The Araucaria dendrochronological network: growth patterns and climatic signals of paraná-pine on the Southern Brazilian plateau.

2016

Innovation practice using pervasive mobile technology solutions to improve population health management: a pilot study of gestational diabetes patient care in Australia

Healthcare service delivery is moving forward from individual care to population health management, because of the fast growth of health records. However, to improve population health performance, it is necessary to leverage relevant data and information using new technology solutions, such as pervasive diabetes mobile technology solution of Inet International Inc., which offers the potential to facilitate patient empowerment with gestational diabetic care. Hence, this article examines the pilot study outcomes of a small clinical trial focusing on pregnant patients affected by gestational diabetes mellitus, in an Australian not for profit healthcare context. The aims include establishing proof of concept and also assessing the usability, acceptability, and functionality of this mobile solution and thereby generate hypotheses to be tested in a large-scale confirmatory clinical trial.

Distribution entropy analysis of epileptic EEG signals

It is an open-ended challenge to accurately detect the epileptic seizures through electroencephalogram (EEG) signals. Recently published studies have made elaborate attempts to distinguish between the normal and epileptic EEG signals by advanced nonlinear entropy methods, such as the approximate entropy, sample entropy, fuzzy entropy, and permutation entropy, etc. Most recently, a novel distribution entropy (DistEn) has been reported to have superior performance compared with the conventional entropy methods for especially short length data. We thus aimed, in the present study, to show the potential of DistEn in the analysis of epileptic EEG signals. The publicly-accessible Bonn database which consisted of normal, interictal, and ictal EEG signals was used in this study. Three different measurement protocols were set for better understanding the performance of DistEn, which are: i) calculate the DistEn of a specific EEG signal using the full recording; ii) calculate the DistEn by averaging the results for all its possible non-overlapped 5 second segments; and iii) calculate it by averaging the DistEn values for all the possible non-overlapped segments of 1 second length, respectively. Results for all three protocols indicated a statistically significantly increased DistEn for the ictal class compared with both the normal and interictal classes. Besides, the results obtained under the third protocol, which only used very short segments (1 s) of EEG recordings showed a significantly (p <; 0.05) increased DistEn for the interictal class in compassion with the normal class, whereas both analyses using relatively long EEG signals failed in tracking this difference between them, which may be due to a nonstationarity effect on entropy algorithm. The capability of discriminating between the normal and interictal EEG signals is of great clinical relevance since it may provide helpful tools for the detection of a seizure onset. Therefore, our study suggests that the DistEn analysis of EEG signals is very promising for clinical and even portable EEG monitoring.

Robust time-spread echo watermarking using characteristics of host signals

A robust audio watermarking method based on the time-spread (TS) echo hiding scheme is proposed. Compared with existing TS watermarking methods, the approach is more robust as it exploits the characteristics of host signals in the encoding stage. Theoretical analysis and simulation examples demonstrate the effectiveness and advantages of the method.

Paleoenvironments and Geochemical Signals from the Late Barremian to the Middle Aptian in a Tethyan Marginal Basin, Northeast Spain: Implications for Carbon Sequestration in Restricted Basins

The hallmark of oceanic anoxic event 1a (OAE1a) (early Aptian ~125 Ma) corresponds to worldwide deposition of black shales with total organic carbon (TOC) content > 2% and a d13C positive excursion up to ~5‰. OAE1a has been related to large igneous province volcanism and dissociation of methane hydrates during the Lower Cretaceous. However, the occurrence of atypical, coeval and diachronous organic-rich deposits associated with OAE1a, which are also characterized by positive spikes of the d13C in epicontinental to restricted marine environments of the Tethys Ocean, indicates localized responses decoupled from complex global forcing factors. The present research is a high-resolution, multiproxy approach to assess the paleoenvironmental conditions that led to enhanced carbon sequestration from the late Barremian to the middle Aptian in a restricted, Tethyan marginal basin prior to and during OAE1a. I studied the lower 240 m of the El Pui section, Organyà Basin, Spanish Pyrenees. The basin developed as the result of extensional tectonism linked to the opening of the Atlantic Ocean. At the field scale the section consists of a sequence of alternating beds of cm – m-scale, medium-gray to grayish-black limestones and marlstones with TOC up to ~4%. The results indicate that the lowest 85 m of the section, from latest Barremian –earliest Aptian, characterize a deepening phase of the basin concomitant with sustained riverine flux and intensified primary productivity. These changes induced a shift in the sedimentation pattern and decreased the oxygen levels in the water column through organic matter respiration and limited ventilation of the basin. The upper 155 m comprising the earliest – late-early Aptian document the occurrence of OAE1a and its associated geochemical signatures (TOC up to 3% and a positive shift in d13C of ~5‰). However, a low enrichment of redox-sensitive trace elements indicates that the basin did not achieve anoxic conditions. The results also suggest that a shallower-phase of the basin, coeval with platform progradation, may have increased ventilation of the basin at the same time that heightened sedimentation rates and additional input of organic matter from terrestrial sources increased the burial and preservation rate of TOC in the sediment.

Harnessing bacterial signals for suppression of biofilm formation in the nosocomial fungal pathogen Aspergillus fumigatus

Faced with the continued emergence of antibiotic resistance to all known classes of antibiotics, a paradigm shift in approaches toward antifungal therapeutics is required. Well characterized in a broad spectrum of bacterial and fungal pathogens, biofilms are a key factor in limiting the effectiveness of conventional antibiotics. Therefore, therapeutics such as small molecules that prevent or disrupt biofilm formation would render pathogens susceptible to clearance by existing drugs. This is the first report describing the effect of the Pseudomonas aeruginosa alkylhydroxyquinolone interkingdom signal molecules 2-heptyl-3-hydroxy-4-quinolone and 2-heptyl-4-quinolone on biofilm formation in the important fungal pathogen Aspergillus fumigatus. Decoration of the anthranilate ring on the quinolone framework resulted in significant changes in the capacity of these chemical messages to suppress biofilm formation. Addition of methoxy or methyl groups at the C5–C7 positions led to retention of anti-biofilm activity, in some cases dependent on the alkyl chain length at position C2. In contrast, halogenation at either the C3 or C6 positions led to loss of activity, with one notable exception. Microscopic staining provided key insights into the structural impact of the parent and modified molecules, identifying lead compounds for further development.

Singularity and multifractal characterization of signals with wavelets. Application to clay soil images

In the field of multiscale analysis of signals, including images, the wavelet transform is one of the most attractive and powerful tool due to its ability to focus on signals structures at different scales. Wavelet Transform at different scales is successfully applied to image characterization (which can be applied to a watermarking scheme) and multiscale singularity detection and processing. In this work we show further research of computation of multifractals properties such as the multifractal spectrum (D(alpha)) applied to dye stained images of natural terrain. This can be useful for statically describing preferential flow path geometry.

Investigating relative respiratory effort signals during mixed sleep apnea using photoplethysmogram

Sleep disordered breathing does show different types of events. These are obstructive apnea events, central apnea events and mixed sleep apnea (MSA) which have a central component with a pause in airflow without respiratory effort followed by an obstructive component with respiratory effort. The esophageal pressure (Pes) is the accurate method to assess respiratory effort. The aim of the present study is to investigate whether the features extracted from photo-plethysmogram (PPG) could relate with the changes in Pes during MSA. Therefore, Pes and PPG signals during 65 pre-scored MSA events and 10 s preceding the events were collected from 8 patients. Pulse intervals (PPI), Pulse wave amplitudes (PWA) and wavelet decomposition (Wv) of PPG signals at level 8 (0.15-0.32 Hz) were derived from PPG signals. Results show that significant correlations (r = 0.63, p < 0.01; r = 0.42, p < 0.05; r = 0.8, p < 0.01 for OSA part) were found between reductions in Pes and that in PPG based surrogate respiratory signals PPI, PWA and Wv. Results suggest that PPG based relative respiratory effort signal can be considered as an alternative to Pes as a means of measuring changes in inspiratory effort when scoring OSA and CSA parts of MSA events.

Applications of perceptual sparse representation (Spikegram) for copyright protection of audio signals

Chaque année, le piratage mondial de la musique coûte plusieurs milliards de dollars en pertes économiques, pertes d’emplois et pertes de gains des travailleurs ainsi que la perte de millions de dollars en recettes fiscales. La plupart du piratage de la musique est dû à la croissance rapide et à la facilité des technologies actuelles pour la copie, le partage, la manipulation et la distribution de données musicales [Domingo, 2015], [Siwek, 2007]. Le tatouage des signaux sonores a été proposé pour protéger les droit des auteurs et pour permettre la localisation des instants où le signal sonore a été falsifié. Dans cette thèse, nous proposons d’utiliser la représentation parcimonieuse bio-inspirée par graphe de décharges (spikegramme), pour concevoir une nouvelle méthode permettant la localisation de la falsification dans les signaux sonores. Aussi, une nouvelle méthode de protection du droit d’auteur. Finalement, une nouvelle attaque perceptuelle, en utilisant le spikegramme, pour attaquer des systèmes de tatouage sonore. Nous proposons tout d’abord une technique de localisation des falsifications (‘tampering’) des signaux sonores. Pour cela nous combinons une méthode à spectre étendu modifié (‘modified spread spectrum’, MSS) avec une représentation parcimonieuse. Nous utilisons une technique de poursuite perceptive adaptée (perceptual marching pursuit, PMP [Hossein Najaf-Zadeh, 2008]) pour générer une représentation parcimonieuse (spikegramme) du signal sonore d’entrée qui est invariante au décalage temporel [E. C. Smith, 2006] et qui prend en compte les phénomènes de masquage tels qu’ils sont observés en audition. Un code d’authentification est inséré à l’intérieur des coefficients de la représentation en spikegramme. Puis ceux-ci sont combinés aux seuils de masquage. Le signal tatoué est resynthétisé à partir des coefficients modifiés, et le signal ainsi obtenu est transmis au décodeur. Au décodeur, pour identifier un segment falsifié du signal sonore, les codes d’authentification de tous les segments intacts sont analysés. Si les codes ne peuvent être détectés correctement, on sait qu’alors le segment aura été falsifié. Nous proposons de tatouer selon le principe à spectre étendu (appelé MSS) afin d’obtenir une grande capacité en nombre de bits de tatouage introduits. Dans les situations où il y a désynchronisation entre le codeur et le décodeur, notre méthode permet quand même de détecter des pièces falsifiées. Par rapport à l’état de l’art, notre approche a le taux d’erreur le plus bas pour ce qui est de détecter les pièces falsifiées. Nous avons utilisé le test de l’opinion moyenne (‘MOS’) pour mesurer la qualité des systèmes tatoués. Nous évaluons la méthode de tatouage semi-fragile par le taux d’erreur (nombre de bits erronés divisé par tous les bits soumis) suite à plusieurs attaques. Les résultats confirment la supériorité de notre approche pour la localisation des pièces falsifiées dans les signaux sonores tout en préservant la qualité des signaux. Ensuite nous proposons une nouvelle technique pour la protection des signaux sonores. Cette technique est basée sur la représentation par spikegrammes des signaux sonores et utilise deux dictionnaires (TDA pour Two-Dictionary Approach). Le spikegramme est utilisé pour coder le signal hôte en utilisant un dictionnaire de filtres gammatones. Pour le tatouage, nous utilisons deux dictionnaires différents qui sont sélectionnés en fonction du bit d’entrée à tatouer et du contenu du signal. Notre approche trouve les gammatones appropriés (appelés noyaux de tatouage) sur la base de la valeur du bit à tatouer, et incorpore les bits de tatouage dans la phase des gammatones du tatouage. De plus, il est montré que la TDA est libre d’erreur dans le cas d’aucune situation d’attaque. Il est démontré que la décorrélation des noyaux de tatouage permet la conception d’une méthode de tatouage sonore très robuste. Les expériences ont montré la meilleure robustesse pour la méthode proposée lorsque le signal tatoué est corrompu par une compression MP3 à 32 kbits par seconde avec une charge utile de 56.5 bps par rapport à plusieurs techniques récentes. De plus nous avons étudié la robustesse du tatouage lorsque les nouveaux codec USAC (Unified Audion and Speech Coding) à 24kbps sont utilisés. La charge utile est alors comprise entre 5 et 15 bps. Finalement, nous utilisons les spikegrammes pour proposer trois nouvelles méthodes d’attaques. Nous les comparons aux méthodes récentes d’attaques telles que 32 kbps MP3 et 24 kbps USAC. Ces attaques comprennent l’attaque par PMP, l’attaque par bruit inaudible et l’attaque de remplacement parcimonieuse. Dans le cas de l’attaque par PMP, le signal de tatouage est représenté et resynthétisé avec un spikegramme. Dans le cas de l’attaque par bruit inaudible, celui-ci est généré et ajouté aux coefficients du spikegramme. Dans le cas de l’attaque de remplacement parcimonieuse, dans chaque segment du signal, les caractéristiques spectro-temporelles du signal (les décharges temporelles ;‘time spikes’) se trouvent en utilisant le spikegramme et les spikes temporelles et similaires sont remplacés par une autre. Pour comparer l’efficacité des attaques proposées, nous les comparons au décodeur du tatouage à spectre étendu. Il est démontré que l’attaque par remplacement parcimonieux réduit la corrélation normalisée du décodeur de spectre étendu avec un plus grand facteur par rapport à la situation où le décodeur de spectre étendu est attaqué par la transformation MP3 (32 kbps) et 24 kbps USAC.