Encodage des forces tactiles dans le cortex somatosensoriel primaire

Les deux fonctions principales de la main sont la manipulation d’objet et l’exploration tactile. La détection du glissement, rapportée par les mécanorécepteurs de la peau glabre, est essentielle pour l’exécution de ces deux fonctions. Durant la manipulation d’objet, la détection rapide du micro-glissement (incipient slip) amène la main à augmenter la force de pince pour éviter que l’objet ne tombe. À l’opposé, le glissement est un aspect essentiel à l’exploration tactile puisqu’il favorise une plus grande acuité tactile. Pour ces deux actions, les forces normale et tangentielle exercées sur la peau permettent de décrire le glissement mais également ce qui arrive juste avant qu’il y ait glissement. Toutefois, on ignore comment ces forces contrôlées par le sujet pourraient être encodées au niveau cortical. C’est pourquoi nous avons enregistré l’activité unitaire des neurones du cortex somatosensoriel primaire (S1) durant l’exécution de deux tâches haptiques chez les primates. Dans la première tâche, deux singes devaient saisir une pastille de métal fixe et y exercer des forces de cisaillement sans glissement dans une de quatre directions orthogonales. Des 144 neurones enregistrés, 111 (77%) étaient modulés à la direction de la force de cisaillement. L’ensemble de ces vecteurs préférés s’étendait dans toutes les directions avec un arc variant de 50° à 170°. Plus de 21 de ces neurones (19%) étaient également modulés à l’intensité de la force de cisaillement. Bien que 66 neurones (59%) montraient clairement une réponse à adaptation lente et 45 autres (41%) une réponse à adaptation rapide, cette classification ne semblait pas expliquer la modulation à l’intensité et à la direction de la force de cisaillement. Ces résultats montrent que les neurones de S1 encodent simultanément la direction et l’intensité des forces même en l’absence de glissement. Dans la seconde tâche, deux singes ont parcouru différentes surfaces avec le bout des doigts à la recherche d’une cible tactile, sans feedback visuel. Durant l’exploration, les singes, comme les humains, contrôlaient les forces et la vitesse de leurs doigts dans une plage de valeurs réduite. Les surfaces à haut coefficient de friction offraient une plus grande résistance tangentielle à la peau et amenaient les singes à alléger la force de contact, normale à la peau. Par conséquent, la somme scalaire des composantes normale et tangentielle demeurait constante entre les surfaces. Ces observations démontrent que les singes contrôlent les forces normale et tangentielle qu’ils appliquent durant l’exploration tactile. Celles-ci sont également ajustées selon les propriétés de surfaces telles que la texture et la friction. Des 230 neurones enregistrés durant la tâche d’exploration tactile, 96 (42%) ont montré une fréquence de décharge instantanée reliée aux forces exercées par les doigts sur la surface. De ces neurones, 52 (54%) étaient modulés avec la force normale ou la force tangentielle bien que l’autre composante orthogonale avait peu ou pas d’influence sur la fréquence de décharge. Une autre sous-population de 44 (46%) neurones répondait au ratio entre la force normale et la force tangentielle indépendamment de l’intensité. Plus précisément, 29 (30%) neurones augmentaient et 15 (16%) autres diminuaient leur fréquence de décharge en relation avec ce ratio. Par ailleurs, environ la moitié de tous les neurones (112) étaient significativement modulés à la direction de la force tangentielle. De ces neurones, 59 (53%) répondaient à la fois à la direction et à l’intensité des forces. L’exploration de trois ou quatre différentes surfaces a permis d’évaluer l’impact du coefficient de friction sur la modulation de 102 neurones de S1. En fait, 17 (17%) neurones ont montré une augmentation de leur fréquence de décharge avec l’augmentation du coefficient de friction alors que 8 (8%) autres ont montré le comportement inverse. Par contre, 37 (36%) neurones présentaient une décharge maximale sur une surface en particulier, sans relation linéaire avec le coefficient de friction des surfaces. La classification d’adaptation rapide ou lente des neurones de S1 n’a pu être mise en relation avec la modulation aux forces et à la friction. Ces résultats montrent que la fréquence de décharge des neurones de S1 encode l’intensité des forces normale et tangentielle, le ratio entre les deux composantes et la direction du mouvement. Ces résultats montrent que le comportement d’une importante sous-population des neurones de S1 est déterminé par les forces normale et tangentielle sur la peau. La modulation aux forces présentée ici fait le pont entre les travaux évaluant les propriétés de surfaces telles que la rugosité et les études touchant à la manipulation d’objets. Ce système de référence s’applique en présence ou en absence de glissement entre la peau et la surface. Nos résultats quant à la modulation des neurones à adaptation rapide ou lente nous amènent à suggérer que cette classification découle de la manière que la peau est stimulée. Nous discuterons aussi de la possibilité que l’activité des neurones de S1 puisse inclure une composante motrice durant ces tâches sensorimotrices. Finalement, un nouveau cadre de référence tridimensionnel sera proposé pour décrire et rassembler, dans un même continuum, les différentes modulations aux forces normale et tangentielle observées dans S1 durant l’exploration tactile.

A dynamic sequential route choice model for micro-simulation

Dans les études sur le transport, les modèles de choix de route décrivent la sélection par un utilisateur d’un chemin, depuis son origine jusqu’à sa destination. Plus précisément, il s’agit de trouver dans un réseau composé d’arcs et de sommets la suite d’arcs reliant deux sommets, suivant des critères donnés. Nous considérons dans le présent travail l’application de la programmation dynamique pour représenter le processus de choix, en considérant le choix d’un chemin comme une séquence de choix d’arcs. De plus, nous mettons en œuvre les techniques d’approximation en programmation dynamique afin de représenter la connaissance imparfaite de l’état réseau, en particulier pour les arcs éloignés du point actuel. Plus précisément, à chaque fois qu’un utilisateur atteint une intersection, il considère l’utilité d’un certain nombre d’arcs futurs, puis une estimation est faite pour le restant du chemin jusqu’à la destination. Le modèle de choix de route est implanté dans le cadre d’un modèle de simulation de trafic par événements discrets. Le modèle ainsi construit est testé sur un modèle de réseau routier réel afin d’étudier sa performance.

Contribution de la motivation dans les jeux sérieux

La motivation incite les apprenants à s’engager dans une activité et à persévérer dans son accomplissement afin d’atteindre un but. Dans les Systèmes Tutoriels Intelligents (STI), les études sur la motivation des apprenants possèdent trois manques importants : un manque de moyens objectifs et fiables pour évaluer cet état, un manque d’évaluation de rôles joués par les facteurs motivationnels conçus dans l’environnement d’apprentissage et un manque de stratégies d’interventions motivationnelles pour soutenir la motivation des apprenants. Dans cette thèse, nous nous intéressons à mieux comprendre l’état de la motivation des apprenant ainsi que les facteurs et stratégies motivationnels dans un environnement d’apprentissage captivant : les jeux sérieux. Dans une première étude, nous évaluons la motivation des apprenants par l’entremise d’un modèle théorique de la motivation (ARCS de Keller) et de données électro-physiologiques (la conductivité de la peau, le rythme cardiaque et l’activité cérébrale). Nous déterminons et évaluons aussi quelques situations ou stratégies favorisant la motivation dans l’environnement des jeux sérieux étudié. Dans une deuxième étude, nous développons un prototype de jeux sérieux intégrant – dans une première version – quelques éléments motivationnels issus de jeux vidéo et – dans une deuxième version – des stratégies motivationnelles d’un modèle théorique de la motivation. Nous espérons, avec une évaluation motivationnelle de notre prototype, soutenir les apprenants à atteindre des hauts niveaux de motivation, de persévérance et de performance.

Solution Methods for Service Network Design with Resource Management Consideration

La gestion des ressources, équipements, équipes de travail, et autres, devrait être prise en compte lors de la conception de tout plan réalisable pour le problème de conception de réseaux de services. Cependant, les travaux de recherche portant sur la gestion des ressources et la conception de réseaux de services restent limités. La présente thèse a pour objectif de combler cette lacune en faisant l’examen de problèmes de conception de réseaux de services prenant en compte la gestion des ressources. Pour ce faire, cette thèse se décline en trois études portant sur la conception de réseaux. La première étude considère le problème de capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints(DBCMND). La structure multi-produits avec capacité sur les arcs du DBCMND, de même que ses contraintes design-balance, font qu’il apparaît comme sous-problème dans de nombreux problèmes reliés à la conception de réseaux de services, d’où l’intérêt d’étudier le DBCMND dans le contexte de cette thèse. Nous proposons une nouvelle approche pour résoudre ce problème combinant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et une procédure d’intensification de la recherche dans une région particulière de l’espace de solutions. Dans un premier temps la recherche tabou identifie de bonnes solutions réalisables. Ensuite la recomposition de chemin est utilisée pour augmenter le nombre de solutions réalisables. Les solutions trouvées par ces deux méta-heuristiques permettent d’identifier un sous-ensemble d’arcs qui ont de bonnes chances d’avoir un statut ouvert ou fermé dans une solution optimale. Le statut de ces arcs est alors fixé selon la valeur qui prédomine dans les solutions trouvées préalablement. Enfin, nous utilisons la puissance d’un solveur de programmation mixte en nombres entiers pour intensifier la recherche sur le problème restreint par le statut fixé ouvert/fermé de certains arcs. Les tests montrent que cette approche est capable de trouver de bonnes solutions aux problèmes de grandes tailles dans des temps raisonnables. Cette recherche est publiée dans la revue scientifique Journal of heuristics. La deuxième étude introduit la gestion des ressources au niveau de la conception de réseaux de services en prenant en compte explicitement le nombre fini de véhicules utilisés à chaque terminal pour le transport de produits. Une approche de solution faisant appel au slope-scaling, la génération de colonnes et des heuristiques basées sur une formulation en cycles est ainsi proposée. La génération de colonnes résout une relaxation linéaire du problème de conception de réseaux, générant des colonnes qui sont ensuite utilisées par le slope-scaling. Le slope-scaling résout une approximation linéaire du problème de conception de réseaux, d’où l’utilisation d’une heuristique pour convertir les solutions obtenues par le slope-scaling en solutions réalisables pour le problème original. L’algorithme se termine avec une procédure de perturbation qui améliore les solutions réalisables. Les tests montrent que l’algorithme proposé est capable de trouver de bonnes solutions au problème de conception de réseaux de services avec un nombre fixe des ressources à chaque terminal. Les résultats de cette recherche seront publiés dans la revue scientifique Transportation Science. La troisième étude élargie nos considérations sur la gestion des ressources en prenant en compte l’achat ou la location de nouvelles ressources de même que le repositionnement de ressources existantes. Nous faisons les hypothèses suivantes: une unité de ressource est nécessaire pour faire fonctionner un service, chaque ressource doit retourner à son terminal d’origine, il existe un nombre fixe de ressources à chaque terminal, et la longueur du circuit des ressources est limitée. Nous considérons les alternatives suivantes dans la gestion des ressources: 1) repositionnement de ressources entre les terminaux pour tenir compte des changements de la demande, 2) achat et/ou location de nouvelles ressources et leur distribution à différents terminaux, 3) externalisation de certains services. Nous présentons une formulation intégrée combinant les décisions reliées à la gestion des ressources avec les décisions reliées à la conception des réseaux de services. Nous présentons également une méthode de résolution matheuristique combinant le slope-scaling et la génération de colonnes. Nous discutons des performances de cette méthode de résolution, et nous faisons une analyse de l’impact de différentes décisions de gestion des ressources dans le contexte de la conception de réseaux de services. Cette étude sera présentée au XII International Symposium On Locational Decision, en conjonction avec XXI Meeting of EURO Working Group on Locational Analysis, Naples/Capri (Italy), 2014. En résumé, trois études différentes sont considérées dans la présente thèse. La première porte sur une nouvelle méthode de solution pour le "capacitated multi-commodity fixed cost network design with design-balance constraints". Nous y proposons une matheuristique comprenant la recherche tabou, la recomposition de chemin, et l’optimisation exacte. Dans la deuxième étude, nous présentons un nouveau modèle de conception de réseaux de services prenant en compte un nombre fini de ressources à chaque terminal. Nous y proposons une matheuristique avancée basée sur la formulation en cycles comprenant le slope-scaling, la génération de colonnes, des heuristiques et l’optimisation exacte. Enfin, nous étudions l’allocation des ressources dans la conception de réseaux de services en introduisant des formulations qui modèlent le repositionnement, l’acquisition et la location de ressources, et l’externalisation de certains services. À cet égard, un cadre de solution slope-scaling développé à partir d’une formulation en cycles est proposé. Ce dernier comporte la génération de colonnes et une heuristique. Les méthodes proposées dans ces trois études ont montré leur capacité à trouver de bonnes solutions.

Analyse du comportement hétérogène des usagers dans un réseau

Le nombre important de véhicules sur le réseau routier peut entraîner des problèmes d'encombrement et de sécurité. Les usagers des réseaux routiers qui nous intéressent sont les camionneurs qui transportent des marchandises, pouvant rouler avec des véhicules non conformes ou emprunter des routes interdites pour gagner du temps. Le transport de matières dangereuses est réglementé et certains lieux, surtout les ponts et les tunnels, leur sont interdits d'accès. Pour aider à faire appliquer les lois en vigueur, il existe un système de contrôles routiers composé de structures fixes et de patrouilles mobiles. Le déploiement stratégique de ces ressources de contrôle mise sur la connaissance du comportement des camionneurs que nous allons étudier à travers l'analyse de leurs choix de routes. Un problème de choix de routes peut se modéliser en utilisant la théorie des choix discrets, elle-même fondée sur la théorie de l'utilité aléatoire. Traiter ce type de problème avec cette théorie est complexe. Les modèles que nous utiliserons sont tels, que nous serons amenés à faire face à des problèmes de corrélation, puisque plusieurs routes partagent probablement des arcs. De plus, puisque nous travaillons sur le réseau routier du Québec, le choix de routes peut se faire parmi un ensemble de routes dont le nombre est potentiellement infini si on considère celles ayant des boucles. Enfin, l'étude des choix faits par un humain n'est pas triviale. Avec l'aide du modèle de choix de routes retenu, nous pourrons calculer une expression de la probabilité qu'une route soit prise par le camionneur. Nous avons abordé cette étude du comportement en commençant par un travail de description des données collectées. Le questionnaire utilisé par les contrôleurs permet de collecter des données concernant les camionneurs, leurs véhicules et le lieu du contrôle. La description des données observées est une étape essentielle, car elle permet de présenter clairement à un analyste potentiel ce qui est accessible pour étudier les comportements des camionneurs. Les données observées lors d'un contrôle constitueront ce que nous appellerons une observation. Avec les attributs du réseau, il sera possible de modéliser le réseau routier du Québec. Une sélection de certains attributs permettra de spécifier la fonction d'utilité et par conséquent la fonction permettant de calculer les probabilités de choix de routes par un camionneur. Il devient alors possible d'étudier un comportement en se basant sur des observations. Celles provenant du terrain ne nous donnent pas suffisamment d'information actuellement et même en spécifiant bien un modèle, l'estimation des paramètres n'est pas possible. Cette dernière est basée sur la méthode du maximum de vraisemblance. Nous avons l'outil, mais il nous manque la matière première que sont les observations, pour continuer l'étude. L'idée est de poursuivre avec des observations de synthèse. Nous ferons des estimations avec des observations complètes puis, pour se rapprocher des conditions réelles, nous continuerons avec des observations partielles. Ceci constitue d'ailleurs un défi majeur. Nous proposons pour ces dernières, de nous servir des résultats des travaux de (Bierlaire et Frejinger, 2008) en les combinant avec ceux de (Fosgerau, Frejinger et Karlström, 2013). Bien qu'elles soient de nature synthétiques, les observations que nous utilisons nous mèneront à des résultats tels, que nous serons en mesure de fournir une proposition concrète qui pourrait aider à optimiser les décisions des responsables des contrôles routiers. En effet, nous avons réussi à estimer, sur le réseau réel du Québec, avec un seuil de signification de 0,05 les valeurs des paramètres d'un modèle de choix de routes discrets, même lorsque les observations sont partielles. Ces résultats donneront lieu à des recommandations sur les changements à faire dans le questionnaire permettant de collecter des données.

Dual-Port Dual-Polarized Microstrip Antenna

Experimental and simulated results for a dual-port dual-polarized microstrip antenna are presented. The antenna excites two orthogonally polarized resonant frequencies providing an isolation of -30 dB between the ports. The patch geometry consists of two circular arcs of different radii with their centers displaced by a distance. This new design offers an area reduction of -70% coinpared to it standard rectangular microstrip antenna with a reduction in gain of 1.7 dB

Contact Sensing: A Sequential Decision Approach to Sensing Manipulation Contact

This paper describes a new statistical, model-based approach to building a contact state observer. The observer uses measurements of the contact force and position, and prior information about the task encoded in a graph, to determine the current location of the robot in the task configuration space. Each node represents what the measurements will look like in a small region of configuration space by storing a predictive, statistical, measurement model. This approach assumes that the measurements are statistically block independent conditioned on knowledge of the model, which is a fairly good model of the actual process. Arcs in the graph represent possible transitions between models. Beam Viterbi search is used to match measurement history against possible paths through the model graph in order to estimate the most likely path for the robot. The resulting approach provides a new decision process that can be use as an observer for event driven manipulation programming. The decision procedure is significantly more robust than simple threshold decisions because the measurement history is used to make decisions. The approach can be used to enhance the capabilities of autonomous assembly machines and in quality control applications.

Mirades turístiques a la ciutat. Anàlisi del comportament dels visitants del Barri Vell de Girona

Mirades Turístiques a la ciutat és un estudi sobre el comportament del turisme en les ciutats monumentals, a partir de l'experiència viscuda pels visitants del Barri Vell de Girona. Una recerca que ha pretès determinar, precisament, la forma com els visitants entren en contacte amb el patrimoni monumental de la ciutat medieval. A partir, d'identificar quins factors influeixen (i quins no) en el comportament dels turistes durant la seva visita, tant pel que fa referència als factors ambientals generals (la meteorologia, la congestió, la informació...) com els factors singulars de cada visitant. Per tal d'assolir aquests objectius, en hem plantejat una sèrie d'hipòtesis de treball: 1. Existeix una manera turística d'apropar-se al patrimoni que té les seves pròpies regles, les seves estructures específiques i en conseqüència la necessitat d'uns instruments de gestió particulars. 2. L'aproximació del turista al patrimoni monumental és el resultat de dues forces aparentment contradictòries. D'una banda, el turista tendeix a reproduir pautes de comportament socialment construïdes que prenen la forma d'un ritual. D'altra banda, més enllà d'aquest patró comú, cada visitant viu una experiència singular. Per tant, la relació amb el patrimoni és el resultat d'un subtil equilibri entre experiència i ritual. 3. El consum turístic del patrimoni depèn de la relació entre quatre factors. El primer, la imatge del lloc, és la projecció (sovint idealitzada) de l'espai de visita, una metàfora de la ciutat. El segon, el codi d'interpretació turístic , actua com una mena de ritual, un guió no escrit de la pràctica turística. En tercer lloc, el substrat material que són els components artístics, històrics o culturals de la destinació: la geometria del casc, les visuals, el pes de la història o el valor estètic de les peces condicionen, com és obvi, la mirada turística. Finalment, l'experiència està condicionada per la gestió (pública i privada) del turisme: informació, fluxos, interpretació... L'estudi s'ha sustentat en una metodologia inèdita basada en l'observació directa a partir del seguiment dels visitants durant els seus recorreguts. Hem observat el visitants i hem recollit la informació bàsica de la seva visita: l'itinerari, els monuments visitats, les actituds manifestades, els temps d'estada... Aquesta metodologia ha estat ja implementada en alguns estudis de públic de diversos museus. S'han recollit tres tipus de dades: dades relacionades amb els arcs (segment de carrer entre dues interseccions), dades relacionades amb els nodes (els elements d'interès) i dades relacionades amb el visitant. Les tres fonts estan unides per un identificador comú, que és el codi del turista. Això ens ha permès vincular les dades dels visitants amb el seu recorregut i la seva visita als monuments de la ciutat. Els resultats de l'estudi ens han permès identificar els factors que singularitzen l'apropament dels visitants al patrimoni i que el diferencien d'altres formes de relació o ús. És a dir, els factors que incideixen en el comportament dels visitants de Girona. Així mateix, hem pogut definir models d'itineraris amb una estructura interna molt compacta però molt diferents entre ells; que ens evidencien que, malgrat les regularitats detectades en les visites dels turistes de la ciutat, també existeixen elements diferencials en el seu comportament. Hem detectat quatre models de recorreguts urbans que hem anomenat: itinerari bàsic, comercial, complex i de les muralles, que a l'hora es poden subdividir en varies categories. Finalment, els estadístics multivariants ens han permès demostrar que la relació entre el turista i el patrimoni respon almenys a quatre formes de consum diferenciades, que hem anomenat "no turistes", "rituals", "interessats" i "erudits".

Surface based hypothesis verification in intensity images using geometric and appearance data

In this paper we discuss current work concerning Appearance-based and CAD-based vision; two opposing vision strategies. CAD-based vision is geometry based, reliant on having complete object centred models. Appearance-based vision builds view dependent models from training images. Existing CAD-based vision systems that work with intensity images have all used one and zero dimensional features, for example lines, arcs, points and corners. We describe a system we have developed for combining these two strategies. Geometric models are extracted from a commercial CAD library of industry standard parts. Surface appearance characteristics are then learnt automatically by observing actual object instances. This information is combined with geometric information and is used in hypothesis evaluation. This augmented description improves the systems robustness to texture, specularities and other artifacts which are hard to model with geometry alone, whilst maintaining the advantages of a geometric description.

Near-Earth initiation of a terrestrial substorm

Despite the characterization of the auroral substorm more than 40 years ago, controversy still surrounds the processes triggering substorm onset initiation. That stretching of the Earth's magnetotail following the addition of new nightside magnetic flux from dayside reconnection powers the substorm is well understood; the trigger for explosive energy release at substorm expansion phase onset is not. Using ground-based data sets with unprecedented combined spatial and temporal coverage, we report the discovery of new localized and contemporaneous magnetic wave and small azimuthal scale auroral signature of substorm onset. These local auroral arc undulations and magnetic field signatures rapidly evolve on second time scales for several minutes in advance of the release of the auroral surge. We also present evidence from a conjugate geosynchronous satellite of the concurrent magnetic onset in space as the onset of magnetic pulsations in the ionosphere, to within technique error. Throughout this time period, the more poleward arcs that correspond to the auroral oval which maps to the central plasma sheet remain undisturbed. There is good evidence that flows from the midtail crossing the plasma sheet can generate north-south auroral structures, yet no such auroral forms are seen in this event. Our observations present a severe challenge to the standard hypothesis that magnetic reconnection in stretched magnetotail fields triggers onset, indicating substorm expansion phase initiation occurs on field lines that are close to the Earth, as bounded by observations at geosynchronous orbit and in the conjugate ionosphere.

Cusp ion steps, field-aligned currents and poleward moving auroral forms

We predict the field-aligned currents around cusp ion steps produced by pulsed reconnection between the geomagnetic field and an interplanetary magnetic field (IMF) with a B-Y component that is large in magnitude. For B-Y > 0, patches of newly opened flux move westward and eastward in the Northern and Southern Hemispheres, respectively, under the influence of the magnetic curvature force. These flow directions are reversed for B-Y < 0. The speed of this longitudinal motion initially grows with elapsed time since reconnection, but then decays as the newly opened field lines straighten. We predict sheets of field-aligned current on the boundaries between the patches produced by successive reconnection pulses, associated with the difference in the speeds of their longitudinal motion. For low elapsed times since reconnection, near the equatorward edge of the cusp region where the field lines are accelerating, the field-aligned current sheets will be downward or upward in both hemispheres for positive or negative IMF B-Y, respectively. At larger elapsed times since reconnection, as events slow and evolve from the cusp into the mantle region, these field-aligned current directions will be reversed. Observations by the Polar spacecraft on August 26,1998, show the predicted upward current sheets at steps seen in the mantle region for IMF B-Y > 0. Mapped into the ionosphere, the steps coincide with poleward moving events seen by the CUTLASS HF radar. The mapped location of the largest step also coincides with a poleward moving arc seen by the UVI imager on Polar. We show that the arc is consistent with a region of upward field-aligned current that has become unstable, such that a potential drop of about 1 kV formed below the spacecraft. The importance of these observations is that they confirm that the poleward moving events, as seen by the HF radar and the UV imager, are due to pulsed magnetopause reconnection. Milan et al. [2000] noted that the great longitudinal extent of these events means that the required reconnection pulses would have contributed almost all the voltage placed across the magnetosphere at this time. The observations also show that auroral arcs can form on open field lines in response to the pulsed application of voltage at the magnetopause.

Incoherent scatter radar observations related to magnetospheric dynamics

Over the past decade incoherent scatter radars have provided fundamental observations of velocities and plasma parameters in the high-latitude ionosphere which relate to the dynamical processes responsible for the excitation of flow in the coupled solar wind-magnetosphere-ionosphere system. These observations have played a central role in inspiring a change of paradigm from a picture of quasi-steady flows parameterised by the direction of the interplanetary magnetic field to a picture of inherently time-dependent flows driven by coupling processes at the magnetopause and in the tail. Flows and particle precipitation in the dayside ionosphere are reasonably well understood in principle in terms of the effects of time-dependent reconnection at the magnetopause, though coordinated high- and low-altitude observations are lacking. Related phenomena also appear to occur in the tail, forming the “equatorward-drifting arcs” which are present during quiet times, as well as during the growth and early expansion phases of substorms. At expansion onset, the substorm bulge forms well equatorward of the arc formation region, and may take ∼ 10 min or more to reach it in its poleward expansion. Nightside ionospheric flows are then considerably perturbed by the effects of strong precipitation-induced conductivity gradients.

EISCAT/CRRES observations: nightside ionospheric ion outflow and oxygen-rich substorm injections

We present combined observations made near midnight by the EISCAT radar, all-sky cameras and the combined released and radiation efects satellite (CRRES) shortly before and during a substorm. In particular, we study a discrete, equatorward-drifting auroral arc, seen several degrees poleward of the onset region. The arc passes through the field-aligned beam of the EISCAT radar and is seen to be associated with a considerable upflow of ionospheric plasma. During the substorm, the CRRES satellite observed two major injections, 17 min apart, the second of which was dominated by O+ ions. We show that the observed are was in a suitable location in both latitude and MLT to have fed O+ ions into the second injection and that the upward flux of ions associated with it was sufficient to explain the observed injection. We interpret these data as showing that arcs in the nightside plasma-sheet boundary layer could be the source of O+ ions energised by a dipolarisation of the mid- and near-Earth tail, as opposed to ions ejected from the dayside ionosphere in the cleft ion fountain.

Development of substorm cross-tail current disruption as seen from the ground

We discuss substorm observations made near 2100 magnetic local time (MLT) on March 7, 1991, in a collaborative study involving data from the European Incoherent Scatter radar, all-sky camera data, and magnetometer data from the Tromsø Auroral Observatory, the U.K. Sub-Auroral Magnetometer Network (SAMNET) and the IMAGE magnetometer chain. We conclude that for the substorm studied a plasmoid was not pinched off until at least 10 min after onset at the local time of the observations (2100 MLT) and that the main substorm electrojet expanded westward over this local time 14 min after onset. In the late growth phase/early expansion phase, we observed southward drifting arcs probably moving faster than the background plasma. Similar southward moving arcs in the recovery phase moved at a speed which does not appear to be significantly different from the measured plasma flow speed. We discuss these data in terms of the “Kiruna conjecture” and classical “near-Earth neutral line” paradigms, since the data show features of both models of substorm development. We suggest that longitudinal variation in behavior may reconcile the differences between the two models in the case of this substorm.

Morpho-physical Recording of Bovine Conceptus (Bos indicus) and Placenta from Days 20 to 70 of Pregnancy

The study is based on 141 pregnant Bos indicus cows, from days 20 to 70 post-insemination. First, special attention was given to the macroscopically observable phenomena of attachment of the conceptus to the uterus, i.e. the implantation, from about days 20 to 30 post-insemination up to day 70, and placentome development by growth, vascularization and increase in the number of cotyledons opposite to the endometrial caruncles. Secondly, as for the conceptuses, semiquantitative, statistical analyses were performed of the lengths of chorio-allantois, amnion and yolk sac; and the different parts of the centre and two extremes of the yolk sacs were also analysed. Thirdly, the embryos/foetuses corresponding to their membranes were measured by their greatest length and by weight, and described by the appearance of external developmental phenomena during the investigated period like neurulation, somites, branchial arcs, brain vesicles, limb buds, C-form, pigmented eye and facial grooves. In conclusion, all the data collected in this study from days 20 to 70 of bovine pregnancy were compared extensively with corresponding data of the literature. This resulted in an `embryo/foetal age-scale`, which has extended the data in the literature by covering the first 8 to 70 days of pregnancy. This age-scale of early bovine intrauterine development provides model for studies, even when using slaughtered cows without distinct knowledge of insemination or fertilization time, through macroscopic techniques. This distinctly facilitates research into the cow, which is now being widely used as `an experimental animal` for testing new techniques of reproduction like in vitro fertilization, embryo transfer and cloning.