The mouse secretome: functional classification of the proteins secreted into the extracellular environment

We have developed a computational strategy to identify the set of soluble proteins secreted into the extracellular environment of a cell. Within the protein sequences predominantly derived from the RIKEN representative transcript and protein set, we identified 2033 unique soluble proteins that are potentially secreted from the cell. These proteins contain a signal peptide required for entry into the secretory pathway and lack any transmembrane domains or intracellular localization signals. This class of proteins, which we have termed the mouse secretome, included >500 novel proteins and 92 proteins

An advanced method for eliminating impacts from frequency deviations in power system signal processing

Frequency deviation is a common problem for power system signal processing. Many power system measurements are carried out in a fixed sampling rate assuming the system operates in its nominal frequency (50 or 60 Hz). However, the actual frequency may deviate from the normal value from time to time due to various reasons such as disturbances and subsequent system transients. Measurement of signals based on a fixed sampling rate may introduce errors under such situations. In order to achieve high precision signal measurement appropriate algorithms need to be employed to reduce the impact from frequency deviation in the power system data acquisition process. This paper proposes an advanced algorithm to enhance Fourier transform for power system signal processing. The algorithm is able to effectively correct frequency deviation under fixed sampling rate. Accurate measurement of power system signals is essential for the secure and reliable operation of power systems. The algorithm is readily applicable to such occasions where signal processing is affected by frequency deviation. Both mathematical proof and numerical simulation are given in this paper to illustrate robustness and effectiveness of the proposed algorithm. Crown Copyright (C) 2003 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

On the induced electric field gradients in the human body for magnetic stimulation by gradient coils in MRI

Prior theoretical studies indicate that the negative spatial derivative of the electric field induced by magnetic stimulation may he one of the main factors contributing to depolarization of the nerve fiber. This paper studies this parameter for peripheral nerve stimulation (PNS) induced by time.-varying gradient fields during MRI scans. The numerical calculations are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic human, full-body model. Whole-body cylindrical and planar gradient sets in MRI systems and various input signals have been explored. The spatial distributions of the induced electric field and their gradients are calculated and attempts are made to correlate these areas with reported experimental stimulation data. The induced electrical field pattern is similar for both the planar coils and cylindrical coils. This study provides some insight into the spatial characteristics of the induced field gradients for PNS in MRI, which may be used to further evaluate the sites where magnetic stimulation is likely to occur and to optimize gradient coil design.

Influence of magnetically-induced E-fields on cardiac electric activity during MRI: A modeling study

In modern magnetic resonance imaging (MRI), patients are exposed to strong, time-varying gradient magnetic fields that may be able to induce electric fields (E-fields)/currents in tissues approaching the level of physiological significance. In this work we present theoretical investigations into induced E-fields in the thorax, and evaluate their potential influence on cardiac electric activity under the assumption that the sites of maximum E-field correspond to the myocardial stimulation threshold (an abnormal circumstance). Whole-body cylindrical and planar gradient coils were included in the model. The calculations of the induced fields are based on an efficient, quasi-static, finite-difference scheme and an anatomically realistic, whole-body model. The potential for cardiac stimulation was evaluated using an electrical model of the heart. Twelve-lead electrocardiogram (ECG) signals were simulated and inspected for arrhythmias caused by the applied fields for both healthy and diseased hearts. The simulations show that the shape of the thorax and the conductive paths significantly influence induced E-fields. In healthy patients, these fields are not sufficient to elicit serious arrhythmias with the use of contemporary gradient sets. However, raising the strength and number of repeated switching episodes of gradients, as is certainly possible in local chest gradient sets, could expose patients to increased risk. For patients with cardiac disease, the risk factors are elevated. By the use of this model, the sensitivity of cardiac pathologies, such as abnormal conductive pathways, to the induced fields generated by an MRI sequence can be investigated. (C) 2003 Wiley-Liss, Inc.

Effect of fatigue on torque output and electromyographic measures of trunk muscles during isometric axial rotation

Objectives: To examine the changes in torque output resulting from fatigue, as well as changes in electromyographic measures of trunk muscles during isometric axial rotation and to compare these changes between directions of axial rotation. Design: Subjects performed fatiguing right and left isometric axial rotation of the trunk at 80% of maximum voluntary contraction while standing upright. Setting: A rehabilitation center. Participants: Twenty-three men with no history of back pain. Interventions: Not applicable. Main Outcome Measures: Surface electromyographic Signals were recorded from 6 trunk muscles bilaterally. The primary torque in the transverse plane and the coupling torques in sagittal and coronal planes were also measured. Results: During the fatiguing axial rotation contraction, coupling torques of both sagittal and coronal planes were slightly decreased and no difference was found between directions of axial rotation. Decreasing median frequency and an increase in electromyographic amplitude were also found in trunk muscles with different degrees of changes in individual muscles. There were significant differences (P

Reliability of electromyographic and torque measures during isometric axial rotation exertions of the trunk

Objective: The aim of the present study was to investigate the between-days reliability of electromyographic (EMG) measurement of 6 bilateral trunk muscles and also the torque output in 3 planes during isometric right and left axial rotation at different exertion levels. Methods: Ten healthy subjects performed isometric right and left axial rotation at 100, 70, 50 and 30% maximum voluntary contractions in two testing sessions at least 7 days apart. EMG amplitude and frequency analyses of the recorded surface EMG signals were performed for rectus abdominis, external oblique, internal oblique, latissimus dorsi, iliocostalis lumborum and multifidus bilaterally. The primary torque in the transverse plane and the coupling torques in sagittal and coronal planes were measured. Results: For both EMG amplitude and frequency values, good (intraclass correlation coefficient, ICC = 0.75-0.89) to excellent (ICC greater than or equal to 0.90) reliability was found in the 6 trunk muscles at different exertion levels during axial rotation. The reliability of both maximal isometric axial rotation torque and coupling torques in sagittal and coronal planes were found to be excellent (ICC greater than or equal to 0.93). Conclusions: Good to excellent reliability of EMG measures of trunk muscles and torque measurements during isometric axial rotation was demonstrated. This provides further confidence of using EMG and triaxial torque assessment as outcome measures in rehabilitation and in the evaluation of the human performance in the work place. (C) 2003 International Federation of Clinical Neurophysiology. Published by Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Online titrimetric and off-gas analysis for examining nitrification processes in wastewater treatment

The two steps of nitrification, namely the oxidation of ammonia to nitrite and nitrite to nitrate, often need to be considered separately in process studies. For a detailed examination, it is desirable to monitor the two-step sequence using online measurements. In this paper, the use of online titrimetric and off-gas analysis (TOGA) methods for the examination of the process is presented. Using the known reaction stoichiometry, combination of the measured signals (rates of hydrogen ion production, oxygen uptake and carbon dioxide transfer) allows the determination of the three key process rates, namely the ammonia consumption rate, the nitrite accumulation rate and the nitrate production rate. Individual reaction rates determined with the TOGA sensor under a number of operation conditions are presented. The rates calculated directly from the measured signals are compared with those obtained from offline liquid sample analysis. Statistical analysis confirms that the results from the two approaches match well. This result could not have been guaranteed using alternative online methods. As a case study, the influences of pH and dissolved oxygen (DO) on nitrite accumulation are tested using the proposed method. It is shown that nitrite accumulation decreased with increasing DO and pH. Possible reasons for these observations are discussed. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Simultaneous observations of ionospheric quasiperiodic scintillations from short and long meridional baselines using VHF transmissions from transit satellites

For the first time it was possible to observe regular quasiperiodic scintillations (QPS) in VHF radio-satellite transmissions from orbiting satellites simultaneously at short (2.1 km) and long (121 km) meridional baselines in the vicinity of a typical mid-latitude station (Brisbane; 27.5degreesS and 152.9degreesE geog. and 35.6degrees invar.lat.), using three sites (St. Lucia-S, Taringa-T in Brisbane and Boreen Pt.-B, north of Brisbane). A few pronounced quasiperiodic (QP) events were recorded showing unambiguous regular structures at the sites which made it possible to deduce a time displacement of the regular fading minimum at S, T and B. The QP structure is highly dependent on the geometry of the ray-path from a satellite to the observer which is manifested as a change of a QP event from symmetrical to non-symmetrical for stations separated by 2.1 km, and to a radical change in the structure of the event over a distance of 121 km. It is suggested the short-duration intense QP events are due to a Fresnel diffraction (or a reflection mechanism) of radio-satellite signals by a single ionospheric irregularity in a form of an ellipsoid with a large ionization gradient along the major axis. The structure of a QP event depends on the angle of viewing of the irregular blob from a radio-satellite. In view of this it is suggested that the reported variety of the ionization formation, responsible for different types of QPS, is only apparent but not real. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Speleothem U-series dating of semi-synchronous climate oscillations during the last deglaciation

Evidence for nearly synchronous climate oscillations during the last deglaciation has been found throughout the Northern Hemisphere but few records are based on independent time scales of calendar years. We present a rare uranium-series dated oxygen-carbon isotope record for a speleothem from Tangshan Cave, China, which demonstrates that abrupt deglacial climatic oscillations from 16 800 to 10 500 yr BP are semi-synchronous with those found in Greenland ice core records. Relatively rapid shifts in speleothem oxygen isotope ratios demonstrate that the intensity of the East Asian monsoon switched in parallel with the abrupt transitions separating the Bolling-Allerod, Younger Dryas, and pre-Boreal climatic reversals. However, the dated isotopic transitions appear to have lasted longer. Our results demonstrate the dominant role of atmospheric teleconnections in the rapid propagation of deglacial climatic signals on a hemispheric scale, and highlight the importance of U-series dated speleothems in the timing and characterization of abrupt climate change. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Interface Multimodal com Predição de Movimentos para Uso em Reabilitação de Membros Inferiores

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma plataforma multimodal de aquisição e processamento de sinais. O projeto proposto insere-se no contexto do desenvolvimento de interfaces multimodais para aplicação em dispositivos robóticos cujo propósito é a reabilitação motora adaptando o controle destes dispositivos de acordo com a intenção do usuário. A interface desenvolvida adquire, sincroniza e processa sinais eletroencefalográficos (EEG), eletromiográficos (EMG) e sinais provenientes de sensores inerciais (IMUs). A aquisição dos dados é feita em experimentos realizados com sujeitos saudáveis que executam tarefas motoras de membros inferiores. O objetivo é analisar a intenção de movimento, a ativação muscular e o início efetivo dos movimentos realizados, respectivamente, através dos sinais de EEG, EMG e IMUs. Para este fim, uma análise offline foi realizada. Nessa análise, são utilizadas técnicas de processamento dos sinais biológicos e técnicas para processar sinais provenientes de sensores inerciais. A partir destes, os ângulos da articulação do joelho também são aferidos ao longo dos movimentos. Um protocolo experimental de testes foi proposto para as tarefas realizadas. Os resultados demonstraram que o sistema proposto foi capaz de adquirir, sincronizar, processar e classificar os sinais combinadamente. Análises acerca da acurácia dos classificadores utilizados mostraram que a interface foi capaz de identificar intenção de movimento em 76, 0 ± 18, 2% dos movimentos. A maior média de tempo de antecipação ao movimento foi obtida através da análise do sinal de EEG e foi de 716, 0±546, 1 milisegundos. A partir da análise apenas do sinal de EMG, este valor foi de 88, 34 ± 67, 28 milisegundos. Os resultados das etapas de processamento dos sinais biológicos, a medição dos ângulos da articulação, bem como os valores de acurácia e tempo de antecipação ao movimento se mostraram em conformidade com a literatura atual relacionada.

Uma contribuição ao estudo de sinais de EEG para avaliar estados emocionais e mentais de crianças com autismo na interação com robô móvel

O Transtorno do Espectro do Autismo (TEA) caracteriza-se por uma série de distúrbios cognitivos e neurocomportamentais e sua prevalência mundial é estimada em 1 criança com TEA a cada 160 crianças com típico desenvolvimento (TD). Indivíduos com TEA apresentam dificuldade em interpretar as emoções alheias e em expressar sentimentos. As emoções podem ser associadas à manifestação de sinais fisiológicos, e, dentre eles, os sinais cerebrais têm sido muito abordados. A detecção dos sinais cerebrais de crianças com TEA pode ser benéfica para o esclarecimento de suas emoções e expressões. Atualmente, muitas pesquisas integram a robótica ao tratamento pedagógico do TEA, através da interação com crianças com esse transtorno, estimulando habilidades sociais, como a imitação e a comunicação. A avaliação dos estados mentais de crianças com TEA durante a sua interação com um robô móvel é promissora e assume um aspecto inovador. Assim, os objetivos deste trabalho foram captar sinais cerebrais de crianças com TEA e de crianças com TD, como grupo controle, para o estudo de seus estados emocionais e para avaliar seus estados mentais durante a interação com um robô móvel, e avaliar também a interação dessas crianças com o robô, através de escalas quantitativas. A técnica de registro dos sinais cerebrais escolhida foi a eletroencefalografia (EEG), a qual utiliza eletrodos colocados de forma não invasiva e não dolorosa sobre o couro cabeludo da criança. Os métodos para avaliar a eficiência do uso da robótica nessa interação foram baseados em duas escalas internacionais quantitativas: Escala de Alcance de Metas (do inglês Goal Attainment Scaling - GAS) e Escala de Usabilidade de Sistemas (do inglês System Usability Scale - SUS). Os resultados obtidos mostraram que, pela técnica de EEG, foi possível classificar os estados emocionais de crianças com TD e com TEA e analisar a atividade cerebral durante o início da interação com o robô, através dos ritmos alfa e beta. Com as avaliações GAS e SUS, verificou-se que o robô móvel pode ser considerado uma potencial ferramenta terapêutica para crianças com TEA.

Análise do nível de estresse baseada em sinais de eletroencefalografia e de condutância da pele

O estresse pode afetar qualquer pessoa, independente de idade, sexo ou etnia. O organismo humano o utiliza como uma resposta adaptativa frente a situações diversas, as quais requeiram alguma adaptação do organismo para que possa enfrentar tal situação. Dependendo do estímulo estressor, pode ser gerado no indivíduo desgastes físico, mental ou emocional, no entanto, o estresse não representa necessariamente algo ruim ou patológico; este é um mecanismo de adaptação vital para a sobrevivência da espécie humana. Porém, o número de pessoas que são afetadas de forma negativa pelo estresse tem crescido imensamente nas últimas décadas. Pesquisas destacam que nos Estados Unidos cerca de 60% a 90% dos atendimentos médicos estão relacionados de alguma maneira com o estresse, enquanto que no Brasil aproximadamente 80% da população sofre de estresse, sendo que desses, 30% encontram-se na fase mais crítica, a chamada fase de exaustão. Tendo em vista que a principal forma de identificação de estresse ainda é realizada através do uso de questionário de autorrelato. O presente estudo apresenta como contribuição uma metodologia de análise do nível de estresse baseada na variação da condutância galvânica da pele e de sinais de eletroencefalografia, sendo utilizados como parâmetros a assimetria do ritmo alfa, assim como a razão entre os ritmos beta e alfa no córtex frontal e pré-frontal. Para a gravação dos sinais de EEG foi utilizado um dispositivo portátil, com eletrodos especificamente situados nas posições aF3, F3, F4 e aF4, de acordo com o Sistema Internacional 10/20 de posicionamento de eletrodos. Os participantes deste estudo são Bombeiros Militares da 1ª Cia de Vitória-ES. Foram utilizadas três classes de estímulos emocionais positivos, calmos e negativos, através da utilização de imagens pertencentes ao banco de dados IAPS (International Affective Picture System). Os resultados de acurácia obtidos através de um classificador SVM (Support Vector Machine) chegam a 88,24% para classe de estímulos positivos, 84,09% para classe calma e de 92,86% para os estímulos negativos. Deste modo, esta pesquisa apresenta uma combinação de parâmetros que podem ser aferidos com equipamentos de baixo custo, e fornecem condições de diferenciar estímulos estressantes, podendo assim, ser utilizada para auxiliar no treinamento de profissionais da área de urgência e emergência.

Desenvolvimento de Ferramentas para Pesquisas em Tecnologias Assistivas Baseadas em Sinais Biológicos

Novas ferramentas de Tecnologias Assistivas (TAs) têm aparecido ultimamente. Um exemplo são os Ambientes Virtuais (AVs), os quais são importantes para o desenvolvimento de novas TAs, que podem ser direcionadas para promoverem uma melhor qualidade de vida de pessoas com mobilidade reduzida permanente ou promover a reabilitação de pessoas com deficiência motora temporária. Outras ferramentas, que surgiram há algumas décadas com o desenvolvimento dos computadores, também ajudam no tratamento de pessoas com deficiência motora, que são as Interfaces Humano-Máquina (IHM). Utilizando em conjunto com equipamentos que capturam sinais biológicos, como equipamentos de Eletromiografia (EMG) e Eletroencefalografia (EEG), essas ferramentas se configuram como canais de comunicações entre o ser humano e os computadores, diferentemente das comumente utilizadas. Isso abre uma gama de possibilidades para sua utilização no tratamento e na assistência de pessoas com deficiência motora, onde sinais EMG podem ser utilizados para controlar próteses robóticas; e sinais EEG, quando capturados da região do córtex motor, podem ser utilizados em neuroreabilitação. Por outro lado, quando capturados na região occipital, os sinais de EEG podem ser utilizados para gerar comandos e outras finalidades. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas ferramentas para auxiliar em pesquisas de TAs envolvendo sinais biológicos. Três diferentes AVs foram desenvolvidos para auxiliar nesse tipo de pesquisa. Além deles, um equipamento EEG comercial foi adaptado para ser utilizado com uma IHM, o qual utiliza dois desses três AVs desenvolvidos. Como resultados, temos a utilização bem sucedida do equipamento EEG obtido com sua utilização com SSVEP e Imaginação motora, além da implementação com sucesso dos três AVs desenvolvidos, que estão disponíveis para download gratuito, e que podem ser utilizados em demais pesquisas envolvendo TAs.

Análise do padrão de ativação muscular de indivíduos hemiparéticos pós-AVC em marcha assistida por andador robótico

O Acidente Vascular Cerebral (AVC) é uma das principais causas de prejuízos ao sistema neuromuscular. Dispositivos Robóticos vêm sendo amplamente desenvolvidos e estudados com a finalidade de serem utilizados na assistência à marcha e para o treinamento da marcha durante a reabilitação. O objetivo deste trabalho é avaliar a marcha assistida pelo AROW (Assistive Robotic Walker) em indivíduos hemiparéticos pós-AVC, através da análise de sinais de acelerometria e sinais mioelétricos de superfície (sEMG) provenientes dos músculos vasto medial (VM), bíceps femoral (BF), tibial anterior (TA) e gastrocnêmio medial (GM), e também utilizando os métodos de avaliação GAS (Goal Attainment Scaling) e SUS (System Usability Scale). Nove indivíduos hemiparéticos participaram dos testes. A velocidade da marcha foi reduzida com o uso do AROW e, consequentemente, houve algumas alterações na duração das fases da marcha, por exemplo, uma maior duração da fase de apoio (p = 0,0174). O padrão de ativação muscular para o grupo analisado não apresentou diferença estatisticamente significativa (início da ativação VM: p= 0,4999; término da ativação VM: p= 0,5647; início BF: p= 0,1186; término BF: p= 0,7823; início TA: p= 0,5833; término TA: p= 0,8393; início GM: p= 0,6077; término GM: p= 0,1429). Entretanto, avaliando o padrão de ativação muscular individualmente, podem-se notar algumas alterações benéficas, por exemplo, redução da coativação dos músculos tibial anterior e gastrocnêmio medial. Os resultados das avaliações através do GAS (54,8) e SUS (81,4) sobre o uso do AROW mostraram boa aceitação pelos usuários, e os objetivos esperados durante o uso do andador foram atingidos. A adaptação rápida, facilidade de utilização e sentimento de segurança ao usar o dispositivo são pontos positivos obtidos com o uso do AROW.

Ciclo de vida empresarial e qualidade da informação contábil das companhias abertas brasileiras

Esta dissertação busca identificar se os diferentes Estágios de Ciclo de Vida (ECVs) estão relacionados com a qualidade da informação contábil nas empresas brasileiras. Segundo pesquisas internacionais, os diferentes ECVs influenciam a qualidade da informação contábil. Aqui, foram empregadas as métricas de relevância, tempestividade e conservadorismo, de maneira semelhante às utilizadas por Lopes (2009) para verificar a qualidade da informação contábil. Para identificar os Estágios de Ciclo de Vida, foi utilizada a forma de identificação orgânica elaborada por Dickinson (2011), fundamentada nos sinais dos fluxos de caixa da empresa. A amostra deste trabalho é composta por empresas brasileiras que negociaram ações na BM&FBovespa, no período de 2008 à 2013, sendo excluídas as empresas do setor financeiro. O total de empresas que compõem a amostra é de 330, sendo 1.163 observações para o modelo de relevância, 1.163 para o modelo de tempestividade e 1.167 observações para o modelo de conservadorismo. Para verificar os efeitos dos ECVs na qualidade da informação contábil foram utilizados dados em painel desbalanceado e regressões robustas, com a correção de White, identificando os ECVs através de dummies. Os resultados encontrados indicam que os ECVs afetam a qualidade da informação contábil e que nos estágios de Crescimento e Maturidade as informações contábeis apresentam maior relevância e tempestividade. Não foi possível identificar os efeitos dos diferentes ECVs no conservadorismo, pois as variáveis de interesse não foram estatisticamente significantes.