Sensitivity analysis for unmeasured confounders using an electronic spreadsheet

In studies assessing the effects of a given exposure variable and a specific outcome of interest, confusion may arise from the mistaken impression that the exposure variable is producing the outcome of interest, when in fact the observed effect is due to an existing confounder. However, quantitative techniques are rarely used to determine the potential influence of unmeasured confounders. Sensitivity analysis is a statistical technique that allows to quantitatively measuring the impact of an unmeasured confounding variable on the association of interest that is being assessed. The purpose of this study was to make it feasible to apply two sensitivity analysis methods available in the literature, developed by Rosenbaum and Greenland, using an electronic spreadsheet. Thus, it can be easier for researchers to include this quantitative tool in the set of procedures that have been commonly used in the stage of result validation.

Magnetic resonance imaging determinants of intraindividual variability in the elderly: combined analysis of grey and white matter.

Elderly individuals display a rapid age-related increase in intraindividual variability (IIV) of their performances. This phenomenon could reflect subtle changes in frontal lobe integrity. However, structural studies in this field are still missing. To address this issue, we computed an IIV index for a simple reaction time (RT) task and performed magnetic resonance imaging (MRI) including voxel based morphometry (VBM) and the tract based spatial statistics (TBSS) analysis of diffusion tensor imaging (DTI) in 61 adults aged from 22 to 88 years. The age-related IIV increase was associated with decreased fractional anisotropy (FA) as well as increased radial (RD) and mean (MD) diffusion in the main white matter (WM) fiber tracts. In contrast, axial diffusion (AD) and grey matter (GM) densities did not show any significant correlation with IIV. In multivariate models, only FA has an age-independent effect on IIV. These results revealed that WM but not GM changes partly mediated the age-related increase of IIV. They also revealed that the association between WM and IIV could not be only attributed to the damage of frontal lobe circuits but concerned the majority of interhemispheric and intrahemispheric corticocortical connections.

Pathway analysis of glioblastoma tissue after preoperative treatment with the EGFR tyrosine kinase inhibitor gefitinib--a phase II trial.

Amplification of the epidermal growth factor receptor (EGFR) gene is one of the most common oncogenic alterations in glioblastoma (45%) making it a prime target for therapy. However, small molecule inhibitors of the EGFR tyrosine kinase showed disappointing efficacy in clinical trials for glioblastoma. Here we aimed at investigating the molecular effects of the tyrosine kinase inhibitor gefitinib on the EGFR signaling pathway in human glioblastoma. Twenty-two patients selected for reoperation of recurrent glioblastoma were treated within a phase II trial for 5 days with 500 mg gefitinib before surgery followed by postoperative gefitinib until recurrence. Resected glioblastoma tissues exhibited high concentrations of gefitinib (median, 4.1 μg/g), 20 times higher than respective plasma. EGFR-pathway activity was evaluated with phosphorylation-specific assays. The EGFR was efficiently dephosphorylated in treated patients as compared to a control cohort of 12 patients. However, no significant effect on 12 pathway constituents was detected. In contrast, in vitro treatment of a glioblastoma cell line, BS-153, with endogenous EGFRwt amplification and EGFRvIII expression resulted not only in dephosphorylation of the EGFR, but also of key regulators in the pathway such as AKT. Treating established xenografts of the same cell line as an in vivo model showed dephosphorylation of the EGFR without affecting downstream signal transductors, similar to the human glioblastoma. Taken together, gefitinib reaches high concentrations in the tumor tissue and efficiently dephosphorylates its target. However, regulation of downstream signal transducers in the EGFR pathway seems to be dominated by regulatory circuits independent of EGFR phosphorylation.

Tissue-specific regulatory circuits reveal variable modular perturbations across complex diseases.

Mapping perturbed molecular circuits that underlie complex diseases remains a great challenge. We developed a comprehensive resource of 394 cell type- and tissue-specific gene regulatory networks for human, each specifying the genome-wide connectivity among transcription factors, enhancers, promoters and genes. Integration with 37 genome-wide association studies (GWASs) showed that disease-associated genetic variants-including variants that do not reach genome-wide significance-often perturb regulatory modules that are highly specific to disease-relevant cell types or tissues. Our resource opens the door to systematic analysis of regulatory programs across hundreds of human cell types and tissues (http://regulatorycircuits.org).

Analysis of the structural and electronic properties of 1-(5-Hydroxymethyl - 4 -[ 5 - (5-oxo-5-piperidin-1-yl-penta-1,3dienyl)-benzo[1,3]dioxol-2-yl] -tetrahydro-furan-2-yl)-5-methyl-1H-pyrimidine-2,4dione molecule

The structural and electronic properties of 1-(5-Hydroxymethyl - 4 -[ 5 - (5-oxo-5-piperidin- 1 -yl-penta- 1,3 -dienyl)-benzo [1,3] dioxol- 2 -yl]-tetrahydro -furan-2 -yl)-5-methy l-1Hpyrimidine-2,4dione (AHE) molecule have been investigated theoretically by performing density functional theory (DFT), and semi empirical molecular orbital calculations. The geometry of the molecule is optimized at the level of Austin Model 1 (AM1), and the electronic properties and relative energies of the molecules have been calculated by density functional theory in the ground state. The resultant dipole moment of the AHE molecule is about 2.6 and 2.3 Debyes by AM1 and DFT methods respectively, This property of AHE makes it an active molecule with its environment, that is AHE molecule may interacts with its environment strongly in solution.

Power Electronic Converters in Low-Voltage Direct Current Distribution – Analysis and Implementation

Over the recent years, smart grids have received great public attention. Many proposed functionalities rely on power electronics, which play a key role in the smart grid, together with the communication network. However, “smartness” is not the driver that alone motivates the research towards distribution networks based on power electronics; the network vulnerability to natural hazards has resulted in tightening requirements for the supply security, set both by electricity end-users and authorities. Because of the favorable price development and advancements in the field, direct current (DC) distribution has become an attractive alternative for distribution networks. In this doctoral dissertation, power electronic converters for a low-voltage DC (LVDC) distribution system are investigated. These include the rectifier located at the beginning of the LVDC network and the customer-end inverter (CEI) on the customer premises. Rectifier topologies are introduced, and according to the LVDC system requirements, topologies are chosen for the analysis. Similarly, suitable CEI topologies are addressed and selected for study. Application of power electronics into electricity distribution poses some new challenges. Because the electricity end-user is supplied with the CEI, it is responsible for the end-user voltage quality, but it also has to be able to supply adequate current in all operating conditions, including a short-circuit, to ensure the electrical safety. Supplying short-circuit current with power electronics requires additional measures, and therefore, the short-circuit behavior is described and methods to overcome the high-current supply to the fault are proposed. Power electronic converters also produce common-mode (CM) and radio-frequency (RF) electromagnetic interferences (EMI), which are not present in AC distribution. Hence, their magnitudes are investigated. To enable comprehensive research on the LVDC distribution field, a research site was built into a public low-voltage distribution network. The implementation was a joint task by the LVDC research team of Lappeenranta University of Technology and a power company Suur-Savon S¨ahk¨o Oy. Now, the measurements could be conducted in an actual environment. This is important especially for the EMI studies. The main results of the work concern the short-circuit operation of the CEI and the EMI issues. The applicability of the power electronic converters to electricity distribution is demonstrated, and suggestions for future research are proposed.

Analysis Of The A11a22 X 11a11 And A 33a22 X 1 electronic transitions in selenocarbonyl difluoride

The absorption spectrum of F2CSe in the 18800-21900 cm-1 region has been recorded at -770 C and 220 C under the conditions of medium resolution. The responsible electronic promotion is TI* + n excitation which leads to 3A2 and lA2 excited states. Progressions in vI', v2', v3" v4' and v4" have been identified in the spectrum and have been analyzed in terms of vibronic transitions between a planar ground state and a nQnplanar excited state. The - 3 - 1 - 1 - 1 origins of the a A2 + X Al and A A2 + X Al systems were assigned to the bands at 19018 cm-l and 19689 cm-l . This has given a singlet-triplet splittl. n g lA2 - 3A2 P f 671 cm -1 The out-of-plane wagging levels were found to be anharmonic. 1 -1 Barrier heights of 2483 cm- and 2923 cm were obtained for the lA2 and 3A2 upper states from a fitting of the energy levels of a Lorentzian-quadratic function to the observed levels in the out-of-plane wagging modes. 1 3 For the A2 and A2 states nonplanar equilibrium angles of 30.10 and 31.40 have been evaluated respectively. i

Intra- and inter-hemispheric interactions in somatosensory processing of pain : dynamical causal modeling analysis of fMRI data

La douleur est une expérience perceptive comportant de nombreuses dimensions. Ces dimensions de douleur sont inter-reliées et recrutent des réseaux neuronaux qui traitent les informations correspondantes. L’élucidation de l'architecture fonctionnelle qui supporte les différents aspects perceptifs de l'expérience est donc une étape fondamentale pour notre compréhension du rôle fonctionnel des différentes régions de la matrice cérébrale de la douleur dans les circuits corticaux qui sous tendent l'expérience subjective de la douleur. Parmi les diverses régions du cerveau impliquées dans le traitement de l'information nociceptive, le cortex somatosensoriel primaire et secondaire (S1 et S2) sont les principales régions généralement associées au traitement de l'aspect sensori-discriminatif de la douleur. Toutefois, l'organisation fonctionnelle dans ces régions somato-sensorielles n’est pas complètement claire et relativement peu d'études ont examiné directement l'intégration de l'information entre les régions somatiques sensorielles. Ainsi, plusieurs questions demeurent concernant la relation hiérarchique entre S1 et S2, ainsi que le rôle fonctionnel des connexions inter-hémisphériques des régions somatiques sensorielles homologues. De même, le traitement en série ou en parallèle au sein du système somatosensoriel constitue un autre élément de questionnement qui nécessite un examen plus approfondi. Le but de la présente étude était de tester un certain nombre d'hypothèses sur la causalité dans les interactions fonctionnelle entre S1 et S2, alors que les sujets recevaient des chocs électriques douloureux. Nous avons mis en place une méthode de modélisation de la connectivité, qui utilise une description de causalité de la dynamique du système, afin d'étudier les interactions entre les sites d'activation définie par un ensemble de données provenant d'une étude d'imagerie fonctionnelle. Notre paradigme est constitué de 3 session expérimentales en utilisant des chocs électriques à trois différents niveaux d’intensité, soit modérément douloureux (niveau 3), soit légèrement douloureux (niveau 2), soit complètement non douloureux (niveau 1). Par conséquent, notre paradigme nous a permis d'étudier comment l'intensité du stimulus est codé dans notre réseau d'intérêt, et comment la connectivité des différentes régions est modulée dans les conditions de stimulation différentes. Nos résultats sont en faveur du mode sériel de traitement de l’information somatosensorielle nociceptive avec un apport prédominant de la voie thalamocorticale vers S1 controlatérale au site de stimulation. Nos résultats impliquent que l'information se propage de S1 controlatéral à travers notre réseau d'intérêt composé des cortex S1 bilatéraux et S2. Notre analyse indique que la connexion S1→S2 est renforcée par la douleur, ce qui suggère que S2 est plus élevé dans la hiérarchie du traitement de la douleur que S1, conformément aux conclusions précédentes neurophysiologiques et de magnétoencéphalographie. Enfin, notre analyse fournit des preuves de l'entrée de l'information somatosensorielle dans l'hémisphère controlatéral au côté de stimulation, avec des connexions inter-hémisphériques responsable du transfert de l'information à l'hémisphère ipsilatéral.

Rôle des circuits cortico-striataux dans la planification et l'exécution de règles lexicales

Des recherches, autant chez l’homme que chez l’animal, proposent qu’il existerait, au sein des réseaux cérébraux, une organisation anatomique parallèle de circuits qui coordonne l’activité des structures qui participent à la planification et à l’exécution d’une action. Dans cette foulée, un modèle émerge qui attribue au cortex préfrontal (CPF) latéral une spécificité anatomo-fonctionnelle basée sur les niveaux de traitement en mémoire de travail (MT). Il s’agit du modèle « niveaux de traitement-dépendant », qui accorde un rôle important au CPF latéral dans l’acquisition et la représentation de règles guidant nos comportements. Des études en neuroimagerie fonctionnelle, utilisant le Wisconsin Card Sorting Task (WCST) ont permis de corroborer ce modèle et de dissocier trois niveaux de traitement en MT non seulement au sein du CPF latéral mais encore aux structures sous- corticales, les ganglions de la base (GB). Ces études suggèrent que certains noyaux des GB seraient topographiquement organisés avec le CPF latéral et contriburaient, sous certaines conditions, à des processus cognitifs et moteurs semblables à leur homologue cortical. Le but de notre étude est d'explorer la généralisation de la contribution des GB et du CPF au modèle niveaux de traitement-dépendant afin de voir si ce dernier est indépendant de la nature des stimuli en mémoire de travail. À cet effet, nous avons modifié le WCST en l’appliquant à un autre domaine, celui du langage. Nous avons remplacé les pictogrammes par des mots et modifié les règles formes, couleurs, nombres, par des règles sémantiques et phonologiques. L’analyse des résultats a démontré que différentes parties des GB de concert avec différentes régions du CPF se différencient quant aux niveaux de traitement en MT et ce, indépendamment de la nature des stimuli. Une deuxième analyse a permis d’évaluer les patrons d’activations liés aux conditions sémantiques et phonologiques. Ces résultats ont mis en évidence que les réseaux préfrontaux semblent liés aux processus exécutifs nécessaires à la réalisation de la tâche, indépendamment de la condition tandis que les aires associatives se dissocient davantage et contiennent des réseaux propres à la sémantique et à la phonologie.

Analysis of intrinsic cardiac neuron activity in relation to neurogenic atrial fibrillation and vagal stimulation

La fibrillation auriculaire est le trouble du rythme le plus fréquent chez l'homme. Elle conduit souvent à de graves complications telles que l'insuffisance cardiaque et les accidents vasculaires cérébraux. Un mécanisme neurogène de la fibrillation auriculaire mis en évidence. L'induction de tachyarythmie par stimulation du nerf médiastinal a été proposée comme modèle pour étudier la fibrillation auriculaire neurogène. Dans cette thèse, nous avons étudié l'activité des neurones cardiaques intrinsèques et leurs interactions à l'intérieur des plexus ganglionnaires de l'oreillette droite dans un modèle canin de la fibrillation auriculaire neurogène. Ces activités ont été enregistrées par un réseau multicanal de microélectrodes empalé dans le plexus ganglionnaire de l'oreillette droite. L'enregistrement de l'activité neuronale a été effectué continument sur une période de près de 4 heures comprenant différentes interventions vasculaires (occlusion de l'aorte, de la veine cave inférieure, puis de l'artère coronaire descendante antérieure gauche), des stimuli mécaniques (toucher de l'oreillette ou du ventricule) et électriques (stimulation du nerf vague ou des ganglions stellaires) ainsi que des épisodes induits de fibrillation auriculaire. L'identification et la classification neuronale ont été effectuées en utilisant l'analyse en composantes principales et le partitionnement de données (cluster analysis) dans le logiciel Spike2. Une nouvelle méthode basée sur l'analyse en composante principale est proposée pour annuler l'activité auriculaire superposée sur le signal neuronal et ainsi augmenter la précision de l'identification de la réponse neuronale et de la classification. En se basant sur la réponse neuronale, nous avons défini des sous-types de neurones (afférent, efférent et les neurones des circuits locaux). Leur activité liée à différents facteurs de stress nous ont permis de fournir une description plus détaillée du système nerveux cardiaque intrinsèque. La majorité des neurones enregistrés ont réagi à des épisodes de fibrillation auriculaire en devenant plus actifs. Cette hyperactivité des neurones cardiaques intrinsèques suggère que le contrôle de cette activité pourrait aider à prévenir la fibrillation auriculaire neurogène. Puisque la stimulation à basse intensité du nerf vague affaiblit l'activité neuronale cardiaque intrinsèque (en particulier pour les neurones afférents et convergents des circuits locaux), nous avons examiné si cette intervention pouvait être appliquée comme thérapie pour la fibrillation auriculaire. Nos résultats montrent que la stimulation du nerf vague droit a été en mesure d'atténuer la fibrillation auriculaire dans 12 des 16 cas malgré un effet pro-arythmique défavorable dans 1 des 16 cas. L'action protective a diminué au fil du temps et est devenue inefficace après ~ 40 minutes après 3 minutes de stimulation du nerf vague.

Analysis of the electronic structure, hyperfine structure, and volume isotope shifts in the low lying states of BA I and BA II

Relativistic multi-configuration Dirac Fock (MCDF) wavefunctions coupled to good angular momentum J have been calculated for low lying states of Ba I and Ba II. These wavefunctions are compared with semiempirical ones derived from experimental atomic energy levels. It is found that significantly better agreement is obtained when close configurations are included in the MCDF wavefunctions. Calculations of the electronic part of the field isotope shift lead to very good agreement with electronic factors derived from experimental data. Furthermore, the slopes of the lines in a King plot analysis of many of the optical lines are predicted accurately by these calculations. However, the MCDF wavefunctions seem not to be of sufficient accuracy to give agreement with the experimental magnetic dipole and electric quadrupole hyperfine structure constants.

Analysis of chemical bonding and aromaticity from electronic delocalization descriptors

Interactions between electrons determine the structure and properties of matter from molecules to solids. Therefore, the understanding of the electronic structure of molecules will enable us to extract relevant chemical information. In the first part of this thesis, we focus our attention on the analysis of chemical bonding by means of the Electron Localization Function (ELF) and the Domain-Averaged Fermi Hole analysis (DAFH). In the second part, we assess the performance of some indicators of aromaticity by analyzing their advantages and drawbacks. We propose a series of tests based on well-known aromaticity trends that can be applied to evaluate the aromaticity of current and future indicators of aromaticity in both organic and inorganic species. Moreover, we investigate the nature of electron delocalization in both aromatic and antiaromatic systems in the light of Hückel’s (4n + 2) rule. Finally, we analyze the phenomenon of multiple aromaticity in all-metal clusters.

Development, implementation and application of electronic structural descriptors to the analysis of the chemical bonding, aromaticity and chemical reactivity

En la literatura sobre mecànica quàntica és freqüent trobar descriptors basats en la densitat de parells o la densitat electrònica, amb un èxit divers segons les aplicacions que atenyin. Per tal de que tingui sentit químic un descriptor ha de donar la definició d'un àtom en una molècula, o ésser capaç d'identificar regions de l'espai molecular associades amb algun concepte químic (com pot ser un parell solitari o zona d'enllaç, entre d'altres). En aquesta línia, s'han proposat diversos esquemes de partició: la teoria d'àtoms en molècules (AIM), la funció de localització electrònica (ELF), les cel·les de Voroni, els àtoms de Hirshfeld, els àtoms difusos, etc. L'objectiu d'aquesta tesi és explorar descriptors de la densitat basats en particions de l'espai molecular del tipus AIM, ELF o àtoms difusos, analitzar els descriptors existents amb diferents nivells de teoria, proposar nous descriptors d'aromaticitat, així com estudiar l'habilitat de totes aquestes eines per discernir entre diferents mecanismes de reacció.

Equivalent Circuits and Nanoplasmonics

We show how a circuit analysis, used widely in electrical engineering, finds application to problems of light wave injection and transport in subwavelength structures in the optical frequency range. Lumped circuit and transmission-line analysis may prove helpful in the design of plasmonic devices with standard, functional properties.