Assessment of the VoIP Transmission Quality over Digital Power Line Carrier Channels

This article is devoted to the research of VoIP transmission quality over Digital Power Line Carrier channels. Assessment of quality transmission is performed using E-model. Paper considers the possibility of joint using of Digital Power Line carrier equipment with different architecture in one network. As a result of the research, the rule for constructing of multi-segment Digital Power Line Carrier channels was formulated. This rule allows minimizing the transmission delay and saving frequency resources of high voltage Power Line Carrier range.

Preparo de filmes-suporte para microscópio eletrônico

Working with low voltage microscope (R.C.A., EMC-2, of 30KV.) the authors verified that parlodion and Formvar films are quickly destroyed by intense heating under the electron beam. They have tried to employ oxide films, as Al2O3 and SiO, more resistant to heat. Al2O3 films are prepared by anodic oxidation of thin aluminium sheets, under 8 to 10 volts in a 3% ammonium citrate solution and subsequent aluminium dissolution in a O.25% HgCl2 solution. These films are very suitable when prepared with highly pure aluminium of extremely homogeneous surface. Best results were obtained with SiO films, evaporated in high vacuum over Parlodion films mounted on metallic grids. Employing 1 or 1.5 mg of SiOm highly homogeneous and resistant films are obtained, having little inferior transparence than the Parlodion ones. Pure SiO films (1.5 mg) are obtained by elimination of the Parlodion under slow heating until 250°C; they are greatly transparent but little resistant to water, thus beeing indicated in dry preparations. For particles which deposite in a chain-like form around thin fibers, the authors employ the mounting on Parlodion fibers, obtained by heating Parlodion films on microscope grids about 190°C.

Model analític de les característiques DC de transistors de doble porta

En aquest treball s’implementa un model analític de les característiques DC del MOSFET de doble porta (DG-MOSFET), basat en la solució de l’equació de Poisson i en la teoria de deriva-difussió[1]. El MOSFET de doble porta asimètric presenta una gran flexibilitat en el disseny de la tensió llindar i del corrent OFF. El model analític reprodueix les característiques DC del DG-MOSFET de canal llarg i és la base per construir models circuitals tipus SPICE.

Dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz : estudi de la propagació electromagnètica en les connexions

Per a altes freqüències, les connexions poden tenir un paper rellevant. Atès que la velocitat de propagació dels senyals electromagnètics, c, en el cable no és infinita, el voltatge i el corrent al llarg del cable varien amb el temps. Per tant, amb l’objectiu de reproduir el comportament elèctric de dispositius nanoelectrònics a freqüències de THz, en aquest treball hem estudiat la regió activa del dispositiu nanoelectrònic i les seves connexions, en un sistema global complex. Per a aquest estudi hem utilitzat un nou concepte de dispositiu anomenat Driven Tunneling Device (DTD). Per a les connexions, hem plantejat el problema a partir de tot el conjunt de les equacions de Maxwell, ja que per a les freqüències i longituds de cable considerats, la contribució del camp magnètic és també important. En particular, hem suposat que la propagació que és dóna en el cable és una propagació transversal electromagnètica (TEM). Un cop definit el problema hem desenvolupat un programa en llenguatge FORTRAN que amb l'algoritme de diferències finites soluciona el sistema global. La solució del sistema global s'ha aplicat a una configuració particular de DTD com a multiplicador de freqüència per tal de discutir quins paràmetres de les connexions permet maximitzar la potència real que pot donar el DTD.

Nedd4-2-dependent ubiquitylation and regulation of the cardiac potassium channel hERG1.

The voltage-gated cardiac potassium channel hERG1 (human ether-à-gogo-related gene 1) plays a key role in the repolarization phase of the cardiac action potential (AP). Mutations in its gene, KCNH2, can lead to defects in the biosynthesis and maturation of the channel, resulting in congenital long QT syndrome (LQTS). To identify the molecular mechanisms regulating the density of hERG1 channels at the plasma membrane, we investigated channel ubiquitylation by ubiquitin ligase Nedd4-2, a post-translational regulatory mechanism previously linked to other ion channels. We found that whole-cell hERG1 currents recorded in HEK293 cells were decreased upon neural precursor cell expressed developmentally down-regulated 4-2 (Nedd4-2) co-expression. The amount of hERG1 channels in total HEK293 lysates and at the cell surface, as assessed by Western blot and biotinylation assays, respectively, were concomitantly decreased. Nedd4-2 and hERG1 interact via a PY motif located in the C-terminus of hERG1. Finally, we determined that Nedd4-2 mediates ubiquitylation of hERG1 and that deletion of this motif affects Nedd4-2-dependent regulation. These results suggest that ubiquitylation of the hERG1 protein by Nedd4-2, and its subsequent down-regulation, could represent an important mechanism for modulation of the duration of the human cardiac action potential.

The potassium impermeable apical membrane of insect epithelia: a target for development of safe pesticides

Columnar cell apical membranes (CCAM) in series with goblet cell apical membranes (GCAM) form an electroosmotic barrier separating the midgut lumen from epithelial cell cytoplasm. A unique K+ ATPase in GCAM generates three gradients across this barrier. A greater than 180 mV electrical gradient (lumen positive) drives amino acid uptake through voltage-dependent K+ symports. A greater than 1000-fold [H+] gradient (lumen alkaline) and a greater than 10-fold [K+] gradient (lumen concentrated) are adaptations to the high tannin and high K+ content, respectively, in dietary plant material. Agents which act on the apical membrane and disrupt the PD, H+, or K+ gradients are potential insecticides. Insect sensory epithelia and mammalian stria vascularis maintain similar PD and K+ gradients but would not be exposed to ingested anti-apical membrane insecticides. Following the demonstration by Sacchi et al. that Bacillus thuringiensis delta-endotoxin (Bt) induces specifically a K+ conductance increase in CCAM vesicles, we find that the K+ channel blocking agent, Ba2+, completely reverses Bt inhibition of the K+-carried short circuit current in the isolated midgut of Manduca sexta. Progress in characterizing the apical membrane includes finding that fluorosulfonylbenzoyladenosine binds specifically to certain GCAM polypeptides and that CCAM vesicles can be mass produced by Ca2+ or Mg2+ precipitation from Manduca sexta midgut.

Etude des propriétés dynamiques de la sécrétion régulée des vésicules glutamatergiques des astrocytes

RESUME GRAND PUBLICLe cerveau est composé de différents types cellulaires, dont les neurones et les astrocytes. Faute de moyens pour les observer, les astrocytes sont très longtemps restés dans l'ombre alors que les neurones, bénéficiant des outils ad hoc pour être stimulés et étudiés, ont fait l'objet de toutes les attentions. Le développement de l'imagerie cellulaire et des outils fluorescents ont permis d'observer ces cellules non électriquement excitables et d'obtenir des informations qui laissent penser que ces cellules sont loin d'être passives et participent activement au fonctionnement cérébral. Cette participation au fonctionnement cérébral se fait en partie par le biais de la libération de substances neuro-actives (appellées gliotransmetteurs) que les astrocytes libèrent à proximité des synapses permettant ainsi de moduler le fonctionnement neuronal. Cette libération de gliotransmetteurs est principalement causée par l'activité neuronale que les astrocytes sont capables de sentir. Néanmoins, nous savons encore peu de chose sur les propriétés précises de la libération des gliotransmetteurs. Comprendre les propriétés spatio-temporelles de cette libération est essentiel pour comprendre le mode de communication de ces cellules et leur implication dans la transmission de l'information cérébrale. En utilisant des outils fluorescents récemment développés et en combinant différentes techniques d'imagerie cellulaire, nous avons pu obtenir des informations très précises sur la libération de ces gliotransmetteurs par les astrocytes. Nous avons ainsi confirmé que cette libération était un processus très rapide et qu'elle était contrôlée par des augmentations de calcium locales et rapides. Nous avons également décrit une organisation complexe de la machinerie supportant la libération des gliotransmetteurs. Cette organisation complexe semble être à la base de la libération extrêmement rapide des gliotransmetteurs. Cette rapidité de libération et cette complexité structurelle semblent indiquer que les astrocytes sont des cellules particulièrement adaptées à une communication rapide et qu'elles peuvent, au même titre que les neurones dont elles seraient les partenaires légitimes, participer à la transmission et à l'intégration de l'information cérébrale.RESUMEDe petites vésicules, les « SLMVs » ou « Synaptic Like MicroVesicles », exprimant des transporteurs vésiculaires du glutamate (VGluTs) et libérant du glutamate par exocytose régulée, ont récemment été décrites dans les astrocytes en culture et in situ. Néanmoins, nous savons peu de chose sur les propriétés précises de la sécrétion de ces SLMVs. Contrairement aux neurones, le couplage stimulussécrétion des astrocytes n'est pas basé sur l'ouverture des canaux calciques membranaires mais nécessite l'intervention de seconds messagers et la libération du calcium par le reticulum endoplasmique (RE). Comprendre les propriétés spatio-temporelles de la sécrétion astrocytaire est essentiel pour comprendre le mode de communication de ces cellules et leur implication dans la transmission de l'information cérébrale. Nous avons utilisé des outils fluorescents récemment développés pour étudier le recyclage des vésicules synaptiques glutamatergiques comme les colorants styryles et la pHluorin afin de pouvoir suivre la sécrétion des SLMVs à l'échelle de la cellule mais également à l'échelle des évènements. L'utilisation combinée de l'épifluorescence et de la fluorescence à onde évanescente nous a permis d'obtenir une résolution temporelle et spatiale sans précédent. Ainsi avons-nous confirmé que la sécrétion régulée des astrocytes était un processus très rapide (de l'ordre de quelques centaines de millisecondes). Nous avons découvert que cette sécrétion est contrôlée par des augmentations de calcium locales et rapides. Nous avons également décrit des compartiments cytosoliques délimités par le RE à proximité de la membrane plasmique et contenant les SLMVs. Cette organisation semble être à la base du couplage rapide entre l'activation des GPCRs et la sécrétion. L'existence de compartiments subcellulaires indépendants permettant de contenir les messagers intracellulaires et de limiter leur diffusion semble compenser de manière efficace la nonexcitabilité électrique des astrocytes. Par ailleurs, l'existence des différents pools de vésicules recrutés séquentiellement et fusionnant selon des modalités distinctes ainsi que l'existence de mécanismes permettant le renouvellement de ces pools lors de la stimulation suggèrent que les astrocytes peuvent faire face à une stimulation soutenue de leur sécrétion. Ces données suggèrent que la libération de gliotransmetteurs par exocytose régulée n'est pas seulement une propriété des astrocytes en culture mais bien le résultat d'une forte spécialisation de ces cellules pour la sécrétion. La rapidité de cette sécrétion donne aux astrocytes toutes les compétences pour pouvoir intervenir de manière active dans la transmission et l'intégration de l'information.ABSTRACTRecently, astrocytic synaptic like microvesicles (SLMVs), that express vesicular glutamate transporters (VGluTs) and are able to release glutamate by Ca2+-dependent regulated exocytosis, have been described both in tissue and in cultured astrocytes. Nevertheless, little is known about the specific properties of regulated secretion in astrocytes. Important differences may exist between astrocytic and neuronal exocytosis, starting from the fact that stimulus-secretion coupling in astrocytes is voltage independent, mediated by G-protein-coupled receptors and the release of Ca2+ from internal stores. Elucidating the spatiotemporal properties of astrocytic exo-endocytosis is, therefore, of primary importance for understanding the mode of communication of these cells and their role in brain signaling. We took advantage of fluorescent tools recently developed for studying recycling of glutamatergic vesicles at synapses like styryl dyes and pHluorin in order to follow exocytosis and endocytosis of SLMVs at the level of the entire cell or at the level of single event. We combined epifluorescence and total internal reflection fluorescence imaging to investigate, with unprecedented temporal and spatial resolution, the events underlying the stimulus-secretion in astrocytes. We confirmed that exo-endocytosis process in astrocytes proceeds with a time course on the millisecond time scale. We discovered that SLMVs exocytosis is controlled by local and fast Ca2+ elevations; indeed submicrometer cytosolic compartments delimited by endoplasmic reticulum (ER) tubuli reaching beneath the plasma membrane and containing SLMVs. Such complex organization seems to support the fast stimulus-secretion coupling reported here. Independent subcellular compartments formed by ER, SLMVs and plasma membrane containing intracellular messengers and limiting their diffusion seem to compensate efficiently the non-electrical excitability of astrocytes. Moreover, the existence of two pools of SLMVs which are sequentially recruited suggests a compensatory mechanisms allowing the refill of SLMVs and supporting exocytosis process over a wide range of multiple stimuli. These data suggest that regulated secretion is not only a feature of cultured astrocytes but results from a strong specialization of these cells. The rapidity of secretion demonstrates that astrocytes are able to actively participate in brain information transmission and processing.

In situ evaluation of single-cell lysis by cytosol extraction observation through fluorescence decay and dielectrophoretic trapping time

We present a new method for lysis of single cells in continuous flow, where cells are sequentially trapped, lysed and released in an automatic process. Using optimized frequencies, dielectrophoretic trapping allows exposing cells in a reproducible way to high electrical fields for long durations, thereby giving good control on the lysis parameters. In situ evaluation of cytosol extraction on single cells has been studied for Chinese hamster ovary (CHO) cells through out-diffusion of fluorescent molecules for different voltage amplitudes. A diffusion model is proposed to correlate this out-diffusion to the total area of the created pores, which is dependent on the potential drop across the cell membrane and enables evaluation of the total pore area in the membrane. The dielectrophoretic trapping is no longer effective after lysis because of the reduced conductivity inside the cells, leading to cell release. The trapping time is linked to the time required for cytosol extraction and can thus provide additional validation of the effective cytosol extraction for non-fluorescent cells. Furthermore, the application of one single voltage for both trapping and lysis provides a fully automatic process including cell trapping, lysis, and release, allowing operating the device in continuous flow without human intervention.

Separate neuronal and glial Na+,K+-ATPase isoforms regulate glucose utilization in response to membrane depolarization and elevated extracellular potassium.

The role of cell type-specific Na+,K+-ATPase isozymes in function-related glucose metabolism was studied using differentiated rat brain cell aggregate cultures. In mixed neuron-glia cultures, glucose utilization, determined by measuring the rate of radiolabeled 2-deoxyglucose accumulation, was markedly stimulated by the voltage-dependent sodium channel agonist veratridine (0.75 micromol/L), as well as by glutamate (100 micromol/L) and the ionotropic glutamate receptor agonist N-methyl-D-aspartate (NMDA) (10 micromol/L). Significant stimulation also was elicited by elevated extracellular potassium (12 mmol/L KCl), which was even more pronounced at 30 mmol/L KCl. In neuron-enriched cultures, a similar stimulation of glucose utilization was obtained with veratridine, specific ionotropic glutamate receptor agonists, and 30 mmol/L but not 12 mmol/L KCl. The effects of veratridine, glutamate, and NMDA were blocked by specific antagonists (tetrodotoxin, CNQX, or MK801, respectively). Low concentrations of ouabain (10(-6) mol/L) prevented stimulation by the depolarizing agents but reduced only partially the response to 12 mmol/L KCl. Together with previous data showing cell type-specific expression of Na+,K+-ATPase subunit isoforms in these cultures, the current results support the view that distinct isoforms of Na+,K+-ATPase regulate glucose utilization in neurons in response to membrane depolarization, and in glial cells in response to elevated extracellular potassium.

Looming signals reveal synergistic principles of multisensory integration.

Multisensory interactions are a fundamental feature of brain organization. Principles governing multisensory processing have been established by varying stimulus location, timing and efficacy independently. Determining whether and how such principles operate when stimuli vary dynamically in their perceived distance (as when looming/receding) provides an assay for synergy among the above principles and also means for linking multisensory interactions between rudimentary stimuli with higher-order signals used for communication and motor planning. Human participants indicated movement of looming or receding versus static stimuli that were visual, auditory, or multisensory combinations while 160-channel EEG was recorded. Multivariate EEG analyses and distributed source estimations were performed. Nonlinear interactions between looming signals were observed at early poststimulus latencies (∼75 ms) in analyses of voltage waveforms, global field power, and source estimations. These looming-specific interactions positively correlated with reaction time facilitation, providing direct links between neural and performance metrics of multisensory integration. Statistical analyses of source estimations identified looming-specific interactions within the right claustrum/insula extending inferiorly into the amygdala and also within the bilateral cuneus extending into the inferior and lateral occipital cortices. Multisensory effects common to all conditions, regardless of perceived distance and congruity, followed (∼115 ms) and manifested as faster transition between temporally stable brain networks (vs summed responses to unisensory conditions). We demonstrate the early-latency, synergistic interplay between existing principles of multisensory interactions. Such findings change the manner in which to model multisensory interactions at neural and behavioral/perceptual levels. We also provide neurophysiologic backing for the notion that looming signals receive preferential treatment during perception.

Disseny i implementació d'una etapa d'acondicionament per a mesures de conductivitat realitzades amb un microscopi de forces atòmiques

En aquest treball, s’ha dissenyat un mòdul d’acondicionament a fi de millorar les mesures de conductivitat realitzades amb un AFM (Microscopi de Forces Atòmiques). L’equip actual disposa d’un preamplificador de baix soroll amb un guany de 10 10V/A. Donat que els corrents que es pretenen mesurar són extremadament petits (~pA), s’ha dissenyat un filtre per eliminar diferents fonts de soroll, com ara el soroll que introdueix la xarxa elèctrica a 50Hz. Es pretén reduir aquesta component freqüencial un factor mínim de 10 (20dB). També s’ha afegit un filtre passa baixos per eliminar els soroll que es troba fora de l’amplada de banda del preamplificador. S’ha introduït una etapa d’amplificació de guany variable: 1, 10 i 100 per augmentar la flexibilitat de l’equip i finalment també s’ha dissenyat una etapa per eliminar la tensió d’offset d’aquest amplificador. L’abast del treball anirà des del disseny fins la implementació final sobre una placa PCB.

Estudi de la configuració magnètica de l'experiment LTP (LISA Technology Package)

La Teoria de la Relativitat General preveu que quan un objecte massiu és sotmès a una certa acceleració en certes condicions ha d’emetre ones gravitacionals. Es tracta d’un tipus d’on altament energètica però que interacciona amb la matèria de manera molt feble i el seu punt d’emissió és força llunyà. Per la qual cosa la seva detecció és una tasca extraordinàriament complicada. Conseqüentment, la detecció d’aquestes ones es creu molt més factible utilitzant instruments situats a l’espai. Amb aquest objectiu, neis la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Es tracta aquesta d’una missió conjunta entre la NASA i l’ESA amb llançament previst per 2020-2025. Per reduir els riscs que comporta una primera utilització de tecnologia no testejada, unit a l’alt cost econòmic de la missió LISA. Aquesta missió contindrà instruments molt avançats: el LTP (LISA Technoplogy Package), desenvolupat per la Unió Europea, que provarà la tecnologia de LISA i el Drag Free flying system, que s’encarregarà de provar una sèrie de propulsors (thrusters) utilitzats per al control d’actitud i posició de satèl•lit amb precisió de nanòmetres. Particularment, el LTP, està composat per dues masses de prova separades per 35 centímetres, i d’un interferòmetre làser que mesura la variació de la distància relativa entre elles. D’aquesta manera, el LTP mesurarà les prestacions dels equips i les possibles interferències que afecten a la mesura. Entre les fonts de soroll es troben, entre d’altres, el vent i pressió de radiació solar, les càrregues electrostàtiques, el gradient tèrmic, les fluctuacions de voltatge o les forces internes. Una de les possibles causes de soroll és aquella que serà l’objecte d’estudi en aquest projecte de tesi doctoral: la presència dintre del LTP de camps magnètics, que exerceixen una força sobre les masses de prova, la seva estimació i el seu control, prenent en compte les caracterírstiques magnètiques de l’experiment i la dinàmica del satèl•lit.

Preparació de puntes de tungstè per a microscòpia d'efecte túnel (STM)

Es presenten els resultats experimentals obtinguts durant l’estudi sistemàtic realitzat de la preparació electroquímica de puntes de tungstè per al Microscopi d’Efecte Túnel (STM), fent servir dos electròlits: KOH i NaOH. L’estudi sobre la morfologia, longitud de la punta i radi de curvatura de la punta en funció del voltatge aplicat i les concentracions de l’electròlit es descriu al capítol 3. La caracterització de les puntes es va dur a terme, per una part, mitjançant un microscòpic electrònic de rastreig (SEM) i per l’altre banda, amb el ús de les puntes obtingudes al STM. En resumen, els resultats mostren que ambdós electròlits permeten obtenir puntes que es poden fer servir amb èxit per l’obtenció d’imatges amb l’STM. Les millors puntes són aquelles que s’obtenen dins de rangs de concentracions d’electròlit baixes, entre valor de 10 a 15% en pes pel NaOH i entre 10 i 20% pel KOH i rangs de voltatge entre 3 a 7 V pel NaOH i 4 a 8 V pel KOH. S’observa que es requereixen temps d’atac electroquímic menors fent servir com a electròlit NaOH. S’estudia, en el capítol 4, el tractament que requereix la punta per tal d’eliminar les impureses de la seva superfície. Es realitzen diferents proves amb tres mètodes de neteja: (1) tractament químic, (2) bombardeig iònic i (3) tractament tèrmic de recuit. En el capítol 5 del projecte s’analitzen les imatges d’una mostra d’or, Au(110), d’estructura coneguda, amb el microscopi d’efecte túnel STM) del laboratori fent servir les puntes obtingudes sota les condicions considerades òptimes. El resultat confirma el bon comportament de les puntes obtingudes sota les condicions descrites en els capítols anteriors i establert una pauta a seguir per obtenir puntes d’una manera senzilla i reproduïble.

Diseño y desarrollo de un equipo de caracterización de ISFET para la medida de analitos iónicos

En este proyecto se desarrolla una unidad de medida para investigar la cuantificación de la concentración de analitos iónicos en análisis clínico mediante sensores ISFET. Para su desarrollo se precisa de un elemento que simule el comportamiento de un ISFET por lo que también se desarrolla un simulador de ISFET. Para realizar la unidad de medida se diseñan unos circuitos SMU que permiten polarizar en tensión y medir la corriente de cada terminal de un ISFET y del electrodo de referencia que actúa de puerta. El simulador se realiza con un MOSFET de la misma geometría que el ISFET y dos generadores de tensión programables. Desarrollados y validados los circuitos correspondientes, obtenemos unos excelentes resultados en el simulador que se revela de gran utilidad para la puesta en marcha de la unidad de medida, la cual ofrece unos resultados bastante buenos, si bien se aprecian ciertas corrientes de fuga que no permiten alcanzar toda la exactitud que se pretendía. Ello es debido a los circuitos impresos que deberán ser mejorados hasta conseguir la exactitud deseada. Sin embargo pueden darse por válidos los circuitos de medida diseñados.

The fou2 mutation in the major vacuolar cation channel TPC1 confers tolerance to inhibitory luminal calcium.

The SV channel encoded by the TPC1 gene represents a Ca(2+)- and voltage-dependent vacuolar cation channel. Point mutation D454N within TPC1, named fou2 for fatty acid oxygenation upregulated 2, results in increased synthesis of the stress hormone jasmonate. As wounding causes Ca2+ signals and cytosolic Ca2+ is required for SV channel function, we here studied the Ca(2+)-dependent properties of this major vacuolar cation channel with Arabidopsis thaliana mesophyll vacuoles. In patch clamp measurements, wild-type and fou2 SV channels did not exhibit differences in cytosolic Ca2+ sensitivity and Ca2+ impermeability. K+ fluxes through wild-type TPC1 were reduced or even completely faded away when vacuolar Ca2+ reached the 0.1-mm level. The fou2 protein under these conditions, however, remained active. Thus, D454N seems to be part of a luminal Ca2+ recognition site. Thereby the SV channel mutant gains tolerance towards elevated luminal Ca2+. A three-fold higher vacuolar Ca/K ratio in the fou2 mutant relative to wild-type plants seems to indicate that fou2 can accumulate higher levels of vacuolar Ca(2+) before SV channel activity vanishes and K(+) homeostasis is impaired. In response to wounding fou2 plants might thus elicit strong vacuole-derived cytosolic Ca2+ signals resulting in overproduction of jasmonate.