When expectancies harm comprehension : Encoding flexibility in impression formation

Peer reviewed

Longitudinal diffusion tensor imaging in dementia with Lewy bodies and Alzheimer's disease

Copyright © 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved. Acknowledgements The study was supported by the NIHR Biomedical Research Unit in Dementia and the Biomedical Research Centre awarded to Cambridge University Hospitals NHS Foundation Trust and the University of Cambridge, and the NIHR Biomedical Research Unit in Dementia and the Biomedical Research Centre awarded to Newcastle upon Tyne Hospitals NHS Foundation Trust and Newcastle University. Elijah Mak was in receipt of a Gates Cambridge PhD studentship.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Pseudo-Reimannian metrics with parallel spinor fields and vanishing Ricci tensor

I discuss geometry and normal forms for pseudo-Riemannian metrics with parallel spinor fields in some interesting dimensions. I also discuss the interaction of these conditions for parallel spinor fields with the condition that the Ricci tensor vanish (which, for pseudo-Riemannian manifolds, is not an automatic consequence of the existence of a nontrivial parallel spinor field).

Identification and characterization of a glycosulfatase-encoding gene cluster in Bifidobacterium breve UCC2003

Bifidobacteria constitute a specific group of commensal bacteria, typically found in the gastrointestinal tract (GIT) of humans and other mammals. Bifidobacterium breve strains are numerically prevalent among the gut microbiota of many healthy breast-fed infants. In the current study, we investigated glycosulfatase activity in a bacterial nursling stool isolate, B. breve UCC2003. Two putative sulfatases were identified on the genome of B. breve UCC2003. The sulfated monosaccharide N-acetylglucosamine-6-sulfate (GlcNAc-6-S) was shown to support growth of B. breve UCC2003, while, N-acetylglucosamine-3-sulfate, N-acetylgalactosamine-3-sulfate and N-acetylgalactosamine-6-sulfate, did not support appreciable growth. Using a combination of transcriptomic and functional genomic approaches, a gene cluster, designated ats2, was shown to be specifically required for GlcNAc-6-S metabolism. Transcription of the ats2 cluster is regulated by a ROK-family transcriptional repressor. This study represents the first description of glycosulfatase activity within the Bifidobacterium genus. Bifidobacteria are saccharolytic organisms naturally found in the digestive tract of mammals and insects. Bifidobacterium breve strains utilize a variety of plant and host-derived carbohydrates which allow them to be present as prominent members of the infant gut microbiota as well as being present in the gastrointestinal tract of adults. In this study, we introduce a previously unexplored area of carbohydrate metabolism in bifidobacteria, namely the metabolism of sulfated carbohydrates. B. breve UCC2003 was shown to metabolize N-acetylglucosamine-6-sulfate (GlcNAc-6-S) through one of two sulfatase-encoding gene clusters identified on its genome. GlcNAc-6-S can be found in terminal or branched positions of mucin oligosaccharides, the glycoprotein component of the mucous layer that covers the digestive tract. The results of this study provide further evidence of this species' ability to utilize mucin-derived sugars, a trait which may provide a competitive advantage in both the infant and adult gut.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Following instructions from working memory: Why does action at encoding and recall help?

Two experiments investigated the consequences of action at encoding and recall on the ability to follow sequences of instructions. Children aged 7–9 years recalled sequences of spoken action commands under presentation and recall conditions that either did or did not involve their physical performance. In both experiments, recall was enhanced by carrying out the instructions as they were being initially presented and also by performing them at recall. In contrast, the accuracy of instruction-following did not improve above spoken presentation alone, either when the instructions were silently read or heard by the child (Experiment 1), or when the child repeated the spoken instructions as they were presented (Experiment 2). These findings suggest that the enactment advantage at presentation does not simply reflect a general benefit of a dual exposure to instructions, and that it is not a result of their self-production at presentation. The benefits of action-based recall were reduced following enactment during presentation, suggesting that the positive effects of action at encoding and recall may have a common origin. It is proposed that the benefits of physical movement arise from the existence of a short-term motor store that maintains the temporal, spatial, and motoric features of either planned or already executed actions.

Mutations in CTC1, Encoding Conserved Telomere Maintenance Component 1, Cause Coats Plus

Coats plus is a highly pleiotropic disorder particularly affecting the eye, brain, bone and gastrointestinal tract. Here, we show that Coats plus results from mutations in CTC1, encoding conserved telomere maintenance component 1, a member of the mammalian homolog of the yeast heterotrimeric CST telomeric capping complex. Consistent with the observation of shortened telomeres in an Arabidopsis CTC1 mutant and the phenotypic overlap of Coats plus with the telomeric maintenance disorders comprising dyskeratosis congenita, we observed shortened telomeres in three individuals with Coats plus and an increase in spontaneous γH2AX-positive cells in cell lines derived from two affected individuals. CTC1 is also a subunit of the α-accessory factor (AAF) complex, stimulating the activity of DNA polymerase-α primase, the only enzyme known to initiate DNA replication in eukaryotic cells. Thus, CTC1 may have a function in DNA metabolism that is necessary for but not specific to telomeric integrity.

Applied web traffic analysis for numerical encoding of SQL Injection attack features.

SQL Injection Attack (SQLIA) remains a technique used by a computer network intruder to pilfer an organisation’s confidential data. This is done by an intruder re-crafting web form’s input and query strings used in web requests with malicious intent to compromise the security of an organisation’s confidential data stored at the back-end database. The database is the most valuable data source, and thus, intruders are unrelenting in constantly evolving new techniques to bypass the signature’s solutions currently provided in Web Application Firewalls (WAF) to mitigate SQLIA. There is therefore a need for an automated scalable methodology in the pre-processing of SQLIA features fit for a supervised learning model. However, obtaining a ready-made scalable dataset that is feature engineered with numerical attributes dataset items to train Artificial Neural Network (ANN) and Machine Leaning (ML) models is a known issue in applying artificial intelligence to effectively address ever evolving novel SQLIA signatures. This proposed approach applies numerical attributes encoding ontology to encode features (both legitimate web requests and SQLIA) to numerical data items as to extract scalable dataset for input to a supervised learning model in moving towards a ML SQLIA detection and prevention model. In numerical attributes encoding of features, the proposed model explores a hybrid of static and dynamic pattern matching by implementing a Non-Deterministic Finite Automaton (NFA). This combined with proxy and SQL parser Application Programming Interface (API) to intercept and parse web requests in transition to the back-end database. In developing a solution to address SQLIA, this model allows processed web requests at the proxy deemed to contain injected query string to be excluded from reaching the target back-end database. This paper is intended for evaluating the performance metrics of a dataset obtained by numerical encoding of features ontology in Microsoft Azure Machine Learning (MAML) studio using Two-Class Support Vector Machines (TCSVM) binary classifier. This methodology then forms the subject of the empirical evaluation.

Tensor Completion for Multidimensional Inverse Problems with Applications to Magnetic Resonance Relaxometry

This thesis deals with tensor completion for the solution of multidimensional inverse problems. We study the problem of reconstructing an approximately low rank tensor from a small number of noisy linear measurements. New recovery guarantees, numerical algorithms, non-uniform sampling strategies, and parameter selection algorithms are developed. We derive a fixed point continuation algorithm for tensor completion and prove its convergence. A restricted isometry property (RIP) based tensor recovery guarantee is proved. Probabilistic recovery guarantees are obtained for sub-Gaussian measurement operators and for measurements obtained by non-uniform sampling from a Parseval tight frame. We show how tensor completion can be used to solve multidimensional inverse problems arising in NMR relaxometry. Algorithms are developed for regularization parameter selection, including accelerated k-fold cross-validation and generalized cross-validation. These methods are validated on experimental and simulated data. We also derive condition number estimates for nonnegative least squares problems. Tensor recovery promises to significantly accelerate N-dimensional NMR relaxometry and related experiments, enabling previously impractical experiments. Our methods could also be applied to other inverse problems arising in machine learning, image processing, signal processing, computer vision, and other fields.

Continuum tensor network field states, path integral representations and spatial symmetries

A natural way to generalize tensor network variational classes to quantum field systems is via a continuous tensor contraction. This approach is first illustrated for the class of quantum field states known as continuous matrix-product states (cMPS). As a simple example of the path-integral representation we show that the state of a dynamically evolving quantum field admits a natural representation as a cMPS. A completeness argument is also provided that shows that all states in Fock space admit a cMPS representation when the number of variational parameters tends to infinity. Beyond this, we obtain a well-behaved field limit of projected entangled-pair states (PEPS) in two dimensions that provide an abstract class of quantum field states with natural symmetries. We demonstrate how symmetries of the physical field state are encoded within the dynamics of an auxiliary field system of one dimension less. In particular, the imposition of Euclidean symmetries on the physical system requires that the auxiliary system involved in the class' definition must be Lorentz-invariant. The physical field states automatically inherit entropy area laws from the PEPS class, and are fully described by the dissipative dynamics of a lower dimensional virtual field system. Our results lie at the intersection many-body physics, quantum field theory and quantum information theory, and facilitate future exchanges of ideas and insights between these disciplines.

Numerical encoding to tame SQL injection attacks.

Recent years have seen an astronomical rise in SQL Injection Attacks (SQLIAs) used to compromise the confidentiality, authentication and integrity of organisations’ databases. Intruders becoming smarter in obfuscating web requests to evade detection combined with increasing volumes of web traffic from the Internet of Things (IoT), cloud-hosted and on-premise business applications have made it evident that the existing approaches of mostly static signature lack the ability to cope with novel signatures. A SQLIA detection and prevention solution can be achieved through exploring an alternative bio-inspired supervised learning approach that uses input of labelled dataset of numerical attributes in classifying true positives and negatives. We present in this paper a Numerical Encoding to Tame SQLIA (NETSQLIA) that implements a proof of concept for scalable numerical encoding of features to a dataset attributes with labelled class obtained from deep web traffic analysis. In the numerical attributes encoding: the model leverages proxy in the interception and decryption of web traffic. The intercepted web requests are then assembled for front-end SQL parsing and pattern matching by applying traditional Non-Deterministic Finite Automaton (NFA). This paper is intended for a technique of numerical attributes extraction of any size primed as an input dataset to an Artificial Neural Network (ANN) and statistical Machine Learning (ML) algorithms implemented using Two-Class Averaged Perceptron (TCAP) and Two-Class Logistic Regression (TCLR) respectively. This methodology then forms the subject of the empirical evaluation of the suitability of this model in the accurate classification of both legitimate web requests and SQLIA payloads.

An Exploration of Auditory Brainstem Encoding of Stop Consonants in Infants and Implications for Language Outcomes

Current trends in speech-language pathology focus on early intervention as the preferred tool for promoting the best possible outcomes in children with language disorders. Neuroimaging techniques are being studied as promising tools for flagging at-risk infants. In this study, the auditory brainstem response (ABR) to the syllables /ba/ and /ga/ was examined in 41 infants between 3 and 12 months of age as a possible tool to predict language development in toddlerhood. The MacArthur-Bates Communicative Development Inventory (MCDI) was used to assess language development at 18 months of age. The current study compared the periodicity of the responses to the stop consonants and phase differences between /ba/ and /ga/ in both at-risk and low-risk groups. The study also examined whether there are correlations among ABR measures (periodicity and phase differentiation) and language development. The study found that these measures predict language development at 18 months.

Fundamental limitations in the purifications of tensor networks

We show a fundamental limitation in the description of quantum many-body mixed states with tensor networks in purification form. Namely, we show that there exist mixed states which can be represented as a translationally invariant (TI) matrix product density operator valid for all system sizes, but for which there does not exist a TI purification valid for all system sizes. The proof is based on an undecidable problem and on the uniqueness of canonical forms of matrix product states. The result also holds for classical states.

Novel Mutation in the ATP-Binding Cassette Transporter A3 (ABCA3) Encoding Gene Causes Respiratory Distress Syndrome in A Term Newborn in Southwest Iran

Introduction: ABCA3 glycoprotein belongs to the ATP-binding cassette (ABC) superfamily of transporters, which utilize the energy derived from hydrolysis of ATP for the translocation of a wide variety of substrates across the plasma membrane. Mutations in the ABCA3 gene are knowingly causative for fatal surfactant deficiency, particularly respiratory distress syndrome (RDS) in term babies. Case Presentation: In this study, Sanger sequencing of the whole ABCA3 gene (NCBI NM_001089) was performed in a neonatal boy with severe RDS. A homozygous mutation has been identified in the patient. Parents were heterozygous for the same missense mutation GGA > AGA at position 202 in exon 6 of the ABCA3 gene (c.604G > A; p.G202R). Furthermore, 70 normal individuals have been analyzed for the mentioned change with negative results. Conclusions: Regarding Human Genome Mutation Database (HGMD) and other literature recherche, the detected change is a novel mutation and has not been reported before. Bioinformatics mutation predicting tools prefer it as pathogenic.