Toward a Clinical Protocol for Assessing Rod, Cone, and Melanopsin Contributions to the Human Pupil Response

PURPOSE. To better understand the relative contributions of rod, cone, and melanopsin to the human pupillary light reflex (PLR) and to determine the optimal conditions for assessing the health of the rod, cone, and melanopsin pathways with a relatively brief clinical protocol. METHODS. PLR was measured with an eye tracker, and stimuli were controlled with a Ganzfeld system. In experiment 1, 2.5 log cd/m(2) red (640 +/- 10 nm) and blue (467 +/- 17 nm) stimuli of various durations were presented after dark adaptation. In experiments 2 and 3, 1-second red and blue stimuli were presented at different intensity levels in the dark (experiment 2) or on a 0.78 log cd/m(2) blue background (experiment 3). Based on the results of experiments 1 to 3, a clinical protocol was designed and tested on healthy control subjects and patients with retinitis pigmentosa and Leber`s congenital amaurosis. RESULTS. The duration for producing the optimal melanopsin-driven sustained pupil response after termination of an intense blue stimulus was 1 second. PLR rod-and melanopsin-driven components are best studied with low-and high-intensity flashes, respectively, presented in the dark (experiment 2). A blue background suppressed rod and melanopsin responses, making it easy to assess the cone contribution with a red flash (experiment 3). With the clinical protocol, robust melanopsin responses could be seen in patients with few or no contributions from the rods and cones. CONCLUSIONS. It is possible to assess the rod, cone, and melanopsin contributions to the PLR with blue flashes at two or three intensity levels in the dark and one red flash on a blue background. (Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011; 52: 6624-6635) DOI: 10.1167/iovs.11-7586

Investigation of Ground- and Excited-State Photophysical Properties of 5,10,15,20-Tetra(4-pyridyl)-21H,23H-porphyrin with Ruthenium Outlying Complexes

The present work employs a set of complementary techniques to investigate the influence of outlying Ru(II) groups on the ground- and excited-state photophysical properties of free-base tetrapyridyl porphyrin (H(2)TPyP). Single pulse and, pulse train Z-scan techniques used M association with laser flash photolysis, absorbance and fluorescence spectroscopy, and fluorescence decay measurements, allowed us to conclude that the presence of outlying Ru(II) groups causes significant changes on both electronic structure and vibrational properties of porphyrin. Such modifications take place mainly due to the activation of. nonradiative decay channels responsible for the emission, quenching, as well as by favoring some vibrational modes in the light absorption process, It is also observed that, differently from what happens when the Ru(II) is placed at the center of the macrocycle, the peripheral groups cause an increase of the intersystem crossing processes, probably due to the structural distortion of the ring that implies a worse spin orbit coupling, responsible for the intersystem crossing mechanism.

Excited-state dynamics of meso-tetrakis(sulfonatophenyl) porphyrin J-aggregates

The excited-state dynamics of free-base meso-tetrakis(sulfonatophenyl) porphyrin J-aggregates obtained by the Z-scan technique in femto- and picosecond time scales, along with UV-Vis spectroscopy and flash photolysis is reported. Besides obtaining the S-1 state lifetime, the discrimination between internal conversion and intersystem crossing nonradiative processes from that state was also possible, and their rates and respective quantum yields were found. The aggregates present reverse saturable absorption at 532 nm for both singlet and triplet excited states. The data shown is important for several applications such as optical limiting, photodynamic therapy and others. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Phototransients of 2-ethylaminodiphenylborinate generated by direct photolysis and photosensitization

Ground state interactions and excited states and transients formed after photolysis and photosensitization of 2-ethylaminodiphenylborinate (2APB) were studied by various techniques. The UV spectrum shows a large absorption band at 235 nm (epsilon = 14,500 M-1 cm(-1)) with a shoulder at 260 nm. The fluorescence spectra show increasing emission intensity with maximum at 300 nm, which shifts to the red up to 10(-3) M concentrations. At higher concentrations, the emission intensity decreases, probably due to the formation of aggregates. UV excitation in deareated solutions shows the formation of two transients at 300 and 360 nm. The latter has a lifetime of 5.7 mu s in ethanol and is totally quenched in the presence of oxygen and assigned to the triplet state of 2APB. The 300 nm peak is not affected by oxygen, has a lifetime in the order of milliseconds, and corresponds to a boron-centered radical species originated from the singlet state. A boron radical can also be obtained by electron transfer from triplet Safranine to the borinate (k(q) = 9.7 x 10(7) M-1 s(-1)) forming the semioxidized form of the dye. EPR experiments using DMPO show that dye-sensitized and direct UV-photolysis of 2ABP renders initially arylboron-centered radicals. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Electroretinographic findings associated with panretinal photocoagulation (PRP) versus PRP plus intravitreal ranibizumab treatment for high-risk proliferative diabetic retinopathy

To evaluate changes in electroretinographic (ERG) findings after panretinal photocoagulation (PRP) compared to PRP plus intravitreal injection of ranibizumab (IVR) in eyes with high-risk proliferative diabetic retinopathy (PDR). Patients with high-risk PDR and no prior laser treatment were assigned randomly to receive PRP (PRP group; n = 9) or PRP plus IVR (PRPplus group; n = 11). PRP was administered in two sessions (weeks 0 and 2), and IVR was administered at the end of the first laser session (week 0) in the PRPplus group. Standardized ophthalmic evaluations including (ETDRS) best-corrected visual acuity (BCVA), and fluorescein angiography to measure area of fluorescein leakage (FLA), were performed at baseline and at weeks 16 (+/- 2), 32 (+/- 2) and 48 (+/- 2). ERG was measured according to ISCEV standards at baseline and at week 48 (+/- 2). At 48 weeks, 2,400-3,000 laser spots had been placed in eyes in the PRP group, while only 1,400-1,800 spots had been placed in the PRPplus group. Compared to baseline, there was a statistically significant (P < 0.05) FLA reduction observed at all study visits in both groups, with the reduction observed in the PRPplus group significantly larger than that in the PRP group at week 48. ROD b-wave amplitude was significantly reduced to 46 +/- A 5 % (P < 0.05) of baseline in the PRP group and 64 +/- A 6 % (P < 0.05) in the PRPplus group. This reduction was significantly larger in the PRP group than in the PRPplus group (P = 0.024; t Test). Similar results were observed for the dark-adapted Combined Response (CR) b-wave amplitude, with a reduction at 48 weeks compared to baseline of 45 +/- A 4 % in the PRP group and 62 +/- A 5 % in the PRPplus group; the reduction in CR b-wave amplitude was significantly larger in the PRP group than in the PRPplus group (P = 0.0094). CR a-wave, oscillatory potentials, cone single flash, and 30 Hz flicker responses showed statistically significant within-group reductions, but no differences in between-group analyses. These results suggest that treating high-risk PDR with PRP plus IVR is effective for PDR control, and permits the use of less extensive PRP which, in turn, induces less retinal functional loss, in particular for rod-driven post-receptoral responses, than treatment with PRP alone.

Assessment of "non-recordable" electroretinograms by 9 Hz flicker stimulation under scotopic conditions

To refine methods of electroretinographical (ERG) recording for the analysis of low retinal potentials under scotopic conditions in advanced retinal degenerative diseases. Standard Ganzfeld ERG equipment (Diagnosys LLC, Cambridge, UK) was used in 27 healthy volunteers (mean age 28 +/- A SD 8.5 years) to define the stimulation protocol. The protocol was then applied in clinical routine and 992 recordings were obtained from patients (mean age 40.6 +/- A 18.3 years) over a period of 5 years. A blue stimulus with a flicker frequency of 9 Hz was specified under scotopic conditions to preferentially record rod-driven responses. A range of stimulus strengths (0.0000012-6.32 scot. cd s/mA(2) and 6-14 ms flash duration) was tested for maximal amplitudes and interference between rods and cones. Analysis of results was done by standard Fourier Transformation and assessment of signal-to-noise ratio. Optimized stimulus parameters were found to be a time-integrated luminance of 0.012 scot. cd s/mA(2) using a blue (470 nm) flash of 10 ms duration at a repetition frequency of 9 Hz. Characteristic stimulus strength versus amplitude curves and tests with stimuli of red or green wavelength suggest a predominant rod-system response. The 9 Hz response was found statistically distinguishable from noise in 38% of patients with otherwise non-recordable rod responses according to International Society for Clinical Electrophysiology of Vision standards. Thus, we believe this protocol can be used to record ERG potentials in patients with advanced retinal diseases and in the evaluation of potential treatments for these patients. The ease of implementation in clinical routine and of statistical evaluation providing an observer-independent evaluation may further facilitate its employment.

Evaluation of Vickers hardness of different types of acrylic denture base resins with and without glass fibre reinforcement

Objective: To evaluate the Vickers hardness of different acrylic resins for denture bases with and without the addition of glass fibres. Background: It has been suggested that different polymerisation methods, as well as the addition of glass fibre (FV) might improve the hardness of acrylic. Materials and methods: Five types of acrylic resin were tested: Vipi Wave (VW), microwave polymerisation; Vipi Flash (VF), auto-polymerisation; Lucitone (LT), QC20 (QC) and Vipi Cril (VC), conventional heat-polymerisation, all with or without glass fibre reinforcement (GFR) and distributed into 10 groups (n = 12). Specimens were then submitted to Vickers hardness testing with a 25-g load for 30 s. All data were submitted to ANOVA and Tukey's HSD test. Results: A significant statistical difference was observed with regard to the polymerisation method and the GFR (p < 0.05). Without the GFR, the acrylic resin VC presented the highest hardness values, and VF and LT presented the lowest. In the presence of GFR, VC resin still presented the highest Vickers hardness values, and VF and QC presented the lowest. Conclusions: The acrylic resin VC and VW presented higher hardness values than VF and QC resins. Moreover, GFR increased the Vickers hardness of resins VW, VC and LT.

Effects of high-energy astrophysical events on habitable planets

With the possible exception of meteor impacts, high-energy astrophysical events such as supernovae, gamma-ray bursts (GRB) and flares are usually not taken into account for biological and evolutionary studies due to their low rates of occurrence. We show that a class of these events may occur at distances and time scales in which their biological effects are non-negligible, maybe more frequent than the impacts of large asteroids. We review the effects of four transient astrophysical sources of ionizing radiation on biospheres - stellar flares, giant flares from soft gamma repeaters (SGR), supernovae and GRB. The main damaging features of them are briefly discussed and illustrated. We point out some open problems and ongoing work. Received 28 February 2012, accepted 6 July 2012, first published online 10 August 2012

Silicon(IV) phthalocyanine-loaded-nanoparticles for application in photodynamic process

The aim of this study was to evaluate the potential application of biodegradable nanoparticles containing a photosensitizer in photodynamic therapy. The poly (D,L lactic-co-glycolic acid) nanoparticles were studied by steady-state techniques, time-resolved fluorescence, and laser flash photolysis. The external morphology of the nanoparticles was established by scanning electron microscopy, and the biological activity was evaluated by in vitro cell culture by 3-(4,5 dimethylthiazol-2,5 biphenyl) tetrazolium bromide assay. The particles were spherical in shape exhibiting a 435 nm diameter with a low tendency to aggregate. The loading efficiency was 77%. The phthalocyanine-loaded-nanoparticles maintained their photophysical behavior after encapsulation. The cellular viability was determined, obtaining 70% of cellular death. All the performed physical-chemical, photophysical, and photobiological measurements indicated that the phthalocyanine-loaded-nanoparticles are a promising drug delivery system for photodynamic therapy and photoprocesses. (C) 2012 Laser Institute of America.

Practical synthesis of a functionalized 1-oxo-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid

The synthesis of a functionalized 1-oxo-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid has been performed in 10 steps from the readily available dimedone. Only three purifications by flash chromatography are required through the whole sequence. The key step is the reaction between a dimedone derivative and a chlorotetrolic ester, that gives a tetrasubstituted benzene ring (through a Diels-Alder/retro- Diels-Alder process) bearing the substituents in the suitable positions for further functionalization. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Hollow-fiber liquid-phase microextraction and gas chromatography-mass spectrometry of barbiturates in whole blood samples

Here, we present a method for measuring barbiturates (butalbital, secobarbital, pentobarbital, and phenobarbital) in whole blood samples. To accomplish these measurements, analytes were extracted by means of hollow-fiber liquid-phase microextraction in the three-phase mode. Hollow-fiber pores were filled with decanol, and a solution of sodium hydroxide (pH 13) was introduced into the lumen of the fiber (acceptor phase). The fiber was submersed in the acidified blood sample, and the system was subjected to an ultrasonic bath. After a 5 min extraction, the acceptor phase was withdrawn from the fiber and dried under a nitrogen stream. The residue was reconstituted with ethyl acetate and trimethylanilinium hydroxide. An aliquot of 1.0 mu L of this solution was injected into the gas chromatograph/mass spectrometer, with the derivatization reaction occurring in the hot injector port (flash methylation). The method proved to be simple and rapid, and only a small amount of organic solvent (decanol) was needed for extraction. The detection limit was 0.5 mu g/mL for all the analyzed barbiturates. The calibration curves were linear over the specified range (1.0 to 10.0 mu g/mL). This method was successfully applied to postmortem samples (heart blood and femoral blood) collected from three deceased persons previously exposed to barbiturates.

¿Jornadas de acogida en la alfabetización informacional?

La alfabetización informacional debería ser un elemento estratégico de las universidades en el proceso de adaptación de los estudios universitarios al EEES. Esto obliga a las bibliotecas a diseñar planes de formación que abarquen todos los niveles educativos. La adaptación de las jornadas de acogida al EEES pasa por la adaptación de su contenido al sistema de crédito europeo (ECTS) en aquellas universidades que hasta ahora han dado créditos por las mismas y, por supuesto, por la utilización del entorno virtual. En nuestra propuesta intentamos conjugar las enseñanzas presenciales con las virtuales diseñando para el campus virtual herramientas como archivos pdf multimedia, flash, vídeo.

Rich media content adaptation in e-learning systems

The wide use of e-technologies represents a great opportunity for underserved segments of the population, especially with the aim of reintegrating excluded individuals back into society through education. This is particularly true for people with different types of disabilities who may have difficulties while attending traditional on-site learning programs that are typically based on printed learning resources. The creation and provision of accessible e-learning contents may therefore become a key factor in enabling people with different access needs to enjoy quality learning experiences and services. Another e-learning challenge is represented by m-learning (which stands for mobile learning), which is emerging as a consequence of mobile terminals diffusion and provides the opportunity to browse didactical materials everywhere, outside places that are traditionally devoted to education. Both such situations share the need to access materials in limited conditions and collide with the growing use of rich media in didactical contents, which are designed to be enjoyed without any restriction. Nowadays, Web-based teaching makes great use of multimedia technologies, ranging from Flash animations to prerecorded video-lectures. Rich media in e-learning can offer significant potential in enhancing the learning environment, through helping to increase access to education, enhance the learning experience and support multiple learning styles. Moreover, they can often be used to improve the structure of Web-based courses. These highly variegated and structured contents may significantly improve the quality and the effectiveness of educational activities for learners. For example, rich media contents allow us to describe complex concepts and process flows. Audio and video elements may be utilized to add a “human touch” to distance-learning courses. Finally, real lectures may be recorded and distributed to integrate or enrich on line materials. A confirmation of the advantages of these approaches can be seen in the exponential growth of video-lecture availability on the net, due to the ease of recording and delivering activities which take place in a traditional classroom. Furthermore, the wide use of assistive technologies for learners with disabilities injects new life into e-learning systems. E-learning allows distance and flexible educational activities, thus helping disabled learners to access resources which would otherwise present significant barriers for them. For instance, students with visual impairments have difficulties in reading traditional visual materials, deaf learners have trouble in following traditional (spoken) lectures, people with motion disabilities have problems in attending on-site programs. As already mentioned, the use of wireless technologies and pervasive computing may really enhance the educational learner experience by offering mobile e-learning services that can be accessed by handheld devices. This new paradigm of educational content distribution maximizes the benefits for learners since it enables users to overcome constraints imposed by the surrounding environment. While certainly helpful for users without disabilities, we believe that the use of newmobile technologies may also become a fundamental tool for impaired learners, since it frees them from sitting in front of a PC. In this way, educational activities can be enjoyed by all the users, without hindrance, thus increasing the social inclusion of non-typical learners. While the provision of fully accessible and portable video-lectures may be extremely useful for students, it is widely recognized that structuring and managing rich media contents for mobile learning services are complex and expensive tasks. Indeed, major difficulties originate from the basic need to provide a textual equivalent for each media resource composing a rich media Learning Object (LO). Moreover, tests need to be carried out to establish whether a given LO is fully accessible to all kinds of learners. Unfortunately, both these tasks are truly time-consuming processes, depending on the type of contents the teacher is writing and on the authoring tool he/she is using. Due to these difficulties, online LOs are often distributed as partially accessible or totally inaccessible content. Bearing this in mind, this thesis aims to discuss the key issues of a system we have developed to deliver accessible, customized or nomadic learning experiences to learners with different access needs and skills. To reduce the risk of excluding users with particular access capabilities, our system exploits Learning Objects (LOs) which are dynamically adapted and transcoded based on the specific needs of non-typical users and on the barriers that they can encounter in the environment. The basic idea is to dynamically adapt contents, by selecting them from a set of media resources packaged in SCORM-compliant LOs and stored in a self-adapting format. The system schedules and orchestrates a set of transcoding processes based on specific learner needs, so as to produce a customized LO that can be fully enjoyed by any (impaired or mobile) student.

Il passato nell’epoca della sua (ri)producibilità digitale. Torino 1943 - 45. Metodologia della ricerca con tecnologie informatiche. Sistema storico-territoriale di informazione multimediale

Se il lavoro dello storico è capire il passato come è stato compreso dalla gente che lo ha vissuto, allora forse non è azzardato pensare che sia anche necessario comunicare i risultati delle ricerche con strumenti propri che appartengono a un'epoca e che influenzano la mentalità di chi in quell'epoca vive. Emergenti tecnologie, specialmente nell’area della multimedialità come la realtà virtuale, permettono agli storici di comunicare l’esperienza del passato in più sensi. In che modo la storia collabora con le tecnologie informatiche soffermandosi sulla possibilità di fare ricostruzioni storiche virtuali, con relativi esempi e recensioni? Quello che maggiormente preoccupa gli storici è se una ricostruzione di un fatto passato vissuto attraverso la sua ricreazione in pixels sia un metodo di conoscenza della storia che possa essere considerato valido. Ovvero l'emozione che la navigazione in una realtà 3D può suscitare, è un mezzo in grado di trasmettere conoscenza? O forse l'idea che abbiamo del passato e del suo studio viene sottilmente cambiato nel momento in cui lo si divulga attraverso la grafica 3D? Da tempo però la disciplina ha cominciato a fare i conti con questa situazione, costretta soprattutto dall'invasività di questo tipo di media, dalla spettacolarizzazione del passato e da una divulgazione del passato parziale e antiscientifica. In un mondo post letterario bisogna cominciare a pensare che la cultura visuale nella quale siamo immersi sta cambiando il nostro rapporto con il passato: non per questo le conoscenze maturate fino ad oggi sono false, ma è necessario riconoscere che esiste più di una verità storica, a volte scritta a volte visuale. Il computer è diventato una piattaforma onnipresente per la rappresentazione e diffusione dell’informazione. I metodi di interazione e rappresentazione stanno evolvendo di continuo. Ed è su questi due binari che è si muove l’offerta delle tecnologie informatiche al servizio della storia. Lo scopo di questa tesi è proprio quello di esplorare, attraverso l’utilizzo e la sperimentazione di diversi strumenti e tecnologie informatiche, come si può raccontare efficacemente il passato attraverso oggetti tridimensionali e gli ambienti virtuali, e come, nel loro essere elementi caratterizzanti di comunicazione, in che modo possono collaborare, in questo caso particolare, con la disciplina storica. La presente ricerca ricostruisce alcune linee di storia delle principali fabbriche attive a Torino durante la seconda guerra mondiale, ricordando stretta relazione che esiste tra strutture ed individui e in questa città in particolare tra fabbrica e movimento operaio, è inevitabile addentrarsi nelle vicende del movimento operaio torinese che nel periodo della lotta di Liberazione in città fu un soggetto politico e sociale di primo rilievo. Nella città, intesa come entità biologica coinvolta nella guerra, la fabbrica (o le fabbriche) diventa il nucleo concettuale attraverso il quale leggere la città: sono le fabbriche gli obiettivi principali dei bombardamenti ed è nelle fabbriche che si combatte una guerra di liberazione tra classe operaia e autorità, di fabbrica e cittadine. La fabbrica diventa il luogo di "usurpazione del potere" di cui parla Weber, il palcoscenico in cui si tengono i diversi episodi della guerra: scioperi, deportazioni, occupazioni .... Il modello della città qui rappresentata non è una semplice visualizzazione ma un sistema informativo dove la realtà modellata è rappresentata da oggetti, che fanno da teatro allo svolgimento di avvenimenti con una precisa collocazione cronologica, al cui interno è possibile effettuare operazioni di selezione di render statici (immagini), di filmati precalcolati (animazioni) e di scenari navigabili interattivamente oltre ad attività di ricerca di fonti bibliografiche e commenti di studiosi segnatamente legati all'evento in oggetto. Obiettivo di questo lavoro è far interagire, attraverso diversi progetti, le discipline storiche e l’informatica, nelle diverse opportunità tecnologiche che questa presenta. Le possibilità di ricostruzione offerte dal 3D vengono così messe a servizio della ricerca, offrendo una visione integrale in grado di avvicinarci alla realtà dell’epoca presa in considerazione e convogliando in un’unica piattaforma espositiva tutti i risultati. Divulgazione Progetto Mappa Informativa Multimediale Torino 1945 Sul piano pratico il progetto prevede una interfaccia navigabile (tecnologia Flash) che rappresenti la pianta della città dell’epoca, attraverso la quale sia possibile avere una visione dei luoghi e dei tempi in cui la Liberazione prese forma, sia a livello concettuale, sia a livello pratico. Questo intreccio di coordinate nello spazio e nel tempo non solo migliora la comprensione dei fenomeni, ma crea un maggiore interesse sull’argomento attraverso l’utilizzo di strumenti divulgativi di grande efficacia (e appeal) senza perdere di vista la necessità di valicare le tesi storiche proponendosi come piattaforma didattica. Un tale contesto richiede uno studio approfondito degli eventi storici al fine di ricostruire con chiarezza una mappa della città che sia precisa sia topograficamente sia a livello di navigazione multimediale. La preparazione della cartina deve seguire gli standard del momento, perciò le soluzioni informatiche utilizzate sono quelle fornite da Adobe Illustrator per la realizzazione della topografia, e da Macromedia Flash per la creazione di un’interfaccia di navigazione. La base dei dati descrittivi è ovviamente consultabile essendo contenuta nel supporto media e totalmente annotata nella bibliografia. È il continuo evolvere delle tecnologie d'informazione e la massiccia diffusione dell’uso dei computer che ci porta a un cambiamento sostanziale nello studio e nell’apprendimento storico; le strutture accademiche e gli operatori economici hanno fatto propria la richiesta che giunge dall'utenza (insegnanti, studenti, operatori dei Beni Culturali) di una maggiore diffusione della conoscenza storica attraverso la sua rappresentazione informatizzata. Sul fronte didattico la ricostruzione di una realtà storica attraverso strumenti informatici consente anche ai non-storici di toccare con mano quelle che sono le problematiche della ricerca quali fonti mancanti, buchi della cronologia e valutazione della veridicità dei fatti attraverso prove. Le tecnologie informatiche permettono una visione completa, unitaria ed esauriente del passato, convogliando tutte le informazioni su un'unica piattaforma, permettendo anche a chi non è specializzato di comprendere immediatamente di cosa si parla. Il miglior libro di storia, per sua natura, non può farlo in quanto divide e organizza le notizie in modo diverso. In questo modo agli studenti viene data l'opportunità di apprendere tramite una rappresentazione diversa rispetto a quelle a cui sono abituati. La premessa centrale del progetto è che i risultati nell'apprendimento degli studenti possono essere migliorati se un concetto o un contenuto viene comunicato attraverso più canali di espressione, nel nostro caso attraverso un testo, immagini e un oggetto multimediale. Didattica La Conceria Fiorio è uno dei luoghi-simbolo della Resistenza torinese. Il progetto è una ricostruzione in realtà virtuale della Conceria Fiorio di Torino. La ricostruzione serve a arricchire la cultura storica sia a chi la produce, attraverso una ricerca accurata delle fonti, sia a chi può poi usufruirne, soprattutto i giovani, che, attratti dall’aspetto ludico della ricostruzione, apprendono con più facilità. La costruzione di un manufatto in 3D fornisce agli studenti le basi per riconoscere ed esprimere la giusta relazione fra il modello e l’oggetto storico. Le fasi di lavoro attraverso cui si è giunti alla ricostruzione in 3D della Conceria: . una ricerca storica approfondita, basata sulle fonti, che possono essere documenti degli archivi o scavi archeologici, fonti iconografiche, cartografiche, ecc.; . La modellazione degli edifici sulla base delle ricerche storiche, per fornire la struttura geometrica poligonale che permetta la navigazione tridimensionale; . La realizzazione, attraverso gli strumenti della computer graphic della navigazione in 3D. Unreal Technology è il nome dato al motore grafico utilizzato in numerosi videogiochi commerciali. Una delle caratteristiche fondamentali di tale prodotto è quella di avere uno strumento chiamato Unreal editor con cui è possibile costruire mondi virtuali, e che è quello utilizzato per questo progetto. UnrealEd (Ued) è il software per creare livelli per Unreal e i giochi basati sul motore di Unreal. E’ stata utilizzata la versione gratuita dell’editor. Il risultato finale del progetto è un ambiente virtuale navigabile raffigurante una ricostruzione accurata della Conceria Fiorio ai tempi della Resistenza. L’utente può visitare l’edificio e visualizzare informazioni specifiche su alcuni punti di interesse. La navigazione viene effettuata in prima persona, un processo di “spettacolarizzazione” degli ambienti visitati attraverso un arredamento consono permette all'utente una maggiore immersività rendendo l’ambiente più credibile e immediatamente codificabile. L’architettura Unreal Technology ha permesso di ottenere un buon risultato in un tempo brevissimo, senza che fossero necessari interventi di programmazione. Questo motore è, quindi, particolarmente adatto alla realizzazione rapida di prototipi di una discreta qualità, La presenza di un certo numero di bug lo rende, però, in parte inaffidabile. Utilizzare un editor da videogame per questa ricostruzione auspica la possibilità di un suo impiego nella didattica, quello che le simulazioni in 3D permettono nel caso specifico è di permettere agli studenti di sperimentare il lavoro della ricostruzione storica, con tutti i problemi che lo storico deve affrontare nel ricreare il passato. Questo lavoro vuole essere per gli storici una esperienza nella direzione della creazione di un repertorio espressivo più ampio, che includa gli ambienti tridimensionali. Il rischio di impiegare del tempo per imparare come funziona questa tecnologia per generare spazi virtuali rende scettici quanti si impegnano nell'insegnamento, ma le esperienze di progetti sviluppati, soprattutto all’estero, servono a capire che sono un buon investimento. Il fatto che una software house, che crea un videogame di grande successo di pubblico, includa nel suo prodotto, una serie di strumenti che consentano all'utente la creazione di mondi propri in cui giocare, è sintomatico che l'alfabetizzazione informatica degli utenti medi sta crescendo sempre più rapidamente e che l'utilizzo di un editor come Unreal Engine sarà in futuro una attività alla portata di un pubblico sempre più vasto. Questo ci mette nelle condizioni di progettare moduli di insegnamento più immersivi, in cui l'esperienza della ricerca e della ricostruzione del passato si intreccino con lo studio più tradizionale degli avvenimenti di una certa epoca. I mondi virtuali interattivi vengono spesso definiti come la forma culturale chiave del XXI secolo, come il cinema lo è stato per il XX. Lo scopo di questo lavoro è stato quello di suggerire che vi sono grosse opportunità per gli storici impiegando gli oggetti e le ambientazioni in 3D, e che essi devono coglierle. Si consideri il fatto che l’estetica abbia un effetto sull’epistemologia. O almeno sulla forma che i risultati delle ricerche storiche assumono nel momento in cui devono essere diffuse. Un’analisi storica fatta in maniera superficiale o con presupposti errati può comunque essere diffusa e avere credito in numerosi ambienti se diffusa con mezzi accattivanti e moderni. Ecco perchè non conviene seppellire un buon lavoro in qualche biblioteca, in attesa che qualcuno lo scopra. Ecco perchè gli storici non devono ignorare il 3D. La nostra capacità, come studiosi e studenti, di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio che il 3D porta con sè, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Una ricostruzione storica può essere molto utile dal punto di vista educativo non sono da chi la visita ma, anche da chi la realizza. La fase di ricerca necessaria per la ricostruzione non può fare altro che aumentare il background culturale dello sviluppatore. Conclusioni La cosa più importante è stata la possibilità di fare esperienze nell’uso di mezzi di comunicazione di questo genere per raccontare e far conoscere il passato. Rovesciando il paradigma conoscitivo che avevo appreso negli studi umanistici, ho cercato di desumere quelle che potremo chiamare “leggi universali” dai dati oggettivi emersi da questi esperimenti. Da punto di vista epistemologico l’informatica, con la sua capacità di gestire masse impressionanti di dati, dà agli studiosi la possibilità di formulare delle ipotesi e poi accertarle o smentirle tramite ricostruzioni e simulazioni. Il mio lavoro è andato in questa direzione, cercando conoscere e usare strumenti attuali che nel futuro avranno sempre maggiore presenza nella comunicazione (anche scientifica) e che sono i mezzi di comunicazione d’eccellenza per determinate fasce d’età (adolescenti). Volendo spingere all’estremo i termini possiamo dire che la sfida che oggi la cultura visuale pone ai metodi tradizionali del fare storia è la stessa che Erodoto e Tucidide contrapposero ai narratori di miti e leggende. Prima di Erodoto esisteva il mito, che era un mezzo perfettamente adeguato per raccontare e dare significato al passato di una tribù o di una città. In un mondo post letterario la nostra conoscenza del passato sta sottilmente mutando nel momento in cui lo vediamo rappresentato da pixel o quando le informazioni scaturiscono non da sole, ma grazie all’interattività con il mezzo. La nostra capacità come studiosi e studenti di percepire idee ed orientamenti importanti dipende spesso dai metodi che impieghiamo per rappresentare i dati e l’evidenza. Perché gli storici possano ottenere il beneficio sottinteso al 3D, tuttavia, devono sviluppare un’agenda di ricerca volta ad accertarsi che il 3D sostenga i loro obiettivi di ricercatori e insegnanti. Le esperienze raccolte nelle pagine precedenti ci portano a pensare che in un futuro non troppo lontano uno strumento come il computer sarà l’unico mezzo attraverso cui trasmettere conoscenze, e dal punto di vista didattico la sua interattività consente coinvolgimento negli studenti come nessun altro mezzo di comunicazione moderno.

Applications of High Speed Configurable Logic Devices in Modern Particle Physics Experiments

Several activities were conducted during my PhD activity. For the NEMO experiment a collaboration between the INFN/University groups of Catania and Bologna led to the development and production of a mixed signal acquisition board for the Nemo Km3 telescope. The research concerned the feasibility study for a different acquisition technique quite far from that adopted in the NEMO Phase 1 telescope. The DAQ board that we realized exploits the LIRA06 front-end chip for the analog acquisition of anodic an dynodic sources of a PMT (Photo-Multiplier Tube). The low-power analog acquisition allows to sample contemporaneously multiple channels of the PMT at different gain factors in order to increase the signal response linearity over a wider dynamic range. Also the auto triggering and self-event-classification features help to improve the acquisition performance and the knowledge on the neutrino event. A fully functional interface towards the first level data concentrator, the Floor Control Module, has been integrated as well on the board, and a specific firmware has been realized to comply with the present communication protocols. This stage of the project foresees the use of an FPGA, a high speed configurable device, to provide the board with a flexible digital logic control core. After the validation of the whole front-end architecture this feature would be probably integrated in a common mixed-signal ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The volatile nature of the configuration memory of the FPGA implied the integration of a flash ISP (In System Programming) memory and a smart architecture for a safe remote reconfiguration of it. All the integrated features of the board have been tested. At the Catania laboratory the behavior of the LIRA chip has been investigated in the digital environment of the DAQ board and we succeeded in driving the acquisition with the FPGA. The PMT pulses generated with an arbitrary waveform generator were correctly triggered and acquired by the analog chip, and successively they were digitized by the on board ADC under the supervision of the FPGA. For the communication towards the data concentrator a test bench has been realized in Bologna where, thanks to a lending of the Roma University and INFN, a full readout chain equivalent to that present in the NEMO phase-1 was installed. These tests showed a good behavior of the digital electronic that was able to receive and to execute command imparted by the PC console and to answer back with a reply. The remotely configurable logic behaved well too and demonstrated, at least in principle, the validity of this technique. A new prototype board is now under development at the Catania laboratory as an evolution of the one described above. This board is going to be deployed within the NEMO Phase-2 tower in one of its floors dedicated to new front-end proposals. This board will integrate a new analog acquisition chip called SAS (Smart Auto-triggering Sampler) introducing thus a new analog front-end but inheriting most of the digital logic present in the current DAQ board discussed in this thesis. For what concern the activity on high-resolution vertex detectors, I worked within the SLIM5 collaboration for the characterization of a MAPS (Monolithic Active Pixel Sensor) device called APSEL-4D. The mentioned chip is a matrix of 4096 active pixel sensors with deep N-well implantations meant for charge collection and to shield the analog electronics from digital noise. The chip integrates the full-custom sensors matrix and the sparsifification/readout logic realized with standard-cells in STM CMOS technology 130 nm. For the chip characterization a test-beam has been set up on the 12 GeV PS (Proton Synchrotron) line facility at CERN of Geneva (CH). The collaboration prepared a silicon strip telescope and a DAQ system (hardware and software) for data acquisition and control of the telescope that allowed to store about 90 million events in 7 equivalent days of live-time of the beam. My activities concerned basically the realization of a firmware interface towards and from the MAPS chip in order to integrate it on the general DAQ system. Thereafter I worked on the DAQ software to implement on it a proper Slow Control interface of the APSEL4D. Several APSEL4D chips with different thinning have been tested during the test beam. Those with 100 and 300 um presented an overall efficiency of about 90% imparting a threshold of 450 electrons. The test-beam allowed to estimate also the resolution of the pixel sensor providing good results consistent with the pitch/sqrt(12) formula. The MAPS intrinsic resolution has been extracted from the width of the residual plot taking into account the multiple scattering effect.