QUADrATiC: scalable gene expression connectivity mapping for repurposing FDA-approved therapeutics

Background: Gene expression connectivity mapping has proven to be a powerful and flexible tool for research. Its application has been shown in a broad range of research topics, most commonly as a means of identifying potential small molecule compounds, which may be further investigated as candidates for repurposing to treat diseases. The public release of voluminous data from the Library of Integrated Cellular Signatures (LINCS) programme further enhanced the utilities and potentials of gene expression connectivity mapping in biomedicine. Results: We describe QUADrATiC (http://go.qub.ac.uk/QUADrATiC), a user-friendly tool for the exploration of gene expression connectivity on the subset of the LINCS data set corresponding to FDA-approved small molecule compounds. It enables the identification of compounds for repurposing therapeutic potentials. The software is designed to cope with the increased volume of data over existing tools, by taking advantage of multicore computing architectures to provide a scalable solution, which may be installed and operated on a range of computers, from laptops to servers. This scalability is provided by the use of the modern concurrent programming paradigm provided by the Akka framework. The QUADrATiC Graphical User Interface (GUI) has been developed using advanced Javascript frameworks, providing novel visualization capabilities for further analysis of connections. There is also a web services interface, allowing integration with other programs or scripts.Conclusions: QUADrATiC has been shown to provide an improvement over existing connectivity map software, in terms of scope (based on the LINCS data set), applicability (using FDA-approved compounds), usability and speed. It offers potential to biological researchers to analyze transcriptional data and generate potential therapeutics for focussed study in the lab. QUADrATiC represents a step change in the process of investigating gene expression connectivity and provides more biologically-relevant results than previous alternative solutions.

A gene-signature progression approach to identifying candidate small-molecule cancer therapeutics with connectivity mapping

Gene expression connectivity mapping has gained much popularity recently with a number of successful applications in biomedical research testifying its utility and promise. Previously methodological research in connectivity mapping mainly focused on two of the key components in the framework, namely, the reference gene expression profiles and the connectivity mapping algorithms. The other key component in this framework, the query gene signature, has been left to users to construct without much consensus on how this should be done, albeit it has been an issue most relevant to end users. As a key input to the connectivity mapping process, gene signature is crucially important in returning biologically meaningful and relevant results. This paper intends to formulate a standardized procedure for constructing high quality gene signatures from a user’s perspective.

Spiking neural network connectivity and its potential for temporal sensory processing and variable binding

The most biologically-inspired artificial neurons are those of the third generation, and are termed spiking neurons, as individual pulses or spikes are the means by which stimuli are communicated. In essence, a spike is a short-term change in electrical potential and is the basis of communication between biological neurons. Unlike previous generations of artificial neurons, spiking neurons operate in the temporal domain, and exploit time as a resource in their computation. In 1952, Alan Lloyd Hodgkin and Andrew Huxley produced the first model of a spiking neuron; their model describes the complex electro-chemical process that enables spikes to propagate through, and hence be communicated by, spiking neurons. Since this time, improvements in experimental procedures in neurobiology, particularly with in vivo experiments, have provided an increasingly more complex understanding of biological neurons. For example, it is now well-understood that the propagation of spikes between neurons requires neurotransmitter, which is typically of limited supply. When the supply is exhausted neurons become unresponsive. The morphology of neurons, number of receptor sites, amongst many other factors, means that neurons consume the supply of neurotransmitter at different rates. This in turn produces variations over time in the responsiveness of neurons, yielding various computational capabilities. Such improvements in the understanding of the biological neuron have culminated in a wide range of different neuron models, ranging from the computationally efficient to the biologically realistic. These models enable the modeling of neural circuits found in the brain.

Spiking Neural Network Connectivity and its Potential for Temporal Sensory Processing and Variable Binding

The most biologically-inspired artificial neurons are those of the third generation, and are termed spiking neurons, as individual pulses or spikes are the means by which stimuli are communicated. In essence, a spike is a short-term change in electrical potential and is the basis of communication between biological neurons. Unlike previous generations of artificial neurons, spiking neurons operate in the temporal domain, and exploit time as a resource in their computation. In 1952, Alan Lloyd Hodgkin and Andrew Huxley produced the first model of a spiking neuron; their model describes the complex electro-chemical process that enables spikes to propagate through, and hence be communicated by, spiking neurons. Since this time, improvements in experimental procedures in neurobiology, particularly with in vivo experiments, have provided an increasingly more complex understanding of biological neurons. For example, it is now well understood that the propagation of spikes between neurons requires neurotransmitter, which is typically of limited supply. When the supply is exhausted neurons become unresponsive. The morphology of neurons, number of receptor sites, amongst many other factors, means that neurons consume the supply of neurotransmitter at different rates. This in turn produces variations over time in the responsiveness of neurons, yielding various computational capabilities. Such improvements in the understanding of the biological neuron have culminated in a wide range of different neuron models, ranging from the computationally efficient to the biologically realistic. These models enable the modelling of neural circuits found in the brain. In recent years, much of the focus in neuron modelling has moved to the study of the connectivity of spiking neural networks. Spiking neural networks provide a vehicle to understand from a computational perspective, aspects of the brain’s neural circuitry. This understanding can then be used to tackle some of the historically intractable issues with artificial neurons, such as scalability and lack of variable binding. Current knowledge of feed-forward, lateral, and recurrent connectivity of spiking neurons, and the interplay between excitatory and inhibitory neurons is beginning to shed light on these issues, by improved understanding of the temporal processing capabilities and synchronous behaviour of biological neurons. This research topic aims to amalgamate current research aimed at tackling these phenomena.

Connectivity patterns and early life history of the black-faced blenny Tripterygion delaisi (Cadenat and Blache, 1970)

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, Faculdade de Ciências e Tecnologia, Universidade do Algarve, 2015

New methodologies for directed functional connectivity applied to brain neuroimaging research

Tese de doutoramento, Engenharia Biomédica e Biofísica, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015

Neural substrates and functional connectivity associated with sleep-dependent and independent consolidation of new motor skills

La mémoire n’est pas un processus unitaire et est souvent divisée en deux catégories majeures: la mémoire déclarative (pour les faits) et procédurale (pour les habitudes et habiletés motrices). Pour perdurer, une trace mnésique doit passer par la consolidation, un processus par lequel elle devient plus robuste et moins susceptible à l’interférence. Le sommeil est connu comme jouant un rôle clé pour permettre le processus de consolidation, particulièrement pour la mémoire déclarative. Depuis plusieurs années cependant, son rôle est aussi reconnu pour la mémoire procédurale. Il est par contre intéressant de noter que ce ne sont pas tous les types de mémoire procédurale qui requiert le sommeil afin d’être consolidée. Entre autres, le sommeil semble nécessaire pour consolider un apprentissage de séquences motrices (s’apparentant à l’apprentissage du piano), mais pas un apprentissage d’adaptation visuomotrice (tel qu’apprendre à rouler à bicyclette). Parallèlement, l’apprentissage à long terme de ces deux types d’habiletés semble également sous-tendu par des circuits neuronaux distincts; c’est-à-dire un réseau cortico-striatal et cortico-cérébelleux respectivement. Toutefois, l’implication de ces réseaux dans le processus de consolidation comme tel demeure incertain. Le but de cette thèse est donc de mieux comprendre le rôle du sommeil, en contrôlant pour le simple passage du temps, dans la consolidation de ces deux types d’apprentissage, à l’aide de l’imagerie par résonnance magnétique fonctionnelle et d’analyses de connectivité cérébrale. Nos résultats comportementaux supportent l’idée que seul l’apprentissage séquentiel requiert le sommeil pour déclencher le processus de consolidation. Nous suggérons de plus que le putamen est fortement associé à ce processus. En revanche, les performances d’un apprentissage visuomoteur s’améliorent indépendamment du sommeil et sont de plus corrélées à une plus grande activation du cervelet. Finalement, en explorant l’effet du sommeil sur la connectivité cérébrale, nos résultats démontrent qu’en fait, un système cortico-striatal semble être plus intégré suite à la consolidation. C’est-à-dire que l’interaction au sein des régions du système est plus forte lorsque la consolidation a eu lieu, après une nuit de sommeil. En opposition, le simple passage du temps semble nuire à l’intégration de ce réseau cortico-striatal. En somme, nous avons pu élargir les connaissances quant au rôle du sommeil pour la mémoire procédurale, notamment en démontrant que ce ne sont pas tous les types d’apprentissages qui requièrent le sommeil pour amorcer le processus de consolidation. D’ailleurs, nous avons également démontré que cette dissociation de l’effet du sommeil est également reflétée par l’implication de deux réseaux cérébraux distincts. À savoir, un réseau cortico-striatal et un réseau cortico-cérébelleux pour la consolidation respective de l’apprentissage de séquence et d’adaptation visuomotrice. Enfin, nous suggérons que la consolidation durant le sommeil permet de protéger et favoriser une meilleure cohésion au sein du réseau cortico-striatal associé à notre tâche; un phénomène qui, s’il est retrouvé avec d’autres types d’apprentissage, pourrait être considéré comme un nouveau marqueur de la consolidation.

Code-Switching Between Cultures And Languages : Creative connectivity

Problème: Ma thèse porte sur l’identité individuelle comme interrogation sur les enjeux personnels et sur ce qui constitue l’identification hybride à l’intérieur des notions concurrentielles en ce qui a trait à l’authenticité. Plus précisément, j’aborde le concept des identifications hybrides en tant que zones intermédiaires pour ce qui est de l’alternance de codes linguistiques et comme négociation des espaces continuels dans leur mouvement entre les cultures et les langues. Une telle négociation engendre des tensions et/ou apporte le lien créatif. Les tensions sont inhérentes à n’importe quelle construction d’identité où les lignes qui définissent des personnes ne sont pas spécifiques à une culture ou à une langue, où des notions de l’identité pure sont contestées et des codes communs de l’appartenance sont compromis. Le lien créatif se produit dans les exemples où l’alternance de code linguistique ou la négociation des espaces produit le mouvement ouvert et fluide entre les codes de concurrence des références et les différences à travers les discriminations raciales, la sexualité, la culture et la langue. Les travaux que j’ai sélectionnés représentent une section transversale de quelques auteurs migrants provenant de la minorité en Amérique du Nord qui alternent les codes linguistiques de cette manière. Les travaux détaillent le temps et l’espace dans leur traitement de l’identité et dans la façon dont ils cernent l’hybridité dans les textes suivants : The Woman Warrior de Maxine Hong Kingston (1975-76), Hunger of Memory de Richard Rodriguez (1982), Comment faire l’amour avec un nègre sans se fatiguer de Dany Laferrière (1985), Borderlands/La Frontera de Gloria Anzalduá (1987), Lost in Translation de Eva Hoffman (1989), Avril ou l’anti-passion de Antonio D’Alfonso (1990) et Chorus of Mushrooms de Hiromi Goto (1994). Enjeux/Questions La notion de l’identification hybride est provocante comme sujet. Elle met en question l’identité pure. C’est un sujet qui a suscité beaucoup de discussions tant en ce qui a trait à la littérature, à la politique, à la société, à la linguistique, aux communications, qu’au sein même des cercles philosophiques. Ce sujet est compliqué parce qu’il secoue la base des espaces fixes et structurés de l’identité dans sa signification culturelle et linguistique. Par exemple, la notion de patrie n’a pas les représentations exclusives du pays d’origine ou du pays d’accueil. De même, les notions de race, d’appartenance ethnique, et d’espaces sexuels sont parfois négativement acceptées si elles proviennent des codes socialement admis et normalisés de l’extérieur. De tels codes de la signification sont souvent définis par l’étiquette d’identification hétérosexuelle et blanche. Dans l’environnement généralisé d’aujourd’hui, plus que jamais, une personne doit négocier qui elle est, au sens de son appartenance à soi, en tant qu’individu et ce, face aux modèles locaux, régionaux, nationaux, voire même globaux de la subjectivité. Nous pouvons interpréter ce mouvement comme une série de couches superposées de la signification. Quand nous rencontrons une personne pour la première fois, nous ne voyons que la couche supérieure. D’ailleurs, son soi intérieur est caché par de nombreuses couches superposées (voir Joseph D. Straubhaar). Toutefois, sous cette couche supérieure, on retrouve beaucoup d’autres couches et tout comme pour un oignon, on doit les enlever une par une pour que l’individualité complète d’une personne soit révélée et comprise. Le noyau d’une personne représente un point de départ crucial pour opposer qui elle était à la façon dont elle se transforme sans cesse. Sa base, ou son noyau, dépend du moment, et comprend, mais ne s’y limite pas, ses origines, son environnement et ses expériences d’enfance, son éducation, sa notion de famille, et ses amitiés. De plus, les notions d’amour-propre et d’amour pour les autres, d’altruisme, sont aussi des points importants. Il y a une relation réciproque entre le soi et l’autre qui établit notre degré d’estime de soi. En raison de la mondialisation, notre façon de comprendre la culture, en fait, comment on consomme et définit la culture, devient rapidement un phénomène de déplacement. À l’intérieur de cette arène de culture généralisée, la façon dont les personnes sont à l’origine chinoises, mexicaines, italiennes, ou autres, et poursuivent leur évolution culturelle, se définit plus aussi facilement qu’avant. Approche Ainsi, ma thèse explore la subjectivité hybride comme position des tensions et/ou des relations créatrices entre les cultures et les langues. Quoique je ne souhaite aucunement simplifier ni le processus, ni les questions de l’auto-identification, il m’apparaît que la subjectivité hybride est aujourd’hui une réalité croissante dans l’arène généralisée de la culture. Ce processus d’échange est particulièrement complexe chez les populations migrantes en conflit avec leur désir de s’intégrer dans les nouveaux espaces adoptés, c’est-à-dire leur pays d’accueil. Ce réel désir d’appartenance peut entrer en conflit avec celui de garder les espaces originels de la culture définie par son pays d’origine. Ainsi, les références antérieures de l’identification d’une personne, les fondements de son individualité, son noyau, peuvent toujours ne pas correspondre à, ou bien fonctionner harmonieusement avec, les références extérieures et les couches d’identification changeantes, celles qu’elle s’approprie du pays d’accueil. Puisque nos politiques, nos religions et nos établissements d’enseignement proviennent des représentations nationales de la culture et de la communauté, le processus d’identification et la création de son individualité extérieure sont formées par le contact avec ces établissements. La façon dont une personne va chercher l’identification entre les espaces personnels et les espaces publics détermine ainsi le degré de conflit et/ou de lien créatif éprouvé entre les modes et les codes des espaces culturels et linguistiques. Par conséquent, l’identification des populations migrantes suggère que la « community and culture will represent both a hybridization of home and host cultures » (Straubhaar 27). Il y a beaucoup d’écrits au sujet de l’hybridité et des questions de l’identité et de la patrie, toutefois cette thèse aborde la valeur créative de l’alternance de codes culturels et linguistiques. Ce que la littérature indiquera Par conséquent, la plate-forme à partir de laquelle j’explore mon sujet de l’hybridité flotte entre l’interprétation postcoloniale de Homi Bhabha concernant le troisième espace hybride; le modèle d’hétéroglossie de Mikhail Bakhtine qui englobent plusieurs de mes exemples; la représentation de Roland Barthes sur l’identité comme espace transgressif qui est un modèle de référence et la contribution de Chantal Zabus sur le palimpseste et l’alternance de codes africains. J’utilise aussi le modèle de Sherry Simon portant sur l’espace urbain hybride de Montréal qui établit un lien important avec la valeur des échanges culturels et linguistiques, et les analyses de Janet Paterson. En effet, la façon dont elle traite la figure de l’Autre dans les modèles littéraires au Québec fournisse un aperçu régional et national de l’identification hybride. Enfin, l’exploration du bilinguisme de Doris Sommer comme espace esthétique et même humoristique d’identification situe l’hybridité dans une espace de rencontre créative. Conséquence Mon approche dans cette thèse ne prétend pas résoudre les problèmes qui peuvent résulter des plates-formes de la subjectivité hybride. Pour cette raison, j’évite d’aborder toute approche politique ou nationaliste de l’identité qui réfute l’identification hybride. De la même façon, je n’amène pas de discussion approfondie sur les questions postcoloniales. Le but de cette thèse est de démontrer à quel point la subjectivité hybride peut être une zone de relation créatrice lorsque l’alternance de codes permet des échanges de communication plus intimes entre les cultures et les langues. C’est un espace qui devient créateur parce qu’il favorise une attitude plus ouverte vis-à-vis les différents champs qui passent par la culture, aussi bien la langue, que la sexualité, la politique ou la religion. Les zones hybrides de l’identification nous permettent de contester les traditions dépassées, les coutumes, les modes de communication et la non-acceptation, toutes choses dépassées qui emprisonnent le désir et empêchent d’explorer et d’adopter des codes en dehors des normes et des modèles de la culture contenus dans le discours blanc, dominant, de l’appartenance culturelle et linguistique mondialisée. Ainsi, il appert que ces zones des relations multi-ethniques exigent plus d’attention des cercles scolaires puisque la population des centres urbains à travers l’Amérique du Nord devient de plus en plus nourrie par d’autres types de populations. Donc, il existe un besoin réel d’établir une communication sincère qui permettrait à la population de bien comprendre les populations adoptées. C’est une invitation à stimuler une relation plus intime de l’un avec l’autre. Toutefois, il est évident qu’une communication efficace à travers les frontières des codes linguistiques, culturels, sexuels, religieux et politiques exige une négociation continuelle. Mais une telle négociation peut stimuler la compréhension plus juste des différences (culturelle ou linguistique) si des institutions académiques offrent des programmes d’études intégrant davantage les littératures migrantes. Ma thèse vise à illustrer (par son choix littéraire) l’identification hybride comme une réalité importante dans les cultures généralisées qui croissent toujours aujourd’hui. Les espaces géographiques nous gardent éloignés les uns des autres, mais notre consommation de produits exotiques, qu’ils soient culturels ou non, et même notre consommation de l’autre, s’est rétrécie sensiblement depuis les deux dernières décennies et les indicateurs suggèrent que ce processus n’est pas une tendance, mais plutôt une nouvelle manière d’éprouver la vie et de connaître les autres. Ainsi les marqueurs qui forment nos frontières externes, aussi bien que ces marqueurs qui nous définissent de l’intérieur, exigent un examen minutieux de ces enjeux inter(trans)culturels, surtout si nous souhaitons nous en tenir avec succès à des langues et des codes culturels présents, tout en favorisant la diversité culturelle et linguistique. MOTS-CLÉS : identification hybride, mouvement ouvert, alternance de code linguistique, négociation des espaces, tensions, connectivité créative

The Connectivity Agenda Five years of success in Colombian e-gov initiatives.

In this article the author try to emphasize how the Connectivity Agenda, enacted in 2000 as the Colombian policy to move the country toward the knowledge society trough the intensive use of Information and Communication Technologies – ICT, has been a successful electronic government initiative. To achieve it, the author describes first the general policy outline and then the proposed benefits comparing them to the ones already obtained, and explaining how there is no gap between planning and execution. To complement this exposition, the author presents the results of an evaluation model applied, which focused on determining what the citizens expect from the electronic administration and how they perceive it. Finally, the author states how both approaches conclude that the Connectivity Agenda can be considered as a successful electronic government initiative.

Connectivity of BA46 involvement in the executive control of language

Resumen tomado de la publicaci??n

Movement of Juvenile Songbirds in Harvested Boreal Forest: Assessing Residency Time and Landscape Connectivity

Little is known about juvenile songbird movement in response to timber harvest, particularly in the boreal forest. If clearcut land cover facilitates movement, the availability of resources may increase. However, if clearcut land cover impedes movement, important post-fledging resources may be rendered inaccessible. Using radio telemetry, we tested the hypothesis that regenerating clearcut land cover would affect the movement of recently independent Yellow-rumped Myrtle Warblers (Dendroica coronata coronata) and Blackpoll Warblers (Dendroica striata) differently than forested land cover owing to intrinsic differences in each land-cover type or in how they are perceived. We found that both species moved extensively before migration. We also found that Blackpoll Warblers were quick to exit local areas composed of clearcut land cover and that both species were quick to exit neighborhoods composed of large proportions of clearcut land cover. However, if individuals encountered clearcut land cover when exiting the neighborhood, movement rate was slowed. Effectively, residency time decreased in clearcut neighborhoods and landscape connectivity was impeded by clearcut land cover. Our results suggest that clearcut land cover may represent low-quality habitat for both species during the post-fledging period. Further research is needed to determine if changes in movement behavior associated with landscape structure affect individual condition and higher-level ecological processes.