Advanced light microscopy techniques

This article summarizes the basic principles of light microscopy, with examples of applications in biomedicine that illustrate the capabilities of thetechnique.

Roles of transient guidepost neurons in corpus callosum formation and guidance

RESUMENeurones transitoires jouant un rôle de cibles intermédiaires dans le guidage des axones du corps calleuxLe guidage axonal est une étape clé permettant aux neurones d'établir des connexions synaptiques et de s'intégrer dans un réseau neural fonctionnel de manière spécifique. Des cellules-cibles intermédiaires appelées « guidepost » aident les axones à parcourir de longues distances dans le cerveau en leur fournissant des informations directionnelles tout au long de leur trajet. Il a été démontré que des sous-populations de cellules gliales au niveau de la ligne médiane guident les axones du corps calleux (CC) d'un hémisphère vers l'autre. Bien qu'il fût observé que le CC en développement contenait aussi des neurones, leur rôle était resté jusqu'alors inconnu.La publication de nos résultats a montré que pendant le développement embryonnaire, le CC contient des glies mais aussi un nombre considérable de neurones glutamatergiques et GABAergiques, nécessaires à la formation du corps calleux (Niquille et al., PLoS Biology, 2009). Dans ce travail, j'ai utilisé des techniques de morphologie et d'imagerie confocale 3D pour définir le cadre neuro-anatomique de notre modèle. De plus, à l'aide de transplantations sur tranches in vitro, de co-explants, d'expression de siRNA dans des cultures de neurones primaires et d'analyse in vivo sur des souris knock-out, nous avons démontré que les neurones du CC guident les axones callosaux en partie grâce à l'action attractive du facteur de guidage Sema3C sur son récepteur Npn- 1.Récemment, nous avons étudié l'origine, les aspects dynamiques de ces processus, ainsi que les mécanismes moléculaires impliqués dans la mise en place de ce faisceau axonal (Niquille et al., soumis). Tout d'abord, nous avons précisé l'origine et l'identité des neurones guidepost GABAergiques du CC par une étude approfondie de traçage génétique in vivo. J'ai identifié, dans le CC, deux populations distinctes de neurones GABAergiques venant des éminences ganglionnaires médiane (MGE) et caudale (CGE). J'ai ensuite étudié plus en détail les interactions dynamiques entre neurones et axones du corps calleux par microscopie confocale en temps réel. Puis nous avons défini le rôle de chaque sous-population neuronale dans le guidage des axones callosaux et de manière intéressante les neurones GABAergic dérivés de la MGE comme ceux de la CGE se sont révélés avoir une action attractive pour les axones callosaux dans des expériences de transplantation. Enfin, nous avons clarifié la base moléculaire de ces mécanismes de guidage par FACS sorting associé à un large criblage génétique de molécules d'intérêt par une technique très sensible de RT-PCR et ensuite ces résultats ont été validés par hybridation in situ.Nous avons également étudié si les neurones guidepost du CC étaient impliqués dans son agénésie (absence de CC), présente dans nombreux syndromes congénitaux chez 1 humain. Le gène homéotique Aristaless (Arx) contrôle la migration des neurones GABAergiques et sa mutation conduit à de nombreuses pathologies humaines, notamment la lissencéphalie liée à IX avec organes génitaux anormaux (XLAG) et agénésie du CC. Fait intéressant, nous avons constaté qu'ARX est exprimé dans toutes les populations GABAergiques guidepost du CC et que les embryons mutant pour Arx présentent une perte drastique de ces neurones accompagnée de défauts de navigation des axones (Niquille et al., en préparation). En outre, nous avons découvert que les souris déficientes pour le facteur de transcription ciliogenic RFX3 souffrent d'une agénésie du CC associé avec des défauts de mise en place de la ligne médiane et une désorganisation secondaire des neurones glutamatergiques guidepost (Benadiba et al., submitted). Ceci suggère fortement l'implication potentielle des deux types de neurones guidepost dans l'agénésie du CC chez l'humain.Ainsi, mon travail de thèse révèle de nouvelles fonctions pour ces neurones transitoires dans le guidage axonal et apporte de nouvelles perspectives sur les rôles respectifs des cellules neuronales et gliales dans ce processus.ABSTRACTRole of transient guidepost neurons in corpus callosum development and guidanceAxonal guidance is a key step that allows neurons to build specific synaptic connections and to specifically integrate in a functional neural network. Intermediate targets or guidepost cells act as critical elements that help to guide axons through long distance in the brain and provide information all along their travel. Subpopulations of midline glial cells have been shown to guide corpus callosum (CC) axons to the contralateral cerebral hemisphere. While neuronal cells are also present in the developing corpus callosum, their role still remains elusive.Our published results unravelled that, during embryonic development, the CC is populated in addition to astroglia by numerous glutamatergic and GABAergic guidepost neurons that are essential for the correct midline crossing of callosal axons (Niquille et al., PLoS Biology, 2009). In this work, I have combined morphological and 3D confocal imaging techniques to define the neuro- anatomical frame of our system. Moreover, with the use of in vitro transplantations in slices, co- explant experiments, siRNA manipulations on primary neuronal culture and in vivo analysis of knock-out mice we have been able to demonstrate that CC neurons direct callosal axon outgrowth, in part through the attractive action of Sema3C on its Npn-1 receptor.Recently, we have studied the origin, the dynamic aspects of these processes as well as the molecular mechanisms involved in the establishment of this axonal tract (Niquille et al., submitted). First, we have clarified the origin and the identity of the CC GABAergic guidepost neurons using extensive in vivo cell fate-mapping experiments. We identified two distinct GABAergic neuronal subpopulations, originating from the medial (MGE) and caudal (CGE) ganglionic eminences. I then studied in more details the dynamic interactions between CC neurons and callosal axons by confocal time-lapse video microscopy and I have also further characterized the role of each guidepost neuronal subpopulation in callosal guidance. Interestingly, MGE- and CGE-derived GABAergic neurons are both attractive for callosal axons in transplantation experiments. Finally, we have dissected the molecular basis of these guidance mechanisms by using FACS sorting combined with an extensive genetic screen for molecules of interest by a sensitive RT-PCR technique, as well as, in situ hybridization.I have also investigated whether CC guidepost neurons are involved in agenesis of the CC which occurs in numerous human congenital syndromes. Aristaless-related homeobox gene (Arx) regulates GABAergic neuron migration and its mutation leads to numerous human pathologies including X-linked lissencephaly with abnormal genitalia (XLAG) and severe CC agenesis. Interestingly, I found that ARX is expressed in all the guidepost GABAergic neuronal populations of the CC and that Arx-/- embryos exhibit a drastic loss of CC GABAergic interneurons accompanied by callosal axon navigation defects (Niquille et al, in preparation). In addition, we discovered that mice deficient for the ciliogenic transcription factor RFX3 suffer from CC agenesis associated with early midline patterning defects and a secondary disorganisation of guidepost glutamatergic neurons (Benadiba et al., submitted). This strongly points out the potential implication of both types of guidepost neurons in human CC agenesis.Taken together, my thesis work reveals novel functions for transient neurons in axonal guidance and brings new perspectives on the respective roles of neuronal and glial cells in these processes.

Addition of stabilized wood ashes to Swedish coniferous stands on mineral soils : effects on stem growth and needle nutrient concentrations

Abstract

Le dispositif mythico-rituel comme opérateur efficace (techniques magico-religieuses d'arrêt, figuration et résolution des états critiques : analyse de cas)

(Résumé de l'ouvrage) Dans cet ouvrage réunissant théologiens et philosophes, le corps contemporain est pensé par rapport à ce qui l'excède, ce qui le met en scène, ce qui le reprend, ce qui le transforme aujourd'hui. Dans une première partie, l'ouvrage propose des éclairages sur le corps à partir de ce qui met en question sa vision strictement rationnelle. Puis, trois auteurs évoquent les différentes manières dont la Bible, la philosophie et la littérature contemporaine mettent en scène les corps. Dans une troisième partie, sont abordées des questions plus spécifiquement reliées à la tradition catholique, au christianisme primitif et à la pratique de l'ascèse. Enfin, quatre contributions explorent le défi posé par la déréalisation du corps dans nos sociétés d'aujourd'hui, avec, pour clore l'ensemble, une réflexion sur le dualisme qui traverse le questionnement sur le corps.

Detecció de problemes terminològics en la traducció del català a l’anglès de cartes i menús de diferents restaurants

Aquest treball ens endinsa en la terminologia culinària i en les dificultats que sorgeixen en la transferència d'elements culturals. A través de l'anàlisi de cartes i menús, s'exposen els onze elements més rellevants que permeten reflexionar sobre la manca de dades que proporcionin solucions o orientacions en el procés traductològic.

A new green fluorescent protein-based bacterial biosensor for analysing phenanthrene fluxes.

The polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-degrading strain Burkholderia sp. RP007 served as host strain for the design of a bacterial biosensor for the detection of phenanthrene. RP007 was transformed with a reporter plasmid containing a transcriptional fusion between the phnS putative promoter/operator region and the gene encoding the enhanced green fluorescent protein (GFP). The resulting bacterial biosensor--Burkholderia sp. strain RP037--produced significant amounts of GFP after batch incubation in the presence of phenanthrene crystals. Co-incubation with acetate did not disturb the phenanthrene-specific response but resulted in a homogenously responding population of cells. Active metabolism was required for induction with phenanthrene. The magnitude of GFP induction was influenced by physical parameters affecting the phenanthrene flux to the cells, such as the contact surface area between solid phenanthrene and the aqueous phase, addition of surfactant, and slow phenanthrene release from Model Polymer Release System beads or from a water-immiscible oil. These results strongly suggest that the bacterial biosensor can sense different phenanthrene fluxes while maintaining phenanthrene metabolism, thus acting as a genuine sensor for phenanthrene bioavailability. A relationship between GFP production and phenanthrene mass transfer is proposed.

Decision making techniques with similarity measures and OWA operators

We analyse the use of the ordered weighted average (OWA) in decision-making giving special attention to business and economic decision-making problems. We present several aggregation techniques that are very useful for decision-making such as the Hamming distance, the adequacy coefficient and the index of maximum and minimum level. We suggest a new approach by using immediate weights, that is, by using the weighted average and the OWA operator in the same formulation. We further generalize them by using generalized and quasi-arithmetic means. We also analyse the applicability of the OWA operator in business and economics and we see that we can use it instead of the weighted average. We end the paper with an application in a business multi-person decision-making problem regarding production management

Pilot Construction Project for Granular Shoulder Stabilization, TR-634, 2013

Granular shoulders need to be maintained on a regular basis because edge ruts and potholes develop, posing a safety hazard to motorists. The successful mitigation of edge-rut issues for granular shoulders would increase safety and reduce the number of procedures currently required to maintain granular shoulders in Iowa. In addition, better performance of granular shoulders reduces the urgency to pave granular shoulders. Delaying or permanently avoiding paving shoulders where possible allows more flexibility in making investments in the road network. To stabilize shoulders and reduce the number of maintenance cycles necessary per season, one possible stabilizing agent—acidulated soybean oil soapstock—was investigated in this research. A pilot testing project was conducted for selected problematic shoulders in northern and northeastern Iowa. Soapstock was applied on granular shoulders and monitored during application and pre- and post-application. Application techniques were documented and the percentage of application success was calculated for each treated shoulder section. As a result of this research, it was concluded that soybean oil soapstock can be an effective stabilizer for granular shoulders under certain conditions. The researchers also developed draft specifications that could possibly be used to engage a contractor to perform the work using a maintenance-type construction contract. The documented application techniques from this project could be used as guidance for those who want to apply soapstock for stabilizing granular shoulders but might not be familiar with this technique.

Roles of astrocytic sodium dynamics in the neurometabolic coupling : a study by cellular imaging

RESUME LARGE PUBLIC Le système nerveux central est principalement composé de deux types de cellules :les neurones et les cellules gliales. Ces dernières, bien que l'emportant en nombre sur les neurones, ont longtemps été considérées comme des cellules sans intérêts par les neuroscientifiques. Hors, les connaissances modernes à leurs sujets indiquent qu'elles participent à la plupart des tâches physiologiques du cerveau. Plus particulièrement, elles prennent part aux processus énergétiques cérébraux. Ceux-ci, en plus d'être vitaux, sont particulièrement intrigants puisque le cerveau représente seulement 2 % de la masse corporelle mais consomme environ 25 % du glucose (substrat énergétique) corporel. Les astrocytes, un type de cellules gliales, jouent un rôle primordial dans cette formidable utilisation de glucose par le cerveau. En effet, l'activité neuronale (transmission de l'influx nerveux) est accompagnée d'une augmentation de la capture de glucose, issu de la circulation sanguine, par les astrocytes. Ce phénomène est appelé le «couplage neurométabolique » entre neurones et astrocytes. L'ion sodium fait partie des mécanismes cellulaires entrant en fonction lors de ces processus. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, les aspects dynamiques de la régulation du sodium astrocytaire et leurs implications dans le couplage neurométabolique ont été étudiés par des techniques d'imagerie cellulaires. Ces études ont démontré que les mitochondries, machineries cellulaires convertissant l'énergie contenue dans le glucose, participent à la régulation du sodium astrocytaire. De plus, ce travail de thèse a permis de découvrir que les astrocytes sont capables de se transmettre, sous forme de vagues de sodium se propageant de cellules en cellules, un message donnant l'ordre d'accroître leur consommation d'énergie. Cette voie de signalisation leur permettrait de fournir de l'énergie aux neurones suite à leur activation. RESUME Le glutamate libéré dans la fente synaptique pendant l'activité neuronale, est éliminé par les astrocytes environnants. Le glutamate est co-transporté avec des ions sodiques, induisant une augmentation intracellulaire de sodium (Na+i) dans les astrocytes. Cette élévation de Na+i déclenche une cascade de mécanismes moléculaires qui aboutissent à la production de substrats énergétiques pouvant être utilisés par les neurones. Durant cette thèse, la mesure simultanée du sodium mitochondrial (Na+mit) et cytosolique par des techniques d'imagerie utilisant des sondes fluorescentes spécifiques, a indiqué que les variations de Na+i induites par le transport du glutamate sont transmises aux mitochondries. De plus, les voies d'entrée et de sortie du sodium mitochondrial ont été identifiées. L'échangeur de Na+ et de Ca2+ mitochondrial semble jouer un rôle primordial dans l'influx de Na+mit, alors que l'efflux de Na+mit est pris en charge par l'échangeur de Na+ et de H+ mitochondrial. L'étude du Na+mit a nécessité l'utilisation d'un système de photoactivation. Les sources de lumière ultraviolette (UV) classiques utilisées à cet effet (lasers, lampes à flash) ayant plusieurs désavantages, une alternative efficace et peu coûteuse a été développée. Il s'agit d'un système compact utilisant une diode électroluminescente (LED) à haute puissance et de longueur d'onde de 365nm. En plus de leurs rôles dans le couplage neurométabolique, les astrocytes participent à la signalisation multicellulaire en transmettant des vagues intercellulaires de calcium. Ce travail de thèse démontre également que des vagues intercellulaires de sodium peuvent être évoquées en parallèle à ces vagues calciques. Le glutamate, suite à sa libération par un mécanisme dépendent du calcium, est réabsorbé par les transporteurs au glutamate. Ce mécanisme a pour conséquence la génération de vagues sodiques se propageant de cellules en cellules. De plus, ces vagues sodiques sont corrélées spatialement avec une consommation accrue de glucose par les astrocytes. En conclusion, ce travail de thèse a permis de montrer que le signal sodique astrocytaire, déclenché en réponse au glutamate, se propage à la fois de façon intracellulaire aux mitochondries et de façon intercellulaire. Ces résultats suggèrent que les astrocytes fonctionnent comme un réseau de cellules nécessaire au couplage énergétique concerté entre neurones et astrocytes et que le sodium est un élément clé dans les mécanismes de signalisations cellulaires sous-jacents. SUMMARY Glutamate, released in the synaptic cleft during neuronal activity, is removed by surrounding astrocytes. Glutamate is taken-up with Na+ ions by specific transporters, inducing an intracellular Na+ (Na+i) elevation in astrocytes which triggers a cascade of molecular mechanisms that provides metabolic substrates to neurons. Thus, astrocytic Na+i homeostasis represents a key component of the so-called neurometabolic coupling. In this context, the first part of this thesis work was aimed at investigating whether cytosolic Na+ changes are transmitted to mitochondria, which could therefore influence their function and contribute to the overall intracellular Na+ regulation. Simultaneous monitoring of both mitochondrial Na+ (Na+mit) and cytosolic Na+ changes with fluorescent dyes revealed that glutamate-evoked cytosolic Na+ elevations are indeed transmitted to mitochondria. The mitochondrial Na+/Ca2+ exchangers have a prominent role in the regulation of Na+mit influx pathway, and Na+mit extrusion appears to be mediated by Na+/H+ exchangers. To demonstrate the implication of Na+/Ca2+ exchangers, this study has required the technical development of an UV-flash photolysis system. Because light sources for flash photolysis have to be powerful and in the near UV range, the use of UV lasers or flash lamps is usually required. As an alternative to these UV sources that have several drawbaks, we developped a compact, efficient and lowcost flash photolysis system which employs a high power 365nm light emitting diode. In addition to their role in neurometabolic coupling, astrocytes participate in multicellular signaling by transmitting intercellular Ca2+ waves. The third part of this thesis show that intercellular Na+ waves can be evoked in parallel to Ca2+ waves. Glutamate released by a Ca2+ wave-dependent mechanism is taken up by glutamate transporters, resulting in a regenerative propagation of cytosolic Na+ increases. Na+ waves in turn lead to a spatially correlated increase in glucose uptake. In conclusion, the present thesis demonstrates that glutamate-induced Na+ changes occurring in the cytosol of astrocytes propagate to both the mitochondrial matrix and the astrocytic network. These results furthermore support the view that astrocytic Na+ is a signal coupled to the brain energy metabolism.

Identificació d’estratègies informals per a resoldre problemes de suma i resta

Aquest treball està enfocat en la identificació de les estratègies informals per resoldre problemes de suma i resta que utilitzen els infants d’una aula de P4. A més a més, en aquest treball també parlaré de la importància que tenen les tècniques de comptatge per millorar les estratègies informals. Per reflectir això, compararé dues proves realitzades amb uns infants en concret, una al novembre i una altra a l’abril, per veure si, després d’aplicar una proposta didàctica per millorar els factors que poden condicionar les estratègies informals i que es van detectar analitzant la prova del novembre, aquests propis factors han millorat i han permès una evolució de les estratègies informals per resoldre problemes de suma i resta.

Techniques for CT and MR, post-processing, radiation.

Brain perfusion can be assessed by CT and MR. For CT, two major techniquesare used. First, Xenon CT is an equilibrium technique based on a freely diffusibletracer. First pass of iodinated contrast injected intravenously is a second method,more widely available. Both methods are proven to be robust and quantitative,thanks to the linear relationship between contrast concentration and x-ray attenuation.For the CT methods, concern regarding x-ray doses delivered to the patientsneed to be addressed. MR is also able to assess brain perfusion using the firstpass of gadolinium based contrast agent injected intravenously. This method hasto be considered as a semi-quantitative because of the non linear relationshipbetween contrast concentration and MR signal changes. Arterial spin labelingis another MR method assessing brain perfusion without injection of contrast. Insuch case, the blood flow in the carotids is magnetically labelled by an externalradiofrequency pulse and observed during its first pass through the brain. Eachof this various CT and MR techniques have advantages and limits that will be illustratedand summarised.Learning Objectives:1. To understand and compare the different techniques for brain perfusionimaging.2. To learn about the methods of acquisition and post-processing of brainperfusion by first pass of contrast agent for CT and MR.3. To learn about non contrast MR methods (arterial spin labelling).

Non-Linear and Non-Conventional Speech Processing: Alternative Techniques

This special issue aims to cover some problems related to non-linear and nonconventional speech processing. The origin of this volume is in the ISCA Tutorial and Research Workshop on Non-Linear Speech Processing, NOLISP’09, held at the Universitat de Vic (Catalonia, Spain) on June 25–27, 2009. The series of NOLISP workshops started in 2003 has become a biannual event whose aim is to discuss alternative techniques for speech processing that, in a sense, do not fit into mainstream approaches. A selected choice of papers based on the presentations delivered at NOLISP’09 has given rise to this issue of Cognitive Computation.

Blind channel deconvolution of real world signals using source separation techniques

In this paper we present a method for blind deconvolution of linear channels based on source separation techniques, for real word signals. This technique applied to blind deconvolution problems is based in exploiting not the spatial independence between signals but the temporal independence between samples of the signal. Our objective is to minimize the mutual information between samples of the output in order to retrieve the original signal. In order to make use of use this idea the input signal must be a non-Gaussian i.i.d. signal. Because most real world signals do not have this i.i.d. nature, we will need to preprocess the original signal before the transmission into the channel. Likewise we should assure that the transmitted signal has non-Gaussian statistics in order to achieve the correct function of the algorithm. The strategy used for this preprocessing will be presented in this paper. If the receiver has the inverse of the preprocess, the original signal can be reconstructed without the convolutive distortion.