Chemoreceptors and cardiovascular control in acute and chronic systemic hypoxia

This review describes the ways in which the primary bradycardia and peripheral vasoconstriction evoked by selective stimulation of peripheral chemoreceptors can be modified by the secondary effects of a chemoreceptor-induced increase in ventilation. The evidence that strong stimulation of peripheral chemoreceptors can evoke the behavioural and cardiovascular components of the alerting or defence response which is characteristically evoked by novel or noxious stimuli is considered. The functional significance of all these influences in systemic hypoxia is then discussed with emphasis on the fact that these reflex changes can be overcome by the local effects of hypoxia: central neural hypoxia depresses ventilation, hypoxia acting on the heart causes bradycardia and local hypoxia of skeletal muscle and brain induces vasodilatation. Further, it is proposed that these local influences can become interdependent, so generating a positive feedback loop that may explain sudden infant death syndrome (SIDS). It is also argued that a major contributor to these local influences is adenosine. The role of adenosine in determining the distribution of O2 in skeletal muscle microcirculation in hypoxia is discussed, together with its possible cellular mechanisms of action. Finally, evidence is presented that in chronic systemic hypoxia, the reflex vasoconstrictor influences of the sympathetic nervous system are reduced and/or the local dilator influences of hypoxia are enhanced. In vitro and in vivo findings suggest this is partly explained by upregulation of nitric oxide (NO) synthesis by the vascular endothelium which facilitates vasodilatation induced by adenosine and other NO-dependent dilators and attenuates noradrenaline-evoked vasoconstriction.

Conception de miARN artificiels basée sur la caractérisation de la boucle de régulation miR-20/E2F

La biologie moléculaire et, plus spécifiquement, la régulation de l’expression génique ont été révolutionnées par la découverte des microARN (miARN). Ces petits ARN d’une vingtaine de nucléotides sont impliqués dans la majorité des processus cellulaires et leur expression est dérégulée dans plusieurs maladies, comme le cancer. Un miARN reconnaît ses cibles principalement par son noyau, ce qui lui permet de réguler simultanément la traduction de centaines d’ARN messagers. Nos travaux ont montré l’existence d’une boucle de rétro-activation négative, entre deux miARN du polycistron miR-17-92 et trois facteurs de transcription de la famille E2F. E2F1, 2 et 3 induisent la transcription de miR-20 et miR-17 qui par la suite inhibent leur traduction. Nos résultats suggèrent l’implication de cette boucle dans la résistance à l’apoptose induite par E2F1 dans les cellules du cancer de la prostate, ce qui expliquerait en partie le potentiel oncogénique du polycistron miR-17-92. L’étude de ce motif de régulation nous a donc permis de réaliser le potentiel incroyable qu’ont les miARN à inhiber la traduction de plusieurs gènes. Basé sur les règles de reconnaissance des miARN, nous avons développé et validé MultiTar. Cet outil bioinformatique permet de trouver la séquence d’un miARN artificiel ayant le potentiel d’inhiber la traduction de gènes d’intérêts choisis par l’utilisateur. Afin de valider MultiTar, nous avons généré des multitargets pouvant inhiber l’expression des trois E2F, ce qui nous a permis de comparer leur efficacité à celle de miR-20. Nos miARN artificiels ont la capacité d’inhiber la traduction des E2F et de neutraliser leur fonction redondante de la progression du cycle cellulaire de façon similaire ou supérieur à miR-20. La fonctionnalité de notre programme, ouvre la voie à une stratégie flexible pouvant cibler le caractère multigénique de différents processus cellulaires ou maladies complexes, tel que le cancer. L’utilisation de miARN artificiels pourrait donc représenter une alternative intéressante aux stratégies déjà existantes, qui sont limitées à inhiber des cibles uniques. En plus d’élucider un réseau de régulation complexe impliquant les miARN, nous avons pu tirer profit de leur potentiel d’inhibition par la conception de miARN artificiels.

Étude de Necdin par un modèle de carcinogénèse lié à l’antigène grand T du Virus du polyome

Les virus sont utilisés depuis longtemps dans la recherche sur le cancer et ont grandement contribué à l’avancement des connaissances de même qu’à l’établissement de préceptes importants encore valables aujourd’hui dans le domaine. L’un des défis actuels est de mieux définir les étapes menant à la transition d’une cellule normale à une cellule transformée et c’est sur cette problématique que nous nous sommes penchés. Pour ce faire, nous avons tiré profit de l’utilisation de l’antigène grand-T du virus de polyome (PyLT), un virus capable d’induire des tumeurs chez les rongeurs. Cet oncogène viral à lui seul possède des propriétés intéressantes qui suggèrent que, en plus de l’immortalisation, il peut également contribuer aux événements précoces de la carcinogénèse. Ceci repose principalement sur la capacité de PyLT à induire des tumeurs en souris transgéniques et ce, avec une certaine latence ce qui suggère que des événements supplémentaires sont nécessaires. Ainsi, l’utilisation de PyLT dans un modèle de culture cellulaire permet de disséquer les changements qui lui sont attribuables. Dans un premier temps, l’établissement du profil d'expression génique associé à l'expression de PyLT dans un modèle murin nous a permis de sélectionner un bon nombre de gènes, parmi lesquels figurait Necdin. Nous avons choisi d’étudier Necdin plus en détail puisque peu d’attention était accordée à cette protéine dans le domaine du cancer, malgré que différentes données de la littérature lui suggèrent à la fois des fonctions suppresseurs de tumeur et oncogéniques. Nous avons démontré que, malgré sa fonction proposée de suppresseur de croissance, l’expression de Necdin n’est pas incompatible avec la prolifération dans la lignée cellulaire de souris NIH 3T3 et les cellules primaires humaines (IMR90), bien que l’inhibition de son expression par shARN confère un avantage prolifératif. Nous avons confirmé que Necdin est un gène cible de p53 induit par différents agents génotoxiques, toutefois son expression peut également être régulée de façon p53-indépendante. De plus, Necdin agit négativement sur l’arrêt du cycle cellulaire en réponse à l’activation de p53. Ceci suggère que Necdin est impliqué dans une boucle de régulation négative de la voie de p53 et que l’augmentation anormale de l’expression de Necdin pourrait contribuer à la perturbation la voie du suppresseur de tumeur p53. L’activation de p53 permet l’arrêt transitoire du cycle cellulaire en condition de stress, mais est aussi impliquée dans l’établissement d’un arrêt permanent nommé sénescence. La sénescence est un mécanisme de protection contre l’accumulation de mutations qui peut contribuer à l’initiation du cancer. Vu l’intéressante implication de Necdin dans la régulation de l’activité de p53, nous avons transposé les connaissances acquises du modèle murin à un modèle humain, plus adapté pour l’étude de la sénescence. La caractérisation de l’expression de Necdin dans des fibroblastes primaires humains à différents passages montre que les jeunes cellules en prolifération active expriment Necdin et que son niveau diminue avec l’établissement de la sénescence réplicative. Le même phénomène est observé lors de la sénescence prématurée provoquée par l’expression d’un oncogène et par l’exposition aux radiations ionisantes. De plus, dans des conditions normales de prolifération, la modulation de Necdin par des essais de gain et de perte de fonction n’affecte pas la durée de vie des cellules primaires. Toutefois, en condition de stress génotoxique dû à l’exposition aux irradiations, les cellules surexprimant Necdin présentent une radiorésistance accrue de la même façon que lorsque p53 est inactivé directement. Ce résultat en cellules humaines vient appuyer l’effet observé dans les cellules de souris sur l’impact qu’aura le niveau de Necdin sur la réponse de p53 en condition de stress. Un bref survol a été fait pour aborder de quelle façon nos résultats en culture cellulaire pouvaient se traduire dans des modèles de cancer chez l’humain. Nous avons caractérisé l’expression de Necdin dans deux types différents de cancer. D’abord, dans le cancer de l’ovaire, le niveau élevé de Necdin dans les tumeurs à faible potentiel de malignité (LMP) en comparaison aux cancers agressifs de l’ovaire de type séreux suggère que l’expression de Necdin se limite aux cellules de cancer LMP, qui présente généralement un p53 de type sauvage. Son expression est aussi retrouvée dans deux lignées cellulaires du cancer de l’ovaire non-tumorigéniques en xénogreffe de souris, dont l’une possède un p53 fonctionnel. De plus, la caractérisation de Necdin dans les lignées cellulaires du cancer de la prostate suggère une relation entre son expression et la présence de p53 fonctionnel. Dans le cancer de la prostate, tout comme pour le cancer de l’ovaire, Necdin semble être présent dans les lignées représentant un stade moins avancé de la maladie. L’utilisation de l’oncoprotéine virale PyLT nous a permis de révéler des propriétés intéressantes de Necdin. Nous proposons que dans certains contextes, l’expression constitutive de Necdin pourrait contribuer au cancer en retardant une réponse par p53 appropriée et possiblement en participant à l’augmentation de l’instabilité génomique. La fonction potentiellement oncogénique de Necdin quant à sa relation avec p53 que nous avons révélée requiert davantage d’investigation et les cancers caractérisés ici pourraient constituer de bons modèles à cette fin.

Sur un modèle d'érythropoïèse comportant un taux de mortalité dynamique

Ce mémoire concerne la modélisation mathématique de l’érythropoïèse, à savoir le processus de production des érythrocytes (ou globules rouges) et sa régulation par l’érythropoïétine, une hormone de contrôle. Nous proposons une extension d’un modèle d’érythropoïèse tenant compte du vieillissement des cellules matures. D’abord, nous considérons un modèle structuré en maturité avec condition limite mouvante, dont la dynamique est capturée par des équations d’advection. Biologiquement, la condition limite mouvante signifie que la durée de vie maximale varie afin qu’il y ait toujours un flux constant de cellules éliminées. Par la suite, des hypothèses sur la biologie sont introduites pour simplifier ce modèle et le ramener à un système de trois équations différentielles à retard pour la population totale, la concentration d’hormones ainsi que la durée de vie maximale. Un système alternatif composé de deux équations avec deux retards constants est obtenu en supposant que la durée de vie maximale soit fixe. Enfin, un nouveau modèle est introduit, lequel comporte un taux de mortalité augmentant exponentiellement en fonction du niveau de maturité des érythrocytes. Une analyse de stabilité linéaire permet de détecter des bifurcations de Hopf simple et double émergeant des variations du gain dans la boucle de feedback et de paramètres associés à la fonction de survie. Des simulations numériques suggèrent aussi une perte de stabilité causée par des interactions entre deux modes linéaires et l’existence d’un tore de dimension deux dans l’espace de phase autour de la solution stationnaire.

Piezoresistive cantilevers with an integrated bimorph actuator

Scanning Probe Microscopy (SPM) has become of fundamental importance for research in area of micro and nano-technology. The continuous progress in these fields requires ultra sensitive measurements at high speed. The imaging speed limitation of the conventional Tapping Mode SPM is due to the actuation time constant of piezotube feedback loop that keeps the tapping amplitude constant. In order to avoid this limit a deflection sensor and an actuator have to be integrated into the cantilever. In this work has been demonstrated the possibility of realisation of piezoresistive cantilever with an embedded actuator. Piezoresistive detection provides a good alternative to the usual optical laser beam deflection technique. In frames of this thesis has been investigated and modelled the piezoresistive effect in bulk silicon (3D case) for both n- and p-type silicon. Moving towards ultra-sensitive measurements it is necessary to realize ultra-thin piezoresistors, which are well localized to the surface, where the stress magnitude is maximal. New physical effects such as quantum confinement which arise due to the scaling of the piezoresistor thickness was taken into account in order to model the piezoresistive effect and its modification in case of ultra-thin piezoresistor (2D case). The two-dimension character of the electron gas in n-type piezoresistors lead up to decreasing of the piezoresistive coefficients with increasing the degree of electron localisation. Moreover for p-type piezoresistors the predicted values of the piezoresistive coefficients are higher in case of localised holes. Additionally, to the integration of the piezoresistive sensor, actuator integrated into the cantilever is considered as fundamental for realisation of fast SPM imaging. Actuation of the beam is achieved thermally by relying on differences in the coefficients of thermal expansion between aluminum and silicon. In addition the aluminum layer forms the heating micro-resistor, which is able to accept heating impulses with frequency up to one megahertz. Such direct oscillating thermally driven bimorph actuator was studied also with respect to the bimorph actuator efficiency. Higher eigenmodes of the cantilever are used in order to increase the operating frequencies. As a result the scanning speed has been increased due to the decreasing of the actuation time constant. The fundamental limits to force sensitivity that are imposed by piezoresistive deflection sensing technique have been discussed. For imaging in ambient conditions the force sensitivity is limited by the thermo-mechanical cantilever noise. Additional noise sources, connected with the piezoresistive detection are negligible.

Characterization of the molecular clockwork in the cockroach Rhyparobia maderae

Der Wechsel von Tag und Nacht erzeugt einen regelmäßigen Rhythmus von verschiedenen Umweltreizen, allen voran Licht und Temperatur. Fast jedes bis zum heutigen Tage untersuchte Lebewesen besitzt einen endogenen Mechanismus zur Zeitwahrnehmung, und diese "innere Uhr" befähigt Lebewesen dazu, sich vorausschauend an rhythmische Umwelt-Änderungen anzupassen. Circadiane Rhythmen bestehen auch ohne jegliche äußere Reize und basieren auf einem molekularen Rückkopplungs-Mechanismus, der Rhythmen in Genexpression und Proteinkonzentration von etwa 24 Stunden erzeugt. Obwohl sich die grundsätzlichen Mechanismen und Komponenten dieses molekularen Uhrwerks in allen Insekten ähneln, zeigte sich jedoch immer mehr, dass es im Detail doch wesentliche Unterschiede zwischen verschiedenen Insektengruppen gibt. Während das molekulare Uhrwerk der Fruchtfliege Drosophila melanogaster inzwischen sehr gut untersucht ist, fehlen bei den meisten Insektengruppen immernoch eingehende Untersuchungen. Fast nichts ist über die molekulare Basis von circadianen Rhythmen bei der Schabe Rhyparobia maderae bekannt, obwohl diese Art bereits seit Langem als Modellorganismus in der Chronobiologie dient. Um mit der Forschung am molekularen, circadianen System von R. maderae zu beginnen, wurde die Struktur und das Expressionsprofil der core feedback loop Gene per, tim1 und cry2 analysiert. Mittels degenerierten Primern und RACE konnte das vollständige offene Leseraster (OLR) von rmPer und rmCry2, und ein Teil des rmTim1 OLR kloniert werden. Eine phylogenetische Analyse gruppierte rmPER und rmCRY2 gemeinsam mit den Orthologa hemimetaboler Insekten. Viele bei D. melanogaster funktionell charakterisierte Domänen sind bei diesen Proteinen konserviert, was auf eine ähnliche Funktion in der inneren Uhr von R. maderae hinweist. Mittels quantitativer PCR konnte gezeigt werden, dass die mRNA von rmPer, rmTim1 und rmCry2 in verschiedenen Lichtregimen in der gleichen Phasenlage Tageszeit-abhängig schwankt. Die Phasenlage stellte sich bei unterschiedlichen Photoperioden jeweils relativ zum Beginn der Skotophase ein, mit Maxima in der ersten Hälfte der Nacht. Auch im Dauerdunkel zeigen sich Rhythmen in der rmTim1 und rmCry2 Expression. Die Amplitude der rmPer Expressionsrhythmen war jedoch so gering, dass keine signifikanten Unterschiede zwischen den einzelnen Zeitgeberzeiten (ZT) festgestellt werden konnten. Mittels Laufrad-Assays wurde untersucht wie Kurz- und Langtag Lichtregime die Verhaltensrhythmen beeinflussen. Es konnten nur Unterschiede in der Periodenlänge unter freilaufenden Bedingungen festgestellt werden, wenn höhere Lichtintensitäten (1000lx) zur Synchronisation (entrainment) genutzt wurden. Die Periode des freilaufenden Rhythmus war bei Tieren aus dem Kurztag länger. Die photoperiodische Plastizität zeigte sich also auch auf Verhaltensebene, obwohl höhere Lichtintensitäten notwendig waren um einen Effekt zu beobachten. Basierend auf den Sequenzen der zuvor klonierten OLR wurden gegen rmPER, rmTIM1 und rmCRY2 gerichtete Antikörper hergestellt. Die Antikörper gegen rmPER und rmTIM1 erkannten in western blots sehr wahrscheinlich spezifisch das jeweilige Protein. Zeitreihen von Gehirngewebe-Homogenisaten zeigten keinen offensichtlichen circadianen Rhythmus in der Proteinkonzentration, wahrscheinlich auf Grund einer Oszillation mit niedriger Amplitude. In Immunhistochemischen Färbungen konnte nur mit dem gegen rmPER gerichteten Antikörper aus Kaninchen ein Signal beobachtet werden. Beinahe jede Zelle des Zentralnervensystems war rmPER-immunreaktiv im Zellkern. Es konnten keine Unterschiede zwischen den untersuchten ZTs festgestellt werden, ähnlich wie bei den western blot Zeitreihen. In dieser Studie konnten erstmals molekulare Daten der circadianen Uhr von R. maderae erfasst und dargestellt werden. Die Uhrgene per, tim1 und cry2 werden in dieser Schabenart exprimiert und ihre Domänenstruktur sowie das circadiane Expressionsmuster ähneln dem hypothetischen ursprünglichen Insektenuhrwerk, welches der circadianen Uhr von Vertebraten nahesteht. Das molekulare Uhrwerk von R. maderae kann sich an unterschiedliche Photoperioden anpassen, und diese Anpassungen manifestieren sich im Expressionsprofil der untersuchten Uhrgene ebenso wie im Verhalten.

A Systems Approach to the Torque Control of a Permanent Magnet Brushless Motor

Many approaches to force control have assumed the ability to command torques accurately. Concurrently, much research has been devoted to developing accurate torque actuation schemes. Often, torque sensors have been utilized to close a feedback loop around output torque. In this paper, the torque control of a brushless motor is investigated through: the design, construction, and utilization of a joint torque sensor for feedback control; and the development and implementation of techniques for phase current based feedforeward torque control. It is concluded that simply closing a torque loop is no longer necessarily the best alternative since reasonably accurate current based torque control is achievable.

Using Recurrent Networks for Dimensionality Reduction

This report explores how recurrent neural networks can be exploited for learning high-dimensional mappings. Since recurrent networks are as powerful as Turing machines, an interesting question is how recurrent networks can be used to simplify the problem of learning from examples. The main problem with learning high-dimensional functions is the curse of dimensionality which roughly states that the number of examples needed to learn a function increases exponentially with input dimension. This thesis proposes a way of avoiding this problem by using a recurrent network to decompose a high-dimensional function into many lower dimensional functions connected in a feedback loop.

A simple model of multiple equilibria and default. CEPS Working Document No. 366, 16 July 2012

This Working Document by Daniel Gros presents a simple model that incorporates two types of sovereign default cost: first, a lump-sum cost due to the fact that the country does not service its debt fully and is recognised as being in default status, by ratings agencies, for example. Second, a cost that increases with the size of the losses (or haircut) imposed on creditors whose resistance to a haircut increases with the proportional loss inflicted upon them. One immediate implication of the model is that under some circumstances the creditors have a (collective) interest to forgive some debt in order to induce the country not to default. The model exhibits a potential for multiple equilibria, given that a higher interest rate charged by investors increases the debt service burden and thus the temptation to default. Under very high debt levels credit rationing can set in as the feedback loop between higher interest rates and the higher incentive to default can become explosive. The introduction of uncertainty makes multiple equilibria less likely and reduces their range.

The fiscal implications of a banking union. Bruegel Policy Brief 2012/02 [3?], September 2012

Systemic banking crises are a threat to all countries whatever their development level. They can entail major fiscal costs that can undermine the sustainability of public finances. More than anywhere else, however, a number of euro-area countries have been affected by a lethal negative feedback loop between banking and sovereign risk, followed by disintegration of the financial system, real economic fragmentation and the exposure of the European Central Bank. Recognising the systemic dimension of the problem, the Euro-Area Summit of June 2012 called for the creation of a banking union with common supervision and the possibility for the European Stability Mechanism to recapitalise banks directly.

The Greek debt trap: an escape plan. Bruegel Policy Contribution 2012/19, 7 November 2012

Without corrective measures, Greek public debt will exceed 190 percent of GDP, instead of peaking at the anyway too-high target ratio of 167 percent of GDP of the March 2012 financial assistance programme. The rise is largely due to a negative feedback loop between high public debt and the collapse in GDP, and endangers Greek membership of the euro area. But a Greek exit would have devastating impacts both inside and outside Greece. A small reduction in the interest rate on bilateral loans, the exchange of European Central Bank holdings, buy-back of privately-held debt, and frontloading of some privatisation receipts are unlikely to be sufficient. A credible resolution should involve the reduction of the official lending rate to zero until 2020, an extension of the maturity of all official lending, and indexing the notional amount of all official loans to Greek GDP. Thereby, the debt ratio would fall below 100 percent of GDP by 2020, and if the economy deteriorates further, there will not be a need for new arrangements. But if growth is better than expected, official creditors will also benefit. In exchange for such help, the fiscal sovereignty of Greece should be curtailed further. An extended privatisation plan and future budget surpluses may be used to pay back the debt relief. The Greek fiscal tragedy highlights the need for a formal debt restructuring mechanism

The known unknowns and the unknown unknowns of the EMU. Bruegel Policy Contribution 2012/18, October 2012

Extensive prior research on the economics of European monetary union highlighted some potential risks (the known unknowns) but overlooked others (the unknown unknowns). Asymmetries among participating countries, the potentially destabilising character of a one-size-fits all monetary policy, the weakness of adjustment mechanisms, the lack of incentives for fiscal discipline, the possibility of sovereign solvency crises and their adverse consequences were all known and understood. But policymakers often relied on a complacent reading of the evidence. • The potential for financial disruption was vastly underestimated. Economists generally did not consider, or underestimated, the possibility of balance of payment crises such as those experienced by southern European countries, or the risk of a feedback loop between banks and sovereigns. • Remedying EMU’s systemic deficiencies is on the policy agenda. Banking union would go a long way towards addressing the fault lines. The urgent question for economists is if it is going to be enough and, if not, what else should complement the ‘bare-bones’ EMU of Maastricht.

How active gaze informs the hand in sequential pointing movements

Visual information is vital for fast and accurate hand movements. It has been demonstrated that allowing free eye movements results in greater accuracy than when the eyes maintain centrally fixed. Three explanations as to why free gaze improves accuracy are: shifting gaze to a target allows visual feedback in guiding the hand to the target (feedback loop), shifting gaze generates ocular-proprioception which can be used to update a movement (feedback-feedforward), or efference copy could be used to direct hand movements (feedforward). In this experiment we used a double-step task and manipulated the utility of ocular-proprioceptive feedback from eye to head position by removing the second target during the saccade. We confirm the advantage of free gaze for sequential movements with a double-step pointing task and document eye-hand lead times of approximately 200 ms for both initial movements and secondary movements. The observation that participants move gaze well ahead of the current hand target dismisses foveal feedback as a major contribution. We argue for a feedforward model based on eye movement efference as the major factor in enabling accurate hand movements. The results with the double-step target task also suggest the need for some buffering of efference and ocular-proprioceptive signals to cope with the situation where the eye has moved to a location ahead of the current target for the hand movement. We estimate that this buffer period may range between 120 and 200 ms without significant impact on hand movement accuracy.

'Flat phase' PID controllers

Flat Phase PID Controllers have the property that the phase of the transfer function round the associated feedback loop is constant or flat around the design frequency, with the aim that the phase margin and overshoot to a step response is unaffected when the gain of the device under control changes. Such designs have been achieved using Bode Integrals and by ensuring the phase is the same at two frequencies. This paper extends the ‘two frequency’ controller and describes a novel three frequency controller. The different design strategies arc compared.

Biotic carbon feedbacks in a materially-closed soil-vegetation-atmosphere system

The magnitude and direction of the coupled feedbacks between the biotic and abiotic components of the terrestrial carbon cycle is a major source of uncertainty in coupled climate–carbon-cycle models1, 2, 3. Materially closed, energetically open biological systems continuously and simultaneously allow the two-way feedback loop between the biotic and abiotic components to take place4, 5, 6, 7, but so far have not been used to their full potential in ecological research, owing to the challenge of achieving sustainable model systems6, 7. We show that using materially closed soil–vegetation–atmosphere systems with pro rata carbon amounts for the main terrestrial carbon pools enables the establishment of conditions that balance plant carbon assimilation, and autotrophic and heterotrophic respiration fluxes over periods suitable to investigate short-term biotic carbon feedbacks. Using this approach, we tested an alternative way of assessing the impact of increased CO2 and temperature on biotic carbon feedbacks. The results show that without nutrient and water limitations, the short-term biotic responses could potentially buffer a temperature increase of 2.3 °C without significant positive feedbacks to atmospheric CO2. We argue that such closed-system research represents an important test-bed platform for model validation and parameterization of plant and soil biotic responses to environmental changes.