955 resultados para Time-scale
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Past sea-surface conditions over the northern North Atlantic during the last glacial maximum were examined from the study of 61 deep-sea cores. The last glacial maximum time slice studied here corresponds to an interval between Heinrich layers H2 and H1, and spanning about 20-16 ka on a 14C time scale. Transfer functions based on dinocyst assemblages were used to reconstruct sea-surface temperature, salinity, and sea-ice cover. The results illustrate extensive sea-ice cover along the eastern Canadian margins and sea-ice spreading, only during winter, over most of the northern North Atlantic. On the whole, much colder winter prevailed, despite relatively mild conditions in August (10-15°C at most offshore sites), thus suggesting a larger seasonal contrast of temperatures than today. Lower salinity than at present is reconstructed, especially along the eastern Canadian and Scandinavian margins, likely because of meltwater supply from the surrounding ice sheets. These reconstructions contrast with those established by CLIMAP on the basis of planktonic foraminifera. These differences are discussed with reference to the stratigraphical frame of the last glacial maximum, which was not the coldest phase of the last glacial stage. The respective significance of dinocyst and foraminifer records is also examined in terms of the thermohaline characteristics of surface waters and the vertical structure of upper water masses, which was apparently much more stratified than at present in the northern North Atlantic, thus preventing deep-water formation.
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L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.
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The dynamical evolution of dislocations in plastically deformed metals is controlled by both deterministic factors arising out of applied loads and stochastic effects appearing due to fluctuations of internal stress. Such type of stochastic dislocation processes and the associated spatially inhomogeneous modes lead to randomness in the observed deformation structure. Previous studies have analyzed the role of randomness in such textural evolution but none of these models have considered the impact of a finite decay time (all previous models assumed instantaneous relaxation which is "unphysical") of the stochastic perturbations in the overall dynamics of the system. The present article bridges this knowledge gap by introducing a colored noise in the form of an Ornstein-Uhlenbeck noise in the analysis of a class of linear and nonlinear Wiener and Ornstein-Uhlenbeck processes that these structural dislocation dynamics could be mapped on to. Based on an analysis of the relevant Fokker-Planck model, our results show that linear Wiener processes remain unaffected by the second time scale in the problem but all nonlinear processes, both Wiener type and Ornstein-Uhlenbeck type, scale as a function of the noise decay time τ. The results are expected to ramify existing experimental observations and inspire new numerical and laboratory tests to gain further insight into the competition between deterministic and random effects in modeling plastically deformed samples.
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Head motion during a Positron Emission Tomography (PET) brain scan can considerably degrade image quality. External motion-tracking devices have proven successful in minimizing this effect, but the associated time, maintenance, and workflow changes inhibit their widespread clinical use. List-mode PET acquisition allows for the retroactive analysis of coincidence events on any time scale throughout a scan, and therefore potentially offers a data-driven motion detection and characterization technique. An algorithm was developed to parse list-mode data, divide the full acquisition into short scan intervals, and calculate the line-of-response (LOR) midpoint average for each interval. These LOR midpoint averages, known as “radioactivity centroids,” were presumed to represent the center of the radioactivity distribution in the scanner, and it was thought that changes in this metric over time would correspond to intra-scan motion.
Several scans were taken of the 3D Hoffman brain phantom on a GE Discovery IQ PET/CT scanner to test the ability of the radioactivity to indicate intra-scan motion. Each scan incrementally surveyed motion in a different degree of freedom (2 translational and 2 rotational). The radioactivity centroids calculated from these scans correlated linearly to phantom positions/orientations. Centroid measurements over 1-second intervals performed on scans with ~1mCi of activity in the center of the field of view had standard deviations of 0.026 cm in the x- and y-dimensions and 0.020 cm in the z-dimension, which demonstrates high precision and repeatability in this metric. Radioactivity centroids are thus shown to successfully represent discrete motions on the submillimeter scale. It is also shown that while the radioactivity centroid can precisely indicate the amount of motion during an acquisition, it fails to distinguish what type of motion occurred.
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Repetitive Ca2+ transients in dendritic spines induce various forms of synaptic plasticity by transmitting information encoded in their frequency and amplitude. CaMKII plays a critical role in decoding these Ca2+ signals to initiate long-lasting synaptic plasticity. However, the properties of CaMKII that mediate Ca2+ decoding in spines remain elusive. Here, I measured CaMKII activity in spines using fast-framing two-photon fluorescence lifetime imaging. Following each repetitive Ca2+ elevations, CaMKII activity increased in a stepwise manner. This signal integration, at the time scale of seconds, critically depended on Thr286 phosphorylation. In the absence of Thr286 phosphorylation, only by increasing the frequency of repetitive Ca2+ elevations could high peak CaMKII activity or plasticity be induced. In addition, I measured the association between CaMKII and Ca2+/CaM during spine plasticity induction. Unlike CaMKII activity, association of Ca2+/CaM to CaMKII plateaued at the first Ca2+ elevation event. This result indicated that integration of Ca2+ signals was initiated by the binding of Ca2+/CaM and amplified by the subsequent increases in Thr286-phosphorylated form of CaMKII. Together, these findings demonstrate that CaMKII functions as a leaky integrator of repetitive Ca2+ signals during the induction of synaptic plasticity, and that Thr286 phosphorylation is critical for defining the frequencies of such integration.
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Brain injury due to lack of oxygen or impaired blood flow around the time of birth, may cause long term neurological dysfunction or death in severe cases. The treatments need to be initiated as soon as possible and tailored according to the nature of the injury to achieve best outcomes. The Electroencephalogram (EEG) currently provides the best insight into neurological activities. However, its interpretation presents formidable challenge for the neurophsiologists. Moreover, such expertise is not widely available particularly around the clock in a typical busy Neonatal Intensive Care Unit (NICU). Therefore, an automated computerized system for detecting and grading the severity of brain injuries could be of great help for medical staff to diagnose and then initiate on-time treatments. In this study, automated systems for detection of neonatal seizures and grading the severity of Hypoxic-Ischemic Encephalopathy (HIE) using EEG and Heart Rate (HR) signals are presented. It is well known that there is a lot of contextual and temporal information present in the EEG and HR signals if examined at longer time scale. The systems developed in the past, exploited this information either at very early stage of the system without any intelligent block or at very later stage where presence of such information is much reduced. This work has particularly focused on the development of a system that can incorporate the contextual information at the middle (classifier) level. This is achieved by using dynamic classifiers that are able to process the sequences of feature vectors rather than only one feature vector at a time.
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L’estradiol (E2) est une hormone femelle qui joue un rôle essentiel, à la fois dans la régulation et dans la détermination de certaines conditions physiologiques in vivo, telle que la différenciation et la prolifération cellulaire. Lorsque l’E2 est donné en supplément, par exemple dans le cas de thérapie hormonale, deux effets sont observés, un effet génomique et un effet non-génomique, de par son interaction avec les récepteurs à œstrogène du noyau ou de la membrane cellulaire, respectivement. L’effet non-génomique est plus difficile à étudier biologiquement parce que l’effet se produit sur une échelle de temps extrêmement courte et à cause de la nature hydrophobe de l’E2 qui réduit sa biodisponibilité et donc son accessibilité aux cellules cibles. C’est pourquoi il est nécessaire de développer des systèmes d’administration de l’E2 qui permettent de n’étudier que l’effet non-génomique de l’œstrogène. Une des stratégies employée consiste à greffer l’E2 à des macromolécules hydrophiles, comme de l’albumine de sérum bovin (BSA) ou des dendrimères de type poly(amido)amine, permettant de maintenir l’interaction de l’E2 avec les récepteurs d’œstrogène de la membrane cellulaire et d’éviter la pénétration de l’E2 dans le noyau des cellules. Toutefois, ces systèmes macromolécules-E2 sont critiquables car ils sont peu stables et l’E2 peut se retrouver sous forme libre, ce qui affecte sa localisation cellulaire. L’objectif de cette thèse est donc de développer de nouvelles plateformes fonctionnalisées avec de l’E2 en utilisant les approches de synthèses ascendantes et descendantes. Le but de ces plateformes est de permettre d’étudier le mécanisme de l’effet non-génomique de l’E2, ainsi que d’explorer des applications potentielles dans le domaine biomédical. L’approche ascendante est basée sur un ligand d’E2 activé, l’acide 17,α-éthinylestradiol-benzoïque, attaché de façon covalente à un polymère de chitosan avec des substitutions de phosphorylcholine (CH-PC-E2). L’estradiol est sous forme de pro-drogue attachée au polymère qui s’auto-assembler pour former un film. L’effet biologique de la composition chimique du film de chitosan-phosphorylcholine a été étudié sur des cellules endothéliales. Les films de compositions chimiques différentes ont préalablement été caractérisés de façon physicochimique. La topographie de la surface, la charge de surface, ainsi que la rhéologie des différents films contenant 15, 25, ou 40% molaires de phosphorylcholine, ont été étudiés par microscopie à force atomique (AFM), potentiel zêta, résonance plasmonique de surface et par microbalance à cristal de quartz avec dissipation (QCM-D). Les résultats de QCM-D ont montré que plus la part molaire en phosphorylcholine est grande moins il y a de fibrinogène qui s’adsorbe sur le film de CH-PC. Des cellules humaines de veine ombilicale (HUVECs) cultivées sur des films de CH-PC25 et de CH-PC40 forment des amas cellulaire appelés sphéroïdes au bout de 4 jours, alors que ce n’est pas le cas lorsque ces cellules sont cultivées sur des films de CH-PC15. L’attachement de l’estradiol au polymère a été caractérisé par plusieurs techniques, telles que la résonance magnétique nucléaire de proton (1H NMR), la spectroscopie infrarouge avec transformée de Fourier à réfraction totale atténuée (FTIR-ATR) et la spectroscopie UV-visible. La nature hydrogel des films (sa capacité à retenir l’eau) ainsi que l’interaction des films avec des récepteurs à E2, ont été étudiés par la QCM-D. Des études d’imagerie cellulaires utilisant du diacétate de diaminofluoresceine-FM ont révélé que les films hydrogels de CH-PC-E2 stimulent la production d’oxyde nitrique par les cellules endothéliales, qui joue un rôle protecteur pour le système cardiovasculaire. L’ensemble de ces études met en valeur les rôles différents et les applications potentielles qu’ont les films de type CH-PC-E2 et CH-PC dans le cadre de la médecine cardiovasculaire régénérative. L’approche descendante est basée sur l’attachement de façon covalente d’E2 sur des ilots d’or de 2 μm disposés en rangées et espacés par 12 μm sur un substrat en verre. Les ilots ont été préparés par photolithographie. La surface du verre a quant à elle été modifiée à l’aide d’un tripeptide cyclique, le cRGD, favorisant l’adhésion cellulaire. L’attachement d’E2 sur les surfaces d’or a été suivi et confirmé par les techniques de SPR et de QCM-D. Des études d’ELISA ont montré une augmentation significative du niveau de phosphorylation de la kinase ERK (marqueur important de l’effet non-génomique) après 1 heure d’exposition des cellules endothéliales aux motifs alternant l’E2 et le cRGD. Par contre lorsque des cellules cancéreuses sont déposées sur les surfaces présentant des motifs d’E2, ces cellules ne croissent pas, ce qui suggère que l’E2 n’exerce pas d’effet génomique. Les résultats de l’approche descendante montrent le potentiel des surfaces présentant des motifs d’E2 pour l’étude des effets non-génomiques de l’E2 dans un modèle in vitro.
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Export production is an important component of the carbon cycle, modulating the climate system by transferring CO2 from the atmosphere to the deep ocean via the biological pump. Here we use barite accumulation rates to reconstruct export production in the eastern equatorial Pacific over the past 4.3 Ma. We find that export production fluctuated considerably on multiple time scales. Export production was on average higher (51 g C/m**2/yr) during the Pliocene than the Pleistocene (40 g C/m**2/yr), decreasing between 3 and 1 Ma (from more than 60 to 20 g C/m**2/yr) followed by an increase over the last million years. These trends likely reflect basin-scale changes in nutrient inventory and ocean circulation. Our record reveals decoupling between export production and temperatures on these long (million years) time scale. On orbital time scales, export production was generally higher during cold periods (glacial maxima) between 4.3 and 1.1 Ma. This could be due to stronger wind stress and higher upwelling rates during glacial periods. A shift in the timing of maximum export production to deglaciations is seen in the last ~1.1 million years. Results from this study suggest that, in the eastern equatorial Pacific, mechanisms that affect nutrient supply and/or ecosystem structure and in turn carbon export on orbital time scales differ from those operating on longer time scales and that processes linking export production and climate-modulated oceanic conditions changed about 1.1 million years ago. These observations should be accounted for in climate models to ensure better predictions of future climate change.
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Coral palaeoclimatic studies are under way at many sites throughout the wet tropics. However, arid environments have received less attention. Here we report a high-resolution, 63 yr record of coral d18O and d13C extracted from a Porites colony from the Dahlak Archipelago, off the Eritrean coast, in the southern Red Sea. The annual cycles of the coral d18O and d13C are inversely related while their inter-annual variations show a strong positive correlation, with similar inter-decadal trends. Inter-annual variations in coral d18O show a relatively weak correlation with the southern Red Sea SST, but are strongly correlated with the Indian Ocean SST, especially on the decadal time-scale. The range of the inter-annual variations in the coral d18O is high compared to changes in local SST, due to the amplifying effect of simultaneous changes in water isotopic composition. Due to this amplification of the climate signal the coral provides a better indication of regional oceangraphic behaviour than the local SST record. The norrtheast monsoon signal in the coral d18O dominates the mean annual signal and shows the best correlation with the instrumental data sets. It appears that variations in the coral d18O are controlled mainly by variations in the intensity of surface water influx from the Indian Ocean to the Red Sea during the winter northeast monsoon. Of particular significance is that the decadal time-scale variations in the coral skeletal d18O are closely correlated with both the Indian Ocean SST and with variations in the Pacific-based Southern Oscillation index. That is, isotopically light coral skeleton, indicating strong NE monsoon Red Sea inflow, correlates with periods of high Indian Ocean SST and with predominantly negative (El Nino) phases of the Southern Oscillation. The simultaneous nature of inter-decadal changes in Asian monsoon and ENSO behaviour suggest pan-Indo-Pacific tropical climate reorganisation and evolution.
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Accurate age models are a tool of utmost important in paleoclimatology. Constraining the rate and pace of past climate change are at the core of paleoclimate research, as such knowledge is crucial to our understanding of the climate system. Indeed, it allows for the disentanglement of the various drivers of climate change. The scarcity of highly resolved sedimentary records from the middle Eocene (Bartonian - Lutetian Stages; 47.8 - 37.8 Ma) has led to the existence of the "Eocene astronomical time scale gap" and hindered the establishment of a comprehensive astronomical time scale (ATS) for the entire Cenozoic. Sediments from the Newfoundland Ridge drilled during Integrated Ocean Drilling Program (IODP) Expedition 342 span the Eocene gap at an unprecedented stratigraphic resolution with carbonate bearing sediments. Moreover, these sediments exhibit cyclic lithological changes that allow for an astronomical calibration of geologic time. In this study, we use the dominant obliquity imprint in XRF-derived calcium-iron ratio series (Ca/Fe) from three sites drilled during IODP Expedition 342 (U1408, U1409, U1410) to construct a floating astrochronology. We then anchor this chronology to numerical geological time by tuning 173-kyr cycles in the amplitude modulation pattern of obliquity to an astronomical solution. This study is one of the first to use the 173-kyr obliquity amplitude cycle for astrochronologic purposes, as previous studies primarily use the 405-kyr long eccentricity cycle as a tuning target to calibrate the Paleogene geologic time scale. We demonstrate that the 173-kyr cycles in obliquity's amplitude are stable between 40 and 50 Ma, which means that one can use the 173-kyr cycle for astrochronologic calibration in the Eocene. Our tuning provides new age estimates for magnetochron reversals C18n.1n - C21r and a stratigraphic framework for key sites from Expedition 342 for the Eocene. Some disagreements emerge when we compare our tuning for the interval between C19r and C20r with previous tuning attempts from the South Atlantic. We therefore present a revision of the original astronomical interpretations for the latter records, so that the various astrochronologic age models for the middle Eocene in the North- and South-Atlantic are consistent.
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In recent years enormous success has been achieved in varve counting of the Eifel maar lakes, but a detailed correlation with the biostratigraphy has been missing. In this paper, we present new palynological results of the Lateglacial sequences from Holzmaar Lake and Meerfelder Maar Lake based on annually laminated sediments. In particular, the Meerfelder Maar has great potential, because, in contrast to the Holzmaar, the sequence between the Ulmener Maar Tephra (11 000 varve years BP) and the Laacher See Tephra (12 880 varve years BP) including the Younger Dryas is undisturbed and complete. Therefore, we currently use the Meerfelder Maar chronology (Brauer et al., 1999b) as an independent varve calendar for the biostratigraphy of the Lateglacial. The palynological signals of both maar lakes are in good agreement and can easily be correlated with one another and with type sections/type regions in northwestern Germany and Jutland. The sequences of the Eifel maar lakes have the quality of hypostratotypes with regional biozones based on an absolute time scale.
Radiocarbon age, Mg/Ca and d18O measurements on planktonic foraminifera of sediment core GeoB12605-3
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The sea surface temperature (SST) of the tropical Indian Ocean is a major component of global climate teleconnections. While the Holocene SST history is documented for regions affected by the Indian and Arabian monsoons, data from the near-equatorial western Indian Ocean are sparse. Reconstructing past zonal and meridional SST gradients requires additional information on past temperatures from the western boundary current region. We present a unique record of Holocene SST and thermocline depth variations in the tropical western Indian Ocean as documented in foraminiferal Mg/Ca ratios and d18O from a sediment core off northern Tanzania. For Mg/Ca and thermocline d18O, most variance is concentrated in the centennial to bicentennial periodicity band. On the millennial time scale, an early to mid-Holocene (~7.8-5.6 ka) warm phase is followed by a temperature drop by up to 2°C, leading to a mid-Holocene cool interval (5.6-4.2 ka). The shift is accompanied by an initial reduction in the difference between surface and thermocline foraminiferal d18O, consistent with the thickening of the mixed layer and suggestions of a strengthened Walker circulation. However, we cannot confirm the expected enhanced zonal SST gradient, as the cooling of similar magnitude had previously been found in SSTs from the upwelling region off Sumatra and in Flores air temperatures. The SST pattern probably reflects the tropical Indian Ocean expression of a large-scale climate anomaly rather than a positive Indian Ocean Dipole-like mean state.