dried blood samples from Guthrie cards obtained from April 2005 to January 2006 for neonatal screening at 4 reference centers in São Paulo State were analyzed. The immunoreactive trypsinogen (IRT)/IRT protocol was used with the cut-off value being 70 ng/mL. A total of 532 children (0.9%) showed IRT >70 ng/mL and a 2nd sample was collected from 418 (80.3%) of these patients. Four affected children were detected at two centers, corresponding to an incidence of 1:8403. The average age at diagnosis was 69 days, and 3 of the children already showed severe symptoms of the disease. The rate of false-positive results was 95.2% and the positive predictive value for the test was 8%. The cost of detecting an affected subject was approximately US$8,000.00 when this cystic fibrosis program was added to an existing neonatal screening program. The present study clearly shows the difficulties involved in cystic fibrosis screening using the IRT/IRT protocol, particularly in a population with no long-term tradition of neonatal screening.

Comparison of conventional Papanicolaou cytology samples with liquid-based cervical cytology samples from women in Pernambuco, Brazil

In the present study, we compared the performance of a ThinPrep cytological method with the conventional Papanicolaou test for diagnosis of cytopathological changes, with regard to unsatisfactory results achieved at the Central Public Health Laboratory of the State of Pernambuco. A population-based, cross-sectional study was performed with women aged 18 to 65 years, who spontaneously sought gynecological services in Public Health Units in the State of Pernambuco, Northeast Brazil, between April and November 2011. All patients in the study were given a standardized questionnaire on sociodemographics, sexual characteristics, reproductive practices, and habits. A total of 525 patients were assessed by the two methods (11.05% were under the age of 25 years, 30.86% were single, 4.4% had had more than 5 sexual partners, 44% were not using contraception, 38.85% were users of alcohol, 24.38% were smokers, 3.24% had consumed drugs previously, 42.01% had gynecological complaints, and 12.19% had an early history of sexually transmitted diseases). The two methods showed poor correlation (k=0.19; 95%CI=0.11–0.26; P<0.001). The ThinPrep method reduced the rate of unsatisfactory results from 4.38% to 1.71% (χ2=5.28; P=0.02), and the number of cytopathological changes diagnosed increased from 2.47% to 3.04%. This study confirmed that adopting the ThinPrep method for diagnosis of cervical cytological samples was an improvement over the conventional method. Furthermore, this method may reduce possible losses from cytological resampling and reduce obstacles to patient follow-up, improving the quality of the public health system in the State of Pernambuco, Northeast Brazil.

Promoting Healthy Lifestyles with Personalized, APOE Genotype Based Health Information: The Effects on Psychological-, Health Behavioral and Clinical Factors

There is an increasing demand for individualized, genotype-based health advice. The general population-based dietary recommendations do not always motivate people to change their life-style, and partly following this, cardiovascular diseases (CVD) are a major cause of death in worldwide. Using genotype-based nutrition and health information (e.g. nutrigenetics) in health education is a relatively new approach, although genetic variation is known to cause individual differences in response to dietary factors. Response to changes in dietary fat quality varies, for example, among different APOE genotypes. Research in this field is challenging, because several non-modifiable (genetic, age, sex) and modifiable (e.g. lifestyle, dietary, physical activity) factors together and with interaction affect the risk of life-style related diseases (e.g. CVD). The other challenge is the psychological factors (e.g. anxiety, threat, stress, motivation, attitude), which also have an effect on health behavior. The genotype-based information is always a very sensitive topic, because it can also cause some negative consequences and feelings (e.g. depression, increased anxiety). The aim of this series of studies was firstly to study how individual, genotype-based health information affects an individual’s health form three aspects, and secondly whether this could be one method in the future to prevent lifestyle-related diseases, such as CVD. The first study concentrated on the psychological effects; the focus of the second study was on health behavior effects, and the third study concentrated on clinical effects. In the fourth study of this series, the focus was on all these three aspects and their associations with each other. The genetic risk and health information was the APOE gene and its effects on CVD. To study the effect of APOE genotype-based health information in prevention of CVD, a total of 151 volunteers attended the baseline assessments (T0), of which 122 healthy adults (aged 20 – 67 y) passed the inclusion criteria and started the one-year intervention. The participants (n = 122) were randomized into a control group (n = 61) and an intervention group (n = 61). There were 21 participants in the intervention Ɛ4+ group (including APOE genotypes 3/4 and 4/4) and 40 participants in the intervention Ɛ4- group (including APOE genotypes 2/3 and 3/3). The control group included 61 participants (including APOE genotypes 3/4, 4/4, 2/3, 3/3 and 2/2). The baseline (T0) and follow-up assessments (T1, T2, T3) included detailed measurements of psychological (threat and anxiety experience, stage of change), and behavioral (dietary fat quality, consumption of vegetables, - high fat/sugar foods and –alcohol, physical activity and health and taste attitudes) and clinical factors (total-, LDL- HDL cholesterol, triglycerides, blood pressure, blood glucose (0h and 2h), body mass index, waist circumference and body fat percentage). During the intervention six different communication sessions (lectures on healthy lifestyle and nutrigenomics, health messages by mail, and personal discussion with the doctor) were arranged. The intervention groups (Ɛ4+ and Ɛ4-) received their APOE genotype information and health message at the beginning of the intervention. The control group received their APOE genotype information after the intervention. For the analyses in this dissertation, the results for 106/107 participants were analyzed. In the intervention, there were 16 participants in the high-risk (Ɛ4+) group and 35 in the low-risk (Ɛ4-) group. The control group had 55 participants in studies III-IV and 56 participants in studies I-II. The intervention had both short-term (≤ 6 months) and long-term (12 months) effects on health behavior and clinical factors. The short-term effects were found in dietary fat quality and waist circumference. Dietary fat quality improved more in the Ɛ4+ group than the Ɛ4- and the control groups as the personal, genotype-based health information and waist circumference lowered more in the Ɛ4+ group compared with the control group. Both these changes differed significantly between the Ɛ4+ and control groups (p<0.05). A long-term effect was found in triglyceride values (p<0.05), which lowered more in Ɛ4+ compared with the control group during the intervention. Short-term effects were also found in the threat experience, which increased mostly in the Ɛ4+ group after the genetic feedback (p<0.05), but it decreased after 12 months, although remaining at a higher level compared to the baseline (T0). In addition, Study IV found that changes in the psychological factors (anxiety and threat experience, motivation), health and taste attitudes, and health behaviors (dietary, alcohol consumption, and physical activity) did not directly explain the changes in triglyceride values and waist circumference. However, change caused by a threat experience may have affected the change in triglycerides through total- and HDL cholesterol. In conclusion, this dissertation study has given some indications that individual, genotypebased health information could be one potential option in the future to prevent lifestyle-related diseases in public health care. The results of this study imply that personal genetic information, based on APOE, may have positive effects on dietary fat quality and some cardiovascular risk markers (e.g., improvement in triglyceride values and waist circumference). This study also suggests that psychological factors (e.g. anxiety and threat experience) may not be an obstacle for healthy people to use genotype-based health information to promote healthy lifestyles. However, even in the case of very personal health information, in order to achieve a permanent health behavior change, it is important to include attitudes and other psychological factors (e.g. motivation), as well as intensive repetition and a longer intervention duration. This research will serve as a basis for future studies and its information can be used to develop targeted interventions, including health information based on genotyping that would aim at preventing lifestyle diseases. People’s interest in personalized health advices has increased, while also the costs of genetic screening have decreased. Therefore, generally speaking, it can be assumed that genetic screening as a part of the prevention of lifestyle-related diseases may become more common in the future. In consequence, more research is required about how to make genetic screening a practical tool in public health care, and how to efficiently achieve long-term changes.

Feature Selection and Classification Using Age Layered Population Structure Genetic Programming

The curse of dimensionality is a major problem in the fields of machine learning, data mining and knowledge discovery. Exhaustive search for the most optimal subset of relevant features from a high dimensional dataset is NP hard. Sub–optimal population based stochastic algorithms such as GP and GA are good choices for searching through large search spaces, and are usually more feasible than exhaustive and deterministic search algorithms. On the other hand, population based stochastic algorithms often suffer from premature convergence on mediocre sub–optimal solutions. The Age Layered Population Structure (ALPS) is a novel metaheuristic for overcoming the problem of premature convergence in evolutionary algorithms, and for improving search in the fitness landscape. The ALPS paradigm uses an age–measure to control breeding and competition between individuals in the population. This thesis uses a modification of the ALPS GP strategy called Feature Selection ALPS (FSALPS) for feature subset selection and classification of varied supervised learning tasks. FSALPS uses a novel frequency count system to rank features in the GP population based on evolved feature frequencies. The ranked features are translated into probabilities, which are used to control evolutionary processes such as terminal–symbol selection for the construction of GP trees/sub-trees. The FSALPS metaheuristic continuously refines the feature subset selection process whiles simultaneously evolving efficient classifiers through a non–converging evolutionary process that favors selection of features with high discrimination of class labels. We investigated and compared the performance of canonical GP, ALPS and FSALPS on high–dimensional benchmark classification datasets, including a hyperspectral image. Using Tukey’s HSD ANOVA test at a 95% confidence interval, ALPS and FSALPS dominated canonical GP in evolving smaller but efficient trees with less bloat expressions. FSALPS significantly outperformed canonical GP and ALPS and some reported feature selection strategies in related literature on dimensionality reduction.

Feature Selection and Classification Using Age Layered Population Structure Genetic Programming

The curse of dimensionality is a major problem in the fields of machine learning, data mining and knowledge discovery. Exhaustive search for the most optimal subset of relevant features from a high dimensional dataset is NP hard. Sub–optimal population based stochastic algorithms such as GP and GA are good choices for searching through large search spaces, and are usually more feasible than exhaustive and determinis- tic search algorithms. On the other hand, population based stochastic algorithms often suffer from premature convergence on mediocre sub–optimal solutions. The Age Layered Population Structure (ALPS) is a novel meta–heuristic for overcoming the problem of premature convergence in evolutionary algorithms, and for improving search in the fitness landscape. The ALPS paradigm uses an age–measure to control breeding and competition between individuals in the population. This thesis uses a modification of the ALPS GP strategy called Feature Selection ALPS (FSALPS) for feature subset selection and classification of varied supervised learning tasks. FSALPS uses a novel frequency count system to rank features in the GP population based on evolved feature frequencies. The ranked features are translated into probabilities, which are used to control evolutionary processes such as terminal–symbol selection for the construction of GP trees/sub-trees. The FSALPS meta–heuristic continuously refines the feature subset selection process whiles simultaneously evolving efficient classifiers through a non–converging evolutionary process that favors selection of features with high discrimination of class labels. We investigated and compared the performance of canonical GP, ALPS and FSALPS on high–dimensional benchmark classification datasets, including a hyperspectral image. Using Tukey’s HSD ANOVA test at a 95% confidence interval, ALPS and FSALPS dominated canonical GP in evolving smaller but efficient trees with less bloat expressions. FSALPS significantly outperformed canonical GP and ALPS and some reported feature selection strategies in related literature on dimensionality reduction.

Associations between Exposure to Socio-Cultural Influences in Proximal Environments and Weight Concerns among Urban-Dwelling Women

Résumé Les préoccupations et comportements alimentaires entourant le poids sont omniprésentes chez les jeunes adolescentes et femmes qui habitent dans les cultures occidentales où les formes corporelles sont orientées vers un idéal ultra-mince. L’objectif de cette étude est d’examiner si une plus grande exposition aux endroits faisant la promotion de la minceur est associée à des préoccupations pour le poids plus élevées chez les femmes. Cette étude fait partie d’un projet intitulé ¨Social, cultural, and economic disparities and disordered eating: Understanding the contribution of neighbourhood and individual level factors¨ (Gauvin, Steiger, & Brodeur, 2009). Un échantillon de 1288 femmes âgées entre 20 et 40 ans et résidant à Montréal depuis au moins 12 mois ont répondu à un sondage téléphonique. Des régressions logistiques ont comparé les femmes se situant dans le quintile le plus élevé des préoccupations de poids avec les femmes dans les autres quintiles en fonction de leur exposition 15 jours ou plus dans des endroits faisant la promotion de la minceur. De plus, une analyse de sensibilité a vérifié si l’association demeurait significative à d’autres niveaux d’exposition. Les facteurs confondants ont été contrôlés statistiquement. Les résultats démontrent qu’une fréquentation d’au moins 15 jours par mois d’endroits faisant la promotion de la minceur est associée à des préoccupations plus élevées pour le poids. Aussi, fréquenter ces lieux entre 15 et 20 jours/mois est aussi associé à des préoccupations de poids élevées. Des interventions de santé publique pourraient viser la diminution des pressions socioculturelles vers la minceur.

Pour une utilisation optimale des données personnelles à des fins de recherche : vers un réseau de ressources collectives

Thèse par articles. Articles (4) annexés à la thèse en fichiers complémentaires.

Developmental trajectories of body mass index in early childhood : an 8-year longitudinal study

Trajectoires développementales de l’IMC durant l’enfance: Une étude longitudinale sur 8 ans. Introduction : L’obésité infantile, origine de nombreux problèmes de santé, représente un grand défi en santé publique. Récemment, l’importance d’étudier l’évolution du surpoids durant l’enfance ainsi que les facteurs de risques précoces pour l’obésité a été reconnue. Les trajectoires développementales d’indice de masse corporelle (IMC) chez les jeunes représentent une approche innovatrice qui nous permet de mieux comprendre cette problématique importante. Objectifs: 1) Identifier des trajectoires développementales distinctes de groupes d’enfants selon leur IMC durant l’enfance, et 2) Explorer les facteurs de risques précoces qui prédisent l’appartenance de l’enfant à la trajectoire d’IMC le plus élevé Hypothèses: 1) On s’attend à retrouver un groupe d’enfants qui suit une trajectoire d’IMC élevée durant l’enfance. 2) On s’attend à ce que certaines caractéristiques de la mère (ex : tabac pendant la grossesse et IMC élevé), soient associées à l’appartenance de l’enfant au groupe ayant la trajectoire «IMC élevé ». Méthodes: Estimation des trajectoires développementales d’IMC d’enfants, dans un échantillon populationnel (n=1957) au Québec (ELDEQ). Les IMC ont été calculés à partir de données fournies par les mères des enfants et recueillis chaque année sur une durée de 8 ans. Des données propres à l’enfant sa mère, ainsi que socioéconomiques, ont étés recueillies. Une régression logistique multinomiale a été utilisée pour distinguer les enfants avec un IMC élevé des autres enfants, selon les facteurs de risques précoces. Les programmes PROC TRAJ (extension de SAS), SPSS (version 16), et SAS (version 9.1.3) ont été utilisés pour ces analyses. Résultats: Trois trajectoires d’IMC ont étés identifiées : IMC « bas-stable » (54,5%), IMC « modéré » (41,0%) et IMC « élevé et en hausse » (4,5%). Le groupe « élevé et en hausse » incluait des enfants pour qui l’IMC à 8 ans dépassait la valeur limite pour l’obésité. Les analyses de régression logistique ont révélé que deux facteurs de risques maternels étaient significativement associés avec la trajectoire “en hausse” par rapport aux deux autres groupes : le tabac durant la grossesse et le surpoids maternel. Conclusions: Des risques d’obésité infantile peuvent êtres identifiés dès la grossesse. Des études d’intervention sont requises pour identifier la possibilité de réduire le risque d’obésité chez l’enfant en ciblant le tabac et le surpoids maternelle durant la grossesse. Mots clés: Indice de masse corporelle (IMC), obésité infantile, trajectoires développementales de groupe, facteurs de risque précoce, étude populationnelle, tabac pendant la grossesse, obésité maternelle.

Risque de cancer du poumon associé aux expositions environnementales de fumées de soudage : 2 études cas-témoins basées sur la population montréalaise.

Objectif : Examiner la relation entre une exposition professionnelle aux fumées de soudage au gaz et à l’arc et le risque de développer un cancer du poumon, chez des travailleurs provenant de différents milieux de travail et exposés à de nombreuses substances de différentes concentrations. Méthodes : Nous avons mené deux études cas-témoins basés sur la population montréalaise (1979-86 et 1996-2001), incluant respectivement 857 et 736 cas, ainsi que des témoins appariés selon la fréquence des cas, le sexe et le lieu de résidence. Un historique détaillé des emplois occupés fut obtenu par entrevue et évalué par une équipe d’experts afin d’estimer l’intensité, la durée ainsi que l’exposition cumulative à un grand nombre de substances. Les fumées de soudage au gaz et à l’arc sont parmi les substances évaluées et nous avons pu calculer un rapport de cote (RC) et son intervalle de confiance de 95% (IC 95%) pour le risque de cancer du poumon en utilisant la régression logistique et en ajustant pour l’historique de tabagisme et plusieurs autres covariables pertinentes. Des analyses subséquentes ont permis d’explorer d’autres voies, comme la modification des effets observés par le tabagisme. Résultats : Les résultats obtenus à partir des deux études étant assez similaires, nous avons donc pu les combiner pour former une seule étude. Aucune association statistiquement significative n’a été trouvée entre le cancer du poumon et les fumées de soudage au gaz (RC=1,13; IC 95%=0,90-1,42) et les fumées de soudage à l’arc (RC=1,01; IC 95%=0,80-1,26). Par contre, dans le sous-groupe des non-fumeurs et fumeurs très légers, nous avons trouvé un risque accru de cancer du poumon en relation avec les fumées de soudage au gaz (RC=2,78; IC 95%=1,66-4,65) et à l’arc (RC=2,20; IC 95%=1,32-3,70). En se concentrant sur ce sous-groupe, nous avons trouvé un risque encore plus élevé de développer un cancer du poumon pour ceux exposé à des doses plus substantielles, pour le soudage au gaz (RC=4,63; IC 95%=2,14-10,03) et à l’arc (RC=3,45; IC 95%=1,59-7,48). Discussion : Globalement, aucun excès de risque causé par une exposition aux fumées de soudage n’a été détecté, mais un excès a été trouvé chez les non-fumeurs et fumeurs légers uniquement et ce, pour les deux types de fumées de soudage. L’effet des fumées de soudage peut être voilé chez les fumeurs, ou bien les non-fumeurs pourraient être plus vulnérables.