Enseignement d'Habiletés Numériques Initiales (HNI) aux enfants qui ont des incapacités intellectuelles

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Productivité de manuels scolaires adaptés pour élèves ayant deux années de retard en lecture

La complexité de la tâche qu’est la lecture du français en interaction avec les caractéristiques de la personne qui a un retard de deux ans en lecture, la population cible de cette recherche, place cette dernière en situation d’échec. Tous les processus impliqués dans l’acte de lire en interaction avec ces caractéristiques induisent des échecs et des retards d’apprentissage de la lecture. L’enseignant, qui souhaite utiliser un manuel scolaire tout en intégrant un élève de 3e année ne sachant toujours pas lire, a deux choix : lui offrir un manuel de 1re année, un manuel de 3e année ou adapter lui-même son matériel. Si l’enseignant lui remet un manuel de 1re année, l’élève vit des réussites, mais les thèmes sont infantilisants. Si l’enseignant remet un manuel de 3e année à ce même élève, les thèmes ne sont pas infantilisants, mais le niveau en lecture place ce dernier systématiquement en situation d’échec. Si l’enseignant adapte lui-même le matériel, l’entreprise est grande en charge de travail pour ce dernier. En réponse à ce dilemme, le Groupe DÉFI Accessibilité (GDA) a conçu des manuels scolaires adaptés. Ils sont, à première vue, identiques à la version originale Signet (3e année), mêmes thèmes, mêmes titres, mêmes numéros de pages, mêmes illustrations et mêmes réponses aux deux premières questions de chaque page, mais les textes sont simplifiés afin de permettre la lecture à l’élève de 3e année qui a deux ans de retard dans cette matière. En accord avec une stratégie de design inclusif, la simplification des manuels par le GDA a été réalisée en fonction des caractéristiques d’un groupe de référence reconnu pour avoir de grandes difficultés d’apprentissage de la lecture, soit des élèves qui ont des incapacités intellectuelles (Langevin, Rocque, Ngongang et Chaghoumi, 2012). L’objet de cette thèse est le calcul de la productivité et de l’efficience de ces manuels scolaires adaptés auprès d’élèves qui ont deux années de retard en lecture, la population cible. La méthodologie utilisée pour cette recherche est l’analyse de la valeur pédagogique, une méthode systématique de développement et d’évaluation de produits, procédés ou services, adaptée de l’ingénierie. Cette recherche a pour objet la troisième et dernière phase de l’analyse de la valeur pédagogique, soit l’évaluation des manuels scolaires adaptés. En analyse de la valeur pédagogique, comme pour cette recherche, la mise à l’essai a deux objectifs : comparer le prototype créé au cahier des charges fonctionnel regroupant toutes les fonctions que devrait remplir le produit pour répondre aux besoins de ses utilisateurs potentiels et calculer la productivité/efficience. Puisqu’il s’agit d’une première mise à l’essai, un troisième objectif est ajouté, soit la proposition de pistes d’amélioration au prototype de manuels scolaires adaptés. La mise à l’essai s’est échelonnée sur six mois. L’échantillon regroupe quatre enseignantes de 3e année, deux en classes spéciales et deux en classes régulières. Ces dernières enseignent à 32 élèves utilisateurs des manuels scolaires adaptés : six sont dyslexiques, quatre ont une connaissance insuffisante de la langue française, un a un trouble envahissant du développement avec incapacités intellectuelles et 21 ont des incapacités intellectuelles légères. Les résultats sont présentés sous la forme de trois articles. Les quatre enseignantes ont confirmé la réponse des manuels scolaires adaptés au cahier des charges fonctionnel. De plus, la phase de conception a été jugée efficiente et la phase d’utilisation productive. Il n’y a pas de modification à faire aux manuels scolaires adaptés. Par contre, le guide d’utilisateur doit être modifié, puisque l’outil n’a pas été utilisé tel qu’il était prévu par l’équipe de conception.

Une nouvelle méthode smoothed particle hydrodynamics : simulation des interfaces immergées et de la dynamique Brownienne des molécules avec des interactions hydrodynamiques

Dans cette thèse, nous présentons une nouvelle méthode smoothed particle hydrodynamics (SPH) pour la résolution des équations de Navier-Stokes incompressibles, même en présence des forces singulières. Les termes de sources singulières sont traités d'une manière similaire à celle que l'on retrouve dans la méthode Immersed Boundary (IB) de Peskin (2002) ou de la méthode régularisée de Stokeslets (Cortez, 2001). Dans notre schéma numérique, nous mettons en oeuvre une méthode de projection sans pression de second ordre inspirée de Kim et Moin (1985). Ce schéma évite complètement les difficultés qui peuvent être rencontrées avec la prescription des conditions aux frontières de Neumann sur la pression. Nous présentons deux variantes de cette approche: l'une, Lagrangienne, qui est communément utilisée et l'autre, Eulerienne, car nous considérons simplement que les particules SPH sont des points de quadrature où les propriétés du fluide sont calculées, donc, ces points peuvent être laissés fixes dans le temps. Notre méthode SPH est d'abord testée à la résolution du problème de Poiseuille bidimensionnel entre deux plaques infinies et nous effectuons une analyse détaillée de l'erreur des calculs. Pour ce problème, les résultats sont similaires autant lorsque les particules SPH sont libres de se déplacer que lorsqu'elles sont fixes. Nous traitons, par ailleurs, du problème de la dynamique d'une membrane immergée dans un fluide visqueux et incompressible avec notre méthode SPH. La membrane est représentée par une spline cubique le long de laquelle la tension présente dans la membrane est calculée et transmise au fluide environnant. Les équations de Navier-Stokes, avec une force singulière issue de la membrane sont ensuite résolues pour déterminer la vitesse du fluide dans lequel est immergée la membrane. La vitesse du fluide, ainsi obtenue, est interpolée sur l'interface, afin de déterminer son déplacement. Nous discutons des avantages à maintenir les particules SPH fixes au lieu de les laisser libres de se déplacer. Nous appliquons ensuite notre méthode SPH à la simulation des écoulements confinés des solutions de polymères non dilués avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume. Le point de départ de l'algorithme est le système couplé des équations de Langevin pour les polymères et le solvant (CLEPS) (voir par exemple Oono et Freed (1981) et Öttinger et Rabin (1989)) décrivant, dans le cas présent, les dynamiques microscopiques d'une solution de polymère en écoulement avec une représentation bille-ressort des macromolécules. Des tests numériques de certains écoulements dans des canaux bidimensionnels révèlent que l'utilisation de la méthode de projection d'ordre deux couplée à des points de quadrature SPH fixes conduit à un ordre de convergence de la vitesse qui est de deux et à une convergence d'ordre sensiblement égale à deux pour la pression, pourvu que la solution soit suffisamment lisse. Dans le cas des calculs à grandes échelles pour les altères et pour les chaînes de bille-ressort, un choix approprié du nombre de particules SPH en fonction du nombre des billes N permet, en l'absence des forces d'exclusion de volume, de montrer que le coût de notre algorithme est d'ordre O(N). Enfin, nous amorçons des calculs tridimensionnels avec notre modèle SPH. Dans cette optique, nous résolvons le problème de l'écoulement de Poiseuille tridimensionnel entre deux plaques parallèles infinies et le problème de l'écoulement de Poiseuille dans une conduite rectangulaire infiniment longue. De plus, nous simulons en dimension trois des écoulements confinés entre deux plaques infinies des solutions de polymères non diluées avec une interaction hydrodynamique et des forces d'exclusion de volume.

Les beuveries et la consommation de cannabis au secondaire et le décrochage scolaire à la fin du secondaire : effets modérateurs protecteurs du climat relationnel.

Le décrochage scolaire est un phénomène touchant une proportion importante d’adolescents au Québec. Les facteurs permettant de prédire ce phénomène peuvent être d’ordre individuel, familial, social, scolaire et sociodémographique. Bien que plusieurs études ont permis d’établir un lien significatif entre la consommation de substances psychoactives et le décrochage scolaire, aucune étude ne s’est attardé sur le possible rôle modérateur protecteur de l’environnement socioéducatif sur le lien existant entre ces deux comportements malgré plusieurs indications soutenant un tel effet. Cette étude vise donc à déterminer, à l’aide d’un devis longitudinal prospectif, si le climat relationnel maître-élève joue un rôle modérateur protecteur sur ce lien. L’échantillon utilisé pour cette étude est tiré de la Stratégie d’Intervention Agir Autrement (SIAA) et comprend 728 adolescents. Les données ont été obtenues à l’aide de questionnaires auto-révélés et des données officielles du Ministère de l’éducation, des loisirs et des sports. Des analyses de régressions logistiques ont été effectuées et ont démontré que le climat relationnel maître-élève semble diminuer les risques de décrochage scolaire pour les élèves consommateurs. Effectivement, le climat relationnel semble être un facteur de protection pour les élèves consommateurs réguliers de cannabis identifiés comme un groupe à risque de décrochage scolaire alors qu’il ne l’est pas pour le groupe des non consommateurs et des faibles consommateurs. En revanche, ces analyses n’ont pas permis de détecter un tel effet pour l’intoxication à l’alcool. Les implications de ces résultats sont discutées.

La comparaison entre les ressortissants travailleurs turcs et les citoyens de l'UE concernant leur protection contre l'expulsion de l'Union Européenne.

Dans l’Union européenne, certaines catégories d’immigrants font l’objet d’une protection renforcée contre l’expulsion. Cette protection contre l’expulsion s’acquiert notamment après avoir résidé de manière continue et pour une longue durée dans un État membre de l’Union européenne, de sorte que son intégration y soit forte. Qu’est ce que la notion de protection renforcée contre l’expulsion signifie exactement? Nous examinerons le droit de l’UE, en comparant le droit à la libre circulation des ressortissants européens et des travailleurs turcs, et l’étendue de leur protection respective contre l’expulsion. Est-elle la même ? Pour répondre à cette question, nous verrons le droit applicable à chacune de ces catégories de citoyens, notamment la Directive 2004/38/CE du Parlement européen et du Conseil, du 29 avril 2004, relative au droit des citoyens de l’Union et des membres de leurs familles de circuler et de séjourner librement sur le territoire des États membres, le droit d’association UE/Turquie ainsi que la Directive 2003/109/CE du Conseil du 25 novembre 2003 relative au statut des ressortissants de pays tiers résidents de longue durée. Cette protection diffère selon la citoyenneté des individus. Ainsi, la protection des ressortissants turcs est moindre que celle des ressortissants européens. Toutefois, la CJUE a joué un rôle proactif dans l’interprétation des droits à la libre circulation des travailleurs turcs, en interprétant le droit d’association Turquie/UE par analogie avec celui applicable aux citoyens européens. Dans les litiges relatifs à la protection contre l’expulsion, les travailleurs turcs se sont également vu reconnaître une protection semblable à celle des ressortissants européens par la CJUE. La Convention européenne des droits de l’homme est un autre instrument qui vient protéger les résidants de l’Europe contre une violation de leurs droits fondamentaux que pourrait entraîner une expulsion du territoire. Face à cet activisme judiciaire, on est en mesure de se demander dans quelle mesure les ressortissants travailleurs turcs et européens jouissent d’une protection différente contre l’expulsion.

Le théâtre amérindien au Québec : l’émergence d’un espace d’autodétermination identitaire, culturel et politique par la création dramatique

Le théâtre amérindien francophone et/ou de langues autochtones fait partie du paysage québécois depuis la fin des années 1970. Souvent désigné en tant que « théâtre des minorités » en raison de son histoire et de son contexte actuel, ce genre théâtral est lié de près à l’identité et à la mémoire. L’objectif de ce travail de recherche est d’entrevoir ce qui caractérise l’espace théâtral généré par les productions issues du théâtre amérindien francophone au Québec à travers le travail artistique de six créateurs rencontrés pour les besoins de ce mémoire. Pour une meilleure compréhension de ce genre théâtral, un survol historique axé sur le passage d’un théâtre colonial s’appropriant l’expérience amérindienne vers un théâtre amérindien se réappropriant son image ainsi que son identité sera effectué dans l’idée de voir ce qui a mené à l’éclosion d’un théâtre autochtone en Amérique du Nord durant le 20e siècle. Suite à cette démonstration, une revue de la littérature esquissera un portrait des différentes pistes de recherche utilisées pour aborder l’espace théâtral amérindien. Celles-ci permettront de mieux saisir la composition, le fonctionnement ainsi que les rôles de cette zone d’expression et d’observer diverses définitions du théâtre amérindien déjà établies. S’ensuivra une synthèse des entrevues ainsi qu’une analyse des données recueillies dont l’objectif est de voir ce qui détermine et constitue un espace théâtral amérindien autonome. Nous verrons à partir des résultats comment cet espace contribue au développement identitaire, culturel et politique.

Un fjord, une rivière, un lac et des ruisseaux : variabilité culturelle paléohistorique sur le bassin hydrographique de la rivière Saguenay (Québec, Canada)

En archéologie, l’identification des identités culturelles spécifiques pose souvent problème. Cependant, lorsqu’on en arrive à la fin de la Paléohistoire et plus particulièrement au cours de la Protohistoire, les vestiges archéologiques trouvent alors des alliées sous la forme de sources littéraires et iconographiques qui documentent tant bien que mal la géographie humaine de l’époque. Sur le bassin hydrographique de la rivière Saguenay, quelques-unes de ces mentions révèlent que se trouvaient au cours de la Protohistoire un certain nombre de groupes distincts parmi lesquels des Iroquoiens du Saint-Laurent, des Montagnais de Tadoussac, des Kakouchacks et autres groupes du Nord. Les vestiges archéologiques des 393 sites archéologiques qui comptent au moins une composante de la Protohistoire ou de la Paléohistoire récente sur le bassin hydrographique de la rivière Saguenay ont été mis à contribution afin de déterminer si ce qui est mentionné où illustré dans les documents historiques est vérifiable du point de vue archéologique. Que ce soit les vestiges céramiques, lithiques, ostéologiques ou autres, ceux-ci ont en effet révélé certaines tendances qui ne peuvent s’expliquer que par des trames culturelles spécifiques. Après avoir constaté la présence de cette mosaïque culturelle au cours de la Protohistoire, le défi était de déterminer depuis quand celle-ci s’était mise en place et surtout d’en identifier les causes. Si l’environnement très variable qui caractérise le bassin hydrographique de la rivière Saguenay (incluant le lac Saint-Jean) a certes joué un rôle, d’autres événements ou comportements ont assurément contribué à diversifier les populations. Parmi ceux-ci, il y a la provenance des populations qui fréquentaient la rivière et ses affluents, les axes de circulations qu’ils empruntaient dans le cadre de leur cycle saisonnier, de même que le contexte des échanges qui se pratiquaient à l’échelle pan-bassin hydrographique. Tous ces aspects ont assurément joué un rôle dans la détermination de ce qu’était une population des basses terres du lac Saint-Jean versus une population du Bas-Saguenay.

La sexualité des agresseurs sexuels de femmes : sont-ils tous obsédés par le sexe?

Une revue des modèles explicatifs de l’agression sexuelle (développementaux, typologiques, processus de passage à l’acte) permet de mettre en évidence la place centrale occupée par la déviance et l’hypersexualité dans les études portant sur les agresseurs sexuels. L’étude présentée dans ce mémoire investigue la sexualité des agresseurs sexuels de femmes adultes extrafamiliaux sous ses facettes déviantes et non-déviantes afin d’évaluer l’hétérogénéité des styles de vie sexuelle des violeurs. Les caractéristiques psychosexuelles et délictuelles de 160 violeurs incarcérés au Québec (Canada) ont été investiguées. Une analyse de classe latente, suivie d’une analyse factorielle, ont permis d’identifier trois styles de vie sexuelle distincts : le Déviant Internalisé (DI), le Sans Problèmes Sexuels (SPS), et l’Hypersexuel Déviant (HD). Les résultats suggèrent que les DI sont caractérisées par une insatisfaction sexuelle, la déviance sexuelle, ainsi que par la pauvreté de leur vie sexuelle. Les SPS sont caractérisés par une absence de déviance sexuelle et d’hypersexualité. Leurs distorsions cognitives, plutôt que leur style de vie sexuelle, semblent favoriser leur passage à l’acte. Finalement, les agresseurs HD sont caractérisés par l’hypersexualité, de même que par leur déviance sexuelle, lesquels favorisent leurs comportements sexuellement coercitifs. Les implications cliniques et théoriques seront discutées.

Studies on the dynamics and rheology of dilute suspensions of Brownian particles in simple shear flow under the action of an external force

We present a novel approach to computing the orientation moments and rheological properties of a dilute suspension of spheroids in a simple shear flow at arbitrary Peclct number based on a generalised Langevin equation method. This method differs from the diffusion equation method which is commonly used to model similar systems in that the actual equations of motion for the orientations of the individual particles are used in the computations, instead of a solution of the diffusion equation of the system. It also differs from the method of 'Brownian dynamics simulations' in that the equations used for the simulations are deterministic differential equations even in the presence of noise, and not stochastic differential equations as in Brownian dynamics simulations. One advantage of the present approach over the Fokker-Planck equation formalism is that it employs a common strategy that can be applied across a wide range of shear and diffusion parameters. Also, since deterministic differential equations are easier to simulate than stochastic differential equations, the Langevin equation method presented in this work is more efficient and less computationally intensive than Brownian dynamics simulations.We derive the Langevin equations governing the orientations of the particles in the suspension and evolve a procedure for obtaining the equation of motion for any orientation moment. A computational technique is described for simulating the orientation moments dynamically from a set of time-averaged Langevin equations, which can be used to obtain the moments when the governing equations are harder to solve analytically. The results obtained using this method are in good agreement with those available in the literature.The above computational method is also used to investigate the effect of rotational Brownian motion on the rheology of the suspension under the action of an external force field. The force field is assumed to be either constant or periodic. In the case of con- I stant external fields earlier results in the literature are reproduced, while for the case of periodic forcing certain parametric regimes corresponding to weak Brownian diffusion are identified where the rheological parameters evolve chaotically and settle onto a low dimensional attractor. The response of the system to variations in the magnitude and orientation of the force field and strength of diffusion is also analyzed through numerical experiments. It is also demonstrated that the aperiodic behaviour exhibited by the system could not have been picked up by the diffusion equation approach as presently used in the literature.The main contributions of this work include the preparation of the basic framework for applying the Langevin method to standard flow problems, quantification of rotary Brownian effects by using the new method, the paired-moment scheme for computing the moments and its use in solving an otherwise intractable problem especially in the limit of small Brownian motion where the problem becomes singular, and a demonstration of how systems governed by a Fokker-Planck equation can be explored for possible chaotic behaviour.

Enhanced shape anisotropy and magneto-optical birefringence by high energy ball milling in NixFe1−xFe2O4 ferrofluids

Ferrofluids belonging to the series NixFe1 xFe2O4 were synthesised by two different procedures—one by standard co-precipitation techniques, the other by co-precipitation for synthesis of particles and dispersion aided by high-energy ball milling with a view to understand the effect of strain and size anisotropy on the magneto-optical properties of ferrofluids. The birefringence measurements were carried out using a standard ellipsometer. The birefringence signal obtained for chemically synthesised samples was satisfactorily fitted to the standard second Langevin function. The ball-milled ferrofluids showed a deviation and their birefringence was enhanced by an order. This large enhancement in the birefringence value cannot be attributed to the increase in grain size of the samples, considering that the grain sizes of sample synthesised by both modes are comparable; instead, it can be attributed to the lattice strain-induced shape anisotropy(oblation) arising from the high-energy ball-milling process. Thus magnetic-optical (MO) signals can be tuned by ball-milling process, which can find potential applications.

Analysis of Fluctuations in the Early Universe Using Fokker-Planck Formalism

The thesis begins with a review of basic elements of general theory of relativity (GTR) which forms the basis for the theoretical interpretation of the observations in cosmology. The first chapter also discusses the standard model in cosmology, namely the Friedmann model, its predictions and problems. We have also made a brief discussion on fractals and inflation of the early universe in the first chapter. In the second chapter we discuss the formulation of a new approach to cosmology namely a stochastic approach. In this model, the dynam ics of the early universe is described by a set of non-deterministic, Langevin type equations and we derive the solutions using the Fokker—Planck formalism. Here we demonstrate how the problems with the standard model, can be eliminated by introducing the idea of stochastic fluctuations in the early universe. Many recent observations indicate that the present universe may be approximated by a many component fluid and we assume that only the total energy density is conserved. This, in turn, leads to energy transfer between different components of the cosmic fluid and fluctuations in such energy transfer can certainly induce fluctuations in the mean to factor in the equation of state p = wp, resulting in a fluctuating expansion rate for the universe. The third chapter discusses the stochastic evolution of the cosmological parameters in the early universe, using the new approach. The penultimate chapter is about the refinements to be made in the present model, by means of a new deterministic model The concluding chapter presents a discussion on other problems with the conventional cosmology, like fractal correlation of galactic distribution. The author attempts an explanation for this problem using the stochastic approach.

Enhanced shape anisotropy and magneto-optical birefringence by high energy ball milling in NixFe1 xFe2O4 ferrofluids

Ferrofluids belonging to the series NixFe1 xFe2O4 were synthesised by two different procedures—one by standard co-precipitation techniques, the other by co-precipitation for synthesis of particles and dispersion aided by high-energy ball milling with a view to understand the effect of strain and size anisotropy on the magneto-optical properties of ferrofluids. The birefringence measurements were carried out using a standard ellipsometer. The birefringence signal obtained for chemically synthesised samples was satisfactorily fitted to the standard second Langevin function. The ball-milled ferrofluids showed a deviation and their birefringence was enhanced by an order. This large enhancement in the birefringence value cannot be attributed to the increase in grain size of the samples, considering that the grain sizes of sample synthesised by both modes are comparable; instead, it can be attributed to the lattice strain-induced shape anisotropy(oblation) arising from the high-energy ball-milling process. Thus magnetic-optical (MO) signals can be tuned by ball-milling process, which can find potential applications

Protein Folding Simulations: Confinement, External Fields and Sequence Design

The present Thesis looks at the problem of protein folding using Monte Carlo and Langevin simulations, three topics in protein folding have been studied: 1) the effect of confining potential barriers, 2) the effect of a static external field and 3) the design of amino acid sequences which fold in a short time and which have a stable native state (global minimum). Regarding the first topic, we studied the confinement of a small protein of 16 amino acids known as 1NJ0 (PDB code) which has a beta-sheet structure as a native state. The confinement of proteins occurs frequently in the cell environment. Some molecules called Chaperones, present in the cytoplasm, capture the unfolded proteins in their interior and avoid the formation of aggregates and misfolded proteins. This mechanism of confinement mediated by Chaperones is not yet well understood. In the present work we considered two kinds of potential barriers which try to mimic the confinement induced by a Chaperon molecule. The first kind of potential was a purely repulsive barrier whose only effect is to create a cavity where the protein folds up correctly. The second kind of potential was a barrier which includes both attractive and repulsive effects. We performed Wang-Landau simulations to calculate the thermodynamical properties of 1NJ0. From the free energy landscape plot we found that 1NJ0 has two intermediate states in the bulk (without confinement) which are clearly separated from the native and the unfolded states. For the case of the purely repulsive barrier we found that the intermediate states get closer to each other in the free energy landscape plot and eventually they collapse into a single intermediate state. The unfolded state is more compact, compared to that in the bulk, as the size of the barrier decreases. For an attractive barrier modifications of the states (native, unfolded and intermediates) are observed depending on the degree of attraction between the protein and the walls of the barrier. The strength of the attraction is measured by the parameter $\epsilon$. A purely repulsive barrier is obtained for $\epsilon=0$ and a purely attractive barrier for $\epsilon=1$. The states are changed slightly for magnitudes of the attraction up to $\epsilon=0.4$. The disappearance of the intermediate states of 1NJ0 is already observed for $\epsilon =0.6$. A very high attractive barrier ($\epsilon \sim 1.0$) produces a completely denatured state. In the second topic of this Thesis we dealt with the interaction of a protein with an external electric field. We demonstrated by means of computer simulations, specifically by using the Wang-Landau algorithm, that the folded, unfolded, and intermediate states can be modified by means of a field. We have found that an external field can induce several modifications in the thermodynamics of these states: for relatively low magnitudes of the field ($<2.06 \times 10^8$ V/m) no major changes in the states are observed. However, for higher magnitudes than ($6.19 \times 10^8$ V/m) one observes the appearance of a new native state which exhibits a helix-like structure. In contrast, the original native state is a $\beta$-sheet structure. In the new native state all the dipoles in the backbone structure are aligned parallel to the field. The design of amino acid sequences constitutes the third topic of the present work. We have tested the Rate of Convergence criterion proposed by D. Gridnev and M. Garcia ({\it work unpublished}). We applied it to the study of off-lattice models. The Rate of Convergence criterion is used to decide if a certain sequence will fold up correctly within a relatively short time. Before the present work, the common way to decide if a certain sequence was a good/bad folder was by performing the whole dynamics until the sequence got its native state (if it existed), or by studying the curvature of the potential energy surface. There are some difficulties in the last two approaches. In the first approach, performing the complete dynamics for hundreds of sequences is a rather challenging task because of the CPU time needed. In the second approach, calculating the curvature of the potential energy surface is possible only for very smooth surfaces. The Rate of Convergence criterion seems to avoid the previous difficulties. With this criterion one does not need to perform the complete dynamics to find the good and bad sequences. Also, the criterion does not depend on the kind of force field used and therefore it can be used even for very rugged energy surfaces.

Vesicle motion during sustained exocytosis in chromaffin cells

Chromaffin cells release catecholamines by exocytosis, a process that includes vesicle docking, priming and fusion. Although all these steps have been intensively studied, some aspects of their mechanisms, particularly those regarding vesicle transport to the active sites situated at the membrane, are still unclear. In this work, we show that it is possible to extract information on vesicle motion in Chromaffin cells from the combination of Langevin simulations and amperometric measurements. We developed a numerical model based on Langevin simulations of vesicle motion towards the cell membrane and on the statistical analysis of vesicle arrival times. We also performed amperometric experiments in bovine-adrenal Chromaffin cells under Ba2+ stimulation to capture neurotransmitter releases during sustained exocytosis. In the sustained phase, each amperometric peak can be related to a single release from a new vesicle arriving at the active site. The amperometric signal can then be mapped into a spike-series of release events. We normalized the spike-series resulting from the current peaks using a time-rescaling transformation, thus making signals coming from different cells comparable. We discuss why the obtained spike-series may contain information about the motion of all vesicles leading to release of catecholamines. We show that the release statistics in our experiments considerably deviate from Poisson processes. Moreover, the interspike-time probability is reasonably well described by two-parameter gamma distributions. In order to interpret this result we computed the vesicles’ arrival statistics from our Langevin simulations. As expected, assuming purely diffusive vesicle motion we obtain Poisson statistics. However, if we assume that all vesicles are guided toward the membrane by an attractive harmonic potential, simulations also lead to gamma distributions of the interspike-time probability, in remarkably good agreement with experiment. We also show that including the fusion-time statistics in our model does not produce any significant changes on the results. These findings indicate that the motion of the whole ensemble of vesicles towards the membrane is directed and reflected in the amperometric signals. Our results confirm the conclusions of previous imaging studies performed on single vesicles that vesicles’ motion underneath plasma membranes is not purely random, but biased towards the membrane.

Modeling entangled dynamics: comparison between stochastic single-chain and multichain models

To test the effectiveness of stochastic single-chain models in describing the dynamics of entangled polymers, we systematically compare one such model; the slip-spring model; to a multichain model solved using stochastic molecular dynamics(MD) simulations (the Kremer-Grest model). The comparison involves investigating if the single-chain model can adequately describe both a microscopic dynamical and a macroscopic rheological quantity for a range of chain lengths. Choosing a particular chain length in the slip-spring model, the parameter values that best reproduce the mean-square displacement of a group of monomers is determined by fitting toMDdata. Using the same set of parameters we then test if the predictions of the mean-square displacements for other chain lengths agree with the MD calculations. We followed this by a comparison of the time dependent stress relaxation moduli obtained from the two models for a range of chain lengths. After identifying a limitation of the original slip-spring model in describing the static structure of the polymer chain as seen in MD, we remedy this by introducing a pairwise repulsive potential between the monomers in the chains. Poor agreement of the mean-square monomer displacements at short times can be rectified by the use of generalized Langevin equations for the dynamics and resulted in significantly improved agreement.