Classical Langevin dynamics of a charged particle moving on a sphere and diamagnetism: A surprise

It is generally known that the orbital diamagnetism of a classical system of charged particles in thermal equilibrium is identically zero —the Bohr-van Leeuwen theorem. Physically, this null result derives from the exact cancellation of the orbital diamagnetic moment associated with the complete cyclotron orbits of the charged particles by the paramagnetic moment subtended by the incomplete orbits skipping the boundary in the opposite sense. Motivated by this crucial but subtle role of the boundary, we have simulated here the case of a finite but unbounded system, namely that of a charged particle moving on the surface of a sphere in the presence of an externally applied uniform magnetic field. Following a real space-time approach based on the classical Langevin equation, we have computed the orbital magnetic moment that now indeed turns out to be non-zero and has the diamagnetic sign. To the best of our knowledge, this is the first report of the possibility of finite classical diamagnetism in principle, and it is due to the avoided cancellation.

Learning Temporal Alignment Uncertainty for Efficient Event Detection

In this paper we tackle the problem of efficient video event detection. We argue that linear detection functions should be preferred in this regard due to their scalability and efficiency during estimation and evaluation. A popular approach in this regard is to represent a sequence using a bag of words (BOW) representation due to its: (i) fixed dimensionality irrespective of the sequence length, and (ii) its ability to compactly model the statistics in the sequence. A drawback to the BOW representation, however, is the intrinsic destruction of the temporal ordering information. In this paper we propose a new representation that leverages the uncertainty in relative temporal alignments between pairs of sequences while not destroying temporal ordering. Our representation, like BOW, is of a fixed dimensionality making it easily integrated with a linear detection function. Extensive experiments on CK+, 6DMG, and UvA-NEMO databases show significant performance improvements across both isolated and continuous event detection tasks.

Forms of relativistic dynamics with World Line Condition and separability

he Dirac generator formalism for relativistic Hamiltonian dynamics is reviewed along with its extension to constraint formalism. In these theories evolution is with respect to a dynamically defined parameter, and thus time evolution involves an eleventh generator. These formulations evade the No-Interaction Theorem. But the incorporation of separability reopens the question, and together with the World Line Condition leads to a second no-interaction theorem for systems of three or more particles. Proofs are omitted, but the results of recent research in this area is highlighted.

Temporal expression of G-protein-coupled receptor 54 (GPR54), gonadotropin-releasing hormones (GnRH), and dopamine receptor D2 (drd2) in pubertal female grey mullet, Mugil cephalus.

The G-protein-coupled receptor 54 (muGPR54) cDNA was cloned from the brain of the grey mullet, and its expression level, as well as those of the gonadotropin-releasing hormones (GnRH1, GnRH2, GnRH3) and dopamine receptor D2 (drd2), in the brain, pituitary and ovary of pubertal fish (early, intermediate, advanced) were determined by real-time quantitative RT-PCR (QPCR). The muGPR54 cDNA has an open reading frame of 1140 bp with a predicted 380 amino acid peptide, containing seven putative transmembrane domains and putative N-glycosylation and protein kinase C phosphorylation sites. QPCR results showed that the early stage of puberty in grey mullet is characterized by significantly high levels of expression of GPR54, GnRH and drd2 in the brain relative to the intermediate and advanced stages, except for GnRH1 that increased at the advanced stage of puberty. In the pituitary, drd2 expression declined significantly at the advanced stage relative to levels at the intermediate stage. Ovarian expression of GPR54 significantly increased from the intermediate stage of puberty relative to the early stage while that of GnRH1 acutely increased at the advanced stage of puberty. The ovarian expression of drd2 decreased as puberty progressed, but the changes were not significant. The results suggest the possible role of GPR54 and GnRH in positively regulating pubertal development in grey mullet and the dopaminergic inhibition of reproductive function mediated by drd2.

Spatio-temporal patterns in maturation of the chokka squid (Loligo vulgaris reynaudii) off the coast of South Africa

Knowledge of the temporal and spatial characteristics of chokka squid (Loligo vulgaris reynaudii) biology in South African waters is limited, so the possibility of there being a geographically fragmented stock was examined by investigating the distribution of maturity patterns for the species, covering all known spawning areas and using both historical and recent data. Gonadosomatic indices (GSI) varied between year-round consistency and apparent seasonal peaks in both summer and winter; there was no clear spatial pattern. Monthly percentage maturity provided further evidence for two peak reproductive periods each year, although mature squid were present throughout. Sex ratios demonstrated great variability between different areas and life history stages. Male-biased sex ratios were only apparent on the inshore spawning grounds and ranged between 1.118:1 and 4.267:1. Size at sexual maturity was also seasonal, squid maturing smaller in winter/spring than in summer/autumn. Also, squid in the east matured smaller than squid in the west. Although the results from the present study do not provide conclusive evidence of distinct geographic populations, squid likely spawn over a significantly larger area of the Agulhas Bank than previously estimated, and squid on the west coast of South Africa may return to spawn on the western portion of the Agulhas Bank. It remains likely, however, that the east and west coast populations are a single stock and that migration of juveniles to the west coast and their subsequent return as sub-adults is an integral but non-essential and variable part of the life history.

Conserved water-mediated H-bonding dynamics of catalytic Asn 175 in plant thiol protease

The role of invariant water molecules in the activity of plant cysteine protease is ubiquitous in nature. On analysing the 11 different Protein DataBank (PDB) structures of plant thiol proteases, the two invariant water molecules W I and W2 (W220 and W222 in the template 1PPN structure) were observed to form H-bonds with the Ob atom of Asn 175. Extensive energy minimization and molecular dynamics simulation studies up to 2 ns on all the PDB and solvated structures clearly revealed the involvement of the H-bonding association of the two water molecules in fixing the orientation of the asparagine residue of the catalytic triad. From this study, it is suggested that H-bonding of the water molecule at the W1 invariant site better stabilizes the Asn residue at the active site of the catalytic triad.

Dynamics Of Thermotropic Liquid Crystals Across The Isotropic-Nematic Transition And Their Similarity With Glassy Relaxation In Supercooled Liquids

No abstract.

Proton magnetic resonance study of molecular dynamics in (NH4)2CdI4

Proton magnetic resonance and spin-lattice relaxation studies have been carried out on (NH4)2CdI4 as a function of temperature (77–400 K) and Larmor frequency (10, 20 and 30 MHz). The T1 data indicate isotropic tumbling of ammonium ions at equivalent sites till 160 K. There is an indication of a phase transition at 265 K, the activation energy for molecular reorientation increases from 2.8 kcal/mole to 4.6 kcal/mole. The relaxation results and the linewidth data support the presence of two inequivalent sites at low temperatures, one having an environment corresponding to near-rigid-lattice limit and the other undergoing fast reorientations. The behaviour of the free induction decay with temperature below 120 K suggests a coherent motion for the faster species.

On the order of the fractional Laplacian in determining the spatio-temporal evolution of a space-fractional model of cardiac electrophysiology

Space-fractional operators have been used with success in a variety of practical applications to describe transport processes in media characterised by spatial connectivity properties and high structural heterogeneity altering the classical laws of diffusion. This study provides a systematic investigation of the spatio-temporal effects of a space-fractional model in cardiac electrophysiology. We consider a simplified model of electrical pulse propagation through cardiac tissue, namely the monodomain formulation of the Beeler-Reuter cell model on insulated tissue fibres, and obtain a space-fractional modification of the model by using the spectral definition of the one-dimensional continuous fractional Laplacian. The spectral decomposition of the fractional operator allows us to develop an efficient numerical method for the space-fractional problem. Particular attention is paid to the role played by the fractional operator in determining the solution behaviour and to the identification of crucial differences between the non-fractional and the fractional cases. We find a positive linear dependence of the depolarization peak height and a power law decay of notch and dome peak amplitudes for decreasing orders of the fractional operator. Furthermore, we establish a quadratic relationship in conduction velocity, and quantify the increasingly wider action potential foot and more pronounced dispersion of action potential duration, as the fractional order is decreased. A discussion of the physiological interpretation of the presented findings is made.

Temporal variation in arthropod sampling effectiveness: The case for using the beat sheet method in cotton

Predatory insects and spiders are key elements of integrated pest management (IPM) programmes in agricultural crops such as cotton. Management decisions in IPM programmes should to be based on a reliable and efficient method for counting both predators and pests. Knowledge of the temporal constraints that influence sampling is required because arthropod abundance estimates are likely to vary over a growing season and within a day. Few studies have adequately quantified this effect using the beat sheet, a potentially important sampling method. We compared the commonly used methods of suction and visual sampling to the beat sheet, with reference to an absolute cage clamp method for determining the abundance of various arthropod taxa over 5 weeks. There were significantly more entomophagous arthropods recorded using the beat sheet and cage clamp methods than by using suction or visual sampling, and these differences were more pronounced as the plants grew. In a second trial, relative estimates of entomophagous and phytophagous arthropod abundance were made using beat sheet samples collected over a day. Beat sheet estimates of the abundance of only eight of the 43 taxa examined were found to vary significantly over a day. Beat sheet sampling is recommended in further studies of arthropod abundance in cotton, but researchers and pest management advisors should bear in mind the time of season and time of day effects.

Spatial and temporal variation and effects of changes in management in discard rates from the commercial reef line fishery of the Great Barrier Reef, Australia

Discarding in commercially exploited fisheries has received considerable attention in the last decade, though only more recently in Australia. The Reef Line fishery (RLF) of the Great Barrier Reef (GBR) in Australia is a large-scale multi-sector, multi-species, highly regulated hook and line fishery with the potential for high levels of discarding. We used a range of data sources to estimate discard rates and discard quantities for the two main target groups of the RLF, the coral trout, Plectropomus spp, and the red throat emperor, Lethrinus miniatus, and investigated possible effects on discarding of recent changes in management of the fishery. Fleet-wide estimates of total annual quantities discarded from 1989 to 2003 were 292-622 t and 33-95 t for coral trout and red throat emperor, respectively. Hypothetical scenarios of high-grading after the introduction of a total allowable commercial catch for coral trout resulted in increases in discard quantities up to 3895 t, while no high-grading still meant 421 t were discarded. Increasing the minimum size limit of red throat emperor from 35 to 38 cm also increased discards to an estimated 103 t. We provide spatially and temporally explicit estimates of discarding for the two most important species in the GBR RLF of Australia to demonstrate the importance of accounting for regional variation in quantification of discarding. Effects of management changes on discarding are also highlighted. This study provides a template for exploring discarding levels for other species in the RLF and elsewhere.

Recruitment dynamics of invasive species in rainforest habitats following Cyclone Larry

In tropical forests, natural disturbance creates opportunities for species to claim previously utilized space and resources and is considered an important mechanism in the maintenance of species diversity. However, ecologists have long recognized that disturbance also promotes exotic plant invasions. Cyclones cause extensive defoliation, loss of major branches and multiple tree falls, resulting in a significantly more open canopy and increased light and heat levels in the understorey. The widespread and massive disturbance caused by cyclones provides ideal conditions for rapid recruitment and spread of invasive species. The ecological roles of invasive species in rainforest habitats following such a severe disturbance are poorly understood. Severe category 4 Cyclone Larry crossed the North Queensland coast in March 2006 causing massive disturbance to rainforest habitats from Tully to Cairns and west to the Atherton Tablelands. We established 10 plots in an area extensively damaged by this cyclone near El Arish in North Queensland. On each plot nine 2 × 2 m quadrats were established with three quadrats per plot in each of the following treatments: (i) complete debris removal down to the soil layer, (ii) removal of coarse woody debris only, and (iii) uncleared. We monitored recruitment, growth and mortality of all native and invasive species in the 90 quadrats every 3 months since the cyclone. Here we present the recruitment dynamics of invasive species across the study area in relation to the level of disturbance, the type of quadrat treatment, and the diversity and abundance of the native recruiting flora over the first 12 months post-cyclone. Our results suggest that invasive species will mostly comprise a transient component of the flora in the early stages of the successional response. However, some species may have longer-term effects on the successional trajectory of the rainforest and future forest composition and structure.

Spatial and temporal patterns of feral pig diggings in rainforests of north Queensland

Feral pigs (Sus scrofa) are believed to have a severe negative impact on the ecological values of tropical rainforests in north Queensland, Australia. Most perceptions of the environmental impacts of feral pigs focus on their disturbance of the soil or surface material (diggings). Spatial and temporal patterns of feral pig diggings were identified in this study: most diggings occurred in the early dry season and predominantly in moist soil (swamp and creek) microhabitats, with only minimal pig diggings found elsewhere through the general forest floor. The overall mean daily pig diggings were 0.09% of the rainforest floor. Most diggings occurred 3-4 months after the month of maximum rainfall. Most pig diggings were recorded in highland swamps, with over 80% of the swamp areas dug by pigs at some time during the 18-month study period. These results suggest that management of feral pig impacts should focus on protecting swamp and creek microhabitats in the rainforest, which are preferred by pigs for digging and which have a high environmental significance.

Temporal acuity in developmental dyslexia across the life span : Tactile, auditory, visual, and crossmodal estimations

Taustaa Kehityksellinen dysleksia (lukivaikeus) on erityinen lukemaan oppimisen vaikeus, johon liittyy usein myös vaikeuksia kirjoittamaan oppimisessa. Lukivaikeuden oletetaan useissa tapauksissa johtuvan vaikeudesta käsitellä kielen äännerakenteita (fonologinen prosessointi). Tämä poikkeavuus voi olla joko lukivaikeuden perimmäinen syy tai vaihtoehtoisesti ongelmat äänteiden käsittelyssä voivat heijastaa jotain vielä perustavamman tason vaikeutta. Eräs tällainen ehdotettu perustavan tasoin syy on poikkeavuus aistien toiminnoissa, erityisesti aistien aikatarkkuudessa. Aikatarkkuudella tarkoitetaan kykyä ja rajoja siinä, kuinka nopeasti esitettyä aistitiedon virtaa henkilö kykenee vastaanottamaan ja käsittelemään. Monet arjen toiminnot lukemisen rinnalla edellyttävät aistien erittäin tarkkaa ajallista erottelukykyä (esimerkiksi kuulo puheen ymmärtämisessä, tunto pintamateriaalin tunnistamisessa). Aikatarkkuusvaikeuksien esiintyvyyttä lukivaikeudessa on tutkittu aiemminkin, mutta yksimielisyyteen ei ole päästy siitä, onko kaikilla lukivaikeuksisilla näitä ongelmia tai mihin aisteihin vaikeudet mahdollisesti rajoittuvat. Myöskään ei tiedetä, havaitaanko aikatarkkuuden ongelmia kaiken ikäisillä lukivaikeuksisilla vai vaihteleeko mahdollinen ongelmien kuva iän mukana. Lisäksi on epäselvää, kuinka aikatarkkuuden ongelmat itseasiassa ovat yhteydessä kielen käsittelyn ja varsinaisen lukemisen vaikeuksiin. Tutkimussarjan aihe Tässä tutkimussarjassa aikatarkkuutta tutkittiin kolmessa yksittäisessä aistissa, joita olivat tunto, näkö ja kuulo, sekä kolmessa aistien välisessä yhdistelmässä, joita olivat audiotaktiilinen (kuulo-tunto), visuotaktiilinen (näkö-tunto) ja audiovisuaalinen (näkö-kuulo). Aikatarkkuutta arvioitiin kahdella eri menetelmällä, jotta saataisiin lisää tietoa siitä, missä tietyssä aikatarkkuuden osa-alueessa lukivaikeuksisilla mahdollisesti on vaikeuksia. Ensimmäisessä tehtävässä tutkittavan tuli arvioida, ovatko esitetyt ei-kielelliset ärsykkeet samanaikaisia vai eriaikaisia. Toisessa tehtävässä koehenkilön tuli arvioida esitettyjen ei-kielellisten ärsykkeiden esitysjärjestys. Molemmissa tehtävissä määriteltiin millisekuntitasolla (sekunnin tuhannesosa) se esitysnopeus, jolla koehenkilö kykeni arvioimaan ärsykkeiden ajalliset suhteet oikein. Englanninkielinen demonstraatio aikatarkkuustehtävistä löytyy internetistä (http://www.helsinki.fi/hum/ylpsy/neuropsy). Itse aikatarkkuustehtävien lisäksi tutkimussarjassa arvioitiin tutkimushenkilöiden päättelykykyä, kielellisiä toimintoja ja lukemista. Tutkimushenkilöt Tutkimuksiin osallistui 53 lukivaikeuksista ja 66 sujuvaa lukijaa, jotka oli jaettu kolmeen pääikäryhmään: lapset (8-12 vuotta), nuoret aikuiset (20-36 vuotta) ja ikääntyneemmät aikuiset (20-59 vuotta). Ikääntyneempien aikuisten ryhmä oli edelleen jaettu ikävuosikymmenluokkiin, mikä mahdollisti sen tutkimisen, vaikuttaako lisääntyvä aikuisikä lukivaikeuksisten aikatarkkuuteen (20-29, 30-39, 40-49 ja 50-59 -vuotiaat). Tutkimussarjan tulokset Aikatarkkuuden ongelmat lukivaikeuksisilla olivat yleistyneitä yli iän, aistien ja tehtävien Lukivaikeuksiset kaikissa pääikäryhmissä (lapset, nuoret aikuiset, ikääntyneemmän aikuiset) tarvitsivat samanikäisiä sujuvia lukijoita hitaamman esitystahdin, jotta he kykenivät arvioimaan ei-kielellisten ärsykkeiden ajallisen esitystavan oikein. Tämä aikatarkkuuden ongelma havaittiin lukivaikeuksisilla kaikissa aisteissa (tunto, kuulo, näkö) ja niiden yhdistelmissä (audiotaktiilinen, visuotaktiilinen, audiovisuaalinen). Lukivaikeuksisten aikatarkkuusongelmat ilmenivät edelleen molemmissa tehtävätyypeissä (samanaikaisuuden ja järjestyksen arvioinnissa). Aikatarkkuus ja sen ongelmat olivat yhteydessä äänteiden käsittelyyn Aikatarkkuus oli yhteydessä äänteiden käsittelykykyyn (fonologiseen prosessointiin), niin lapsilla kuin aikuisillakin, kaikissa aisteissa, niiden yhdistelmissä ja tehtävätyypeissä. Yhteys ei-kielellisen aikatarkkuuden ja kielellisten toimintojen välillä oli kuitenkin selkeämpi lukivaikeuksisilla kuin sujuvilla lukijoilla. Tämä tarkoittaa, että etenkin lukivaikeuksisilla ryhmätason huono aikatarkkuus oli yhteydessä huonoon äänteiden käsittelyyn (fonologiseen prosessointiin) ja päinvastoin. Suoraa yhteyttä lukemisen ja aikatarkkuuden välillä ei kuitenkaan havaittu. Lisääntyvä aikuisikä heikensi lukivaikeuksisten aikatarkkuutta suhteettoman paljon Tiedonkäsittelyn nopeuden on toistuvasti osoitettu hidastuvan normaalissa ikääntymisessä. Lisääntyvä aikuisikä (20-59 -vuotiailla) heikensikin sekä sujuvien että lukivaikeuksisten aikatarkkuutta. Toisin sanoen, mitä iäkkäämmästä aikuisesta oli kysymys, sitä hitaammin hänelle tuli esittää ärsykkeet, jotta hän kykeni arvioimaan niiden ajalliset suhteet oikein. Tämä ikään liittyvä tavanomainen hidastuminen oli kuitenkin yllättäen suhteettoman nopeaa lukivaikeuksisilla. Toisin sanoen, jo nuorilla lukivaikeuksisilla havaittu aikatarkkuuden vaikeus (ryhmäero verrattuna sujuviin lukijoihin) ei pysynyt saman suuruisena, vaan ryhmien ero kasvoi aikuisiän lisääntyessä. Tulosten merkitys Lukivaikeuden osoitettiin tässä tutkimussarjassa olevan yhteydessä yleistyneeseen vaikeuteen käsitellä ajassa nopeasti muuttuvaa ei-kielellistä aistitietoa (yli aistien ja niiden yhdistelmien, tehtävätyyppien, tutkittavien iän). Tämä osoittaa, että lukivaikeus ei ole ongelma, joka rajoittuu vain kielellisen materiaalin käsittelyn vaikeuksiin (äänteiden käsittely, lukeminen, kirjoittaminen). Nyt havaitut vaikeudet eivät myöskään rajoittuneet vain niihin aisteihin, jotka selkeimmin liittyvät lukemiseen (näkö) ja puhuttuun kieleen (kuulo); Ongelmia esiintyi myös muissa aisteissa (tunto). Lukivaikeuksisten lukijoiden ryhmätasolla havaittu aikatarkkuuden ongelma ei kuitenkaan heijastunut yksilötasolle; Jokainen lukivaikeuksinen ei ollut huono aikatarkkuustehtävissä. Näin ollen ei siis voida väittää, että kaikkien lukivaikeuksisten äänteiden käsittelyn tai lukemaan oppimisen vaikeudet voisivat selittyä aistien toimintojen poikkeavuudella. Aikatarkkuuden ongelmat eivät olleet yhteydessä varsinaiseen lukemiseen. Sekä lukivaikeuksisilla lapsilla että aikuisilla todettiin kuitenkin selkeä yhteys aikatarkkuuden ongelmien ja lukemaan oppimisen keskeisen ennakkoehdon, fonologisen prosessoinnin, välillä. Saattaa siis olla, että synnynnäinen aistien toimintojen poikkeavuus vaikuttaa yksilön suoriutumiseen jo ennen varsinaista lukemaan oppimista, kun ne taidot kehittyvät (fonologinen prosessointi), joille myöhempi lukemaan oppiminen perustuu. Ikäännyttäessä havaittu lukivaikeuksisten suhteettoman nopea aikatarkkuuden heikkeneminen osoittaa, että lukivaikeus ei voi olla ongelma, joka koskee vain lapsuusikää, tai vaikeus, joka johtuu vain kehityksen viivästymästä joka kurottaisiin iän myötä umpeen. Tulosten ymmärtämiseksi onkin muistettava kaksi seikkaa. Lukivaikeus on ensinnäkin yhdistetty synnynnäisiin, pieniin, poikkeavuuksiin aivojen rakenteissa ja toiminnoissa. Toisaalta tavanomaiseen ikääntymiseen liittyy se, että aivot kykenevät yhä huonommin korjaamaan ja kiertämään (kompensoimaan) pieniä vaurioita. Tämän perusteella tutkimussarjan tuloksista voidaan päätellä, että lukivaikeuksisten jo synnynnäisesti heikentyneet aivojen kompensointimahdollisuudet eivät ole yhtä tehokkaita puskuroimaan ikääntymisen tavanomaisia vaikutuksia kuin sujuvilla lukijoilla. Yllättävää kuitenkin on, että tämä korostunut heikkeneminen havaittiin jo suhteellisen nuorilla, työikäisillä, lukivaikeuksisilla, ennen 60 ikävuotta. Samanlaista ikäännyttäessä korostuvaa vaikeutta ei lukivaikeuksilla kuitenkaan havaittu päättelyssä, kielellisissä toiminnoissa tai itse lukemisessa. Vaikuttaakin siis siltä, että ne toiminnot, joita on harjaannutettu aktiivisesti, eivät heikkene kasvavan aikuisiän myötä yhtä suhteettomasti. Alkuperäiset artikkelit Laasonen M, Tomma-Halme J, Lahti-Nuuttila P, Service E, and Virsu V (2000) Rate of information segregation in developmentally dyslexic children, Brain and Language, 75(1), 66-81. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2001) Temporal order and processing acuity of visual, auditory, and tactile perception in developmentally dyslexic young adults, Cognitive, Affective, and Behavioral Neuroscience, 1(4), 394-410. Laasonen M, Service E, and Virsu V (2002) Crossmodal temporal order and processing acuity in developmentally dyslexic young adults, Brain and Language, 80(3), 340-354. Laasonen M, Lahti-Nuuttila P, and Virsu V (2002) Developmentally impaired processing speed decreases more than normally with age, NeuroReport, 13(9), 1111-1113.