Quantifying consistency of Event Related Potentials across subjects based on single-trial topographic analysis

Introduction: Non-invasive brain imaging techniques often contrast experimental conditions across a cohort of participants, obfuscating distinctions in individual performance and brain mechanisms that are better characterised by the inter-trial variability. To overcome such limitations, we developed topographic analysis methods for single-trial EEG data [1]. So far this was typically based on time-frequency analysis of single-electrode data or single independent components. The method's efficacy is demonstrated for event-related responses to environmental sounds, hitherto studied at an average event-related potential (ERP) level. Methods: Nine healthy subjects participated to the experiment. Auditory meaningful sounds of common objects were used for a target detection task [2]. On each block, subjects were asked to discriminate target sounds, which were living or man-made auditory objects. Continuous 64-channel EEG was acquired during the task. Two datasets were considered for each subject including single-trial of the two conditions, living and man-made. The analysis comprised two steps. In the first part, a mixture of Gaussians analysis [3] provided representative topographies for each subject. In the second step, conditional probabilities for each Gaussian provided statistical inference on the structure of these topographies across trials, time, and experimental conditions. Similar analysis was conducted at group-level. Results: Results show that the occurrence of each map is structured in time and consistent across trials both at the single-subject and at group level. Conducting separate analyses of ERPs at single-subject and group levels, we could quantify the consistency of identified topographies and their time course of activation within and across participants as well as experimental conditions. A general agreement was found with previous analysis at average ERP level. Conclusions: This novel approach to single-trial analysis promises to have impact on several domains. In clinical research, it gives the possibility to statistically evaluate single-subject data, an essential tool for analysing patients with specific deficits and impairments and their deviation from normative standards. In cognitive neuroscience, it provides a novel tool for understanding behaviour and brain activity interdependencies at both single-subject and at group levels. In basic neurophysiology, it provides a new representation of ERPs and promises to cast light on the mechanisms of its generation and inter-individual variability.

Mass transfer and reaction kinetics in single droplet systems

As reactive extraction grown more and more popular in a variety of technological applications, optimizing its performance becomes more and more important. The process of complex formation is affected by a great number of both physical and chemical properties of all the components involved, and sometimes their interference with one another makes improving the effectiveness of such processes very difficult. In this Master’s Theses, the processes of complex formation between the aqueous phase - represented by copper sulfate water solution, and organic phase – represented by Acorga M5640 solvent extractor, were studied in order to establish the effect these components have on reactive extraction performance and to determine which step is bottlenecking the process the most.

Epistémologie historique de l'étude du comportement animal

Projet réalisé dans le cadre d'une cotutelle avec l'Université de Bourgogne (Dijon, France)

Synthèse stéréosélective de motifs polypropionates via la chimie des radicaux : application à l'élaboration de l'hémisphère ouest de la narasine

Cet ouvrage traite principalement de la synthèse de motifs polypropionates de type stéréopentade ainsi qu’une application à la synthèse d’une molécule naturelle possèdant des propriétés biologiques. La stratégie envisagée pour l’élaboration de ces motifs récurrents dans plusieurs structures d’origine naturelle fait appel à la chimie des radicaux. Cette thèse se divise en différents chapitres dans lesquels la versatilité de la méthodologie développée sera démontrée. En premier lieu, il sera question de présenter l’importance de la synthèse de motifs polypropionates. Le domaine couvert par la chimie de ces molécules complexes hautement fonctionnalisées a contribué énormément à l’avancement de nos connaissances en synthèse organique, particulièrement dans le contexte des réactions impliquant des molécules acyliques. Une brève description des méthodes connues est présentée afin de saisir l’étendue des défis restants pour construire efficacement tous les isomères possibles des polypropionates de type stéréopentade. La stratégie proposée est basée sur une approche contrôlée entièrement par le substrat. Ce contrôle s’appuie sur le choix judicieux de l’acide de Lewis activant les deux réactions impliquées, soit la réaction de Mukaiyama et le transfert d’hydrogène. La seconde section de cette thèse concerne principalement le développement d’une réaction de Mukaiyama impliquant un éther d’énol silylé portant un lien pouvant être homolytiquement brisé dans la réaction suivante et un aldéhyde de type propionate. Le contrôle de l’aldolisation provient de la nature de l’acide de Lewis. Une espèce monodentate (BF3·OEt2) génère une relation 3,4-syn selon le modèle dit Felkin-Anh tandis que les acides de Lewis bidentates mènent à la relation 3,4-anti via un état de transition définit comme Cram-chélate. Une optimisation des conditions réactionnelles en variant l’acidité et la stoechiométrie de l’acide de Lewis de titane a permis de construire diastéréosélectivement le produit de Mukaiyama ayant une relation 3,4-anti. En outre, la nature des complexes impliqués dans ces réactions a été élucidée par des études RMN 13C à basse température. Une fois les précurseurs radicalaires synthétisés, notre méthodologie de réduction par transfert d’hydrogène contrôlée également par les acides de Lewis s’avère très efficace. Les acides de Lewis dérivés d’aluminium mènent sélectivement à la relation 2,3-syn selon un contrôle endocyclique tandis que les acides de Lewis de bore permettent la création des relations 2,3-anti en se basant sur une stabilisation par les divers facteurs de contrôle de molécules acycliques. Cette stratégie novatrice nous a ainsi permis de construire efficacement les 16 diastéréoisomères possibles. Le chapitre suivant concerne l’application de cette méthodologie à la synthèse de l’hémisphère ouest de la salinomycine et de la narasine. Plusieurs défis synthétiques ont été relevés à cette occasion par la présence de nombreux centres stéréogènes contigus. Nous avons réalisé que la relation stéréochimique 2,3-anti de la salinomycine n’est pas accessible sélectivement par la chimie des radicaux via l’effet exocyclique. Des études ont été entreprises afin de comprendre cette perte de sélectivité. Les conclusions suggèrent que les substituants sur le cycle imposent un biais conformationnel conduisant à des faibles sélectivités. Une alternative utilisant un réactif de crotylsilane chiral a été développée pour arriver à la molécule cible. Cette situation est différente dans le cas de la narasine où la présence du méthyle sur le carbone en position β du radical bloque efficacement l’approche d’une des faces d’attaque par l’hydrure. Des sélectivités impressionnantes nous ont permis de construire le fragment C1-C9 de la narasine de manière expéditive et efficace. Finalement, l’élongation sélective utilisant à nouveau la séquence d’aldolisation de Mukaiyama/réduction radicalaire suivie d’un couplage de type aldol stéréosélectif conduit au fragment C1-C17 de la narasine (hémisphère ouest)en 19 étapes avec un rendement global de l’ordre de 7 %. En dernier lieu, nous nous sommes penchés sur la réactivité des α-bromo-β- alkoxycétones lors de transfert d’hydrogène. Nous avons découvert que la chimie de ces derniers pourrait s’avérer utile dans le contexte de la synthèse de motifs complexes polypropionates. La présence d’un centre stéréogène de l’autre coté de la cétone semble avoir un impact sur la sélectivité.

Urban Detection From Hyperspectral Images Using Dimension-Reduction Model and Fusion of Multiple Segmentations Based on Stuctural and Textural Features

Ce mémoire de maîtrise présente une nouvelle approche non supervisée pour détecter et segmenter les régions urbaines dans les images hyperspectrales. La méthode proposée n ́ecessite trois étapes. Tout d’abord, afin de réduire le coût calculatoire de notre algorithme, une image couleur du contenu spectral est estimée. A cette fin, une étape de réduction de dimensionalité non-linéaire, basée sur deux critères complémentaires mais contradictoires de bonne visualisation; à savoir la précision et le contraste, est réalisée pour l’affichage couleur de chaque image hyperspectrale. Ensuite, pour discriminer les régions urbaines des régions non urbaines, la seconde étape consiste à extraire quelques caractéristiques discriminantes (et complémentaires) sur cette image hyperspectrale couleur. A cette fin, nous avons extrait une série de paramètres discriminants pour décrire les caractéristiques d’une zone urbaine, principalement composée d’objets manufacturés de formes simples g ́eométriques et régulières. Nous avons utilisé des caractéristiques texturales basées sur les niveaux de gris, la magnitude du gradient ou des paramètres issus de la matrice de co-occurrence combinés avec des caractéristiques structurelles basées sur l’orientation locale du gradient de l’image et la détection locale de segments de droites. Afin de réduire encore la complexité de calcul de notre approche et éviter le problème de la ”malédiction de la dimensionnalité” quand on décide de regrouper des données de dimensions élevées, nous avons décidé de classifier individuellement, dans la dernière étape, chaque caractéristique texturale ou structurelle avec une simple procédure de K-moyennes et ensuite de combiner ces segmentations grossières, obtenues à faible coût, avec un modèle efficace de fusion de cartes de segmentations. Les expérimentations données dans ce rapport montrent que cette stratégie est efficace visuellement et se compare favorablement aux autres méthodes de détection et segmentation de zones urbaines à partir d’images hyperspectrales.

A robust algorithm for segmenting fluorescence images and its application to single-molecule counting

La microscopie par fluorescence de cellules vivantes produit de grandes quantités de données. Ces données sont composées d’une grande diversité au niveau de la forme des objets d’intérêts et possèdent un ratio signaux/bruit très bas. Pour concevoir un pipeline d’algorithmes efficaces en traitement d’image de microscopie par fluorescence, il est important d’avoir une segmentation robuste et fiable étant donné que celle-ci constitue l’étape initiale du traitement d’image. Dans ce mémoire, je présente MinSeg, un algorithme de segmentation d’image de microscopie par fluorescence qui fait peu d’assomptions sur l’image et utilise des propriétés statistiques pour distinguer le signal par rapport au bruit. MinSeg ne fait pas d’assomption sur la taille ou la forme des objets contenus dans l’image. Par ce fait, il est donc applicable sur une grande variété d’images. Je présente aussi une suite d’algorithmes pour la quantification de petits complexes dans des expériences de microscopie par fluorescence de molécules simples utilisant l’algorithme de segmentation MinSeg. Cette suite d’algorithmes a été utilisée pour la quantification d’une protéine nommée CENP-A qui est une variante de l’histone H3. Par cette technique, nous avons trouvé que CENP-A est principalement présente sous forme de dimère.

Single-feed dual-frequency dual-polarized slotted square microstrip antenna

A novel dual frequency dual-polarized square microstrip patch antenna embedded with a slot is presented. The proposed antenna offers tunability of the frequency ratio between the two frequencies by adjusting the slot dimensions. This configuration also provides a size reduction up to -51 and 35% for the two modes as compared to a square micro strip patch antenna

ANALYSIS, MODIFICATION, AND EVALUATION OF THE COLD FLOW PROPERTIES OF VEGETABLE OILS AS BASE OIL FOR INDUSTRIAL LUBRICANTS

Poor cold flow properties of vegetable oils are a major problem preventing the usage of many abundantly available vegetable oils as base stocks for industrial lubricants. The major objective of this research is to improve the cold flow properties of vegetable oils by various techniques like additive addition and different chemical modification processes. Conventional procedure for determining pour point is ASTM D97 method. ASTM D97 method is time consuming and reproducibility of pour point temperatures is poor between laboratories. Differential Scanning Calorimetry (DSC) is a fast, accurate and reproducible method to analyze the thermal activities during cooling/heating of oil. In this work coconut oil has been chosen as representative vegetable oil for the analysis and improvement cold flow properties since it is abundantly available in the tropics and has a very high pour point of 24 °C. DSC is used for the analysis of unmodified and modified vegetable oil. The modified oils (with acceptable pour points) were then subjected to different tests for the valuation of important lubricant properties such as viscometric, tribological (friction and wear properties), oxidative and corrosion properties.A commercial polymethacrylate based PPD was added in different percentages and the pour points were determined in each case. Styrenated phenol(SP) was added in different concentration to coconut oil and each solution was subjected to ASTM D97 test and analysis by DSC. Refined coconut oil and other oils like castor oil, sunflower oil and keranja oil were mixed in different proportions and interesterification procedure was carried out. Interesterification of coconut oil with other vegetable oils was not found to be effective in lowering the pour point of coconut oil as the reduction attained was only to the extent of 2 to 3 °C.Chemical modification by acid catalysed condensation reaction with coconut oil castor oil mixture resulted in significant reduction of pour point (from 24 ºC to -3 ºC). Instead of using triacylglycerols, when their fatty acid derivatives (lauric acid- the major fatty acid content of coconut oil and oleic acid- the major fatty acid constituents of monoand poly- unsaturated vegetable oils like olive oil, sunflower oil etc.) were used for the synthesis , the pour point could be brought down to -42 ºC. FTIR and NMR spectroscopy confirmed the ester structure of the product which is fundamental to the biodegradability of vegetable oils. The tribological performance of the synthesised product with a suitable AW/EP additive was comparable to the commercial SAE20W30 oil. The viscometric properties (viscosity and viscosity index) were also (with out additives) comparable to commercial lubricants. The TGA experiment confirmed the better oxidative performance of the product compared to vegetable oils. The sample passed corrosion test as per ASTM D130 method.

Design and development of an LED based fiber optic evanescent wave sensor for simultaneous detection of chromium and nitrite traces in water

The design and development of a cost-effective, simple, sensitive and portable LED based fiber optic evanescent wave sensor for simultaneously detecting trace amounts of chromium and nitrite in water are presented. In order to obtain the desired performance, the middle portions of two multimode plastic clad silica fibers are unclad and are used as the sensing elements in the two arms of the sensor. Each of the sensor arms is sourced by separate super bright green LEDs, which are modulated in a time-sharing manner and a single photo detector is employed for detecting these light signals. The performance and characteristics of this system clearly establish the usefulness of the technique for detecting very low concentrations of the dissolved contaminants.

Microwave exfoliated reduced graphene oxide epoxy nanocomposites for high performance applications

Graphene has captured the attention of scientific community due to recently emerging high performance applications. Hence, studying its reinforcing effects on epoxy resin is a significant step. In this study, microwave exfoliated reduced graphene oxide (MERGO) was prepared from natural graphite for subsequent fabrication of epoxy nanocomposites using triethylenetetramine (TETA) as a curing agent via insitu polymerization. Thermogravimetric analysis (TGA), X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), C13 NMR spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and ultravioletevisible (UVevis) spectroscopy were employed to confirm the simultaneous reduction and exfoliation of graphene oxide. The reinforcing effect of MERGO on epoxy resin was explored by investigating its static mechanical properties and dynamic mechanical analysis (DMA) at MERGO loadings of 0 to 0.5 phr. The micro-structure of epoxy/MERGO nanocomposites was investigated using scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM) and XRD techniques. The present work reports an enhancement of 32%, 103% and 85% in tensile, impact and flexural strength respectively of epoxy by the addition of even 0.25 phr MERGO. At this loading elastic and flexural moduli also increased by 10% and 65%, respectively. Single-edge-notch three-point-Bending (SEN-TPB) fracture toughness (KIC) measurements were carried out where a 63% increase was observed by the introduction of 0.25 phr MERGO. The interfacial interactions brought about by graphene also benefited the dynamic mechanical properties to a large extent in the form of a significant enhancement in storage modulus and slightly improved glass transition temperature. Considerable improvements were also detected in dielectric properties. The epoxy nanocomposite also attained an ac conductivity of 10 5 S/m and a remarkable increase in dielectric constant. The simple and cost effective way of graphene synthesis for the fabrication of epoxy/MERGO nanocomposites may be extended to the preparation of other MERGO based polymer nanocomposites. This remarkable class of materials has thrown open enormous opportunities for developing conductive adhesives and in microelectronics

Operational Cost Reduction in WDM Networks using Lighttours

Wavelength division multiplexing (WDM) networks have been adopted as a near-future solution for the broadband Internet. In previous work we proposed a new architecture, named enhanced grooming (G+), that extends the capabilities of traditional optical routes (lightpaths). In this paper, we compare the operational expenditures incurred by routing a set of demands using lightpaths with that of lighttours. The comparison is done by solving an integer linear programming (ILP) problem based on a path formulation. Results show that, under the assumption of single-hop routing, almost 15% of the operational cost can be reduced with our architecture. In multi-hop routing the operation cost is reduced in 7.1% and at the same time the ratio of operational cost to number of optical-electro-optical conversions is reduced for our architecture. This means that ISPs could provide the same satisfaction in terms of delay to the end-user with a lower investment in the network architecture

Factors associated to avascular necrosis of the femoral head and non-union in patients younger than 65 years old with displaced femoral neck fractures treated with reduction and internal fixation.

Pocos estudios han evaluado el tratamiento de las fracturas desplazadas de cuello femoral en pacientes menores de 65 años de edad, y no han sido claramente definidos los factores de riesgo para necrosis avascular o no-unión dentro de este rango de edad. Para determinar los factores asociados a la necrosis avascular de la cabeza femoral (AVN) y no-unión en pacientes menores de 65 años de edad con fracturas desplazadas del cuello femoral tratados con reducción y fijación interna, se realizó un estudio retrospectivo de 29 fracturas desplazadas del cuello femoral en 29 pacientes consecutivos tratados en una sola institución. La influencia de la edad, la energía del trauma, tipo de reducción, y el tiempo entre la fractura y el tratamiento en desarrollo de la AVN y no-unión fueron evaluados. Los pacientes que desarrollaron NAV fueron significativamente mayores y sufrieron un trauma de más baja energía que en los casos sin AVN. Ninguna variable fue asociada con la no-unión. La regresión logística determinó que sólo la edad se asoció de forma independiente a NAV. La edad es un buen predictor para el desarrollo de NAV, con un C-estadístico de 0.861, y un mejor corte-determinado en 53,5 años. Conclusión: Los pacientes de entre 53,5 y 65 años presentan un riesgo más alto de NAV. La artroplastia primaria se debe considerar en este subgrupo.

Convergencia de vías de señalización en un modelo de apoptosis

La sepsis es un evento inflamatorio generalizado del organismo inducido por un daño causado generalmente por un agente infeccioso. El patógeno más frecuentemente asociado con esta entidad es el Staphylococcus aureus, responsable de la inducción de apoptosis en células endoteliales debida a la producción de ceramida. Se ha descrito el efecto protector de la proteína C activada (PCA) en sepsis y su relación con la disminución de la apoptosis de las células endoteliales. En este trabajo se analizó la activación de las quinasas AKT, ASK1, SAPK/JNK y p38 en un modelo de apoptosis endotelial usando las técnicas de Western Blotting y ELISA. Las células endoteliales (EA.hy926), se trataron con C2-ceramida (130μM) en presencia de inhibidores químicos de cada una de estas quinasas y PCA. La supervivencia de las células en presencia de inhibidores químicos y PCA fue evaluada por medio de ensayos de activación de las caspasas 3, 7 y 9, que verificaban la muerte celular por apoptosis. Los resultados evidencian que la ceramida reduce la activación de AKT y aumenta la activación de las quinasas ASK, SAPK/JNK y p38, en tanto que PCA ejerce el efecto contrario. Adicionalmente se encontró que la tiorredoxina incrementa la activación/fosforilación de AKT, mientras que la quinasa p38 induce la defosforilación de AKT.

Europe's single supervisory mechanism and the long journey towards banking union. Bruegel Policy Contribution 2012/16, 4 October 2012

Problems in the banking system are at the core of the current crisis. The establishment of a banking union is a necessary (though not sufficient) condition for eventual crisis resolution that respects the integrity of the euro. The European Commission’s proposal for the establishment of a Single Supervisory Mechanism and related reform of the European Banking Authority (EBA) do not and cannot create a fully-fledged banking union, but represent a broadly adequate step on the basis of the leaders’ declaration of 29 June 2012 and of the decision to use Article 127(6) of the treaty as legal basis. The proposal rightly endows the European Central Bank (ECB) with broad authority over banks within the supervisory mechanism’s geographical perimeter; however, the status of non-euro area member states willing to participate in this mechanism, and the governance and decision-making processes of the ECB in this respect, call for further elaboration. Further adjustments are also desirable in the proposed reform of the EBA, even though they must probably retain a stopgap character pending the more substantial review planned in 2014.

Evaluating the Small Population Paradigm for Rare Large-Bodied Woodpeckers, with Implications for the Ivory-billed Woodpecker

Six large-bodied, ≥ 120 g, woodpecker species are listed as near-threatened to critically endangered by the International Union for Conservation of Nature (IUCN). The small population paradigm assumes that these populations are likely to become extinct without an increase in numbers, but the combined influences of initial population size and demographic rates, i.e., annual adult survival and fecundity, may drive population persistence for these species. We applied a stochastic, stage-based single-population model to available demographic rates for Dryocopus and Campephilus woodpeckers. In particular, we determined the change in predicted extinction rate, i.e., proportion of simulated populations that went extinct within 100 yr, to concomitant changes in six input parameters. To our knowledge, this is the first study to evaluate the combined importance of initial population size and demographic rates for the persistence of large-bodied woodpeckers. Under a worse-case scenario, the median time to extinction was 7 yr (range: 1–32). Across the combinations of other input values, increasing initial population size by one female induced, on average, 0.4%–3.2% (range: 0%–28%) reduction in extinction rate. Increasing initial population size from 5–30 resulted in extinction rates < 0.05 under limited conditions: (1) all input values were intermediate, or (2) Allee effect present and annual adult survival ≥ 0.8. Based on our model, these species can persist as rare, as few as five females, and thus difficult-to-detect, populations provided they maintain ≥ 1.1 recruited females annually per adult female and an annual adult survival rate ≥ 0.8. Athough a demographic-based population viability analysis (PVA) is useful to predict how extinction rate changes across scenarios for life-history attributes, the next step for modeling these populations should incorporate more easily acquired data on changes in patch occupancy to make predictions about patch colonization and extinction rates.