On the inefficiency of the restricted maximum likelihood

The restricted maximum likelihood is preferred by many to the full maximumlikelihood for estimation with variance component and other randomcoefficientmodels, because the variance estimator is unbiased. It is shown that thisunbiasednessis accompanied in some balanced designs by an inflation of the meansquared error.An estimator of the cluster-level variance that is uniformly moreefficient than the fullmaximum likelihood is derived. Estimators of the variance ratio are alsostudied.

Características anatômicas e morfofisiológicas de lâminas foliares de genótipos de Panicum maximum

O objetivo deste trabalho foi avaliar as características anatômicas e morfofisiológicas de lâminas foliares de genótipos de Panicum maximum e determinar quais as mais relevantes para a discriminação precoce do valor nutritivo de genótipos promissores. O experimento foi realizado entre janeiro de 2006 e novembro de 2007, em Dourados, MS. Foram avaliados 23 genótipos de P. maximum pré-selecionados do programa de melhoramento da Embrapa Gado de Corte. Utilizou-se o delineamento experimental de blocos ao acaso, com três repetições. Foram avaliadas 27 características anatômicas e morfofisiológicas de lâminas foliares em cada genótipo. Para cada característica estudada, os resultados foram agrupados pelo teste de Scott-Knott. A importância relativa das características avaliadas para a avaliação da divergência genética foi determinada pelo método de Singh. As características que melhor discriminaram os genótipos foram as proporções - na seção transversal das lâminas - das epidermes adaxial, abaxial, adaxial + abaxial, do mesofilo e do tecido vascular + esclerênquima. A área foliar específica, a área foliar e o comprimento de lâmina foram as características morfofisiológicas que mais contribuíram para a discriminação dos genótipos; porém, sua importância relativa foi muito menor que a das características anatômicas. A proporção ocupada pela bainha parenquimática dos feixes e a largura das lâminas apresentam instabilidade fenotípica.

Conditional maximum likelihood timing recovery: estimators and bounds

This paper is concerned with the derivation of new estimators and performance bounds for the problem of timing estimation of (linearly) digitally modulated signals. The conditional maximum likelihood (CML) method is adopted, in contrast to the classical low-SNR unconditional ML (UML) formulationthat is systematically applied in the literature for the derivationof non-data-aided (NDA) timing-error-detectors (TEDs). A new CML TED is derived and proved to be self-noise free, in contrast to the conventional low-SNR-UML TED. In addition, the paper provides a derivation of the conditional Cramér–Rao Bound (CRB ), which is higher (less optimistic) than the modified CRB (MCRB)[which is only reached by decision-directed (DD) methods]. It is shown that the CRB is a lower bound on the asymptotic statisticalaccuracy of the set of consistent estimators that are quadratic with respect to the received signal. Although the obtained boundis not general, it applies to most NDA synchronizers proposed in the literature. A closed-form expression of the conditional CRBis obtained, and numerical results confirm that the CML TED attains the new bound for moderate to high Eg/No.

The continuous wavelet transform as a maximum entropy solution of the corresponding inverse problem

The continuous wavelet transform is obtained as a maximumentropy solution of the corresponding inverse problem. It is well knownthat although a signal can be reconstructed from its wavelet transform,the expansion is not unique due to the redundancy of continuous wavelets.Hence, the inverse problem has no unique solution. If we want to recognizeone solution as "optimal", then an appropriate decision criterion hasto be adopted. We show here that the continuous wavelet transform is an"optimal" solution in a maximum entropy sense.

Asymptotic equivalence between the unconditional maximum likelihood and the square-law nonlinearity symbol timing estimation

This paper provides a systematic approach to theproblem of nondata aided symbol-timing estimation for linearmodulations. The study is performed under the unconditionalmaximum likelihood framework where the carrier-frequencyerror is included as a nuisance parameter in the mathematicalderivation. The second-order moments of the received signal arefound to be the sufficient statistics for the problem at hand and theyallow the provision of a robust performance in the presence of acarrier-frequency error uncertainty. We particularly focus on theexploitation of the cyclostationary property of linear modulations.This enables us to derive simple and closed-form symbol-timingestimators which are found to be based on the well-known squaretiming recovery method by Oerder and Meyr. Finally, we generalizethe OM method to the case of linear modulations withoffset formats. In this case, the square-law nonlinearity is foundto provide not only the symbol-timing but also the carrier-phaseerror.

Maximum likelihood estimation of position in GNSS

In this letter, we obtain the Maximum LikelihoodEstimator of position in the framework of Global NavigationSatellite Systems. This theoretical result is the basis of a completelydifferent approach to the positioning problem, in contrastto the conventional two-steps position estimation, consistingof estimating the synchronization parameters of the in-viewsatellites and then performing a position estimation with thatinformation. To the authors’ knowledge, this is a novel approachwhich copes with signal fading and it mitigates multipath andjamming interferences. Besides, the concept of Position–basedSynchronization is introduced, which states that synchronizationparameters can be recovered from a user position estimation. Weprovide computer simulation results showing the robustness ofthe proposed approach in fading multipath channels. The RootMean Square Error performance of the proposed algorithm iscompared to those achieved with state-of-the-art synchronizationtechniques. A Sequential Monte–Carlo based method is used todeal with the multivariate optimization problem resulting fromthe ML solution in an iterative way.

On the q=1/2 non-extensive maximum entropy distribution

A detailed mathematical analysis on the q = 1/2 non-extensive maximum entropydistribution of Tsallis' is undertaken. The analysis is based upon the splitting of such adistribution into two orthogonal components. One of the components corresponds to theminimum norm solution of the problem posed by the fulfillment of the a priori conditionson the given expectation values. The remaining component takes care of the normalizationconstraint and is the projection of a constant onto the Null space of the "expectation-values-transformation"

A non-extensive maximum entropy based regulations method for bad conditioned inverse problems

A regularization method based on the non-extensive maximum entropy principle is devised. Special emphasis is given to the q=1/2 case. We show that, when the residual principle is considered as constraint, the q=1/2 generalized distribution of Tsallis yields a regularized solution for bad-conditioned problems. The so devised regularized distribution is endowed with a component which corresponds to the well known regularized solution of Tikhonov (1977).

Frames: a maximum entropy statistical estimate of the inverse problem

A maximum entropy statistical treatment of an inverse problem concerning frame theory is presented. The problem arises from the fact that a frame is an overcomplete set of vectors that defines a mapping with no unique inverse. Although any vector in the concomitant space can be expressed as a linear combination of frame elements, the coefficients of the expansion are not unique. Frame theory guarantees the existence of a set of coefficients which is “optimal” in a minimum norm sense. We show here that these coefficients are also “optimal” from a maximum entropy viewpoint.

The maximum voltage drop in an on-chip power distribution network: analysis of square, triangular and hexagonal power pad arrangements

A mathematical model of the voltage drop which arises in on-chip power distribution networks is used to compare the maximum voltage drop in the case of different geometric arrangements of the pads supplying power to the chip. These include the square or Manhattan power pad arrangement, which currently predominates, as well as equilateral triangular and hexagonal arrangements. In agreement with the findings in the literature and with physical and SPICE models, the equilateral triangular power pad arrangement is found to minimize the maximum voltage drop. This headline finding is a consequence of relatively simple formulas for the voltage drop, with explicit error bounds, which are established using complex analysis techniques, and elliptic functions in particular.

Génération d'une souris dépourvue du gène VIT32 de manière conditionnelle: étude du phénotype rénal chez les souris dépourvues de RGS2

Résumé Dans le rein, la vasopressine possède un rôle essentiel dans la régulation fine du transport d'eau et participe au contrôle de la réabsorption du sodium. Cette action est conduite par l'activation du récepteur à la vasopressine V2R situé dans l'anse de Henle, dans le tubule connecteur et dans le canal collecteur du néphron des rongeurs et conduit à la formation d'AMPc entraînant un mécanisme d'action caractérisé par deux phases distinctes. Le premier effet de la vasopressine est non génomique et a lieu rapidement après l'activation du récepteur, la deuxième phase est plus tardive et possède la caractéristique de moduler la transcription d'un réseau de gènes. Parmi ces gènes, plusieurs sont directement impliqués dans le transport d'eau et de sodium, comme l'Aqp2 et 3, ENaC et la Na,K-ATPase. L'identification des effets de la voie de signalisation de la vasopressine représente un point crucial pour la compréhension des mécanismes moléculaires de la réabsorption de l'eau et du sodium dans le néphron. L'analyse en série de l'expression de gènes (SAGE) réalisée en 2001 dans notre laboratoire a permis de caractériser le transcriptome dépendant de la vasopressine dans la lignée cellulaire mpkCCDc14,a dérivée du canal collecteur cortical (CCD) de souris. Deux des transcrits induits par la vasopressine (VIT) ont fait l'objet des études de ce travail de thèse. Le premier est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) qui code pour une protéine ne possédant aucune homologie avec des domaines protéiques dont la fonction est connue. Dans le système d'expression de l'ovocyte de Xenopus laevis, VIT32 induit la maturation des ovocytes et diminue le courant sensible à l'amiloride de manière dépendante de la voie des MAPK. Dans les mpkCCDc14, l'inhibition de la voie des MAPK diminue le courant sodique en diminuant l'activité de la Na,K-ATPase, mais sans modifier le courant d'ENaC. Ainsi la voie de signalisation des MAPK peut avoir des cibles différentes suivant le système dans lequel elle est étudiée. C'est pourquoi nous avons décidé de poursuivre l'étude de VIT32 dans un contexte physiologique en créant une souris dépourvue du gène codant pour VIT32 de manière conditionnelle (conditional knockout). La première partie de cette thèse a donc consisté à générer cette souris. Le deuxième transcrit induit par la vasopressine qui a été étudié dans cette thèse est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, il a été montré que RGS2 inhibe des voies de signalisation dépendantes de récepteurs couplés à des protéines Gq et Gs. Dans notre étude, nous avons montré que dans le néphron de rein de souris, RGS2 est colocalisé avec V2R. In vivo, la vasopressine sécrétée lors d'une restriction en eau imposée à des souris augmente l'expression de RGS2. De plus, l'accumulation d'AMPc engendrée par l'action de la vasopressine sur les canaux collecteurs est significativement plus grande chez les souris dépourvues de RGS2 (rgs2 -/-). Cette induction de la signalisation de la vasopressine est corrélée à une augmentation de la réabsorption d'eau chez les souris rgs2 -/-. Ainsi RGS2 serait impliqué dans le rétrocontrôle négatif de la voie de signalisation de la vasopressine. Abstract In the kidney, vasopressin plays a key role in the control of water balance and participates in salt reabsorption. These actions are induced by the activation of V2 vasopressin receptor (V2R) located in the loop of Henle, in the connecting tubule and in the collecting duct leading to an increase in intracellular cAMP levels. The V2R-mediated vasopressin action elicits a rapid, non-genomic effect, during which water and salt reabsorption is rapidly increased and a late or genomic effect characterised by the long-term regulation of water and salt reabsorption through the transcriptional activation of a gene network that includes Aqp2, Aqp3, ENaC and Na,K-ATPase. Serial analysis of gene expression (SAGE) performed in 2001 in our laboratory characterised the vasopressin induced transcripts (VIT) in the mpkCCDc14 cell line. Two of them are studied in this thesis. The first one is VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) that encodes a protein that has no homology with any protein domain of known function. In the Xenopus laevis oocyte, VIT32 induces oocyte maturation and downregulates the ENaC amiloride sensitive current via the activation of the MAPK pathway. In mpkCCDc14 cell line, the MAPK pathway inhibition leads to a decrease of Na,K-ATPase activity without affecting ENaC current. Therefore, the MAPK pathway can act on different targets depending on the cellular context. Thus, we decided to investigate the function of VIT32 in its physiological environment by performing a conditional knockout mouse of VIT32. The first part of this thesis consisted in generating this mouse. The second studied vasopressin induced transcript is RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, RGS2 has been shown to inhibit Gq and Gs protein-coupled receptor pathway. In our study we show that RGS2 is co-localized with V2R in the mouse nephron. In vivo, vasopressin secreted during water restriction up-regulates RGS2 expression. Moreover, vasopressin-dependant accumulation of CAMP is significantly increased in the cortical collecting duct of RGS2 knockout mice. This increase is correlated with an increase in water reabsorption. RGS2 could be involved in the negative feedback regulation of V2R signalling. Résumé tout public Le corps humain est composé d'environ 60% d'eau répartie à l'intérieur et à l'extérieur des cellules de notre organisme. Les cellules, unités fondamentales du vivant, puisent l'oxygène et les nutriments indispensables à leur fonctionnement dans le liquide extracellulaire. La composition du milieu doit être constante, car les variations peuvent perturber considérablement et parfois fatalement la fonction des cellules. Ainsi les organismes pluricellulaires ont développé des mécanismes permettant de contrôler la constance du milieu extracellulaire afin de maintenir l'état d'équilibre nommé homéostasie. Le rein joue un rôle majeur dans cette homéostasie grâce à sa capacité de réabsorber l'eau et les solutés en fonction des besoins de l'organisme. Cette fonction du rein est régulée par différentes hormones comme la vasopressine, qui permet de contrôler la réabsorption fine de l'eau et des solutés. Dans leurs membranes, les cellules possèdent des récepteurs leur permettant de répondre aux signaux extracellulaires comme le sont entre autres les hormones. Ainsi les cellules sensibles à la vasopressine possèdent un récepteur nommé V2R qui permet d'intégrer les signaux de la vasopressine en déclenchant tout une cascade d'événements conduisant à une modification de l'expression de certaines protéines impliquées directement ou non dans la réabsorption de l'eau et des solutés. Une étude précédente élaborée au sein de notre laboratoire a permis de répertorier les protéines dont l'expression est augmentée par de la vasopressine. Deux de ces protéines ont fait l'objet des études de cette thèse. La première protéine induite par la vasopressine est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32). Cette protéine est entre autres impliquée dans la réabsorption du sodium, mais la fonction précise de VIT32 dans ce transport n'a pas pu être déterminée. Une des approches possibles pour l'étude de la fonction d'une protéine est de supprimer son expression chez la souris et d'étudier les conséquences de son absence. Ces souris sont appelées des souris knockout, puisque la protéine en question ne peut plus agir. La première partie de cette thèse a donc consisté à générer une souris dépourvue du gène de VIT32. La deuxième protéine étudiée est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). Cette protéine inhibe certaines voies de signalisation activées par différentes hormones. Dans cette partie du travail de thèse, nous avons pu mettre en évidence que RGS2 agit comme un inhibiteur de la voie de signalisation de la vasopressine. En modifiant cette signalisation, RGS2 serait donc un médiateur du contrôle de la réabsorption d'eau dans les cellules du rein sensibles à la vasopressine.