A developmental approach to predicting neuronal connectivity from small biological datasets: a gradient-based neuron growth model.

PMCID: PMC3931784 Open Access article: BB/G006652/1 and BB/G006369/1.Relating structure and function of neuronal circuits is a challenging problem. It requires demonstrating how dynamical patterns of spiking activity lead to functions like cognitive behaviour and identifying the neurons and connections that lead to appropriate activity of a circuit. We apply a "developmental approach" to define the connectome of a simple nervous system, where connections between neurons are not prescribed but appear as a result of neuron growth. A gradient based mathematical model of two-dimensional axon growth from rows of undifferentiated neurons is derived for the different types of neurons in the brainstem and spinal cord of young tadpoles of the frog Xenopus. Model parameters define a two-dimensional CNS growth environment with three gradient cues and the specific responsiveness of the axons of each neuron type to these cues. The model is described by a nonlinear system of three difference equations; it includes a random variable, and takes specific neuron characteristics into account. Anatomical measurements are first used to position cell bodies in rows and define axon origins. Then a generalization procedure allows information on the axons of individual neurons from small anatomical datasets to be used to generate larger artificial datasets. To specify parameters in the axon growth model we use a stochastic optimization procedure, derive a cost function and find the optimal parameters for each type of neuron. Our biologically realistic model of axon growth starts from axon outgrowth from the cell body and generates multiple axons for each different neuron type with statistical properties matching those of real axons. We illustrate how the axon growth model works for neurons with axons which grow to the same and the opposite side of the CNS. We then show how, by adding a simple specification for dendrite morphology, our model "developmental approach" allows us to generate biologically-realistic connectomes

Space-borne Bose-Einstein condensation for precision interferometry

Space offers virtually unlimited free-fall in gravity. Bose-Einstein condensation (BEC) enables ineffable low kinetic energies corresponding to pico- or even femtokelvins. The combination of both features makes atom interferometers with unprecedented sensitivity for inertial forces possible and opens a new era for quantum gas experiments. On January 23, 2017, we created Bose-Einstein condensates in space on the sounding rocket mission MAIUS-1 and conducted 110 experiments central to matter-wave interferometry. In particular, we have explored laser cooling and trapping in the presence of large accelerations as experienced during launch, and have studied the evolution, manipulation and interferometry employing Bragg scattering of BECs during the six-minute space flight. In this letter, we focus on the phase transition and the collective dynamics of BECs, whose impact is magnified by the extended free-fall time. Our experiments demonstrate a high reproducibility of the manipulation of BECs on the atom chip reflecting the exquisite control features and the robustness of our experiment. These properties are crucial to novel protocols for creating quantum matter with designed collective excitations at the lowest kinetic energy scales close to femtokelvins.Comment: 6 pages, 4 figure

Hybridization and adaptive evolution of diverse Saccharomyces species for cellulosic biofuel production

Additional file 15. Summary of whole genome sequencing statistics

De la conception participative d’un outil de préconisation de mélanges prairiaux à l’émergence d’une communauté d’utilisateurs

Contact : Julie Grenier ([email protected]) Catherine Experton ([email protected]) Antoine Roinsard ([email protected])National audienc

Développement participatif d’un outil d’aide à la conception de prairies à flore variée

L’utilisation de prairies constituée d’un mélange complexe d’espèces constitue une alternative agroécologique à des monocultures fourragères consommatrices d’intrants de synthèse. Cependant il n’existe pas de références ou d’outils facilement mobilisables pour concevoir de tels mélanges. L’outil Capflor® a été conçu pour combler cette lacune. Il hybride savoirs écologiques et agronomiques et a été conçu de manière participative afin d’être utile et utilisé

CAPFLOR (Conception Assistée de Prairies à FLORe variée): Un outil agroécologique pour concevoir des prairies à flore variée

Année de la première version : 2015Documents associés disponibles : Documentation utilisateur – TutorielInterface utilisateur : application WebMode de diffusion : service en ligneN° de dépôt APP : IDDN.FR.001.3300119.000R.C.2014.000.42000Prérequis : connaissances de bases en agronomieCapflor® est un outil d’aide à la décision libre d’utilisation accessible sur internet avec un navigateur, depuis un ordinateur, un smartphone ou une tablette. Il permet de préconiser des mélanges d’espèces fourragères en fonction des conditions pédoclimatiques de la parcelle à semer et de la valeur d’usage souhaitée par l’utilisateur (fauche, pâturage, mixte). Il est destiné aux conseillers agricoles, aux conseillers de coopératives, aux éleveurs pour une utilisation d’envergure nationale.Il peut également être utilisé dans le cadre de formations par des enseignants agricoles. Capflor® s’appuie sur un modèle couplant agronomie et écologie et né de l’hybridation des connaissances entre la science et le monde agricole

CAPFLOR (Conception Assistée de Prairies à FLORe variée): Un outil agroécologique pour concevoir des prairies à flore variée

Année de la première version : 2015Documents associés disponibles : Documentation utilisateur – TutorielInterface utilisateur : application WebMode de diffusion : service en ligneN° de dépôt APP : IDDN.FR.001.3300119.000R.C.2014.000.42000Prérequis : connaissances de bases en agronomieCapflor® est un outil d’aide à la décision libre d’utilisation accessible sur internet avec un navigateur, depuis un ordinateur, un smartphone ou une tablette. Il permet de préconiser des mélanges d’espèces fourragères en fonction des conditions pédoclimatiques de la parcelle à semer et de la valeur d’usage souhaitée par l’utilisateur (fauche, pâturage, mixte). Il est destiné aux conseillers agricoles, aux conseillers de coopératives, aux éleveurs pour une utilisation d’envergure nationale.Il peut également être utilisé dans le cadre de formations par des enseignants agricoles. Capflor® s’appuie sur un modèle couplant agronomie et écologie et né de l’hybridation des connaissances entre la science et le monde agricole

Outiller la bio-diversification des systèmes fourragers pour les adapter au changement climatique

Biodiversification of forage systems is seen by researchers as a way to improve the adaptability to climate change of animal farming systems. Three tools are presented to operationalize this principle for managing diversity at the system, the plot and the plant levels (Rami Fourrager®, Capflor® and Maison de la Semence®, resp.). This work shows that operationalization commites both farmers and researchers in a learning process is not that easy to implement. It has to be part of the research process as it is a mean to investigate the real world.La biodiversification des systèmes fourragers permettrait d’améliorer la capacité d’adaptation au changement climatique des systèmes d’élevage. Trois outils sont présentés pour gérer la diversité à l’échelle du système, de la parcelle et des plantes (resp. le Rami Fourrager®, Capflor® et la Maison de la Semence®). Ce travail montre que l’opérationnalisation, qui engage des apprentissages chez les éleveurs et les chercheurs, ne va pas de soi. Elle doit être internalisée à la démarche de recherche car elle est un moyen d’exploration du réel

How microbial biofilms impact the interactions of Quantum Dots with mineral surfaces?

International audienc

The Krüppel-like Factor 15 as a Molecular Link between Myogenic Factors and a Chromosome 4q Transcriptional Enhancer Implicated in Facioscapulohumeral Dystrophy

International audienc