Effects of caffeine on learning and memory in rats tested in the Morris water maze

We studied some of the characteristics of the improving effect of the non-specific adenosine receptor antagonist, caffeine, using an animal model of learning and memory. Groups of 12 adult male Wistar rats receiving caffeine (0.3-30 mg/kg, ip, in 0.1 ml/100 g body weight) administered 30 min before training, immediately after training, or 30 min before the test session were tested in the spatial version of the Morris water maze task. Post-training administration of caffeine improved memory retention at the doses of 0.3-10 mg/kg (the rats swam up to 600 cm less to find the platform in the test session, P<=0.05) but not at the dose of 30 mg/kg. Pre-test caffeine administration also caused a small increase in memory retrieval (the escape path of the rats was up to 500 cm shorter, P<=0.05). In contrast, pre-training caffeine administration did not alter the performance of the animals either in the training or in the test session. These data provide evidence that caffeine improves memory retention but not memory acquisition, explaining some discrepancies among reports in the literature.

Pharmacological effects and behavioral interventions on memory consolidation and reconsolidation

In this article, we will review some behavioral, pharmacological and neurochemical studies from our laboratory on mice, which might contribute to our understanding of the complex processes of memory consolidation and reconsolidation. We discuss the post-training (memory consolidation) and post-reactivation (memory reconsolidation) effects of icv infusions of hemicholinium, a central inhibitor of acetylcholine synthesis, of intraperitoneal administration of L-NAME, a non-specific inhibitor of nitric oxide synthase, of intrahippocampal injections of an inhibitor of the transcription factor NF-κB, and the exposure of mice to a new learning situation on retention performance of an inhibitory avoidance response. All treatments impair long-term memory consolidation and retrieval-induced memory processes different from extinction, probably in accordance with the "reconsolidation hypothesis".

The influence of stress on fear memory processes

It is well recognized that stressful experiences promote robust emotional memories, which are well remembered. The amygdaloid complex, principally the basolateral complex (BLA), plays a pivotal role in fear memory and in the modulation of stress-induced emotional responses. A large number of reports have revealed that GABAergic interneurons provide a powerful inhibitory control of the activity of projecting glutamatergic neurons in the BLA. Indeed, a reduced GABAergic control in the BLA is essential for the stress-induced influence on the emergence of associative fear memory and on the generation of long-term potentiation (LTP) in BLA neurons. The extracellular signal-regulated kinase (ERK) subfamily of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway in the BLA plays a central role in the consolidation process and synaptic plasticity. In support of the view that stress facilitates long-term fear memory, stressed animals exhibited a phospho-ERK2 (pERK2) increase in the BLA, suggesting the involvement of this mechanism in the promoting influence of threatening stimuli on the consolidation fear memory. Moreover, the occurrence of reactivation-induced lability is prevented when fear memory is encoded under intense stressful conditions since the memory trace remains immune to disruption after recall in previously stressed animals. Thus, the underlying mechanism in retrieval-induced instability seems not to be functional in memories formed under stress. All these findings are indicative that stress influences both the consolidation and reconsolidation fear memory processes. Thus, it seems reasonable to propose that the emotional state generated by an environmental challenge critically modulates the formation and maintenance of long-term fear memory.

Behavioral meaningful opioidergic stimulation activates kappa receptor gene expression

The periaqueductal gray (PAG) has been reported to be a location for opioid regulation of pain and a potential site for behavioral selection in females. Opioid-mediated behavioral and physiological responses differ according to the activity of opioid receptor subtypes. The present study investigated the effects of the peripheral injection of the kappa-opioid receptor agonist U69593 into the dorsal subcutaneous region of animals on maternal behavior and on Oprk1 gene activity in the PAG of female rats. Female Wistar rats weighing 200-250 g at the beginning of the study were randomly divided into 2 groups for maternal behavior and gene expression experiments. On day 5, pups were removed at 7:00 am and placed in another home cage that was distant from their mother. Thirty minutes after removing the pups, the dams were treated with U69593 (0.15 mg/kg, sc) or 0.9% saline (up to 1 mL/kg) and after 30 min were evaluated in the maternal behavior test. Latencies in seconds for pup retrieval, grouping, crouching, and full maternal behavior were scored. The results showed that U69593 administration inhibited maternal behavior (P < 0.05) because a lower percentage of kappa group dams showed retrieval of first pup, retrieving all pups, grouping, crouching and displaying full maternal behavior compared to the saline group. Opioid gene expression was evaluated using real-time reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). A single injection of U69593 increased Oprk1 PAG expression in both virgin (P < 0.05) and lactating female rats (P < 0.01), with no significant effect on Oprm1 or Oprd1 gene activity. Thus, the expression of kappa-opioid receptors in the PAG may be modulated by single opioid receptor stimulation and behavioral meaningful opioidergic transmission in the adult female might occur simultaneously to specific changes in gene expression of kappa-opioid receptor subtype. This is yet another alert for the complex role of the opioid system in female reproduction

H1 but not H2 histamine antagonist receptors mediate anxiety-related behaviors and emotional memory deficit in mice subjected to elevated plus-maze testing

This study investigated the role of H1 and H2 receptors in anxiety and the retrieval of emotional memory using a Trial 1/Trial 2 (T1/T2) protocol in an elevated plus-maze (EPM). Tests were performed on 2 consecutive days, designated T1 and T2. Before T1, the mice received intraperitoneal injections of saline (SAL), 20 mg/kg zolantidine (ZOL, an H2receptor antagonist), or 8.0 or 16 mg/kg chlorpheniramine (CPA, an H1 receptor antagonist). After 40 min, they were subjected to the EPM test. In T2 (24 h later), each group was subdivided into two additional groups, and the animals from each group were re-injected with SAL or one of the drugs. In T1, the Student t-test showed no difference between the SAL and ZOL or 8 mg/kg CPA groups with respect to the percentages of open arm entries (%OAE) and open arm time (%OAT). However, administration of CPA at the highest dose of 16 mg/kg decreased %OAE and %OAT, but not locomotor activity, indicating anxiogenic-like behavior. Emotional memory, as revealed by a reduction in open arm exploration between the two trials, was observed in all experimental groups, indicating that ZOL and 8 mg/kg CPA did not affect emotional memory, whereas CPA at the highest dose affected acquisition and consolidation, but not retrieval of memory. Taken together, these results suggest that H1 receptor, but not H2, is implicated in anxiety-like behavior and in emotional memory acquisition and consolidation deficits in mice subjected to EPM testing.

Adopting the Vaadin Java framework to rebuild VTT’s Web Interfaces and Database Applications

With the growth in new technologies, using online tools have become an everyday lifestyle. It has a greater impact on researchers as the data obtained from various experiments needs to be analyzed and knowledge of programming has become mandatory even for pure biologists. Hence, VTT came up with a new tool, R Executables (REX) which is a web application designed to provide a graphical interface for biological data functions like Image analysis, Gene expression data analysis, plotting, disease and control studies etc., which employs R functions to provide results. REX provides a user interactive application for the biologists to directly enter the values and run the required analysis with a single click. The program processes the given data in the background and prints results rapidly. Due to growth of data and load on server, the interface has gained problems concerning time consumption, poor GUI, data storage issues, security, minimal user interactive experience and crashes with large amount of data. This thesis handles the methods by which these problems were resolved and made REX a better application for the future. The old REX was developed using Python Django and now, a new programming language, Vaadin has been implemented. Vaadin is a Java framework for developing web applications and the programming language is extremely similar to Java with new rich components. Vaadin provides better security, better speed, good and interactive interface. In this thesis, subset functionalities of REX was selected which includes IST bulk plotting and image segmentation and implemented those using Vaadin. A code of 662 lines was programmed by me which included Vaadin as the front-end handler while R language was used for back-end data retrieval, computing and plotting. The application is optimized to allow further functionalities to be migrated with ease from old REX. Future development is focused on including Hight throughput screening functions along with gene expression database handling

The use of explicit algorithms and episodic context to teach subtraction to students with learning problems in mathematics /

This research attempted to address the question of the role of explicit algorithms and episodic contexts in the acquisition of computational procedures for regrouping in subtraction. Three groups of students having difficulty learning to subtract with regrouping were taught procedures for doing so through either an explicit algorithm, an episodic content or an examples approach. It was hypothesized that the use of an explicit algorithm represented in a flow chart format would facilitate the acquisition and retention of specific procedural steps relative to the other two conditions. On the other hand, the use of paragraph stories to create episodic content was expected to facilitate the retrieval of algorithms, particularly in a mixed presentation format. The subjects were tested on similar, near, and far transfer questions over a four-day period. Near and far transfer algorithms were also introduced on Day Two. The results suggested that both explicit and episodic context facilitate performance on questions requiring subtraction with regrouping. However, the differential effects of these two approaches on near and far transfer questions were not as easy to identify. Explicit algorithms may facilitate the acquisition of specific procedural steps while at the same time inhibiting the application of such steps to transfer questions. Similarly, the value of episodic context in cuing the retrieval of an algorithm may be limited by the ability of a subject to identify and classify a new question as an exemplar of a particular episodically deflned problem type or category. The implications of these findings in relation to the procedures employed in the teaching of Mathematics to students with learning problems are discussed in detail.

Implementation of hospital-wide computer information system :a case study of this change process

This case study examines the impact of a computer information system as it was being implemented in one Ontario hospital. The attitudes of a cross section of the hospital staff acted as a barometer to measure their perceptions of the implementation process. With The Mississauga Hospital in the early stages of an extensive computer implementation project, the opportunity existed to identify staff attitudes about the computer system, overall knowledge and compare the findings with the literature. The goal of the study was to develop a greater base about the affective domain in the relationship between people and the computer system. Eight exploratory questions shaped the focus of the investigation. Data were collected from three sources: a survey questionnaire, focused interviews, and internal hospital documents. Both quantitative and qualitative data were analyzed. Instrumentation in the study consisted of a survey distributed at two points in time to randomly selected hospital employees who represented all staff levels.Other sources of data included hospital documents, and twenty-five focused interviews with staff who replied to both surveys. Leavitt's socio-technical system, with its four subsystems: task, structure, technology, and people was used to classify staff responses to the research questions. The study findings revealed that the majority of respondents felt positive about using the computer as part of their jobs. No apparent correlations were found between sex, age, or staff group and feelings about using the computer. Differences in attitudes, and attitude changes were found in potential relationship to the element of time. Another difference was found in staff group and perception of being involved in the decision making process. These findings and other evidence about the role of change agents in this change process help to emphasize that planning change is one thing, managing the transition is another.

Robert George Malcomson Papers, 1790s-2009 (non-inclusive)

Materials related to military and naval operations of the 1812 era, research of the late Robert Malcomson, Canadian author and historian. Materials include photocopies of materials relating to the War of 1812, photographs and detailed research notes Malcomson made regarding his approach to research (mainly found in Series VIII). Materials were originally arranged in binders relating to an area of research or a certain publication. Articles were removed from the binders and placed in folders using original titles from the binders as series or sub-series titles. Articles within the binders were separated by tabs indicating what the article related to in the publication or topic of interest. In order to avoid repetition, the writing on the tab was used for folder titles, as each folder would be a part of the Series under which it was grouped. The tab names could be authors, events, accounts etc. of the War. Series and sub-series titles were derived from the original titles on the binders. Original intellectual order was retained, grouping similar subjects into Series and Sub-series. Dates recorded were the publication dates of the articles; however, if no publication date was present the date of retrieval was used if from an academic database (ex. JSTOR). The black and white photos from various repositories are reproductions of paintings, microfilm etc. on photographic paper. The colour photographs from various repositories are actual photographs. All books donated by Malcomson were integrated into the University’s Special Collections book collection. These volumes are noted at the end of the finding aid under separated materials.

Les cadres intermédiaires et l’information : modélisation des comportements informationnels de cadres intermédiaires d’une municipalité en transformation

Un atout majeur des organisations consiste en leur capacité à créer et exploiter l’information et les connaissances, capacité déterminée entre autres par les comportements informationnels. Chargés de décisions stratégiques, tactiques et opérationnelles, les cadres intermédiaires sont au cœur du processus de création des connaissances, et leurs comportements informationnels doivent être soutenus par des systèmes d’information. Toutefois, leurs comportements informationnels sont peu documentés. La présente recherche porte sur la modélisation des comportements informationnels de cadres intermédiaires d’une organisation municipale. Plus spécifiquement, elle examine comment ces cadres répondent à leurs besoins d’information courante dans le contexte de leurs activités de gestion, c’est-à-dire dans leur environnement d’utilisation d’information. L’étude répond aux questions de recherche suivantes : (1) Quelles sont les situations problématiques auxquelles font face les cadres intermédiaires municipaux ? (2) Quels sont les besoins informationnels exprimés par les cadres intermédiaires municipaux lors de situations problématiques ? (3) Quelles sont les sources d’information qui soutiennent les comportements informationnels des cadres intermédiaires municipaux ? Cette recherche descriptive s’inscrit dans une approche qualitative. Les 21 cadres intermédiaires ayant participé à l’étude proviennent de deux arrondissements d’une municipalité québécoise fusionnée en 2002. Les modes de collecte de données sont l’entrevue en profondeur en personne et l’observation directe auprès de ces cadres, et la collecte de documentation pertinente. L’incident critique est utilisé comme technique de collecte de données et comme unité d’analyse. Les données recueillies font l’objet d’une analyse de contenu qualitative basée sur la théorisation ancrée. Les résultats indiquent que les rôles de gestion proposés dans les écrits pour les cadres supérieurs s’appliquent aussi aux cadres intermédiaires, bien que le rôle conseil ressorte comme étant particulier à ces derniers. Ceux-ci ont des responsabilités de gestion aux trois niveaux d’intervention opérationnel, tactique et stratégique, bien qu’ils œuvrent davantage au plan tactique. Les situations problématiques dont ils sont chargés s’inscrivent dans l’environnement d’utilisation d’information constitué des composantes suivantes : leurs rôles et responsabilités de gestion et le contexte organisationnel propre à une municipalité en transformation. Les cadres intermédiaires ont eu à traiter davantage de situations nouvelles que récurrentes, caractérisées par des sujets portant principalement sur les ressources matérielles et immobilières ou sur des aspects d’intérêt juridique, réglementaire et normatif. Ils ont surtout manifesté des besoins pour de l’information de nature processuelle et contextuelle. Pour y répondre, ils ont consulté davantage de sources verbales que documentaires, même si le nombre de ces dernières reste élevé, et ont préféré utiliser des sources d’information internes. Au plan théorique, le modèle de comportement informationnel proposé pour les cadres intermédiaires municipaux enrichit les principales composantes du modèle général d’utilisation de l’information (Choo, 1998) et du modèle d’environnement d’utilisation d’information (Taylor, 1986, 1991). L’étude permet aussi de préciser les concepts d’« utilisateur » et d’« utilisation de l’information ». Au plan pratique, la recherche permet d’aider à la conception de systèmes de repérage d’information adaptés aux besoins des cadres intermédiaires municipaux, et aide à évaluer l’apport des systèmes d’information archivistiques à la gestion de la mémoire organisationnelle.

Schémas de classification et repérage des documents administratifs électroniques dans un contexte de gestion décentralisée des ressources informationnelles

Les employés d’un organisme utilisent souvent un schéma de classification personnel pour organiser les documents électroniques qui sont sous leur contrôle direct, ce qui suggère la difficulté pour d’autres employés de repérer ces documents et la perte possible de documentation pour l’organisme. Aucune étude empirique n’a été menée à ce jour afin de vérifier dans quelle mesure les schémas de classification personnels permettent, ou même facilitent, le repérage des documents électroniques par des tiers, dans le cadre d’un travail collaboratif par exemple, ou lorsqu’il s’agit de reconstituer un dossier. Le premier objectif de notre recherche était de décrire les caractéristiques de schémas de classification personnels utilisés pour organiser et classer des documents administratifs électroniques. Le deuxième objectif consistait à vérifier, dans un environnement contrôlé, les différences sur le plan de l’efficacité du repérage de documents électroniques qui sont fonction du schéma de classification utilisé. Nous voulions vérifier s’il était possible de repérer un document avec la même efficacité, quel que soit le schéma de classification utilisé pour ce faire. Une collecte de données en deux étapes fut réalisée pour atteindre ces objectifs. Nous avons d’abord identifié les caractéristiques structurelles, logiques et sémantiques de 21 schémas de classification utilisés par des employés de l’Université de Montréal pour organiser et classer les documents électroniques qui sont sous leur contrôle direct. Par la suite, nous avons comparé, à partir d'une expérimentation contrôlée, la capacité d’un groupe de 70 répondants à repérer des documents électroniques à l’aide de cinq schémas de classification ayant des caractéristiques structurelles, logiques et sémantiques variées. Trois variables ont été utilisées pour mesurer l’efficacité du repérage : la proportion de documents repérés, le temps moyen requis (en secondes) pour repérer les documents et la proportion de documents repérés dès le premier essai. Les résultats révèlent plusieurs caractéristiques structurelles, logiques et sémantiques communes à une majorité de schémas de classification personnels : macro-structure étendue, structure peu profonde, complexe et déséquilibrée, regroupement par thème, ordre alphabétique des classes, etc. Les résultats des tests d’analyse de la variance révèlent des différences significatives sur le plan de l’efficacité du repérage de documents électroniques qui sont fonction des caractéristiques structurelles, logiques et sémantiques du schéma de classification utilisé. Un schéma de classification caractérisé par une macro-structure peu étendue et une logique basée partiellement sur une division par classes d’activités augmente la probabilité de repérer plus rapidement les documents. Au plan sémantique, une dénomination explicite des classes (par exemple, par utilisation de définitions ou en évitant acronymes et abréviations) augmente la probabilité de succès au repérage. Enfin, un schéma de classification caractérisé par une macro-structure peu étendue, une logique basée partiellement sur une division par classes d’activités et une sémantique qui utilise peu d’abréviations augmente la probabilité de repérer les documents dès le premier essai.

Étude sur l’influence du vocabulaire utilisé pour l’indexation des images en contexte de repérage multilingue

Depuis quelques années, Internet est devenu un média incontournable pour la diffusion de ressources multilingues. Cependant, les différences linguistiques constituent souvent un obstacle majeur aux échanges de documents scientifiques, culturels, pédagogiques et commerciaux. En plus de cette diversité linguistique, on constate le développement croissant de bases de données et de collections composées de différents types de documents textuels ou multimédias, ce qui complexifie également le processus de repérage documentaire. En général, on considère l’image comme « libre » au point de vue linguistique. Toutefois, l’indexation en vocabulaire contrôlé ou libre (non contrôlé) confère à l’image un statut linguistique au même titre que tout document textuel, ce qui peut avoir une incidence sur le repérage. Le but de notre recherche est de vérifier l’existence de différences entre les caractéristiques de deux approches d’indexation pour les images ordinaires représentant des objets de la vie quotidienne, en vocabulaire contrôlé et en vocabulaire libre, et entre les résultats obtenus au moment de leur repérage. Cette étude suppose que les deux approches d’indexation présentent des caractéristiques communes, mais également des différences pouvant influencer le repérage de l’image. Cette recherche permet de vérifier si l’une ou l’autre de ces approches d’indexation surclasse l’autre, en termes d’efficacité, d’efficience et de satisfaction du chercheur d’images, en contexte de repérage multilingue. Afin d’atteindre le but fixé par cette recherche, deux objectifs spécifiques sont définis : identifier les caractéristiques de chacune des deux approches d’indexation de l’image ordinaire représentant des objets de la vie quotidienne pouvant influencer le repérage, en contexte multilingue et exposer les différences sur le plan de l’efficacité, de l’efficience et de la satisfaction du chercheur d’images à repérer des images ordinaires représentant des objets de la vie quotidienne indexées à l’aide d’approches offrant des caractéristiques variées, en contexte multilingue. Trois modes de collecte des données sont employés : l’analyse des termes utilisés pour l’indexation des images, la simulation du repérage d’un ensemble d’images indexées selon chacune des formes d’indexation à l’étude réalisée auprès de soixante répondants, et le questionnaire administré aux participants pendant et après la simulation du repérage. Quatre mesures sont définies pour cette recherche : l’efficacité du repérage d’images, mesurée par le taux de succès du repérage calculé à l’aide du nombre d’images repérées; l’efficience temporelle, mesurée par le temps, en secondes, utilisé par image repérée; l’efficience humaine, mesurée par l’effort humain, en nombre de requêtes formulées par image repérée et la satisfaction du chercheur d’images, mesurée par son autoévaluation suite à chaque tâche de repérage effectuée. Cette recherche montre que sur le plan de l’indexation de l’image ordinaire représentant des objets de la vie quotidienne, les approches d’indexation étudiées diffèrent fondamentalement l’une de l’autre, sur le plan terminologique, perceptuel et structurel. En outre, l’analyse des caractéristiques des deux approches d’indexation révèle que si la langue d’indexation est modifiée, les caractéristiques varient peu au sein d’une même approche d’indexation. Finalement, cette recherche souligne que les deux approches d’indexation à l’étude offrent une performance de repérage des images ordinaires représentant des objets de la vie quotidienne différente sur le plan de l’efficacité, de l’efficience et de la satisfaction du chercheur d’images, selon l’approche et la langue utilisées pour l’indexation.

Mécanismes de plasticité synaptique dans l’amygdale lors de la réactivation de la mémoire de peur auditive chez le rat : interaction dynamique des récepteurs NMDA et AMPA

La plasticité synaptique est une propriété indispensable à l’acquisition de la mémoire chez toutes les espèces étudiées, des invertébrés aux primates. La formation d’une mémoire débute par une phase de plasticité qui inclut une restructuration synaptique ; ensuite elle se poursuit par la consolidation de ces modifications, contribuant à la mémoire à long terme. Certaines mémoires redeviennent malléables lorsqu’elles sont rappelées. La trace mnésique entre alors dans une nouvelle de phase de plasticité, au cours de laquelle certaines composantes de la mémoire peuvent être mises à jour, puis reconsolidées. L’objectif de la présente thèse est d’étudier les mécanismes cellulaires et moléculaires qui sont activés lors du rappel d’une mémoire. Nous avons utilisé un modèle de conditionnement Pavlovien, combiné à l’administration d’agents pharmacologiques et à l’analyse quantitative de marqueurs de plasticité synaptique, afin d’étudier la dynamique de la mémoire de peur auditive chez des rats Sprague Dawley. La circuiterie neuronale et les mécanismes associatifs impliqués dans la neurobiologie de cette mémoire sont bien caractérisés, en particulier le rôle des récepteurs glutamatergiques de type NMDA et AMPA dans la plasticité synaptique et la consolidation. Nos résultats démontrent que le retour de la trace mnésique à un état de labilité nécessite l’activation des récepteurs NMDA dans l’amygdale baso-latérale à l’instant même du rappel, alors que les récepteurs AMPA sont requis pour l’expression comportementale de la réponse de peur conditionnée. D’autre part, les résultats identifient le rappel comme une phase bien plus dynamique que présumée, et suggèrent que l’expression de la peur conditionnée mette en jeu la régulation du trafic des récepteurs AMPA par les récepteurs NMDA. Le présent travail espère contribuer à la compréhension de la neurobiologie fondamentale de la mémoire. De plus, il propose une intégration des résultats aux modèles animaux d’étude des troubles psychologiques conséquents aux mémoires traumatiques chez l’humain, tels que les phobies et les syndromes de stress post-traumatiques.

REFLECT : logiciel de restitution des réflectances au sol pour l’amélioration de la qualité de l'information extraite des images satellitales à haute résolution spatiale

RÉSUMÉ - Les images satellitales multispectrales, notamment celles à haute résolution spatiale (plus fine que 30 m au sol), représentent une source d’information inestimable pour la prise de décision dans divers domaines liés à la gestion des ressources naturelles, à la préservation de l’environnement ou à l’aménagement et la gestion des centres urbains. Les échelles d’étude peuvent aller du local (résolutions plus fines que 5 m) à des échelles régionales (résolutions plus grossières que 5 m). Ces images caractérisent la variation de la réflectance des objets dans le spectre qui est l’information clé pour un grand nombre d’applications de ces données. Or, les mesures des capteurs satellitaux sont aussi affectées par des facteurs « parasites » liés aux conditions d’éclairement et d’observation, à l’atmosphère, à la topographie et aux propriétés des capteurs. Deux questions nous ont préoccupé dans cette recherche. Quelle est la meilleure approche pour restituer les réflectances au sol à partir des valeurs numériques enregistrées par les capteurs tenant compte des ces facteurs parasites ? Cette restitution est-elle la condition sine qua non pour extraire une information fiable des images en fonction des problématiques propres aux différents domaines d’application des images (cartographie du territoire, monitoring de l’environnement, suivi des changements du paysage, inventaires des ressources, etc.) ? Les recherches effectuées les 30 dernières années ont abouti à une série de techniques de correction des données des effets des facteurs parasites dont certaines permettent de restituer les réflectances au sol. Plusieurs questions sont cependant encore en suspens et d’autres nécessitent des approfondissements afin, d’une part d’améliorer la précision des résultats et d’autre part, de rendre ces techniques plus versatiles en les adaptant à un plus large éventail de conditions d’acquisition des données. Nous pouvons en mentionner quelques unes : - Comment prendre en compte des caractéristiques atmosphériques (notamment des particules d’aérosol) adaptées à des conditions locales et régionales et ne pas se fier à des modèles par défaut qui indiquent des tendances spatiotemporelles à long terme mais s’ajustent mal à des observations instantanées et restreintes spatialement ? - Comment tenir compte des effets de « contamination » du signal provenant de l’objet visé par le capteur par les signaux provenant des objets environnant (effet d’adjacence) ? ce phénomène devient très important pour des images de résolution plus fine que 5 m; - Quels sont les effets des angles de visée des capteurs hors nadir qui sont de plus en plus présents puisqu’ils offrent une meilleure résolution temporelle et la possibilité d’obtenir des couples d’images stéréoscopiques ? - Comment augmenter l’efficacité des techniques de traitement et d’analyse automatique des images multispectrales à des terrains accidentés et montagneux tenant compte des effets multiples du relief topographique sur le signal capté à distance ? D’autre part, malgré les nombreuses démonstrations par des chercheurs que l’information extraite des images satellitales peut être altérée à cause des tous ces facteurs parasites, force est de constater aujourd’hui que les corrections radiométriques demeurent peu utilisées sur une base routinière tel qu’est le cas pour les corrections géométriques. Pour ces dernières, les logiciels commerciaux de télédétection possèdent des algorithmes versatiles, puissants et à la portée des utilisateurs. Les algorithmes des corrections radiométriques, lorsqu’ils sont proposés, demeurent des boîtes noires peu flexibles nécessitant la plupart de temps des utilisateurs experts en la matière. Les objectifs que nous nous sommes fixés dans cette recherche sont les suivants : 1) Développer un logiciel de restitution des réflectances au sol tenant compte des questions posées ci-haut. Ce logiciel devait être suffisamment modulaire pour pouvoir le bonifier, l’améliorer et l’adapter à diverses problématiques d’application d’images satellitales; et 2) Appliquer ce logiciel dans différents contextes (urbain, agricole, forestier) et analyser les résultats obtenus afin d’évaluer le gain en précision de l’information extraite par des images satellitales transformées en images des réflectances au sol et par conséquent la nécessité d’opérer ainsi peu importe la problématique de l’application. Ainsi, à travers cette recherche, nous avons réalisé un outil de restitution de la réflectance au sol (la nouvelle version du logiciel REFLECT). Ce logiciel est basé sur la formulation (et les routines) du code 6S (Seconde Simulation du Signal Satellitaire dans le Spectre Solaire) et sur la méthode des cibles obscures pour l’estimation de l’épaisseur optique des aérosols (aerosol optical depth, AOD), qui est le facteur le plus difficile à corriger. Des améliorations substantielles ont été apportées aux modèles existants. Ces améliorations concernent essentiellement les propriétés des aérosols (intégration d’un modèle plus récent, amélioration de la recherche des cibles obscures pour l’estimation de l’AOD), la prise en compte de l’effet d’adjacence à l’aide d’un modèle de réflexion spéculaire, la prise en compte de la majorité des capteurs multispectraux à haute résolution (Landsat TM et ETM+, tous les HR de SPOT 1 à 5, EO-1 ALI et ASTER) et à très haute résolution (QuickBird et Ikonos) utilisés actuellement et la correction des effets topographiques l’aide d’un modèle qui sépare les composantes directe et diffuse du rayonnement solaire et qui s’adapte également à la canopée forestière. Les travaux de validation ont montré que la restitution de la réflectance au sol par REFLECT se fait avec une précision de l’ordre de ±0.01 unités de réflectance (pour les bandes spectrales du visible, PIR et MIR), même dans le cas d’une surface à topographie variable. Ce logiciel a permis de montrer, à travers des simulations de réflectances apparentes à quel point les facteurs parasites influant les valeurs numériques des images pouvaient modifier le signal utile qui est la réflectance au sol (erreurs de 10 à plus de 50%). REFLECT a également été utilisé pour voir l’importance de l’utilisation des réflectances au sol plutôt que les valeurs numériques brutes pour diverses applications courantes de la télédétection dans les domaines des classifications, du suivi des changements, de l’agriculture et de la foresterie. Dans la majorité des applications (suivi des changements par images multi-dates, utilisation d’indices de végétation, estimation de paramètres biophysiques, …), la correction des images est une opération cruciale pour obtenir des résultats fiables. D’un point de vue informatique, le logiciel REFLECT se présente comme une série de menus simples d’utilisation correspondant aux différentes étapes de saisie des intrants de la scène, calcul des transmittances gazeuses, estimation de l’AOD par la méthode des cibles obscures et enfin, l’application des corrections radiométriques à l’image, notamment par l’option rapide qui permet de traiter une image de 5000 par 5000 pixels en 15 minutes environ. Cette recherche ouvre une série de pistes pour d’autres améliorations des modèles et méthodes liés au domaine des corrections radiométriques, notamment en ce qui concerne l’intégration de la FDRB (fonction de distribution de la réflectance bidirectionnelle) dans la formulation, la prise en compte des nuages translucides à l’aide de la modélisation de la diffusion non sélective et l’automatisation de la méthode des pentes équivalentes proposée pour les corrections topographiques.

Non-negative matrix decomposition approaches to frequency domain analysis of music audio signals

On étudie l’application des algorithmes de décomposition matricielles tel que la Factorisation Matricielle Non-négative (FMN), aux représentations fréquentielles de signaux audio musicaux. Ces algorithmes, dirigés par une fonction d’erreur de reconstruction, apprennent un ensemble de fonctions de base et un ensemble de coef- ficients correspondants qui approximent le signal d’entrée. On compare l’utilisation de trois fonctions d’erreur de reconstruction quand la FMN est appliquée à des gammes monophoniques et harmonisées: moindre carré, divergence Kullback-Leibler, et une mesure de divergence dépendente de la phase, introduite récemment. Des nouvelles méthodes pour interpréter les décompositions résultantes sont présentées et sont comparées aux méthodes utilisées précédemment qui nécessitent des connaissances du domaine acoustique. Finalement, on analyse la capacité de généralisation des fonctions de bases apprises par rapport à trois paramètres musicaux: l’amplitude, la durée et le type d’instrument. Pour ce faire, on introduit deux algorithmes d’étiquetage des fonctions de bases qui performent mieux que l’approche précédente dans la majorité de nos tests, la tâche d’instrument avec audio monophonique étant la seule exception importante.