Dysfunction in endoplasmic reticulum-mitochondria crosstalk underlies SIGMAR1 loss of function mediated motor neuron degeneration.

Mutations in Sigma 1 receptor (SIGMAR1) have been previously identified in patients with amyotrophic lateral sclerosis and disruption of Sigmar1 in mouse leads to locomotor deficits. However, cellular mechanisms underlying motor phenotypes in human and mouse with disturbed SIGMAR1 function have not been described so far. Here we used a combination of in vivo and in vitro approaches to investigate the role of SIGMAR1 in motor neuron biology. Characterization of Sigmar1(-/-) mice revealed that affected animals display locomotor deficits associated with muscle weakness, axonal degeneration and motor neuron loss. Using primary motor neuron cultures, we observed that pharmacological or genetic inactivation of SIGMAR1 led to motor neuron axonal degeneration followed by cell death. Disruption of SIGMAR1 function in motor neurons disturbed endoplasmic reticulum-mitochondria contacts, affected intracellular calcium signalling and was accompanied by activation of endoplasmic reticulum stress and defects in mitochondrial dynamics and transport. These defects were not observed in cultured sensory neurons, highlighting the exacerbated sensitivity of motor neurons to SIGMAR1 function. Interestingly, the inhibition of mitochondrial fission was sufficient to induce mitochondria axonal transport defects as well as axonal degeneration similar to the changes observed after SIGMAR1 inactivation or loss. Intracellular calcium scavenging and endoplasmic reticulum stress inhibition were able to restore mitochondrial function and consequently prevent motor neuron degeneration. These results uncover the cellular mechanisms underlying motor neuron degeneration mediated by loss of SIGMAR1 function and provide therapeutically relevant insight into motor neuronal diseases.

Electric Motor and Frequency Converter Markets in Latin America and Especially in the Mining Industry of Chile

Latinalaisen Amerikan osuus maailmantaloudesta on pieni verrattuna sen maantieteelliseen kokoon, väkilukuun ja luonnonvaroihin. Aluetta pidetään kuitenkin yhtenä tulevaisuuden merkittävistä kasvumarkkinoista. Useissa Latinalaisen Amerikan maissa on teollisuutta, joka hyödyntää luonnonvaroja ja tuottaa raaka-aineita sekä kotimaan että ulkomaiden markkinoille. Tällaisia tyypillisiä teollisuudenaloja Latinalaisessa Amerikassa ovat kaivos- ja metsäteollisuus sekä öljyn ja maakaasun tuotanto. Näiden teollisuudenalojen tuotantolaitteiden ja koneiden valmistusta ei Latinalaisessa Amerikassa juurikaan ole. Ne tuodaan yleensä Pohjois-Amerikasta ja Euroopasta. Tässä diplomityössä tutkitaan sähkömoottorien ja taajuusmuuttajien markkinapotentiaalia Latinalaisessa Amerikassa. Tutkimuksessa perehdytään Latinalaisen Amerikan maiden kansantalouksien tilaan sekä arvioidaan sähkömoottorien ja taajuusmuuttajien markkinoiden kokoa tullitilastojen avulla. Chilen kaivosteollisuudessa arvioidaan olevan erityistä potentiaalia. Diplomityössä selvitetään ostoprosessin kulkua Chilen kaivosteollisuudessa ja eri asiakastyyppien roolia siinä sekä tärkeimpiä päätöskriteerejä toimittaja- ja teknologiavalinnoissa.

Influence of heart motion on cardiac output estimation by means of electrical impedance tomography: a case study.

Electrical impedance tomography (EIT) is a non-invasive imaging technique that can measure cardiac-related intra-thoracic impedance changes. EIT-based cardiac output estimation relies on the assumption that the amplitude of the impedance change in the ventricular region is representative of stroke volume (SV). However, other factors such as heart motion can significantly affect this ventricular impedance change. In the present case study, a magnetic resonance imaging-based dynamic bio-impedance model fitting the morphology of a single male subject was built. Simulations were performed to evaluate the contribution of heart motion and its influence on EIT-based SV estimation. Myocardial deformation was found to be the main contributor to the ventricular impedance change (56%). However, motion-induced impedance changes showed a strong correlation (r = 0.978) with left ventricular volume. We explained this by the quasi-incompressibility of blood and myocardium. As a result, EIT achieved excellent accuracy in estimating a wide range of simulated SV values (error distribution of 0.57 ± 2.19 ml (1.02 ± 2.62%) and correlation of r = 0.996 after a two-point calibration was applied to convert impedance values to millilitres). As the model was based on one single subject, the strong correlation found between motion-induced changes and ventricular volume remains to be verified in larger datasets.

Moottoriajoneuvon suorituskyvyn mittausjärjestelmä

Työn tarkoituksena oli toteuttaa moottoriajoneuvon suorituskyvyn mittaukseen käytettävä järjestelmä. Järjestelmä koostuu sylinterin muotoisesta rullasta ja tiedonkeruujärjestelmästä. Rullaa, jonka hitausmomentti tunnetaan kiihdytetään ajoneuvon vetopyörien välityksellä ja mitatuista arvoista lasketaan teho ja vääntömomenttiarvot moottorin kierrosluvun funktiona. Tiedonkeruu tapahtuu PC-mikrotietokoneen avulla, johon on liitetty tiedonkeruukortti. PC-mikrotietokone muodostaa käyttöliittymän, jonka avulla saadut tulokset esitetään kuvaajien avulla käyttäjälle. Käyttöliittymän avulla suoritetaan myös tulosten talletus ja raportin tulostus. Teoriaosassa tarkastellaan suorituskyvyn mittaamiseen käytettyjä menetelmiä ja laitteistoja, sekä tiedonkeruujärjestelmän rakennetta ja sen valintaan vaikuttavia tekijöitä. Käytännön osassa suunnitellaan muokkainkortti, jonka avulla erilaisilta antureilta saadut signaalit voidaan sovittaa tiedonkeruukortin tuloalueelle sopiviksi. Myös käyttöliittymän toimintaa ja sen rakentamiseen käytettyjä työkaluja tarkastellaan.

Sähkökäyttöjen kaapelivärähtelyt

Taajuudenmuuttajan kytkennän synnyttämä nopea jännitemuutos aiheuttaa pitkään moottorikaapeliin sähköisen värähtelyilmiön. Ilmiö on tullut erityisesti esille uusien nopeasti kytkevien puolijohdetehokytkimien ilmestyttyä markkinoille. Taajuudenmuuttajan lähtöön asennettu jännitteen nousunopeutta rajoittava suodin vähentää kaapelivärähtelyä, mutta riittävän pitkässä kaapelissa värähtely on voimakasta lähtösuotimesta huolimatta. Kaapelivärähtelyilmiön seurauksena moottorikaapelin taajuudenmuuttajan puoleiseen päähän syntyy voimakas virtavärähtely ja moottorin puoleiseen päähän voimakas jännitevärähtely. Sähkökäyttöjen vektorisäätöalgoritmit tekevät ohjauspäätöksiä moottorikaapelin taajuudenmuuttajan päästä tehtyjen virtamittausten perusteella. Säädön päätösväli on niin lyhyt, että kaapelin virtavärähtely ehtii häiritä säädön toimintaa. Tässä työssä on esitetty kaapelivärähtelyä kuvaava taajuudenmuuttajan lähtösuotimen huomioon ottava siirtofunktioperustainen matemaattinen malli. Mallin avulla kaapelivärähtelyilmiötä voi analysoida lineaarisen säätöteorian menetelmillä. Virtavärähtelyn moottorisäätöön tuomiin ongelmiin ratkaisuksi on esitetty virran mittasignaalin käsittelemistä analogisella ja digitaalisella suotimella. Simulointitulosten perusteella ratkaisua voidaan pitää toimivana. Lopuksi esitetään, kuinka avaruusvektoriteorian mukaista induktiomoottorimallia ja kaapelivärähtelymallia voidaan simuloida yhdessä.

The contribution of real-time mirror reflections of motor actions on virtual body ownership in an immersive virtual environment

This paper reports an experiment that investigated people"s body ownership of an avatar that was observed in a virtual mirror. Twenty subjects were recruited in a within-groups study where 10 first experienced a virtual character that synchronously reflected their upper-body movements as seen in a virtual mirror, and then an asynchronous condition where the mirror avatar displayed prerecorded actions, unrelated to those of the participant. The other 10 subjects experienced the conditions in the opposite order. In both conditions the participant could carry out actions that led to elevation above ground level, as seen from their first person perspective and correspondingly in the mirror. A rotating virtual fan eventually descended to 2m above the ground. The hypothesis was that synchronous mirror reflection would result in higher subjective sense of ownership. A questionnaire analysis showed that the body ownership illusion was significantly greater for thesynchronous than asynchronous condition. Additionally participants in the synchronous condition avoided collision with the descending fan significantly more often than those in the asynchronous condition. The results of this experiment are put into context within similar experiments on multisensory correlation and body ownership within cognitive neuroscience.

DTC-induktiomoottorikäytön soveltaminen keskitaajuusalueelle

Työssä tarkastellaan olemassa olevan suoraa vääntömomentin säätöä käyttävän taajuudenmuuttajan soveltamista keskitaajuusalueella toimiviin induktiomoottorikäyttöihin. Keskinopeusalueen sovellusten pyörimisnopeudet ovat tyypillisesti 6000…30000rpm. Tällöin invertterin lähtötaajuuden on nelinapaista moottoria ohjattaessa ulotuttava 1000Hz:iin. ABB:n ACS600 taajuudenmuuttajan nykyinen syöttötaajuus ulottuu noin 400Hz:iin ja sen keskimääräinen kytkentätaajuus on luokkaa 3kHz. Taajuudenmuuttajan keskimääräistä kytkentätaajuutta ei haluta tästä merkittävästi nostaa, koska tällöin pääteasteen mitoitusta ja rakennetta on muutettava. Tarkastelussa keskitytään täten jännitemodulointiin, joka määrittelee invertterin lähtöjännitteen käyrämuodon ja pääteasteen tehokytkimien kytkentätaajuuden. Työssä esitetään suoran käämivuon säädön periaatetta soveltava 30-kulmainen modulointimenetelmä (30-modulointi), jolla moottorin syöttövirrasta voidaan eliminoida 5. ja 7. yliharmoninen komponentti. Yliharmonisten komponenttien eliminointi mahdollistaa passiivisilla komponenteilla toteutetun alipäästösuodattimen asentamisen invertterin lähtöön, jolloin moottorissa tapahtuvat tehohäviöt saadaan pieniksi. 30-moduloinnin ohjaukseen ja säätöön esitetään menetelmät, jotka mahdollistavat sen toteuttamisen nykyiseen taajuudenmuuttajaan ohjelmallisesti ilman suuria laitteistomuutoksia. 30-moduloinnin ominaisuuksia tarkastellaan analyyttisin menetelmin ja sen toimintaa testataan esitettyjen teorioiden perusteella simuloimalla. 30-moduloinnin ohjelmallinen implementointi nykyiseen ACS600:een mahdollistaa periaatteessa noin 600Hz:n syöttötaajuuden saavuttamisen. Tällöin invertterin keskimääräinen kytkentätaajuus voidaan säätää koko pyörimisnopeusalueella alle 4kHz:n tasolle.

Transient ocular motor nerve palsies associated with presumed cranial nerve schwannomas.

BACKGROUND: Cranial nerve schwannomas are radiologically characterized by nodular cranial nerve enhancement on magnetic resonance imaging (MRI). Schwannomas typically present with gradually progressive symptoms, but isolated reports have suggested that schwannomas may cause fluctuating symptoms as well. METHODS: This is a report of ten cases of presumed cranial nerve schwannoma that presented with transient or recurring ocular motor nerve deficits. RESULTS: Schwannomas of the third, fourth, and fifth nerves resulted in fluctuating deficits of all 3 ocular motor nerves. Persistent nodular cranial nerve enhancement was present on sequential MRI studies. Several episodes of transient oculomotor (III) deficts were associated with headaches, mimicking ophthalmoplegic migraine. CONCLUSIONS: Cranial nerve schwannomas may result in relapsing and remitting cranial nerve symptoms.

Efficacy of brief interdisciplinary psychotherapeutic intervention for motor conversion disorder and nonepileptic attacks.

OBJECTIVE: The objective was to compare a brief interdisciplinary psychotherapeutic intervention to standard care as treatments for patients recently diagnosed with severe motor conversion disorder or nonepileptic attacks. METHODS: This randomized controlled trial of 23 consecutive patients compared (a) an interdisciplinary psychotherapeutic intervention group receiving four to six sessions by a consultation liaison psychiatrist, the first and last sessions adding a neurological consultation and a joint psychiatric and neurological consultation, and (b) a standard care group. After intervention, patients were assessed at 2, 6 and 12 months with the Somatoform Dissociation Questionnaire (SDQ-20), Clinical Global Impression scale, Rankin scale, use of medical care, global mental health [Montgomery and Asberg Depression Rating Scale, Beck Depression Inventory, mental health component of Short Form (SF)-36] and quality of life (SF-36). We calculated linear mixed models. RESULTS: Our intervention brought a statistically significant improvement of physical symptoms [as measured by the SDQ-20 (P<.02) and the Clinical Global Impression scale (P=.02)] and psychological symptoms [better scores on the mental health component of the SF-36 (P<.05) and on the Beck Depression Inventory (P<.05)] and a reduction in new hospital stays after intervention (P<.05). CONCLUSION: A brief psychotherapeutic intervention taking advantage of a close collaboration with neurology consultants in the setting of consultation liaison psychiatry appears effective.

Quantitative Analysis of Myelin and Axonal Remodeling in the Uninjured Motor Network After Stroke.

Contralesional brain connectivity plasticity was previously reported after stroke. This study aims at disentangling the biological mechanisms underlying connectivity plasticity in the uninjured motor network after an ischemic lesion. In particular, we measured generalized fractional anisotropy (GFA) and magnetization transfer ratio (MTR) to assess whether poststroke connectivity remodeling depends on axonal and/or myelin changes. Diffusion-spectrum imaging and magnetization transfer MRI at 3T were performed in 10 patients in acute phase, at 1 and 6 months after stroke, which was affecting motor cortical and/or subcortical areas. Ten age- and gender-matched healthy volunteers were scanned 1 month apart for longitudinal comparison. Clinical assessment was also performed in patients prior to magnetic resonance imaging (MRI). In the contralesional hemisphere, average measures and tract-based quantitative analysis of GFA and MTR were performed to assess axonal integrity and myelination along motor connections as well as their variations in time. Mean and tract-based measures of MTR and GFA showed significant changes in a number of contralesional motor connections, confirming both axonal and myelin plasticity in our cohort of patients. Moreover, density-derived features (peak height, standard deviation, and skewness) of GFA and MTR along the tracts showed additional correlation with clinical scores than mean values. These findings reveal the interplay between contralateral myelin and axonal remodeling after stroke.

The high-speed induction motor: calculating the effects of solid-rotor material on machine characteristics

A method for the analysis of high-speed solid-rotor induction motors in presented. The analysis is based on a new combination of the three dimensional linear method and the transfer matrix method. Both saturation and finite length effects are taken into account. The active region of the solid rotor is divided into saturated and unsaturated parts. The time dependence is assumed to be sinusoidal and phasor quantities are used in the solution. The method is applied to the calculation of smooth solid rotors manufactured of different materials. Six rotor materials are tested: three construction steels, pure iron, a cobaltiron alloy and an aluminium alloy. The results obtained by the method agree fairly well with the measurement quantities.

Jännitteen reunan hallinta taajuusmuuttajissa

Diplomityössä perehdyttiin taajuusmuuttajien toimintaan ja ohjaukseen. Lisäksi työssä tarkasteltiin vaihtosuuntaajan nopeiden transienttitilojen aiheuttamaa moottorin ylijännitettä. Moottorikaapelin heijastuksia käsiteltiin vertaamalla moottorikaapelia siirtolinjaan ja todennettiin ylijännitteen syyt. Ylijännitteen vähentämiseksi on kehitetty useita suodatusmenetelmiä. Työssä vertailtiin näitä menetelmiä ja kartoitettiin kaupallisia vaihtoehtoja. Taajuusmuuttajan ohjaus on tähän päivään asti tehty yleensä käyttäen mikroprosessoria sekä logiikkapiiriä. Tulevaisuudessa ohjaukseen käytetään todennäköisesti uudelleenohjelmoitavia FPGA-piirejä (Field Programmable Gate Array). FPGA-piirin etuihin kuuluu uudelleenohjelmoitavuus sekä ohjauksen keskittäminen yhdelle piirille.

Microstructure of the superior longitudinal fasciculus predicts stimulation-induced interference with on-line motor control.

A cortical visuomotor network, comprising the medial intraparietal sulcus (mIPS) and the dorsal premotor area (PMd), encodes the sensorimotor transformations required for the on-line control of reaching movements. How information is transmitted between these two regions and which pathways are involved, are less clear. Here, we use a multimodal approach combining repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) and diffusion tensor imaging (DTI) to investigate whether structural connectivity in the 'reaching' circuit is associated to variations in the ability to control and update a movement. We induced a transient disruption of the neural processes underlying on-line motor adjustments by applying 1Hz rTMS over the mIPS. After the stimulation protocol, participants globally showed a reduction of the number of corrective trajectories during a reaching task that included unexpected visual perturbations. A voxel-based analysis revealed that participants exhibiting higher fractional anisotropy (FA) in the second branch of the superior longitudinal fasciculus (SLF II) suffered less rTMS-induced behavioral impact. These results indicate that the microstructural features of the white matter bundles within the parieto-frontal 'reaching' circuit play a prominent role when action reprogramming is interfered. Moreover, our study suggests that the structural alignment and cohesion of the white matter tracts might be used as a predictor to characterize the extent of motor impairments.

Expression of the inducible NO synthase in human monocytic U937 cells allows high output nitric oxide production.

Nitric oxide (NO) produced by inducible NO synthase (iNOS, NOS-2) is an important component of the macrophage-mediated immune defense toward numerous pathogens. Murine macrophages produce NO after cytokine activation, whereas, under similar conditions, human macrophages produce low levels or no NO at all. Although human macrophages can express iNOS mRNA and protein on activation, whether they possess the complete machinery necessary for NO synthesis remains controversial. To define the conditions necessary for human monocytes/macrophages to synthesize NO when expressing a functional iNOS, the human monocytic U937 cell line was engineered to synthesize this enzyme, following infection with a retroviral expression vector containing human hepatic iNOS (DFGiNOS). Northern blot and Western blot analysis confirmed the expression of iNOS in transfected U937 cells both at the RNA and protein levels. NOS enzymatic activity was demonstrated in cell lysates by the conversion of L-[3H]arginine into L-[3H]citrulline and the production of NO by intact cells was measured by nitrite and nitrate accumulation in culture supernatants. When expressing functional iNOS, U937 cells were capable of releasing high levels of NO. NO production was strictly dependent on supplementation of the culture medium with tetrahydrobiopterin (BH4) and was not modified by stimulation of the cells with different cytokines. These observations suggest that (1) human monocytic U937 cells contain all the cofactors necessary for NO synthesis, except BH4 and (2) the failure to detect NO in cytokine-stimulated untransfected U937 cells is not due to the presence of a NO-scavenging molecule within these cells nor to the destabilization of iNOS protein. DFGiNOS U937 cells represent a valuable human model to study the role of NO in immunity toward tumors and pathogens.