Retinal and lenticular ultrastructure in the aestivating salamanderfish, Lepidogalaxias salamandroides (Galaxiidae, Teleostei) with special reference to a new type of photoreceptor mosaic

The salamanderfish, Lepidogalaxias salamandroides (Galaxiidae, Teleostei) is endemic to southwestern Australia and inhabits shallow, freshwater pools which evaporate during the hot summer months. Burrowing into the substrate in response to falling water levels allows these fish to aestivate for extended periods of time while encapsulated in a mucous cocoon even when the pools contain no water. Only a few minutes after a major rainfall, these fish emerge into relatively clear water which subsequently becomes laden with tannin, turning the water black and reducing the pH to approximately 4.3. As part of a large study of the visual adaptations of this unique species, the retinal and lenticular morphology of the aestivating salamanderfish is examined at the level of the light and electron microscopes. The inner retina is highly vascularised by a complex system of vitreal blood vessels, while the outer retina receives a blood supply by diffusion from a choriocapillaris. This increased retinal blood supply may be an adaptation for reducing the oxygen tension during critical periods of aestivation. Large numbers of Muller cells traverse the thickness of the retina from the inner to the outer limiting membranes. The ganglion cells are arranged in two ill-defined layers, separated from a thick inner nuclear layer containing two layers of horizontal cells by a soma-free inner plexiform layer. The photoreceptors can be divided into three types typical of many early actinopterygian representatives; equal double cones, small single cones and large rods (2:1:1). These photoreceptors are arranged into a unique regular square mosaic comprising a large rod bordered by four equal double cones with a small single cone located at the corner of each repeating unit. The double cones may optimise perception of mobile prey which it tracks by flexion of its head and neck and the large rods may increase sensitivity in the dark tannin-rich waters in which it lives. Each single cone also possesses a dense collection of polysomes and glycogen (a paraboloid) beneath its ellipsoid, the first such finding in teleosts. The retinal pigment epithelium possesses melanosomes, pha,oocytes and a large number of mitochondria. The anatomy of the retina and the photoreceptor mosaic is discussed in relation to the primitive phylogeny of this species and its unique life history.

Lenticular arrays based on liquid crystals

Lenticular array products have experienced a growing interest in the last decade due to the very wide range of applications they can cover. Indeed, this kind of lenses can create different effects on a viewing image such as 3D, flips, zoom, etc. In this sense, lenticular based on liquid crystals (LC) technology is being developed with the aim of tuning the lens profiles simply by controlling the birefringence electrically. In this work, a LC lenticular lens array has been proposed to mimic a GRIN lenticular lens array but adding the capability of tuning their lens profiles. Comb control electrodes have been designed as pattern masks for the ITO on the upper substrate. Suitable high resistivity layers have been chosen to be deposited on the control electrode generating an electric field gradient between teeth of the same electrode. Test measurements have allowed us to demonstrate that values of phase retardations and focal lengths, for an optimal driving waveform, are fairly in agreement. In addition, results of focusing power of tuneable lenses were compared to those of conventional lenses. The behaviour of both kinds of lenses has revealed to be mutually similar for focusing collimated light and for refracting images.

NGC 7097: THE ACTIVE GALACTIC NUCLEUS AND ITS MIRROR, REVEALED BY PRINCIPAL COMPONENT ANALYSIS TOMOGRAPHY

Three-dimensional spectroscopy techniques are becoming more and more popular, producing an increasing number of large data cubes. The challenge of extracting information from these cubes requires the development of new techniques for data processing and analysis. We apply the recently developed technique of principal component analysis (PCA) tomography to a data cube from the center of the elliptical galaxy NGC 7097 and show that this technique is effective in decomposing the data into physically interpretable information. We find that the first five principal components of our data are associated with distinct physical characteristics. In particular, we detect a low-ionization nuclear-emitting region (LINER) with a weak broad component in the Balmer lines. Two images of the LINER are present in our data, one seen through a disk of gas and dust, and the other after scattering by free electrons and/or dust particles in the ionization cone. Furthermore, we extract the spectrum of the LINER, decontaminated from stellar and extended nebular emission, using only the technique of PCA tomography. We anticipate that the scattered image has polarized light due to its scattered nature.

REVISITING THE FOSSIL GROUP CANDIDATES UGC 842 AND NGC 6034

We present a new insight on NGC 6034 and UGC 842, two groups of galaxies previously reported in the literature as being fossil groups. The study is based on optical photometry and spectroscopy obtained with the CTIO Blanco telescope and Sloan Digital Sky Survey archival data. We find that NGC 6034 is embedded in a large structure, dominated by three rich clusters and other small groups. Its first and next four ranked galaxies have magnitude differences in the r band and projected distances which violate the optical criteria to classify it as a fossil group. We confirm that the UGC 842 group is a fossil group, but with about half the velocity dispersion that is reported in previous works. The velocity distribution of its galaxies reveals the existence of two structures in its line of sight, one with sigma(nu) similar to 223 km s(-1) and another with sigma(nu) similar to 235 km s(-1), with a difference in velocity of similar to 820 km s(-1). The main structure is dominated by passive galaxies, while these represent similar to 60% of the second structure. The X-ray temperature for the intragroup medium of a group with such a velocity dispersion is expected to be kT similar to 0.5-1 keV, against the observed value of kT similar to 1.9 keV reported in the literature. This result makes UGC 842 a special case among fossil groups because (1) it represents more likely the interaction between two small groups, which warms the intragroup medium and/or (2) it could constitute evidence that member galaxies lost energy in the process of spiraling toward the group center, and decreased the velocity dispersion of the system. As far as we know, UGC 842 is the first low-mass fossil group studied in detail.

Galaxy threshing and the formation of ultracompact dwarf galaxies

Recent spectroscopic and morphological observational studies of galaxies around NGC 1399 in the Fornax Cluster have discovered several ultracompact dwarf galaxies with intrinsic sizes of similar to 100 pc and absolute B-band magnitudes ranging from -13 to -11 mag. In order to elucidate the origin of these enigmatic objects, we perform numerical simulations on the dynamical evolution of nucleated dwarf galaxies orbiting NGC 1399 and suffering from its strong tidal gravitational field. Adopting a plausible scaling relation for dwarf galaxies, we find that the outer stellar components of a nucleated dwarf are totally removed. This is due to them being tidally stripped over the course of several passages past the central region of NGC 1399. The nucleus, however, manages to survive. We also find that the size and luminosity of the remnant are similar to those observed for ultracompact dwarf galaxies, if the simulated precursor nucleated dwarf has a mass of similar to 10(8) M.. These results suggest that ultracompact dwarf galaxies could have previously been more luminous dwarf spheroidal or elliptical galaxies with rather compact nuclei.

Effect of fungal colonization on mechanical performance of cork

The industrialization of traditional processes relies on the scientific ability to understand the empirical evidence associated with traditional knowledge. Cork manufacturing includes one operation known as stabilization, where humid cork slabs are extensively colonized by fungi. The implications of fungal growth on the chemical quality of cork through the analysis of putative fungal metabolites have already been investigated. However, the effect of fungal growth on the mechanical properties of cork remains unexplored. This study investigated the effect of cork colonization on the integrity of the cork cell walls and their mechanical performance. Fungal colonization of cork by Chrysonilia sitophila, Mucor plumbeus Penicillium glabrum, P. olsonii, and Trichoderma longibrachiatum was investigated by microscopy. Growth occurred primarily on the surface of the cork pieces, but mycelium extended deeper into the cork layers, mostly via lenticular channels and by hyphal penetration of the cork cell wall. In this first report on cork decay in which specific correlation between fungal colonization and mechanical proprieties of the cork has been investigated, all colonizing fungi except C. sitophila, reduced cork strength, markedly altering its viscoelastic behaviour and reducing its Young’s modulus.

What is the shape of an air bubble on a liquid surface?

We have calculated the equilibrium shape of the axially symmetric meniscus along which a spherical bubble contacts a flat liquid surface by analytically integrating the Young-Laplace equation in the presence of gravity, in the limit of large Bond numbers. This method has the advantage that it provides semianalytical expressions for key geometrical properties of the bubble in terms of the Bond number. Results are in good overall agreement with experimental data and are consistent with fully numerical (Surface Evolver) calculations. In particular, we are able to describe how the bubble shape changes from hemispherical, with a flat, shallow bottom, to lenticular, with a deeper, curved bottom, as the Bond number is decreased.

Estudo da variabilidade dos parâmetros derivados do tensor de difusão na doença de Parkinson e no tremor essencial

A Doença de Parkinson (PD) e o Tremor Essencial (ET) são duas doenças neurológicas, crónicas e progressivas. Mundialmente, estima-se que a PD afete cerca de 1% da populaçãom com mais de 65 anos e que o ET afete até 5% da população com mais de 40 anos. A PD é o principal diagnóstico diferencial do ET, sendo que o diagnóstico se baseia em critérios clínicos cuja sensibilidade e especificidade em fase precoce da doença pode ser baixa. Como tal, é necessário descobrir biomarcadores que auxiliem o diagnóstico destas doenças e a sua diferenciação. Com recurso à técnica de imagem de RM com tensores de difusão (DTI) e à análise com regiões de interesse, este estudo teve como principal objetivo avaliar se os valores de anisotropia fracional (FA) e de difusibilidade média (MD) medidos em 11 regiões neuroanatómicas, podem ser biomarcadores precoces da PD e do ET. Teve também como objetivos estudar a reprodutibilidade destas medições, a sua evolução no espaço de 1 ano e se nos doentes com diagnóstico inicial de PD esses valores eram influenciados pela medicação anti-parkinsónica. Como resultado deste estudo foram encontradas alterações nos valores de FA ao nível do pedúnculo cerebeloso médio e nos valores de MD ao nível do núcleo lenticular (NL), pedúnculo cerebeloso superior e núcleo dentado. Foi também verificado que na substantia nigra, núcleo caudado e NL, os valores de FA e MD são satisfatoriamente reprodutíveis, não se alteram com o início da medicação anti-parkinsónica e que de uma forma geral não variam significativamente no espaço de 1 ano. Estes resultados comprovam que os valores de FA e MD medidos nas referidas regiões neuroanatómicas podem constituir potenciais biomarcadores que auxiliem os clínicos no diagnóstico precoce e diferencial da PD e do ET, bem como na monitorização da progressão destas doenças.

Otimização da anisotropia fronto-calosa e ressonância magnética [1,5T] no idoso normal e com risco cérebro-vascular

RESUMO: Os mais recentes métodos de neuro imagem tal como a Ressonância Magnética (RM) permitiram obter imagens detalhadas do cérebro humano in vivo. Essas imagens revelam, muitas vezes, achados imprevistos face ao padrão normal, com elevada propensão para os indivíduos idosos e franca coexistência com fatores de risco vascular, como característica dum processo de envelhecimento normal. Embora na última década tenham surgido várias publicações sobre este assunto, ele continua ainda pouco explicado. Um pouco por todo o mundo têm emergido os programas de prevenção da doença e promoção da saúde desenvolvidos pela Saúde Pública suportadas sobretudo pelo avanço das tecnologias médicas que resultaram, entre outros impactos, num crescimento da população idosa. Estima-se, em 2030, uma composição demográfica com 20% de indivíduos acima dos 65 anos. Neste contexto, a doença microvascular cerebral é a causa mais frequente de comprometimento cognitivo vascular no idoso sendo as características senescentes na imagem por RM do tipo lesões isquémicas da Substância Branca (Leukoaraiosis) e enfartes lacunares (Status lacunar), atrofia cerebral, gliose e acumulação excessiva de ferro nos núcleos da base. Esta tese, considerando a linha de investigação de que deriva – Ciências da Vida - especialização em Medicina Clinica - Biotecnologia, reúne e reflete sobre três vertentes ligadas à RM e interdependentes em relação a uma problemática comum. A primeira trata da caracterização da Tecnologia por Ressonância Magnética existente em Portugal, a qual inclui uma avaliação exploratória da aplicação da técnica de Difusão Anisotrópica nos estudos cerebrais. As dimensões analíticas estudadas foram a Tecnológica, Sociodemográfica e Económica. Na recolha de dados recorreu-se a várias fontes de informação e a uma metodologia exploratória faseada, validada pela triangulação dos resultados. A sua análise obedeceu a critérios de estratificação e agrupamento segundo as mesmas dimensões analíticas. Otimização da anisotropia fronto-calosa e [RM 1,5T] no idoso normal e com risco cérebro-vascular A segunda descreve o estudo anátomo – radiológico que recaiu sobre parâmetros de quantificação assente na temática do cérebro do idoso em cadáver segundo uma metodologia experimental aplicada às métricas da difusão por RM. Na terceira, e última, é apresentado o estudo técnico - radiológico para avaliação e otimização da imagem ponderada em difusão em estudos clínicos associados ao cérebro do idoso “The Usual Brain Aging” ou Envelhecimento Cerebral Normal, com base metodológica assente nos critérios e indicadores estabelecidos pelo Estudo de Imagem de Roterdão (Rotterdam Scan Study - RSS). Como principais resultados obteve-se que não existem em Portugal estruturas para avaliação dos equipamentos pesados ou Agência de Avaliação das Tecnologias da Saúde para desenvolver o importante papel da produção de estudos comparativos entre os equipamentos disponíveis no mercado, a relação preço-qualidade e a sua afetação às necessidades clínico-epidemiológicas. Constatou-se que a implementação de equipamentos de RM está fortemente assente em critérios económicos carecendo de recomendações e diretivas para o uso racionalizado destas tecnologias. Quanto a dados quantitativos concluímos que a maioria dos equipamentos está instalada em instituições privadas (80,2%); a intensidade de campo magnético mais frequente é [1,5T] com 119 equipamentos; os equipamentos estão instalados maioritariamente nos distritos de Lisboa (55 unidades) e do Porto (39 unidades); o rácio médio de equipamentos por habitante em Portugal é de 1 para 65 195 habitantes; a amplitude de gradientes com maior expressão na amostra é 30-39mT/m; a maioria dos equipamentos foi instalada no intervalo temporal [2009-2012] com 59 equipamentos; apenas 6 instituições desenvolvem investigação clinica e a maioria das bobinas para estudos de crânio são do tipo Array. O estudo de otimização da técnica da difusão revelou, quanto à avaliação dos valoresb, que os mais baixos (b=500 s/mm2 e b=1000 s/mm2), apresentam maior IS e SNR sendo esta uma boa medida referente à qualidade de imagem, no entanto, os valores-b mais elevados (b=2000 s/mm2) apresentam maior CNR e CR, face aos anteriores, o Otimização da anisotropia fronto-calosa e [RM 1,5T] no idoso normal e com risco cérebro-vascular que apesar de proporcionar inferior detalhe anatómico e consequentemente inferior qualidade de imagem, num encéfalo normal, pode auxiliar na interpretação e apresentar vantagens na identificação de lesões microvasculares sempre que persistirem dúvidas em relação ao diagnóstico diferencial de doença microvascular do tipo status lacunar ou Hiperintensidades da Substância Branca. As alterações deste parâmetro são particularmente refletidas nas diferenças da avaliação da qualidade de imagem na região fronto-calos Concluímos da avaliação quantitativa da concentração média de ferro (26Fe) em todas as faixas etárias que os núcleos da base que apresentam maior concentração são, por ordem decrescente: Substância Nigra, Globus Pallidus, Putamen, Tálamo, Núcleo Rubro e Núcleo Caudado; que existe uma predominância na concentração de ferro (26Fe) no hemisfério esquerdo e que os indivíduos do género masculino apresentam mais ferro (26Fe) que os do género feminino nas faixas etárias [30-40[, [40-50[ e [50-60[. Como principal conclusão do estudo da concentração média de ferro em relação à idade destacamos que a concentração média de ferro (26Fe) é superior nos grupos etários superiores, logo aumenta com a idade, sobretudo na Substância Nigra e no Núcleo Lenticular. No estudo técnico-radiológico encontrámos evidências do aumento da difusibilidade da água na substância branca subcortical dos sujeitos idosos comparativamente aos mais jovens. Uma relação idêntica foi avaliada nos tálamos. O aumento relacionado com a idade parece ser predominantemente observado em doentes com mais de 65 anos de idade o que pode refletir alterações estruturais ligeiras associados ao envelhecimento normal. Os resultados indicam que a análise quantitativa das imagens ponderadas em difusão fornece informações, sobre a estrutura do cérebro, as quai s não estão disponíveis apenas por inspeção visual, tanto nas imagens ponderadas em difusão como em outras sequências de aplicação clínica de rotina. Para fazer face às desvantagens dos sistemas de quantificação das HSB os quais são dispendiosos, complexos, requererem tecnologia e formação específicas, recomendamos que a aplicação automatizada GUIAL, desenvolvida ao longo do nosso trabalho é de utilização elementar e prática para que seja introduzida nos sistemas de aquisição de imagem por RM com o fim de integrar o processamento de imagem nos indivíduos portadores de fatores de risco vascular. A avaliação do ADC, nesta amostra, permitiu concluir que a variação desta variável é explicada estatisticamente pela existência da condição clínica de status lacunar em ambos os hemisférios ou por outras palavras, o status lacunar influencia o valor de ADC. Embora uma pequena percentagem da variação do ADC seja explicada pelo género, o ADC nos homens foi superior ao das mulheres o que não nos surpreende, pois são também os homens onde a frequência de doença microvascular se revelou mais expressiva. Os valores do ADC, globalmente, entre os hemisférios cerebrais não mostraram alterações exceto na SB entre os idosos e não idosos. A SB da região frontal mostrou valores diminuídos na anisotropia e isotropia face às restantes áreas anatómicas. Os estudos indicam que na idade avançada existe uma maior predisposição para suscetibilidades de estrutura com status de desconexão. A classificação das HSB foi superior em indivíduos mais velhos e com status lacunar, e em menor quantidade (inferior rating de classificação) nos indivíduos idosos sem status lacunar. As alterações volumétricas foram mais frequentes no homem do que na mulher, presumivelmente devido à associação com a elevada classificação de status lacunar. Um aumento do índice de Evan correspondeu, neste estudo, ao aumento das HSB, à diminuição do volume cerebral total, à expansão ventrículo-sulcal frontal e ao aumento da medida do ângulo caloso. Estes resultados foram agravados pela classificação elevada de status lacunar nos indivíduos que apresentaram indícios de doença de pequenos vasos, com manifesto aumento dos espaços de Virchow-Robin,enfartes lacunares ou HSB. Esses resultados foram mais expressivos no género masculino do que no feminino revelando uma maior vulnerabilidade sobretudo na atrofia frontal nos homens. Por sua vez as dimensões do Corpo Caloso tornaram-se reduzidas devido à compressão dos ventrículos laterais e terceiro ventrículo. Estes indicadores tiveram expressão particularmente nos indivíduos com mais de 65 anos. ---------------------------------------------------------------------------------------------ABSTRACT: The latest neuroimaging methods, such as Magnetic Resonance Imaging (MRI), have enabled detailed images of in vivo human brain. These images reveal often unexpected findings related to the normal pattern, with high predisposition for the elderly people with forthright coexistence with vascular risk factors such as characteristics of a normal aging process. Although it has been, in the last decade, several publications on this subject, it is still little explained. All over the world have emerged disease prevention programs and health promotion developed by the Public Health sector, supported mainly by the advancement of medical technologies that have resulted, among other impacts, in a growing of the elderly population. It is estimated, in 2030, a demographic composition with 20% o people over 65 years. In this context, microvascular disease is the most common cause of cognitive vascular impairment in the elderly and senescent characteristics in the MRI trough ischemic lesions of the white matter (Leukoaraiosis) and lacunar infarcts (lacunar status), cerebral atrophy, gliosis and iron accumulation in the basal ganglia in excess.This thesis, considering the research line that stems - Life Sciences - specialization in Clinical Medicine, Biotechnology, gathers and reflects on three aspects linked to MR, interdependent and related to a common problem. The first deals with the Magnetic Resonance Technology characterization in Portugal, which includes an exploratory evaluation of the implementation of Anisotropic Diffusion technique in brain studies. The analytical dimensions studied were the Technologic, Socio-demographic and Economics. Collecting data was supported by different sources of information and was applied an exploratory methodology whose results were validated by triangulation. The research method was grouped and stratified criteria under the same analytical dimensions. The second describes the anatomical study - which was focused on radiological measurement parameters, based on the brain’s specimen under an experimental methodology applied to MRI diffusion metrics. Radiological evaluation and optimization of the weighted image diffusion in clinical studies were associated with the brain of the elderly "The Usual Brain Aging" with methodological basis based on established criteria and indicators by Rotterdam Scan Study (RSS). The main results obtained reveal the inexistence frameworks in Portugal for evaluation of equipments or Agency of Health Technology to produce studies comparing the equipment available on the market, the value for money and its allocation to clinical and epidemiological needs. It was found that the implementation of MRI equipment is strongly based on economic criteria lacking recommendations and guidelines for the rationalized use of these technologies. As the quantitative data we conclude that most of the scanners are located in private clinical institutions (80,2%); the most frequent magnetic field intensity is [1.5T] with 119 scanners; the scanners are mainly installed in Lisbon (55 units) and Porto (39 units) districts; the average ratio of equipment per capita in Portugal is 1 to 65 195 people; the gradient power with higher expression in the sample is 30-39mT / m;most of the scanners were installed in the years range [2009-2012 years] with 59 equipment; only 6 clinical placements develop clinical research and the most coils for brain studies are of Array type. The optimization study of diffusion technique revealed, as the assessment of the bvalues, the lower (b = 500 s / mm2 and b = 1000 s / mm 2), promotes an increase in the SI and SNR being this measure related to a higher image quality, however the highest b values (b = 2000 s / mm 2) have a higher CNR (Contrast to Noise-Ratio) and CR (Contrast Ratio), compared to the previous ones. This may provide less anatomical details and, thus, ower image quality, of a normal brain, however can help the interpretation and have advantages in identifying microvascular injuries when doubts persist regarding the differential diagnosis of microvascular disease of lacunar or WMH (White Matter Hyperintensities) status type. Changes on this parameter are Otimização da anisotropia fronto-calosa e [RM 1,5T] no idoso normal e com risco cérebro-vascular particularly reflected in the differences of image quality evaluation in the frontocallosum anatomical area. We conclude from the quantitative assessment of the average concentration of iron (26Fe), in all age groups to the basal ganglia, that the higher concentrations are, in descending order: Nigral Substantia, Globus pallidus, Putamen, Thalamus, Rubio nucleus and Caudate nucleus; that there is a predominance in the concentration of iron (26Fe) in the left hemisphere and that male gender show higher iron (26Fe) level tha females, in the age groups [30-40 [[40-50 [and [50- 60 [. Regarding a main conclusion of the mean concentration study of iron, in terms of age we point out that the average concentration of iron (26Fe) is higher among older groups and increases with age, especially in Nigral Substantia and Lenticular Nucleus. On the technical and radiological study we found evidence of an increased in water /diffusivity in the ubcortical white matter of the elderly compared with younger subjects. A similar relationship was assessed in the Thalamus. The increase agerelated seems to be predominantly observed in patients over 65 years which may reflect minor structural changes associated with normal aging. The results indicate that quantitative analysis of diffusion weighted imaging can provide information about the structure of the brain which is not reached only by visual inspection or standard sequences applied in clinical routine. To address the disadvantages the systems of quantification of WMH which the authors state that are costly, complex, require specific technology and training, we recommend that the automated application GUIAL, developed over our work is basic and practical to use and to be introduced in MR image systems acquisition in order to integrate image processing in patients with vascular risk factors. The evaluation of the ADC showed that its variation is statistically explained by the existence of the medical condition of lacunar status, in both hemispheres, or in other words, the lacunar status influences the ADC value. Although a small percentage of the ADC variation is explained by gender, the ADC in men was higher than women which Otimização da anisotropia fronto-calosa e [RM 1,5T] no idoso normal e com risco cérebro-vascular do not surprise us, since they are also men where the frequency of microvasculardisease has proved more significant. The values of ADC, overall, between the cerebral hemispheres showed no changes but were different in WM among the elderly and non-elderly subjects.The WM's forehead showed decreased values in anisotropy and isotropy face the other anatomical areas. The studies indicate that in old age there is a greater tendency to higher susceptibility to disconnection- status framework. The classification of WMH was higher in elderly people and lacunar status, and fewer (lower classification rating) in the elderly without lacunar status. volumetric changes were more frequent in men than in women, most probably because of its association with high lacunar status rating. An increase of Evan index corresponded, in this study, to an increase in WMH, to a decreased of total brain volume, to a ventricle sulcal frontal and callous angle expansion. These results were wound up by high ranking of lacunar status in subjects who had small vessel disease, clear increase in spaces of Virchow-Robin, lacunar infarctions or WMH. These results were more significant in males than in females revealing vulnerability particularly in the frontal atrophy in men. In turn the size of Corpus Callosum because reduced due to the compression of the lateral and third ventricles. These indicators had expression particularly in individuals over 65 years.

Mineralogical and geochemical influences on sediment color of Amazon wetlands analyzed by visible spectrophotometry

Based on sedimentological and geochemical data, this work relates spectrophotometric measurements with sediment composition and its application in palaeoecological studies of Amazon wetlands. The CIELAB values are directly related to mineralogical and chemical composition, mostly involving quartz, iron oxyhydroxides and sulfides (e.g. pyrite), and total organic carbon. Total organic carbon contents between 0.4-1%, 1-2%, 3-5% and 15-40% were related to L* (lightness) data of 27, 26-15, 7-10 and 7 or less, respectively. The CIELAB values of a deposit in Marabá, Pará, were proportional to variations in quartz and total organic carbon contents, but changes in zones of similar color, mainly in the +a* (red) and +b* (yellow) values of deposits in Calçoene, Amapá and Soure, Pará, indicate a close relationship between total organic carbon content and iron oxyhydroxides and sulfides. Furthermore, the Q7/4 diagram (ratio between the % re?ectance value at 700 nm to that at 400 nm, coupled with L*) indicated iron-rich sediments in the bioturbated mud facies of the Amapá deposit, bioturbated mud and bioturbated sand facies of Soure deposit, and cross-laminated sand and massive sand facies of the Marabá core. Also, organic-rich sediments were found in the bioturbated mud facies of the Amapá deposit, lenticular heterolithic and bioturbated mud facies of the Soure deposit, and laminated mud and peat facies of the Marabá deposit. At the Marabá site, the data suggest an autochthonous influence with peat formation. The coastal wetland sites at Marajó and Amapá represent the development of a typical tidal flat setting with sulfide and iron oxyhydroxides formation during alternated flooding and drying.

Contribuição para o estudo biológico e ecológico das podostemonaceae do salto de Piracicaba

O Autor estuda, nesta contribuição, os aspectos biológicos e ecológicos das plantas Apinagia Accorsii Toledo nov. esp. e Mniopsis Glazioviana Warmg., Podostemonaceae que vivem incrustadas nas rochas do salto do rio Piracicaba, situado em frente à cidade de igual nome. Refere-se, principalmente, à espécie Apinagia Accorsii Toledo, por mostrar grande transformação de tôda a parte vege-tativa, ao lado de inúmeros caracteres de regressão, como: redução do sistema condutor, ausência de estômatos, simplificação da estrutura dos caules e das folhas, preponderância da multiplicação vegetativa, etc. Entretanto, pôe em paralelo as principais modificações e produções apresentadas por ambas as espécies, sob a variação dos fatores ambientais, no decurso de pouco mais de um ano, período em que se processaram os ciclos vegetativo e floral. Durante o período de baixa do rio, as rochas, completa ou parcialmente expostas ao ar, se achavam recobertas de plantas de ambas as espécies, que exibiam notável desenvolvimento vegetativo, formado enquanto permaneceram submersas. Por essa razão poude ser avaliado o comportamento das plantas, quer as expostas na atmosfera, quer as submersas e, ainda, das que participaram de um ambiente intermediário, isto é, parte ao ar e parte sob as águas. As plantas que permaneceram inteiramente a descoberto mostravam, como é natural, alterações, devido à dessecação (a perda de água é por evaporação porque as plantas não possuem a menor proteção contra a transpiração) e da ação dos raios solares. Dest'arte, os rizomas de Apinagia Accorsii se apresentavam dessecados, porém, exibiam abundantes formações de frutos, semelhantes a esporocarpos de musgos. As plantas umidecidas por contínuos jactos dágua, embora expostas à atmosfera, tinham seus rizomas verdes, com aspecto de talos de hepáticas, providos de numerosas gemas floríferas e flores em vários estágios de desenvolvimento; todavia, mostravam poucos caules adultos e em formação; existiam, ainda, numerosas placas rizomatosas nuas. Finalmente, os rizomas situados na região do declive (água velocíssima e arejamento intenso) exibiam densas formações de caules adultos e ramificados; a curvatura da haste principal voltava-se contra a correnteza; não possuíam flores e nem frutos. A área local de distribuição da espécie Mniopsis Glazioviana Warmg. situa-se acima da cachoeira; na região da queda dágua poucas são as rochas que apresentam exemplares de Mniopsis. A conservação de ambas as espécies fora do seu habitat não é possível, mesmo que as plantas se conservem sobre as pedras e se renove diariamente a água. Após a destruição da parte vegetativa de Mniopsis, ficam gravados sobre as rochas os vestígios das plantinhas, em forma de faixas esbranquiçadas, estreitas, longas, ostentando aqui e acolá séries de frutinhos marrons menores que os de s, de forma esférica e curtamente pedicelados. Das observações feitas conclue-se que: 1 - as plantas submersas e sob a ação de fortes correntezas, bem arejadas, desenvolvem os órgãos vegetativos; 2 - as plantas semiexpostas a atmosfera mostram, na parte do rizoma que está fora dágua, gemas floríferas em vários estágios de abertura, flores e frutos; 3 - as plantas completamente a descoberto exibem flo- res e frutos; a parte vegetativa está condenada à morte, porque sujeita à evaporação e à ação solar. Fora do habitat as plantas paralisam o seu crescimento vegetativo (e não poderia ser de outra forma, pois deixam de viver no seu meio natural) ativando-se, sobremodo, o desenvolvimento floral e a conseqüente formação de frutos. Iniciada a enchente, as plantas vão, aos poucos, submergindo; nota-se, então, intenso crescimento de toda a parte ve-getativa, fato esse que poude ser verificado em conseqüência de uma estiagem, quando as plantas vieram à tôna e revelaram o extraordinário desenvolvimento que alcançaram, tanto em rizomas quanto em produção de caules. Os rizomas de Apinagia produzem estolhos que se encarregam de aumentar o número de indivíduos. Os estolhos são cordões hemicilíndricos, aderentes à superfície das rochas e emitem, lateral e alternadamente, novos rizomas, de tamanhos crescentes, a partir da extremidade. Sobre os jovens rizomas já se notam caules em desenvolvimento. A medida que os rizomas recém-formados aumentam de tamanho, vão se desprendendo dos estolhos e passam a desenvolver-se normal mente sobre as pedras. As plantinhas de Mniopsis Glazioviana Warmg. produzem, ao invés, raízes hemicilíndricas, aderentes ao substrato; em sua extremidade, e na face superior, dispõe-se a coifa, presa apenas por um ponto. Dos flancos das raízes se originam formações foliáceas, provenientes de gemas radicais. Conforme foi assinalado, a frutificação se processa em épocas diferentes, porque o desenvolvimento das flores e a conseqüente fecundação se realizam na atmosfera. Por esse motivo, há, no habitat, frutos com todas as idades e, por conseguinte, sementes em diversos graus de maturação. Por ocasião da enchente, a germinação pode operar-se sobre a placenta de frutos parcialmente abertos, na parede interna e externa das cápsulas e, finalmente, nos resíduos de rizomas. O embrião de Apinagia é microscópico, em forma de U, cujos ramos pontudos são os cotilédones; a radicula e o caulículo são indistintos. Por ocasião da germinação da semente, o embrião já é bem clorofilado, podendo realizar, pois, a fotossíntese. O embrião de Mniopsis só difere do de Apinagia apenas na forma; no mais, comporta-se de modo idêntico. Os "seedlings" possuem, desde os primeiros estágios de desenvolvimento, um tufo de pêlos absorventes evestindo a extremidade do hipocótilo, cuja finalidade principal parece ser a de fixação. Nessa fase eles conservam, ainda, a forma de U do embrião. No caso de a semente germinar sobre a placenta, conforme atestam os exemplos encontrados, as reservas nutritivas contidas no tecido placentário podem ser utilizadas pelos "seedlings. Se as plantinhas se desenvolvem no interior dos frutos ou em sua superfície externa, a passagem para a rocha se dará em conseqüência do aumento de peso, decorrente do crescimento vegetativo, de sorte que o pedicelo, já flexível pela ação da água, se curva, pondo a cápsula sobre a pedra; feito esse contacto, observado em numerosos exemplos, o rizoma facilmente se incrustará na rocha. As placentas ovóides, constituídas de parênquima clorofi-lado quando novas, mostram-se, na maturidade, esbranquiça-das por causa das reservas amiláceas. Os grãos de amido podem ser simples ou compostos; a forma é um pouco variável, dominando, porém, a lenticular. Os novos rizomas de Apinagia, formados durante a fase de enchente, possuem caules e gemas floríferas; estas abrigam de 3 a 8 flores, cada qual coberta por uma espatela. As gemas estão embutidas no seio do rizoma e são protegidas externamente por duas escamas embricadas. O desabrochar das gemas se dá em plena atmosfera, quando as escamas se afastam para dar passagem às flores. Sobrevindo o período de baixa do rio, os caules de Apinagia vão de desprendendo aos poucos, em conseqüência da prolongada vibração a que estiveram submetidos, enquanto submersos, devido à intensa velocidade e pressão dágua. Em geral, o desprendimento se dá junto à inserção no rizoma; todavia, a ruptura pode realizar-se um pouco acima deste, de modo a formarem-se pequenos tocos de caules. Os caules, antes da queda, perdem as suas extremidades frondiformes e capiláceo-multifendidas. Sobre os rizomas ficam as cicatrizes correspondentes aos caules que se desprenderam. A duração, pois, dos órgãos vegetativos de ambas as espécies está condicionada, logicamente, ao fator água, porque, uma vez expostas na atmosfera por muito tempo e sob a ação dos raios solares, a morte das plantas sobrevirá. Contudo, deve-se levar em conta a velocidade e o grau de arejamento da água, pois foram encontradas inúmeras plantas submersas em lugares desprovidos dos fatores assinalados e que sofreram, também, o processo de desintegração. A medida que os rizomas cheios de gemas floríferas e sem caules se forem descobrindo, entram em dessecação, porque estão sujeitos à ação dos fatores do meio externo. Em muitos rizomas forma-se, em conseqüência da dessecação, uma massa pegajosa que se transformará, mais tarde, em crosta delgada sobre a pedra. Antes, porém, dessa fase final, as gemas se desenvolvem, as flores se expandem na atmosfera, e, após a polinização e conseqüente fertilização, surgirão os frutos que permanecerão fixos à rocha; no próximo período de enchente as sementes germinarão nos meios apontados, garantindo, assim, a perpetuação da espécie no habitat. A polinização de ambas as espécies, de acordo com as observações feitas, é direta, realizando-se em plena atmosfera, quando as anteras enxutas e suficientemente dessecadas sofrem a deiscência, libertando o pólen. A espécie Mniopsis Glazioviana Warmg-comporta-se de igual modo que Apinagia Accorsii Toledo sob o aspecto referenteà ação entre planta e habitat.

The Paleozoic magmatic history of the Maggia and Sambuco nappes, Lower Penninic, Central Lepontine Alps

Résumé : Les corps magmatiques sont des indicateurs essentiels dans toute reconstitution paléogéographique et/ou géodynamique d'un cycle orogénique, en particulier en contexte polycyclique, où la plupart des autres indices ont été oblitérés. Ils sont aisément datables et leurs caractéristiques géochimiques permettent de contraindre leur contexte tectonique de mise en place. Cette approche a été appliquée aux socles pré-mésozoïques des nappes penniques inférieures de Sambuco et de la Maggia, dans les Alpes centrales lepontines. Plusieurs événements magmatiques ont été identifiés dans le socle de Sambuco et datés par la méthode U-Pb sur zircon couplée à la technique LA-ICPMS. La suite calco-alcaline mafique rubanée de Scheggia est datée du Cambrien inférieur à 540-530 Ma ; le métagranite alumineux oeillé de Sasso Nero a un âge de 480-470 Ma, tout comme bien d'autres «older orthogneisses» des socles alpins. Il contient des zircons hérités d'âge panafricain à 630-610 Ma, indicateur d'une affiliation gondwanienne de ces terrains. Le pluton calco-alcalin du Matorello est daté à environ 300-310 Ma, et les filons lamprophyriques qu'il abrite à 300 Ma. La granodiorite de Cocco et le leucogranite de Ruscada, tous deux intrudés dans le socle de la nappe adjacente de la Maggia, ont des âges similaires à celui du Matorello. Ceci ajouté aux similitudes magmatiques observées entre Cocco et Matorello suggère une proximité paléogéographique des deux nappes au Permien-Carbonifère. Or ces dernières sont actuellement considérées appartenir à deux domaines paléogéographiques mésozoïques distincts : helvétique pour Sambuco et briançonnais pour Maggia, séparés par un bassin océanique. Si tel fut le cas, aucun mouvement décrochant ne doit avoir décalé les marges continentales de l'océan, retrouvées en parfaite coïncidence lors de sa fermeture. Le Matorello est un pluton recristallisé en faciès amphibolite et plissé par cinq phases successives de déformation non-coaxiales, qui ont conduit à son renversement complet, attesté par des indicateurs de paléogravité. Il préserve de spectaculaires phénomènes de coexistence liquide de magmas (essaims d'enclaves et Bills composites). Ce pluton était originellement tabulaire, construit par l'accumulation de multiples injections de magma en feuillets d'épaisseur métrique à décamétrique. Suivant le rythme de mise en place, les injections successives ont rapidement cristallisé avec des contours nets et bien définis (Bills composites) ou se sont mélangées avec les précédentes pour former une couche non consolidée de plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur (granodiorite principale). Les injections individuelles sont délimitées par de subtils contrastes en granulométrie, proportions modales ou ségrégation de minéraux (schlieren), ou par des phénomènes d'érosion le long des surfaces de contact. Deux couches métriques à contour sinueux consistent en une accumulation compacte d'enclaves mafiques arrondies dans une matrice granodioritique fine. Le granoclassement des enclaves, la présence de figures de charge et de phénomènes érosifs en base de couche, ainsi que des schlieren de biotite entrecroisés évoquent l'injection de coulées de magma chargé d'enclaves et de faible viscosité en régime hydrodynamique turbulent dans un encaissant granodioritique encore largement liquide. La nature hybride des roches implique une chambre magmatique sous-jacente, en cours de différenciation et périodiquement réalimentée. Les magmas sont des liquides mafiques dérivés du manteau et des liquides anatectiques d'origine crustale, comme l'indique la gamme mesurée des rapports isotopiques initiaux du Sr (0.704 à 0.709) et des valeurs epsilon Nd (-2.1 à -4.7). Ces données montrent également que la contribution crustale est dominante, en accord avec les isotopes du plomb. Les phénomènes d'hybridation ont vraisemblablement eu lieu en base de croûte et dans la chambre magmatique sous-jacente au laccolite du Matorello. Les indicateurs de paléogravité du Matorello contribuent accessoirement à la compréhension de l'architecture actuelle de la nappe de Sambuco. Des plis isoclinaux à surface axiale verticale peuvent être mis en évidence par le contact entre les faciès dioritique et granodioritique. L'antiforme dont le Matorello forme le coeur est un synclinal, ce qui le positionne dans le Flanc inverse du grand pli couché que forme la nappe de Sambuco. Par ailleurs, des blocs de gneiss retrouvés dans le wildflysch sommital de la couverture de la nappe d'Antigorio ont été affiliés dans cette étude au pluton du Matorello. Ceci implique que le front de la nappe de Sambuco chevauchait déjà la partie est du bassin d'Antigorio au moment de sa fermeture. Par conséquent, ce n'est qu'en position externe que la nappe du Lebendun chevauche directement la nappe d'Antigorio. Abstract Magmatic bodies are important markers in paleo-geographic or geodynamic reconstructions of orogenic cycles, even more so in the case of polycyclic events where many of the other markers have been overwritten or destroyed. Plutons are relatively easy to date and their geochemical properties help constrain the tectonic context in which they were emplaced. This study focuses on the pre-mesozoic basement in the Sambuco and Maggia lower Penninic nappes located in the central Lepontine domain of the Alps. A number of magmatic events have been identified in the Sambuco basement. These events were dated using LA-ICPMS U/Pb on zircon grains. The mafic calc-alkaline banded Scheggia suite is dated as lower Cambrian, 540-530 Ma. The Al-rich Sasso-Nero lenticular gneiss is 480-470 Ma old (similarly to many older orfhogneisses of the Alpine basement) and contains 630-610 Ma old pan-African inherited zircons that illustrate the Gondwanian origin of these terranes.The calc-alkaline Matorello pluton is dated as 310-300 Ma whereas the lamprophyric bodies it contains are of 300 Ma. The Cocco granodiorite and the Ruscada leucogranite both intrude the basement of the adjacent Maggia nappe and are of similar ages to the Matorello. The ages as well as the geochemical similarities between the Cocco, Rucada and Matorello plutons suggest their paleo-geographic proximity at the Permian-Carboniferous boundary. However, these nappes are currently considered as belonging to two different Mesozoic paleo-geographic domains. Indeed, the Sambuco is considered as Helvetic whereas the Maggia is said to be Briançonnais, both separated by an oceanic basin. If this is the case, then it is essential that nostrike-slip movement has misaligned both continental margins since these coincide perfectly now that the oceanic domain closed. The Matorello pluton was originally a tabular intrusion, built up by the accumulation of multiple, several meter-thick, subhorizontal sheet-like injections of magma. Depending on their emplacement rate, the successive magma injections either solidified rapidly with sharp and rather well-defined boundaries (like the composite sills) or mingled with previous injections generating a thick molten layer up to several tens to hundred meters thick, like in the main granodioritic facies. These coalesced injections are hardly distinguishable, however subtle contrasts in granulometry, mineral modal proportions or mineral sorting (cross-bedded biotite-rich schlieren), as well as erosional features and/or crystal entrapment along contact surfaces allow to distinguish between the different injections. Two exceptional meter-thick layers display sinuous boundaries with the host granodiorite and consist of a densely packed accumulation of mafic enclaves in a granodioritic matrix. Gravitational sorting of the enclaves with load cast features at the base of the layers and sinuous biotite schlieren point to injection of low viscosity turbulent composite magma flows in the still largely molten granodiorite host. The hybrid nature of these rocks implies the existence of á periodically replenished and differentiated underlying magma chamber. Magmas are mafic liquids derived from the mantle and anatectic liquids of crustal origin, as shown by the (87Sr/86Sr), and epsilon Nd values (0.704-0.709 and -2.1 to -4.7 respectively. These data show that the crustal contribution is important, as confirmed by the Pb isotopes. The hybridisation processes seem to have occurred in the lower crust in magma chambers underlying the Matorello laccolith. The paleo-gravity markers in the Matorello help understand the architecture of the Sambuco nappe. Isoclinal folds with a vertical axial plane can be seen at the contact between dioritic and granodioritic facies. The antiform structure of which the Matorello is the heart is in fact a syncline. This places it in the inverse flanc of the large recumbent fold that constitutes the Sambuco nappe. The gneiss blocs found in the summital wildflysh cover of the Antigorio nappe have been linked to the Matorello pluton. This means that the front of the Sambuco nappe already overlapped the Antigorio basin when it closed. This implies that the Lebendun nappe can only overlap the Antigorio nappe in it's external position. Résumé grand public La chaîne alpine est la conséquence de la collision tertiaire entre deux masses continentales, l'Europe au nord et la péninsule apulienne africaine au sud, originellement séparées par l'océan mésozoïque téthysien. Cette collision a fermé un espace large de plusieurs centaines de km avec pour résultat l'écaillage de la croûte terrestre en unités tectoniques de dimensions variables, qui se sont empilées, imbriquées, éventuellement replissées en nappes de géométrie complexe. Cet amoncellement de 40 km d'épaisseur a vu sa température et sa pression lithostatique internes augmenter jusqu'à des valeurs de l'ordre de 680 °C et 6000 bars, induisant une recristallisation métamorphique des roches. L'un des objectifs de la géologie alpine est de reconstituer la géographie de la région aux temps mésozoïques de l'océan téthysien, en d'autres termes, de replacer chacune des unités tectoniques identifiées au sein de l'empilement alpin dans sa position originelle. Le défi est de taille et peut être comparé à celui de la reconstitution d'un vaste puzzle, dont certaines pièces seraient endommagées au niveau de leur contour ou leurs couleurs (métamorphisme), dissimulées par d'autres (enfouissement), voire tombées de la table de jeu (subduction, échappement latéral). Plusieurs approches ont été mises en oeuvre au cours du siècle écoulé. On citera en particulier la stratigraphie, la tectonique et le paléomagnétisme. Dans ce travail, nous avons essentiellement utilisé des techniques de datation isotopique absolue des roches (U/Pb sur zircon) qui, sur la base des connaissances acquises par l'ensemble des autres disciplines géologiques, nous ont permis de mieux contraindre ta paléogéographie mésozoïque du domaine «pennique inférieur » des Alpes centrales lépontines. Et au-delà? Nous savons tous que la disposition des continents à la surface de la Terre évolue constamment. Il est donc tentant d'essayer de remonter plus loin encore dans le temps et de reconstituer la physionomie de la marge sud européenne, tout au moins certains éléments de son histoire, au cours de l'ère paléozoïque. Les traces de ces événements très anciens sont naturellement ténues et dans ce contexte, les techniques de datation mentionnées ci-dessus deviennent les outils les plus performants. Ainsi, des datations u/Pb sur zircon nous ont permis de recenser plusieurs intrusions magmatiques, attribuées à quatre événements orogéniques anté-alpins. Des âges néoprotérozoïques (630-610 millions d'années ou Ma), cambrien inférieur (540-530 Ma), ordovicien inférieur (480-470 Ma) et carbonifère supérieur-permien inférieur (310-285 Ma) ont été obtenus dans le socle de la nappe de Sambuco. Des âges similaires à 300 Ma ont été obtenus dans la nappe voisine de la Maggia, qui permettent de relier ces deux unités. Aujourd'hui côte à côte, ces deux nappes devaient également se trouver proches l'une de l'autre il y a 300 Ma, lors de l'extension post-varisque. Les structures magmatiques spectaculaires préservées dans le pluton du Matorello (300 Ma) contraignent la géométrie actuelle de la nappe de Sambuco dans laquelle l'intrusion s'est mise en place. La forme originelle du pluton, aujourd'hui retourné et replissé plusieurs fois, s'avère être tabulaire, faite d'intrusions de faible épaisseur (1-300 m) s'étalant en forme de disque (30m à 2 km de diamètre). Les injections successives de magma se sont accumulées sous un toit dioritique précoce; elles sont issues, par le refais de fractures, d'une chambre magmatique plus profonde, périodiquement réalimentée par des magmas calco-alcalins d'origine mantellique contaminés parla croûte continentale profonde (εNd = -2.1 à -4.7). Des accumulations d'enclaves magmatiques arrondies et granoclassées dans des paléo-chenaux à fond érosif témoignent de conditions de mise en place hydrodynamiques à haute énergie. Ces enclaves sont emmenées de la chambre magmatique sous-jacente à la faveur d'épisodes de fracturation hydraulique liés à l'injection de magmas matelliques chauds dans des liquides différenciés riches en eau. Cette hypothèse est étayée par l'existence de filons composites. Une paléohorizontale a pu être déduite au sein du pluton, indiquant que cette partie de la nappe de Sambuco est verticalisée et isoclinalement replissée par la déformation alpine. Finalement, des blocs érodés du socle Sambuco ont été retrouvés dans le wildflysch sommital de la couverture sédimentaire mésozoïque de la nappe d'Antigorio sous-jacente. Ceci suggère que les blocs ont été fournis parle front de la nappe de Sambuco en train de chevaucher sur la nappe d'Antigorio au moment de la fermeture du bassin sédimentaire de cette dernière.

Morphostructure and paleobiology of Mesogean orthophragminids (Discocyclinidae and Orbitoclypeidae, Foraminifera)

Orthophragminids are Paleocene-Eocene bilamellarperforate larger foraminifers characterized by a lenticular test with an equatorial layer of rectangular chamberlets arranged in concentric rings and lateral chamberlets on either side. Usually called 'discocyclinids', orthophragrninids include genera from two families: Discocyclinidae and Orbitoclypeidae.

Coal deposition in carbonate rich shallow Lacustrine systems: The Calaf and Mequinenza sequences (Oligocene, eastern Ebro Basin, NE Spain)

Two main coal-bearing sequences developed during the Oligocene in the Tertiary Ebro Basin, the Calaf (early Oligocene) and Mequinenza (late Oligocene) coal basins. Coal deposition took place in shallow marsh-swamp-lake complexes which sometimes became closed and evolved under warm climatic conditions with fluctuating humidity. These shallow lacustrine systems are closely interrelated with the terminal parts of the distributive fluvial systems which spread from the tectonically active Ebro basin margins. Laterally extensive lignite-bearing sequences, including rather thin, lenticular autochthonous and/or hypautochthonous coal seams with high ash and sulphur contents, characterized coal deposition in the shallow lacustrine systems. Coal seam geometry, which makes them nearly subeconomic, resulted from the tectonic instability during basin margin evolution and the sometimes closed, arid conditions under which the lacustrine systems evolved. High ash and sulphur contents resulted from the inadequate isolation of peat forming environments from clastic influx and from the very low acidity and sometimes high sulphate contents of the lacustrine waters. Coal exploration in shallow lacustrine sequences similar to those described here must take into account that the spread of coal-forming environments and maxima of coal deposition are usually coincident with lake expansions and retraction or shifting of the terminal fluvial zones interrelated with the lacustrine areas.

Morphometric Study of Cerebral Arterioles in CADASIL

Cerebral autosomal dominant arteriopathy with subcortical infarcts and leukoencephalopathy(CADASIL) is the most common hereditary small vessel disease (SVD) leading to vascular dementia. The cause of the disease is mutations in NOTCH3 gene located at chromosome 19p13.1. The gene defect results in accumulation of granular osmiophilic material and extracellular domain of NOTCH3 at vascular smooth muscle cells (VSMCs) with subsequent degeneration of VSMCs. This arteriopathy leads to white matter (WM) rarefaction and multiple lacunar infarctions in both WM and deep grey matter (GM) visible in magnetic resonance imaging. This thesis is focused on the quantitative morphometric analysis of the stenosis and fibrosis in arterioles of the frontal cerebral WM, cortical GM and deep GM (lenticular nucleus (LN), i.e. putamen and globus pallidus). It was performed by assessing four indicators of arteriolar stenosis and fibrosis: (1) diameter of arteriolar lumen, (2) thickness of arteriolar wall, (3) external diameter of arterioles and (4) sclerotic index. These parameters were assessed (a) in 5 elderly CADASIL patients with the mean age of onset 47 years and of death 63 years, (b) in a 32-year-old young CADASIL patient with the first ischemic episode at the age of 29 years and (c) a very old CADASIL patient aged 95 years, who suffered the first stroke at the age of 71 years. These measurements were compared with age-matched controls without stroke, dementia, hypertension, and cerebral amyloid angiopathy. Morphometric analyses disclosed that in all age groups of CADASIL patients compared to corresponding controls there was significant narrowing of arteriolar lumen (stenosis) and fibrotic thickening of the walls (fibrosis) in the WM arterioles, although the significance of stenosis in the very old patient was marginal. In the LN arterioles there was only significant fibrosis without stenosis. These results suggest that the ischemic lesions and lacunar infarcts in the cerebral WM are mainly attributable to the stenosis of arterioles, whereas those in the LN are probably mainly due to hemodynamic changes of the cerebral blood flow. In conclusion: The SVD of CADASIL is characterized by narrowing of lumina and fibrotic thickening of walls predominantly in the cerebral WM arterioles. On the other hand, in the LN the ischemic lesions and lacunar infarcts are most probably hemodynamic due to impaired autoregulation caused by the rigidity of fibrotic arterioles. The pathological cerebral arteriolar alterations begin to develop already at a relatively young age but the onset may be delayed to a remarkably old age. This underlines the well known great variability in the clinical picture of CADASIL. The very late onset of CADASIL may cause its underdiagnosis, because the strokes are common in the elderly and are attributed to common risk factors.