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Natural Freeze-Thaw cycles may increase the risk associated with Salmonella contamination in surface and groundwater environments
No full textGroundwater contamination by bacteria poses a serious threat to our drinking water supplies. In cold climate regions, microorganisms introduced to upper soil layers by spreading of animal manure are subject to low temperatures and multiple cycles of freezing and thawing at the beginning of winter and during spring melt. We investigated the influence of temperature fluctuations around the freezing point, known as freeze-thaw (FT), on the inactivation rates, growth, and biofilm formation of a manure-isolated strain of Salmonella typhimurium. Moreover, the effects of FT on the transport characteristics of S. typhimurium in quartz sand were monitored in model porewater solutions of two different ionic strengths (IS: 10 and 100 mM KCl) and two different humic acid (HA) concentrations (1 and 5 mg/L). Increasing numbers of FT cycles were found to decrease the deposition of S. typhimurium onto quartz sand and increase the percentage of detached cells in sand-packed column experiments. [...
High mechanical bandwidth fiber-coupled Fabry-Perot cavity
No full textFiber-based optical microcavities exhibit high quality factor and low mode volume resonances that make them attractive for coupling light to individual atoms or other microscopic systems. Moreover, their low mass should lead to excellent mechanical response up to high frequencies, opening the possibility for high bandwidth stabilization of the cavity length. Here, we demonstrate a locking bandwidth of 44 kHz achieved using a simple, compact design that exploits these properties. Owing to the simplicity of fiber feedthroughs and lack of free-space alignment, this design is inherently compatible with vacuum and cryogenic environments. We measure the transfer function of the feedback circuit (closed-loop) and the cavity mount itself (open-loop), which, combined with simulations of the mechanical response of our device, provide insight into underlying limitations of the design as well as further improvements that can be made
Multiple-Wavelength Surface Patterns in Models of Biological Chiral Liquid Crystal Membranes
No full textWe present a model to investigate the formation of surface patterns in biological materials through the interaction of anisotropic interfacial tension, bending elasticity, and capillarity at their free surfaces. Focusing on the cholesteric liquid crystal (CLC) material model, the generalized shape equation for anisotropic interfaces using the Rapini–Papoular anchoring and Helfrich free energies is applied to understand the formation of multi-length scale patterns, such as those found in floral petals. The chiral liquid crystal-membrane model is shown to be analogous to a driven pendulum, a connection that enables generic pattern classification as a function of bending elasticity, liquid crystal chirality and anchoring strength. The unique pattern-formation mechanism emerging from the model here presented is based on the nonlinear interaction between bending-driven folding and anchoring-driven creasing. The predictions are shown to capture accurately the two-scale wrinkling of certain tulips. These new findings enable not only to establish a new paradigm for characterizing surface wrinkling in biological liquid crystals, but also to inspire the design of functional surface structures
Strengths-Based Nursing: A Process for Implementing a Philosophy Into Practice
No full textStrengths-Based Nursing (SBN) is both a philosophy and value-driven approach that can guide clinicians, educators, manager/leaders, and researchers. SBN is rooted in principles of person/family centered care, empowerment, relational care, and innate health and healing. SBN is family nursing yet not all family nursing models are strengths-based. The challenge is how to translate a philosophy to change practice. In this article, we describe a process of implementation that has organically evolved of a multi-layered and multi-pronged approach that involves patients and families, clinicians, educators, leaders, managers, and researchers as well as key stakeholders including union leaders, opinion leaders, and policy makers from both nursing and other disciplines. There are two phases to the implementation process, namely, Phase 1: pre-commitment/pre-adoption and Phase 2: adoption. Each phase consists of distinct steps with accompanying strategies. These phases occur both sequentially and concurrently. Facilitating factors that enable the implementation process include values which align, readiness to accept SBN, curiosity-courage-commitment on the part of early adopters, a critical mass of early adopters, and making SBN approach both relevant and context specific
Ultrafast electron diffuse scattering and its application to 2D materials
No full textThe nature of the couplings within and between lattice and charge degrees of freedom is central to condensed matter and materials physics. Despite their fundamental role, detailed momentum-dependent information on the strength of electron-phonon and phonon-phonon couplings across all momenta has proved elusive. Ultrafast electron diffuse scattering provides the answer by measuring momentum-dependent phonon population dynamics similar to how time and angle resolved photoemission spectroscopy views the momentum-dependent occupation dynamics of electronic states. This method proves particularly effective in the study of 2D materials. A sophisticated analysis applied to ultrafast electron scattering measurements of graphite, follows the cascade of electron-phonon and phonon-phonon couplings after pulsed laser excitation in this well studied benchmark system. In a similar experiment on titanium diselenide, electronphonon coupling is measured by observing the effect of photoexcitation on the renormalized phonon frequencies with the characteristic momentum of titanium diselenide's charge density wave transition. Through its sensitivity to transient phonon occupancies and frequencies, ultrafast electron diffuse scattering is a novel and powerful method to unravel the physics of complex phases and properties determined through interplay between the electron and lattice systems.La nature du couplage entre le réseau d'atomes et les porteurs de charges d'un cristal est centrale au domaine de la physique de la matière condensée. Malgré leurs rôles fondamentaux, les couplages électron-phonon et phonon-phonon demeurent mystérieux. La diffraction ultrarapide diffusé par électrons permet de répondre aux questions concernant l'occupation des populations phononiques dans l'entièreté de l'espace réciproque. Plus spécifiquement, les excitations optiques sur un cristal de graphite, initiées par une impulsion laser femtoseconde, génèrent une population électronique excitée particulière, appelée cônes de Dirac. Ces excitations creés un plasma d'´electrons et de trous de densité variable, contrôlée par l'intensité de l'impulsion laser. Cette thèse présente une analyse sophistiquée de données de diffraction ultrarapide diffusé par électrons faisant la lumière sur la relaxation du système électronique excité par impulsion ultrarapide, passant par le couplage avec le réseau d'atomes, puis finissant en relaxation des modes phononiques avec l'environnement. Dans le cas du disélénure de titane (TiSe2), le couplage électron-phonon est mesuré de façon complètement différente; en observant l'effet de la photo-excitation sur les fréquences de phonons renormalisées aux vecteurs d'ondes caractéristiques de la phase d'ondes de charges de TiSe2. A travers la sensitivité aux occupations phononiques temporaires, la diffraction 'ultrarapide diffusé par électrons permet de d´ecortiquer la physique des phases complexes de la matière, et d'élucider la relation entre le système ´electronique et le réseau d'atomes
Phenomenology of boredom coping: understanding students' lived experiences of coping with boredom in college
No full textBoredom has been identified as one of the most frequently and intensely experienced academic emotions and detrimental to student learning, motivation, self-regulation, and achievement; yet, there has been limited research into how students cope with or regulate their boredom in academic contexts such as the classroom, hallway, or library, and while studying or completing assignments. Consequently, we currently understand very little about the student's experience of coping with boredom. Using a hermeneutic phenomenological research method, the present study sought to fill this gap in the literature through the thematic analysis of fifteen college students' lived experience descriptions of academic boredom and coping. Participants completed two one-on-one interviews and three online journal entries across the course of a single semester wherein they provided experiential accounts of boredom and coping in college. Thematic analyses revealed eight boredom themes (lack of engagement, discomfort and aversion, emptiness, a desire to escape, nothing to do, feeling physically tired, time slowing down, and wasting time) and four boredom coping themes (being respectful, turning away from boredom, turning toward boredom, and seeking meaning). These findings make significant contributions toward better understanding of college students' experience of academic boredom and boredom coping, and may serve to inform professors and college administrators seeking to support students in adaptively coping with their academic boredom.L'ennui a été identifié comme étant l'une des émotions académiques les plus fréquemment et intensément éprouvées, et préjudiciables à l'apprentissage, la motivation,l'autorégulation et la réussite des élèves; et pourtant, peu d'études ont été menées sur la manièredont les étudiants s'adaptent ou régulent leur ennui dans un contexte académique tel que la salle de classe, les couloirs, ou la bibliothèque, et pendant qu'ils étudient ou complètent leurs devoirs. Par conséquent, nous comprenons très peu l'expérience des étudiants en matière d'ennui. A l'aide d'une méthode de recherche phénoménologique herméneutique, la présente étude vise à combler le manque de littérature sur la question par l'analyse thématique de l'expérience vécuespar quinze étudiants au collège. Les participants ont complété deux entrevues individuelles ettrois entrées dans un journal en ligne, au cours d'un seul semestre, dans lesquelles ils ont décrit leurs expériences de l'ennui et d'adaptation à l'ennui. Les analyses thématiques ont révélé quatre thèmes relatifs à l'ennui (manque d'implication, malaise et aversion, vide, et désire d'évasion) et quatre thèmes relatifs à l'adaptation à l'ennui (être respectueux, se détourner de l'ennui, se tourner vers l'ennui, et rechercher du sens). Ces résultats contribuent de manière significative à une meilleure compréhension de l'expérience des étudiants au collège en matière d'ennui et d'adaptation à l'ennui, et pourraient servir à informer les enseignants et personnels administratifs qui cherchent à aider les étudiants à faire face et s'adapter à leur ennui académique
Chemogenetic inhibition of the CA3 auto-associational network leads to disruption in the storage of the CA1 spatial code in novel and familiar environments
No full textSubstantial work on the entorhinal-hippocampal circuit has revealed a myriad of spatially tuned neurons, yet the details on how these cell types interact and generate new codes for novel space remain limited. Prior work has argued against both 'grid-to-place cell' models as well as 'CA3 stored-map' models of CA1 place cell generation. Previous work on the 'CA3 stored-map' model assessed and rejected the model in familiar environments, however we suggest information transfer from CA3 to CA1 is most critical in novel environments. A cre-dependent AAV that expresses the hM4di inhibitory DREADD receptor, was injected into CA3 of Grik4-cre mice. Fluorescence intensity measurements and analyses of CA1 sharp-wave and ripples validated DREADD receptor transfection and CA3 inhibition respectively. Our experimental protocol consisted of chronic in vivo recordings of CA1 neurons in CA3 hM4di expressing Grik4-cre mice, during exploratory behaviours in baseline, treatment (5 mg/kg injection of CNO the DREADD ligand or a 5m/kg injection of Saline), and recovery sessions in both familiar and novel environments. Inhibition of the CA3 auto-associational network leads to no significant changes in the mean and peak firing frequency, the mean intrinsic frequency, and place field size within and across the four experimental groups (familiar CNO, familiar Saline, novel CNO, and novel Saline). Spatial information showed no significant differences within and across the CNO and Saline group in the familiar environment, but showed a significant reduction in the CNO novel group in the recovery (N3) recording compared to the Saline group. Significantly smaller rate map correlation coefficients in place fields recorded under CNO treatment in both familiar and novel environments were observed compared to the Saline groups, indicating instability or remapping. Inhibition of CA3 does not prevent the generation of place fields, however we propose that the auto associative capacity of CA3 is required to store newly generated cell assemblies that encode an environment.Les nombreux travaux effectués sur le circuit entorhinal-hippocampique ont identifié une myriade de neurones à calibration spatiale, mais peu de détails sont encore connus sur les interactions entre ces types de cellules ou les méthodes qu'elles utilisent pour générer de nouveaux codes pour de nouveaux environnements. Les études effectués dans le passé ont réfuté les modèles 'grid-to-place cell' et 'CA3 stored-map' en tant que mécanismes pour la génération de cellules de lieu du CA1. Les recherches menées sur le modèle 'CA3 stored-map' ont évalué et rejeté ce modèle pour les environnements familiers, mais nous suggérons que l'information transférée du CA3 à CA1 est critique surtout dans les nouveaux environnements. Un virus dépendent du -cre (AAV) qui exprime le récepteur inhibiteur DREADD hM4di, a été injecté dans la région CA3 de souris Grik4-cre. Les mesures d'intensité de fluorescence et les analyses effectuées sur les 'sharp-wave and ripples' du CA1 valident la transfection du récepteur DREADD et l'inhibition du CA3, respectivement. Notre protocole expérimental est composé d'enregistrements chroniques in vivo de neurones CA1 chez des souris Grik4-cre qui expriment le récepteurs hM4di dans le CA3, et ce pendant des comportements exploratoires pour des session initiale (contrôle), de traitement (injection de 5 mg/kg de CNO, le ligand DREADD, ou injection de 5m/kg de Saline), puis pendant des sessions de rétablissement, tant dans des environnements familiers que de nouveaux environnements. L'inhibition du réseau auto-associatif CA3 ne mène à aucuns changements significatifs dans les décharges neuronales moyennes et maximales, la fréquence de décharge interne, et ni la taille du champ de lieu parmi les quatre groupes expérimentaux (familier CNO, familier Saline, nouveau CNO et nouveau Saline). L'information spatiale n'a montré aucunes différences significatives parmi les groupes CNO et Saline dans un environnement familier, mais elle a exprimé une réduction significative au sein du groupe CNO nouvel environnement quant à la session de rétablissement (N3) comparativement au groupe Saline. Les coefficients de corrélation des graphiques de fréquence, sont beaucoup plus petits dans les champs de lieu enregistrés pendant le traitement CNO, tant dans les environnements familiers que les nouveaux environnements, comparativement aux groupes Saline, ce qui suggère une instabilité ou un remodelage des champs de lieu. L'inhibition du CA3 n'empêche pas la génération de champs de lieu, comme le prédit le model du 'CA3 stored map model', mais nous proposons que la capacité associative du CA3 est requise pour enregistrer de nouveaux ensembles cellulaires qui encodent un nouvel environnement
The role of metabotropic glutamate type 5 receptors in amphetamine sensitization: Investigations in humans and rodents
No full textPsychostimulant sensitization is a well-described phenomenon wherein behavioral responses to stimulant drugs like amphetamine and cocaine become stronger with subsequent doses. These behavioral changes co-vary with neurochemical changes within mesolimbic pathways, including increases to dopamine transmission and diverse alterations to glutamate signaling. It has been proposed that these sensitized responses could contribute to a number of psychiatric conditions, with particularly compelling links to substance use disorders and schizophrenia. Within the glutamate system, metabotropic glutamate type 5 receptors (mGluR5) are thought to play an important role in these processes. These receptors regulate strength and plasticity of signaling throughout much of the brain and are implicated in a wide range of neurological and psychiatric diseases, including mood, anxiety, and substance use disorders. The expression of mGluR5 is altered following extensive exposure to stimulant drugs in laboratory animals and in people with severe stimulant use disorders, but it is not known how soon these effects develop. Thus, the primary objective of the present study was to assess mGluR5 binding sites during amphetamine sensitization in humans and in rodents.The availability of mGluR5 binding sites was measured with positron emission tomography and the tracer [11C]ABP688 following regimens of repeated amphetamine or placebo. Among people who received placebo, the PET measure showed moderate variability between sessions and was not measurably influenced by physiological or subjective measures. In humans and mice that received three doses of d-amphetamine, average mGluR5 binding did not differ from baseline or controls. However, in mice that received five doses of amphetamine, small but significant reductions in mGluR5 binding were observed in the nucleus accumbens and dorsal striatum. Moreover, using correlation analyses, we noticed that low mGluR5 binding was associated with increased sensitivity to the drug. This correlation was observed both in humans and mice. Finally, using a validated serum and immunofluorescence super-resolution microscopy in the mouse striatum we identified mGluR5 expression at excitatory cortico-striatal synapses along the dendrites of medium spiny neurons. This suggests that mGluR5 receptors promote activity and plasticity through cortico-striatal projections. Together, these findings suggest that low mGluR5 after the initiation of drug intake could be a potential risk factor in the vulnerability to psychostimulant use disorders. Higher levels of the receptor may play a protective role during early stimulant use and against susceptibility to associated psychiatric disorders.La sensibilisation aux médicaments psychostimulants est un phénomène bien décrit dans lequel les réponses comportementales aux stimulants comme l'amphétamine et la cocaïne deviennent plus fortes avec les doses répetées. Ces changements comportementaux sont corrélés avec les changements neurochimiques dans les régions mésolimbiques, y compris l'augmentation de la transmission de la dopamine et diverses altérations de la signalisation du glutamate. Il a été proposé que ces réponses sensibilisées pourraient contribuer à un certain nombre de troubles psychiatriques. Les liens avec les troubles de l'usage des substances et la schizophrénie sont particulièrement convaincants.Dans le système du glutamate, les récepteurs métabotropiques du glutamate de type 5 (mGluR5) joueraient un rôle important dans ces processus. Ces récepteurs régulent la force et la plasticité de la signalisation dans une grande partie du cerveau et sont impliqués dans un large éventail de maladies neurologiques et psychiatriques, notamment les troubles de l'humeur, l'anxiété et la toxicomanie. L'expression de mGluR5 est modifiée suite à une exposition prolongée à des médicaments stimulants chez les animaux de laboratoire et chez les personnes souffrant de troubles sévères de l'usage de stimulants, mais on ne sait pas dans quel délai ces effets se développent. L'objectif principal de la présente étude était donc d'évaluer les sites de liaison du mGluR5 au cours de la sensibilisation aux amphétamines chez l'homme et chez les rongeurs. La disponibilité des sites de liaison de mGluR5 a été mesurée avec la tomographie par émission de positons et le traceur [11C]ABP688 suivant des schémas de répétition d'amphétamine ou de placebo. Parmi les personnes ayant reçu un placebo, la mesure de la TEP a montré une variabilité modérée entre les séances et n'a pas été fortement influencée par des mesures physiologiques ou subjectives. Chez les humains et les souris ayant reçu trois doses de d-amphétamine, la liaison au mGluR5 ne différait pas de l'état initial ou des groupes témoins. Cependant, chez les souris ayant reçu cinq doses d'amphétamine, des réductions faibles mais significatives de la liaison du mGluR5 ont été observées dans le noyau accumbens et le striatum dorsal. De plus, en utilisant des analyses de corrélation, nous avons remarqué que la faible liaison au mGluR5 était associée à une sensibilité accrue au médicament. Cette corrélation a été observée à la fois chez l'homme et chez la souris. Enfin, en utilisant une microscopie à super-résolution et immunofluorescence validée dans le striatum de souris, nous avons identifié une expression de mGluR5 au niveau des synapses cortico-striées excitatrices le long des dendrites des neurones épineux moyens. Cela suggère que les récepteurs mGluR5 favorisent l'activité et la plasticité par des projections cortico-striatales.Ensemble, ces résultats suggèrent qu'un faible taux de mGluR5 après l'initiation de la prise de médicament pourrait constituer un facteur de risque potentiel dans la vulnérabilité aux troubles de l'utilisation des psychostimulants. Des niveaux plus élevés du récepteur peuvent jouer un rôle protecteur lors de l'utilisation précoce de stimulants et contre la sensibilité aux troubles psychiatriques associés
Total synthesis of lignan natural products
No full textLignans encompass a structurally diverse array of highly oxygenated, polyaromatic natural products with important biological activities. Despite their structural diversity, lignan biosynthesis begins by the oxidative coupling of only a small number of relatively simple propenyl phenols. Previous attempts to mimic this oxidative coupling have suffered from poor regio- and chemoselectivity. Other approaches to these compounds have proven efficient and relatively diversifiable but they have often been designed to access a single structural class and do not capitalize on the divergency of the biosynthesis. This thesis details a bio-inspired method that aims to solve the challenge of selectivity in the oxidative coupling. By coupling two propenyl phenols through a [2+2]-cycloaddition, the key carbon-carbon bond is formed prior to the oxidation. A subsequent oxidative fragmentation of the resulting cyclobutane allows us to intercept the proposed biosynthetic intermediate with high levels of control. We have demonstrated the utility of this method in the synthesis of several natural and non-natural 2-aryl-4-benzyltetrahydrofuran and furofuran-based lignans. To expand this strategy to access other structural classes of lignans, we developed a complementary approach. The corresponding dibenzylbutane was obtained by cleaving the diarylcyclobutane bond through a reductive ring opening. Through selective functionalization and oxidative cyclization, several aryltetralins and dibenzocyclooctadienes were afforded. This provided a unified approach to this diverse class of natural products, in which molecular complexity is rapidly increased.Les lignanes englobent une gamme structurellement diversifiée de produits naturels polyaromatiques hautement oxygénés avec des activités biologiques importantes. Malgré leurs diversités structurelles, la biosynthèse des lignanes commence par le couplage oxydatif d'un petit nombre de propénylphénols relativement simple. Les tentatives efforts d'imiter ce couplage oxydatif ont eu les mauvais résultats de régio- et chimiosélectivité. D'autres efforts de ces composés se sont révélés efficaces et relativement diversifiables, mais ils ont souvent été développé pour accéder à une seule classe structurelle, ou produit, de lignanes et ne capitalisent pas sur la divergence de la biosynthèse.Cette thèse détaille une méthode bio-inspirée qui vise à résoudre le défi de la sélectivité dans le couplage oxydatif. En couplant deux propénylphénols par un cycloaddition [2 + 2], la liaison carbone-carbone clé est formée avant l'oxydation. Une fragmentation oxydative subséquente du cyclobutane résultant nous permet d'intercepter l'intermédiaire biosynthétique proposé avec des niveaux élevés de contrôle. Nous avons montré l'utilité de cette méthode dans la synthèse de plusieurs lignanes à base de 2-aryl-4-benzyltétrahydrofurane et de furofuran naturels et non naturels.Pour étendre cette stratégie à d'autres classes structurelles de lignanes, nous avons développé une approche complémentaire. Le dibenzylbutane correspondant a été obtenu en clivant la liaison diarylcyclobutane par une ouverture cyclique réductrice. Par fonctionnalisation sélective et cyclisation oxydative, plusieurs aryltétralines et dibenzocyclooctadiènes ont été obtenus. Selon, nous avons développé une approche unifiée à cette classe diverse de produits naturels, dans laquelle la complexité moléculaire est rapidement accrue
Carbon fibre reinforced polymer shear strengthening of prestressed concrete I-girders
No full textShear resistance deficiencies can arise after the construction of concrete members due to many causes including deterioration, load increases and severe damage. When replacement of these members is undesirable or cost-prohibitive, strengthening and rehabilitation is necessary. One technique which can be used for this purpose is the application of externally bonded fibre reinforced polymers (FRP). This is often used on prestressed concrete I-girders, but few experimental studies have been conducted to understand the behaviour of FRP shear strengthening on these types of members. This thesis presents the results of beam tests conducted on full-scale precast pretensioned I-girders to study the influence on the shear response of carbon fibre reinforced polymer (CFRP) shear strips. The test program demonstrated that the CFRP strengthening was effective in increasing the shear strength of the webs and in controlling the shear crack widths. The shape of the I-girders makes it difficult to properly anchor the vertical shear strips to prevent debonding which often results in extremely brittle failures. Curved epoxy transitions between the web and the flanges at the re-entrant corners, together with the use of horizontal CFRP strips helped to improve the anchorage of the vertical shear strips. The shear resistance components from the concrete, stirrups and CFRP shear strips were determined experimentally and compared with analytical predictions. The design approach of the 2014 Canadian Highway Bridge Design Code provides conservative estimates of the shear strength of the webs.Des défauts de résistance au cisaillement peuvent se manifester dans des éléments en béton armé à cause de nombreuses raisons, notamment la détérioration, l'augmentation des charges et des dommages graves. Lorsque le remplacement de ces membres est indésirable ou trop coûteux, il devient nécessaire de les renforcer. Une technique de renforcement qui peut être utilisée est l'application d'un système de polymères renforcés de fibres (PRF) encollé sur la surface de ces éléments. Ceci est souvent utilisé sur les poutres en béton précontraint, mais peu d'études expérimentales ont été menées pour comprendre le comportement du renforcement du cisaillement en PRF sur ces types de membres. Cette mémoire présente les résultats des essais sur des poutres en béton précontraint dans le but d'analyser l'influence des bandes en polymère renforcé de fibres de carbone (PRFC) sur la réponse en cisaillement. Le programme expérimental a démontré que le renforcement en PRFC augmente la résistance au cisaillement des âmes et limite la largeur des fissures de cisaillement. La forme des poutres en I empêche l'ancrage solide les bandes de cisaillement verticales et mène à des ruptures extrêmement fragiles. Les transitions d'époxy incurvées aux angles rentrants, combinée avec des bandes de PRFC horizontales, ont amélioré l'ancrage des bandes de cisaillement verticales. Les composantes de résistance au cisaillement du béton, des étriers et des bandes de cisaillement en PRFC ont été déterminées expérimentalement et comparées aux prédictions analytiques. L'approche de conception du « Code canadien sur le calcul des ponts routiers » fournit des estimations prudentes pour la résistance au cisaillement des âmes