A quantitative view on fuzzy numbers

Since its introduction, fuzzy set theory has become a useful tool in the mathematical modelling of problems in Operations Research and many other fields. The number of applications is growing continuously. In this thesis we investigate a special type of fuzzy set, namely fuzzy numbers. Fuzzy numbers (which will be considered in the thesis as possibility distributions) have been widely used in quantitative analysis in recent decades. In this work two measures of interactivity are defined for fuzzy numbers, the possibilistic correlation and correlation ratio. We focus on both the theoretical and practical applications of these new indices. The approach is based on the level-sets of the fuzzy numbers and on the concept of the joint distribution of marginal possibility distributions. The measures possess similar properties to the corresponding probabilistic correlation and correlation ratio. The connections to real life decision making problems are emphasized focusing on the financial applications. We extend the definitions of possibilistic mean value, variance, covariance and correlation to quasi fuzzy numbers and prove necessary and sufficient conditions for the finiteness of possibilistic mean value and variance. The connection between the concepts of probabilistic and possibilistic correlation is investigated using an exponential distribution. The use of fuzzy numbers in practical applications is demonstrated by the Fuzzy Pay-Off method. This model for real option valuation is based on findings from earlier real option valuation models. We illustrate the use of number of different types of fuzzy numbers and mean value concepts with the method and provide a real life application.

Numbers and Languages

The thesis presents results obtained during the authors PhD-studies. First systems of language equations of a simple form consisting of just two equations are proved to be computationally universal. These are systems over unary alphabet, that are seen as systems of equations over natural numbers. The systems contain only an equation X+A=B and an equation X+X+C=X+X+D, where A, B, C and D are eventually periodic constants. It is proved that for every recursive set S there exists natural numbers p and d, and eventually periodic sets A, B, C and D such that a number n is in S if and only if np+d is in the unique solution of the abovementioned system of two equations, so all recursive sets can be represented in an encoded form. It is also proved that all recursive sets cannot be represented as they are, so the encoding is really needed. Furthermore, it is proved that the family of languages generated by Boolean grammars is closed under injective gsm-mappings and inverse gsm-mappings. The arguments apply also for the families of unambiguous Boolean languages, conjunctive languages and unambiguous languages. Finally, characterizations for morphisims preserving subfamilies of context-free languages are presented. It is shown that the families of deterministic and LL context-free languages are closed under codes if and only if they are of bounded deciphering delay. These families are also closed under non-codes, if they map every letter into a submonoid generated by a single word. The family of unambiguous context-free languages is closed under all codes and under the same non-codes as the families of deterministic and LL context-free languages.

Composite artistry in the Book of Numbers : a study in biblical narrative conventions

The present thesis discusses the coherence or lack of coherence in the book of Numbers, with special regard to its narrative features. The fragmented nature of Numbers is a well-known problem in research on the book, affecting how we approach and interpret it, but to date there has not been any thorough investigation of the narrative features of the work and how they might contribute to the coherence or the lack of coherence in the book. The discussion is pursued in light of narrative theory, and especially in connection to three parameters that are typically understood to be invoked in the interpretation of narratives: 1) a narrative paradigm, or ‘story,’ meaning events related to each other temporally, causally, and thematically, in a plot with a beginning, middle, and end; 2) discourse, being the expression plane of a narrative, or the devices that an author has at hand in constructing a narrative; 3) the situation or languagegame of the narrative, prototypical examples being factual reports, which seeks to depict a state of affairs, and storytelling narratives, driven by a demand for tellability. In view of these parameters the present thesis argues that it is reasonable to form four groups to describe the narrative material of Numbers: genuine narratives (e.g. Num 12), independent narrative sequences (e.g. Num 5:1-4), instrumental scenes and situations (e.g. Num 27:1-5), and narrative fragments (e.g. Num 18:1). These groups are mixed throughout with non-narrative materials. Seen together, however, the narrative features of these groups can be understood to create an attenuated narrative sequence from beginning to end in Numbers, where one thing happens after another. This sequence, termed the ‘larger story’ of Numbers, concerns the wandering of Israel from Sinai to Moab. Furthermore, the larger story has a fragmented plot. The end-point is fixed on the promised land, Israel prepares for the wandering towards it (Num 1-10), rebels against wandering and the promise and is sent back into the wilderness (Num 13-14), returns again after forty years (Num 21ff.), and prepares for conquering the land (Num 22-36). Finally, themes of the promised land, generational succession, and obedience-disobedience, operate in this larger story. Purity is also a significant theme in the book, albeit not connected to plot in the larger story. All in all, sequence, plot, and theme in the larger story of Numbers can be understood to bring some coherence to the book. However, neither aspect entirely subsumes the whole book, and the four groups of narrative materials can also be understood to underscore the incoherence of the work in differentiating its variegated narrative contents. Numbers should therefore be described as an anthology of different materials that are loosely connected through its narrative features in the larger story, with the aim of informing Israelite identity by depicting a certain period in the early history of the people.

Facilitation of the main generator source of earthworm muscle contraction by a peripheral neuron

A constant facilitation of responses evoked in the earthworm muscle contraction generator neurons by responses evoked in the neurons of its peripheral nervous system was demonstrated. It is based on the proposal that these two responses are bifurcations of an afferent response evoked by the same peripheral mechanical stimulus but converging again on this central neuron. A single-peaked generator response without facilitation was demonstrated by sectioning the afferent route of the peripheral facilitatory modulatory response, or conditioning response (CR). The multipeaked response could be restored by restimulating the sectioned modulatory neuron with an intracellular substitutive conditioning stimulus (SCS). These multi-peaked responses were proposed to be the result of reverberating the original single peaked unconditioned response (UR) through a parallel (P) neuronal circuit which receives the facilitation of the peripheral modulatory neuron. This peripheral modulatory neuron was named "Peri-Kästchen" (PK) neuron because it has about 20 peripheral processes distributed on the surface of a Kästchen of longitudinal muscle cells on the body wall of this preparation as revealed by the Lucifer Yellow-CH-filling method.

Dietary sodium intake induced myenteric neuron hypertrophy in Wistar rats

In the present study we investigated the effect of salt intake on myenteric neuron size of the colon of adult male Wistar rats. The animals were placed on either a high-salt (HS; 8%; 12 animals) or a low-salt diet (LS; 0.15%; 12 animals) for 15 or 52 weeks and blood pressure was measured. The sizes of myenteric neurons of the distal colon from both groups were measured. No difference in neuron size was observed between the HS and LS groups after 15 weeks. After 52 weeks on HS, neuron size was increased (P<0.005) when compared with the LS group. The rats also presented hypertension, which was significantly different at 52 weeks (142 ± 11 vs 119 ± 7 mmHg). These results suggest that a long time on an HS diet can significantly increase myenteric nerve cell size.

Daily birth numbers in Passo Fundo, South Brazil, 1997-1999: trends and periodicities

Between October 6, 1997 and April 30, 1999, 5011 births (mean: 8.76 per day) were registered in the city of Passo Fundo, South Brazil. The sequence of 572 daily birth numbers was not random (iteration test). Neyman distribution (m = ¥) showed the best fit. Clusters of days with higher birth numbers alternated with days with low numbers of births. Periodogram analysis revealed a significant periodicity of 6.98 days. The cosinor regression, testing 10 a priori supposed period lengths, found significant seasonality peaking in August-September and significantly highest birth numbers on Thursdays. Among the lunar and solar rotation cycles, the tropic lunar cycle and its 4th harmonic were most pronounced, in agreement with results concerning natality in Germany obtained by Svante Arrhenius in the 19th century. These findings confirm Derer-Halberg's concept of multiseptans. In addition to cycling, a significantly increasing linear trend with a daily increase of 0.0045 births was encountered. This documents a growth of the population in agreement with national statistical data.

Use of neuron-specific enolase for assessing the severity and outcome of neurological disorders in patients

Neuron-specific enolase (NSE) is a glycolytic enzyme present almost exclusively in neurons and neuroendocrine cells. NSE levels in cerebrospinal fluid (CSF) are assumed to be useful to estimate neuronal injury and clinical outcome of patients with serious clinical manifestations such as those observed in stroke, head injury, anoxic encephalopathy, encephalitis, brain metastasis, and status epilepticus. We compared levels of NSE in serum (sNSE) and in CSF (cNSE) among four groups: patients with meningitis (N = 11), patients with encephalic injuries associated with impairment of consciousness (ENC, N = 7), patients with neurocysticercosis (N = 25), and normal subjects (N = 8). Albumin was determined in serum and CSF samples, and the albumin quotient was used to estimate blood-brain barrier permeability. The Glasgow Coma Scale score was calculated at the time of lumbar puncture and the Glasgow Outcome Scale (GOS) score was calculated at the time of patient discharge or death. The ENC group had significantly higher cNSE (P = 0.01) and albumin quotient (P = 0.005), but not sNSE (P = 0.14), levels than the other groups (Kruskal-Wallis test). Patients with lower GOS scores had higher cNSE levels (P = 0.035) than patients with favorable outcomes. Our findings indicate that sNSE is not sensitive enough to detect neuronal damage, but cNSE seems to be reliable for assessing patients with considerable neurological insult and cases with adverse outcome. However, one should be cautious about estimating the severity of neurological status as well as outcome based exclusively on cNSE in a single patient.

Normal skin of HIV-infected individuals contains increased numbers of dermal CD8 T cells and normal numbers of Langerhans cells

Dysregulation of the skin immune system (SIS) could explain the high prevalence of skin disorders in HIV+ individuals. The present study was carried out to determine whether alterations in the cell population of SIS and epidermal immunoactivation occur in the normal skin of HIV+ individuals. Forty-five biopsies were taken from the normal upper arm skin of 45 HIV+ patients and of 15 healthy controls. HIV+ individuals were divided into three categories according to their CD4 cell blood count (<200, 200-499 and ³500/µl). Hematoxylin-eosin was used to stain tissue sections for morphological analysis and immunohistochemistry was used for the evaluation of the frequency of macrophages, Langerhans cells, and CD lymphocyte subsets. In addition, semiquantitative analysis of LFA-1, ICAM-1 and HLA-DR was determined in epidermal cells. Macrophages, Langerhans cells, and CD lymphocyte subsets did not differ significantly between any of the patient categories and the control group. When all HIV+ individuals were compared as a group to the control group, a significant increase in dermal CD8+ T lymphocytes (P < 0.01) and lower CD4-CD8 ratios (P < 0.01) were observed in the HIV+ individuals. Epidermal ICAM-1 and HLA-DR expression was negative in both HIV+ and normal skin biopsies. No evidence of a depletion of the SIS population or of epidermal immunoactivation in normal skin from HIV+ individuals was demonstrable, suggesting that alterations in the central immune system are not necessarily reflected in the SIS of HIV-infected patients.

Perturbing the impulse activity of a single identified neuron augments the formation of long-term memory in a molluscan semi-intact preparation /

The aim of this study was to investigate the neural correlates of operant conditioning in a semi-intact preparation of the pond snail, Lymnaea stagnalis. Lymnaea learns, via operant conditioning, to reduce its aerial respiratory behaviour in response to an aversive tactile stimulus to its open pneumostome. This thesis demonstrates the successful conditioning of na'ive semiintact preparations to show learning in the dish. Furthermore, these conditioned preparations show long-term memory that persists for at least 18 hours. As the neurons that generate this behaviour have been previously identified I can, for the first time, monitor neural activity during both learning and long-term memory consolidation in the same preparation. In particular, I record from the respiratory neuron Right Pedal Dorsal 1 (RPeD 1) which is part of the respiratory central pattern generator. In this study, I demonstrate that preventing RPeDl impulse activity between training sessions reduces the number of sessions needed to produce long-term memory in the present semi-intact preparation.

Scrap of paper with numbers of railway journals volume numbers, n.d.

Scrap of paper with numbers of railway journals volume numbers, n.d.

Neuron participation in a synchrony-encoding assembly

Affiliation: Svetlana Shumikhina &Stéphane Molotchnikoff : Département de Sciences Biologiques, Université de Montréal

Étude de l’implication de la force du signal transmis par le récepteur des cellules T dans le développement et la survie des lymphocytes T mémoires

Suite à la rencontre d’un antigène (Ag) présenté à la surface des cellules présentatrice de l’Ag (CPA), les lymphocytes T naïfs, ayant un récepteur des cellules T (RCT) spécifique de l’Ag, vont proliférer et se différencier en LT effecteurs (1). Suite à l’élimination de l’Ag la majorité des LTe vont mourir par apoptose alors que les restants vont se différencier en LT mémoire (LTm) protégeant l’organisme à long terme. Les mécanismes qui permettent la différenciation des LTe en LTm sont encore inconnus. Pour comprendre comment les LTm CD8+ sont générés à partir des LTe, nous avons émis l’hypothèse que la densité de l’Ag présenté par les CPA peut avoir un impact sur la sélection des LT CD8+ répondant l’Ag à se différencier en LTm. De manière intéressante, nos résultats montrent qu’une immunisation avec des cellules dendritiques (DCs) exprimant un haut niveau de complexe CMH/peptide à sa surface permet le développement de LTm. À l’inverse, le développement des LTm est fortement réduit (10-20X) lorsque les souris sont immunisées avec des DCs exprimant un niveau faible de complexes CMH/peptide à leur surface. De plus, la quantité d’Ag n’a aucune influence ni sur l’expansion des LT CD8+ ni sur l’acquisition de leurs fonctions effectrices, mais affecte de manière critique la génération des LTm. Nos résultats suggèrent que le nombre de RCT engagé lors de la reconnaissance de l’Ag est important pour la formation des LTm. Pour cela nous avons observé par vidéo-microscopie le temps d’interaction entre des LTn et des DCs. Nos résultats montrent que le temps et la qualité de l’interaction sont dépendants de la densité d’Ag présenté par les DCs. Effectivement, nous observons une diminution dans le pourcentage de LT faisant une interaction prolongée avec les DCs quand le niveau d’Ag est faible. De plus, nous observons des variations de l’expression des facteurs de transcription clefs impliqués dans la différenciation des LTm tels qu’Eomes, Bcl-6 et Blimp-1. Par ailleurs, la densité d’Ag fait varier l’expression du Neuron-derived orphan nuclear receptor 1 (Nor-1). Nor-1 est impliqué dans la conversion de Bcl-2 en molécule pro-apoptotique et contribue à la mort par apoptose des LTe pendant la phase de contraction. Notre modèle propose que la densité de l’épitope contrôle la génération des CD8+ LTm. Une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la génération des LTm permettra le développement de meilleures stratégies pour la génération de vaccin. Dans un second temps, nous avons évalué le rôle du signal RCT dans l’homéostasie des LTm. Pour ce faire, nous avons utilisé un modèle de souris transgénique pour le RCT dont son expression peut être modulée par un traitement à la tétracycline. Ce système nous a permis d’abolir l’expression du RCT à la surface des LTm. De manière intéressante, en absence de RCT exprimé, les LTm CD8+ peuvent survivre à long terme dans l’organisme et rester fonctionnels. De plus, une sous population des LTm CD4+ a la capacité de survivre sans RCT exprimé dans un hôte lymphopénique alors que l’autre sous population nécessite l’expression du RCT.

L’effet du vieillissement sur les cellules souches neurales adultes

La neurogenèse persiste à l’âge adulte dans deux régions du système nerveux central (SNC) des mammifères : la zone sous-ventriculaire (SVZ) du cerveau antérieur et la zone sous-granulaire (SGZ) de l’hippocampe. Cette neurogenèse est possible grâce à la capacité de prolifération des cellules souches présentes dans les niches de la SVZ et la SGZ, mais en vieillissant, le cerveau subit une diminution dramatique du nombre de cellules souches neurales adultes (CSNa), une diminution de la prolifération cellulaire et une altération des niches de neurogenèse. Cependant, une importante question reste sans réponse : comment la perte tardive des CSNa est temporellement reliée aux changements de l’activité de prolifération et de la structure de la principale niche de neurogenèse (la SVZ)? Afin d’avoir un aperçu sur les événements initiaux, nous avons examiné les changements des CSNa et de leur niche dans la SVZ entre le jeune âge et l’âge moyen. La niche de la SVZ des souris d’âge moyen (12 mois) subit une réduction de l’expression des marqueurs de plusieurs sous-populations de précurseurs neuraux en comparaison avec les souris jeunes adultes (2 mois). Anatomiquement, cela est associé avec des anomalies cytologiques, incluant une atrophie générale de la SVZ, une perte de la couche de cellules sousépendymaires par endroit et l’accumulation de gouttelettes lipidiques de grande taille dans l’épendyme. Fonctionnellement, ces changements sont corrélés avec une diminution de l’activité de la SVZ et une réduction du nombre de nouveaux neurones arrivant aux bulbes olfactifs. Pour déterminer si les CSNa de la SVZ ont subi des changements visibles, nous avons évalué les paramètres clés des CSNa in vivo et in vitro. La culture cellulaire montre qu’un nombre équivalent de CSNa ayant la capacité de former des neurosphères peut être isolé du cerveau du jeune adulte et d’âge moyen. Cependant, à l’âge moyen, les précurseurs neuraux semblent moins sensibles aux facteurs de croissance durant leur différenciation in vitro. Les CSNa donnent des signes de latence in vivo puisque leur capacité d’incorporation et de rétention du BrdU diminue. Ensemble, ces données démontrent que, tôt dans le processus du vieillissement, les CSNa et leur niche dans la SVZ subissent des changements significatifs, et suggèrent que la perte de CSNa liée au vieillissement est secondaire à ces événements.

Neuron-Derived Semaphorin 3A is an Early Inducer of Vascular Permeability in Diabetic Retinopathy

La détérioration de la barrière hémato rétinienne et l'oedème maculaire consécutif est une manifestation cardinale de la rétinopathie diabétique (RD) et la caractéristique clinique la plus étroitement associée à la perte de la vue. Alors que l'oedème maculaire affecte plus de 25% des patients souffrant de diabète, les modalités de traitement actuellement disponibles tels que les corticostéroïdes administrés localement et les thérapies anti-VEGF récemment approuvés présentent plusieurs inconvénients. Bien que le lien entre une rupture de l’unité neuro-vasculaire et la pathogénèse de la RD ait récemment été établi, l’influence de la signalisation neuro-vasculaire sur la vasculopathie oculaire diabetique a jusqu’à présent reçu peu d’attention. Ici, à l’aide d’ètudes humaines et animales, nous fournissons la première preuve du rôle essentiel de la molécule de guidage neuronale classique Sémaphorine 3A dans l’instigation de la perméabilité vasculaire maculaire pathologique dans le diabète de type 1. L’étude de la dynamique d’expression de Sémaphorine 3A révèle que cette dernière est induite dans les phases précoces hyperglycèmiques du diabète dans la rétine neuronale et participe à la rupture initiale de la fonction de barrière endothéliale. En utilisant le modèle de souris streptozotocine pour simuler la rétinopathie diabétique humaine, nous avons démontré par une série d’approches analogue que la neutralisation de Sémaphorine 3A empêche de façon efficace une fuite vasculaire rétinienne. Nos résultats identifient une nouvelle cible thérapeutique pour l’oedème maculaire diabétique en plus de fournir d’autres preuves de communication neuro-vasculaire dans la pathogènese de la RD.

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.