A Mathematical Model of the Immune and Neuroendocrine Systems Mutual Regulation under the Technogenic Chemical Factors Impact

The concept of the triad regulatory metasystem, which includes the neuroendocrine and immune regulation systems, is currently generally accepted. Changes occurring in each of the regulatory systems in response to the impact of technogenic chemical factors are also well known. This paper presents mathematical models of the immune and neuroendocrine system functioning, using the interaction between these systems in response to bacterial invasion as an example, and changes in their performance under exposure to chemical factors, taking into account the stage of functional disorders in a producing organ, using the performance of the bone marrow as an example

Air-guided photonic-crystal-fiber pulse-compression delivery of multimegawatt femtosecond laser output for nonlinear-optical imaging and neurosurgery

Cataloged from PDF version of article.Large-core hollow photonic- crystal fibers (PCFs) are shown to enable a fiber-format air-guided delivery of ultrashort infrared laser pulses for neurosurgery and nonlinear-optical imaging. With an appropriate dispersion precompensation, an anomalously dispersive 15-mu m-core hollow PCF compresses 510-fs, 1070-nm light pulses to a pulse width of about 110 fs, providing a peak power in excess of 5 MW. The compressed PCF output is employed to induce a local photodisruption of corpus callosum tissues in mouse brain and is used to generate the third harmonic in brain tissues, which is captured by the PCF and delivered to a detector through the PCF cladding. (C) 2012 American Institute of Physics

The phase-controlled Raman effect

Unlike spontaneous Raman effect, nonlinear Raman scattering generates fields with a well-defined phase, allowing Raman signals from individual scatterers to add up into a highly directional, high-brightness coherent beam. Here, we show that the phase of coherent Raman scattering can be accurately controlled and finely tuned by using spectrally and temporally tailored optical driver fields. In our experiments, performed with spectrally optimized phase-tunable laser pulses, such a phase control is visualized through the interference of the coherent Raman signal with the field resulting from nonresonant four-wave mixing. This interference gives rise to Fano-type profiles in the overall nonlinear response measured as a function of the delay time between the laser pulses, featuring a well-resolved destructive-interference dip on the dark side of the Raman peak. This phase-control strategy is shown to radically enhance the coherent response from weak Raman modes, thus helping confront long-standing challenges in nonlinear Raman imaging and microspectroscopy

The Physics of Hadronic Tau Decays

Hadronic tau decays represent a clean laboratory for the precise study of quantum chromodynamics (QCD). Observables (sum rules) based on the spectral functions of hadronic tau decays can be related to QCD quark-level calculations to determine fundamental quantities like the strong coupling constant, parameters of the chiral Lagrangian, |V_us|, the mass of the strange quark, and to simultaneously test the concept of quark-hadron duality. Using the best available measurements and a revisited analysis of the theoretical framework, the value alpha_s(m_tau) = 0.345 +- 0.004[exp] +- 0.009[theo] is obtained. Taken together with the determination of alpha_s(m_Z) from the global electroweak fit, this result leads to the most accurate test of asymptotic freedom: the value of the logarithmic slope of 1/alpha_s(s) is found to agree with QCD at a precision of 4%. In another approach, the tau spectral functions can be used to determine hadronic quantities that, due to the nonperturbative nature of long-distance QCD, cannot be computed from first principles. An example for this is the contribution from hadronic vacuum polarization to loop-dominated processes like the anomalous magnetic moment of the muon. This article reviews the measurements of nonstrange and strange tau spectral functions and their phenomenological applications.Comment: 89 pages, 32 figures; final version accepted for publication by Reviews of Modern Physic

Finite Energy Chiral Sum Rules and Tau Spectral Functions

A combination of finite energy sum rule techniques and Chiral Perturbation Theory (ChPT) is used in order to exploit recent ALEPH data on the non-strange tau vector (V) and axial-vector (A) spectral functions with respect to an experimental determination of the ChPT quantity L_{10}. A constrained fit of R_{\tau,V-A}^(k,l) inverse moments (l=0) adjusts simultaneously L_{10} and the nonperturbative power terms of the Operator Product Expansion. We give explicit formulae for the first k=0,1 and l=-1,-2 strange and non-strange inverse moment chiral sum rules to one-loop order generalized ChPT. Our final result reads L^r_{10}(M_\rho)=-(5.13 +/- 0.19)x10^{-3}, where the error includes experimental and theoretical uncertainties.Comment: LaTex, 20 pages, 5 figures (EPS

Клинические особенности развития и прогрессирования первичной открытоугольной глаукомы у пациентов с отягощенным семейным анамнезом

PURPOSE. To identify clinical and epidemiological features of the course of primary open-angle glaucoma (POAG) in patients with a verified family history of the disease.METHODS. The study protocol included data from 103 people (103 eyes), among them 37 (35.9%) men and 66 (64.1%) women. Group 1 (44 people, 44 eyes) included patients with sporadic glaucoma. Group 2 consisted of patients with a hereditary form of the disease (41 people, 41 eyes). Healthy individuals (18 people, 18 eyes) comprised the control group. Mean age of all patients at the time of final examination was 60.6 (56.0; 66.3) years. In all cases, the diagnosis was established in accordance with the system of differential diagnosis of diseases. Examination was always carried out in person and included routine and specialized study methods (static automated perimetry, optical coherence tomography, examination of the thickness of the cornea in the central optical zone).RESULTS. The mean age of patients with a family history at the time of POAG diagnosis was 59.8 (53.9; 63.1) years, in patients with sporadic glaucoma — 63.85 (58.5; 67.9) years. Therefore, POAG in the group with a family history was diagnosed 4.05 years earlier. No significant differences in the structural and functional characteristics of the visual analyzer were established. A greater number of patients with the sporadic form of the disease undergo glaucoma surgery (47.7% and 34.1%, respectively) in comparable disease duration.CONCLUSION. In people with a family history of glaucoma, preventive screening should be carried out at an earlier age than the average in the population.ЦЕЛЬ. Определение клинико-эпидемиологических особенностей развития прогрессирования первичной открытоугольной глаукомы (ПОУГ) у пациентов с верифицированным семейным анамнезом.МЕТОДЫ. В протокол исследования были включены данные 103 человек (103 глаза), в числе которых было 37 (35,9%) мужчин и 66 (64,1%) женщин. В группу 1 (44 человека, 44 глаза) вошли пациенты со спорадической глаукомой. Пациенты с наследственно-отягощенной формой заболевания (41 человек, 41 глаз) составили группу 2.Здоровые лица (18 человек, 18 глаз) составили контрольную группу. Средний возраст всех пациентов на момент проведения финального обследования составил 60,6 (56,0; 66,3) лет. Во всех случаях диагноз был установлен в соответствии с системой дифференциальной диагн стики заболеваний. Обследование включало рутинные и специализированные методы исследования (статическая автоматизированная периметрия, оптическая когерентная томография, исследование толщины роговицы в центральной оптической зоне), и проводилось в очном формате.РЕЗУЛЬТАТЫ. Средний возраст пациентов с отягощенным семейным анамнезом на момент диагностирования ПОУГ составил 59,8 (53,9; 63,1) года, у пациентов со спорадической глаукомой — 63,85 (58,5; 67,9) года. Таким образом, ПОУГ в группе с наследственной отягощенностью была диагностирована на 4,05 года раньше. Достоверной разницы структурно-функциональных характеристик зрительного анализатора установлено не было. Большее число пациентов со спорадической формой заболевания оперируются по поводу заболевания (47,7% и 34,1% соответственно) на протяжении сопоставимого по срокам анамнеза заболевания.ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Профилактические осмотры населения с целью выявления глаукомы у людей с наследственной отягощенностью по данному заболеванию, должны проводиться в более раннем возрасте, чем в среднем в популяции

Perturbative QCD Calculations of Total Cross Sections and Decay Widths in Hard Inclusive Processes

A summary of the current understanding of methods of analytical higher order perturbative computations of total cross sections and decay widths in Quantum Chromodynamics is presented. As examples, the total cross section in electron positron annihilation, the hadronic decay rates of the tau lepton and Higgs boson up to O(\alpha_s^2) and O(\alpha_s^3) are considered. The evaluation of the four-loop QED \beta - function at an intermediate step of the calculation is briefly described. The problem of renormalization group ambiguity of perturbative results is considered and some of the existing prescriptions are discussed. The problem of estimation of theoretical uncertainty in perturbative calculations is briefly discussed.Comment: 83 pages, LaTeX, Reviews of Modern Physics style, 14 figures plus figural equations (not included). Hard copy available upon request at [email protected]. To be published in Reviews of Modern Physic

Менеджмент прогрессирования глаукомы

Purpose: To define the features of glaucoma progression, considering the analysis of treatment approaches (regimens) in patients with primary open-angle glaucoma.Methods: The multicenter clinical cohort study was performed during Nov 2015 - Jan 2018 in 30 clinical bases of 6 countries. Data of 155 primary open-angle glaucoma patients (247 eyes) was included. Anamnesis, intraocular pressure (IOP) by the moment of the first treatment regimen as well as the administered treatment were analyzed retrospectively. IOP (baseline and 5 more measurements each 6 months) was analyzed prospectively. During the automated perimetry analysis, mean deviation of light sensitivity (MD) and its pattern standard deviation (PSD) were analyzed. IOP, MD, PSD data dynamics in the prospective part was described by y=kx+b equation, where b was a constant, an average parameter rate, and k - the coefficient of line slope, describing the trend of parameter increase/ decrease during the 2.5 year follow-up.Results: No statistically significant difference in age and anamnesis between men and women was found. Mild glaucoma stage was found in 192 eyes (77.73%), moderate -in 40 (16.19%), advanced - in 15 (6.08%). Glaucoma duration in patients with different disease stages by the moment of study beginning was comparable and averaged 5.7 (3.9; 8.6) years.Throughout the average follow-up period of 8 years mild stage did not progress in 135 (70.31%) of 192 eyes, turned into moderate stage in 45 eyes (23.44%), into advanced -in 8 eyes (4.17%) and into terminal - in 4 eyes (2.08%). During the average follow-up period of 8.45 years moderateglaucoma stage remained stable in 17 of 40 eyes (42.50%), turned into advanced in 19 eyes (47.50%), into terminal -in 4 eyes (10.00%). In turn, existing advanced glaucoma remained stable in 11 eyes (73.33%) and progressed into terminal in 4 eyes (26.67%) during 7.6 years of follow-up.Generally, the only manageable criteria of glaucoma treatment and lack of optic neuropathy progression is adhering to the recommended IOP level its and timely correction according to disease stage.IOP difference in dependence of glaucoma stage by the moment of disease diagnostics was statistically significant (p<0.001; H=43.965): the higher the glaucoma stage, the higher IOP level by the time of diagnosis verification. However, no statistically significant IOP difference in dependence of glaucoma stage was found after prescribing the first treatment regimen (р=0.238; H=2.875).Target IOP was reached only in patients with mild glaucoma, in 75% of moderate stage patients IOP was >19.5 mmHg, and in 75% of advanced stage patients on the first treatment regimen IOP was >20 mmHg. By the moment of prospective part start, no statistically significant IOP difference depending on glaucoma stage were found (р=0.924; H=0.479).By the final visit a statistically significant IOP difference in dependence of glaucoma stage was found (p=0.050; H=7.807). The more advanced glaucoma stage the patient had, the lower IOP was achieved. Since the start of the prospective part, a more aggressive treatment was observed in order to reach the lowest individually possible IOP, using accessible treatment options.A slow disease progression tendency was revealed during 2.5 years of study by static automated perimetry in each glaucoma stage group and on the whole: MD changed from -3.27 (-7.98; -1.37) to -4.08 (-10.33; -1.95), PSD from 3.14 (2; 5.79) to 3.56 (2.14; 6.31) dB.Patients with mild stage remained stable during the 2.5              years follow-up with negative MD trend of 6 months -0.09 (-0.27; 0.08) dB, in case of MD decrease of -0.86 (-1.24; -0.44) dB per 6 months the transition to the following stage occured. Moderate stage patients showed a positive tendency with the stage being stable for 2.5 years. Progression to the following stage occurred in cases of a -1.42 (-1.58; -0.82) dB dynamics per 6 months. Advanced stage remained stable if the dynamics measurements did not exceed -0.25 (-0.61; -0.09) dB per 6 months, and progressed to terminal if it reached -0.85 (-1.79; -0.73) dB per 6 months. Retinal light sensitivity loss accelerates with stage progression, however, there is no trend of PSD acceleration with the stage increase.By the time of glaucoma diagnosis verification 90.3% patients fell into one of 5 following regimens: beta-blockers (BB - 43.7%), prostaglandin analogues (PA - 27.1%), carbonic anhydrase inhibitors (CAI - 3.2%), beta-blockers and prostaglandin analogues combination (BB+PA - 12.1%), beta-blockers and carbonic anhydrase inhibitors combination (BB+CAI - 4%). Laser and surgical treatment amounted to 5.2%. The use of these “top-5" hypotensive regimens lead to IOP level decrease to 20.5 (18; 23) - 23.5 (22; 25) mm Hg irrespective of the disease stage.By the moment of prospective study start, the amount of treatment regimens combinations increased to 31; the most popular being beta-blockers (BB)+prostaglandin analogues (PG), PG, BB+PG+carbonic anhydrase inhibitors (CAI), BB, BB+ICA (72.3%). Laser and surgery treatment amounted to 24.3%.By the end of the study 40 different variants of treatment were used. The most popular regimens didn't change (BB+PG+CAI, BB+PG, PG, BB+CAI), BB was replaced by surgical intervention at the top of the list.PG and BB were used during mild stage glaucoma, and PG use caused the slightest light sensitivity loss among there hypotensive drugs. CAIs were added in more advanced stages, enforcing the PG and BB therapy. BB use showed the most prominent negative trend. Combined BB+PG therapy was followed by a 2.85-times slower disease progression than BB monotherapy.The higher was the baseline IOP, the more changes of treatment regimens were tried. PSD trend does not show the dependence of treatment regimens amount.Conclusion: Starting treatment helped reach target IOP only in patients with mild glaucoma, in 75% of moderate stage patients IOP exceeded 19.5 mm Hg, in 75% patients with advanced stage IOP exceeded 20 mm Hg. The progressing negative MD trend increased with the disease stage (-0.14; -0.26; -0.46).By the moment of glaucoma diagnosis verification 90.3% prescriptions consisted of five main regimens (BB, PG, BB+PG, BB+CAI, CAI). BB monotherapy caused the most prominent MD negative trend during 2.5 years of follow-up (-0.4). The best trends were showed by PG (-0.07), PG+BB (-0.14), BB+CAI (-0.14).Regimen change provided extra IOP decrease (IOP trend change from 0 to -2.5), however the disease progression still occurs (trend change from -0.18 to -0.81), which may bear witness both to the starting therapy inefficacy and 'programmed' disease progress.Цель. Определить характеристики прогрессирования глаукомы с учетом анализа используемых подходов (режимов) лечения у пациентов с первичной открытоугольной глаукомой.Методы. Проведено многоцентровое клиническое когортное исследование в период с ноября 2015 года по январь 2018 года на 30 научно-клинических базах 6 стран. Включены данные 155 больных первичной открытоугольной глаукомой (247 глаз). Ретроспективно оценивали анамнез, внутриглазное давление (ВГД) на момент первого режима лечения и проводимое лечение. Проспективно оценивали ВГД на момент включения в исследование и в каждой из 5 исследовательских точек каждые 6 месяцев наблюдения. При анализе компьютерной периметрии определяли среднюю светочувствительность сетчатки (MD) и ее стандартное отклонение (PSD). Динамику данных ВГД, MD, PSD в проспективной части исследования описывали уравнением y=kx+b, где b — константа, средний уровень параметра, k — коэффициент, характеризует наклон линии, указывающий на тенденцию к повышению/понижению значения параметра за 2,5 года.Результаты. Не установлено статистически значимых различий в показателях возраста и анамнеза среди женщин и мужчин. Начальная стадия глаукомы выявлена на 192 глазах (77,73%), развитая — на 40 (16,19%), и далеко зашедшая — на 15 (6,08%). Анамнез заболевания на момент начала исследования при разных стадиях глаукомы был сопоставим по времени и составил в среднем 5,7 (3,9; 8,6) года.За средний период наблюдения 8 лет начальная стадия осталась таковой в 135 (70,31%) из 192 глаз, перешла в развитую в 45 (23,44%), в далеко зашедшую в 8 (4,17%), в терминальную в 4 (2,08%). За средний период наблюдения 8,45 года развитая стадия глаукомы сохранилась в 17 (42,50%) из 40 глаз, перешла в далеко зашедшую — у 19 (47,50%), в терминальную — в 4 (10,00%). В свою очередь, далеко зашедшая стадия сохранилась в 11 (73,33%), а перешла в терминальную в 4 (26,67%) глазах за период в 7,6 года наблюдения.Единственным управляемым критерием лечения глаукомы и стабилизации оптической нейропатии является соблюдение рекомендованных уровней офтальмотонуса и своевременная коррекция в зависимости от стадии процесса.Различия в значениях ВГД в зависимости от стадии глаукомы на момент диагностики заболевания статистически значимы (p<0,001; H=43,965): чем больше стадия заболевания, тем выше ВГД на момент диагностирования. Однако статистически значимых различий значений ВГД в зависимости от стадии глаукомы после подбора первого гипотензивного режима не выявлено (р=0,238; H=2,875).Целевое ВГД полностью достигнуто только у пациентов с начальной глаукомой, в 75% случаев при развитой стадии ВГД составляло больше 19,5 мм рт.ст., и в 75% случаев для далеко зашедшей стадии ВГД на фоне первого режима составляло больше 20 мм рт.ст. К началу проспективной части исследования статистически значимые различия в значениях ВГД в зависимости от стадии глаукомы не выявлены (р=0,924; H=0,479).На момент финального обследования получены статистически значимые различия в значениях ВГД в зависимости от стадии глаукомы (p=0,050; H=7,807). Чем более продвинутую стадию имел пациенты, тем сильнее удалось снизить ВГД. С момента проспективной части наблюдается более агрессивная тактика ведения со стремлением достигнуть более низких значений ВГД с использованием доступных лечебных комбинаций.Выявлено медленное плавное прогрессирование заболевания за 2,5 года исследования, по данным статической периметрии, в пределах каждой из стадий и в выборке в целом: MD изменилось с -3,27 (-7,98; -1,37) до -4,08 (-10,33; -1,95), PSD с 3,14 (2; 5,79) до 3,56 (2,14; 6,31) дБ.Пациенты с начальной глаукомой сохраняли стадию в течение 2,5 лет при отрицательном тренде MD за полгода -0,09 (-0,27; 0,08) дБ, в случае уменьшения MD на -0,86 (-1,24; -0,44) дБ за полгода наблюдался переход в развитую стадию. Развитая стадия характеризуется положительным трендом при сохранении стадии за 2,5 года наблюдения. Переход в далеко зашедшую стадию наблюдался при тренде -1,42 (-1,58; -0,82) дБ за полгода. Далеко зашедшая стадия сохранялась, если тренд был -0,25 (-0,61; -0,09) дБ за полгода, переходила в терминальную, если тренд был -0,85 (-1,79; -0,73) дБ за полгода. Потеря светочувствительности сетчатки с ростом стадии ускоряется, при этом явной тенденции ускорения изменения тренда PSD с ростом стадии не выявлено.На момент диагностирования глаукомы 90,3% назначений были представлены пятью основными режимами: бета-блокаторы (бб - 43,7%), простагландины (ПГ - 27,1%), ингибиторы карбоангидразы (ИКА — 3,2%), комбинация бета-блокаторов и простагландинов (ББ+ПГ — 12,1%), комбинация бета-блокаторов и ингибиторов карбоангидразы (ББ+ИКА — 4%). Лазерные и хирургические методики составили 5,2%. Использование «топ 5» режимов гипотензивной терапии привело к снижению ВГД до 20,5 (18;23)-23.5          (22; 25) мм рт.ст. вне зависимости от стадии болезни.К началу проспективной части исследования количество используемых режимов увеличилось до 31, наиболее популярными являлись ББ+ПГ, ПГ, ББ+ПГ+ИКА, ББ, ББ+ИКА (72,3%). Лазерные и хирургические методики составили 24,3%.В финале исследования использовалось 40 вариантов лечения. Наиболее часто используемые режимы не изменились (ББ+ПГ+ИКА, ББ+ПГ, ПГ, ББ+ИКА), место ББ среди «лидеров» заняла хирургия.Установлено, что ПГ и ББ использовались на глазах с первой стадией, причем при использовании ПГ потеря светочувствительности сетчатки была наименьшей. Добавление ИКА наблюдается в более продвинутых стадиях глаукомы, дополняя терапию ПГ и ББ. Использование ББ демонстрирует наибольший отрицательный тренд. Комбинированная терапия ББ+ПГ демонстрирует в 2,85 раза более медленное прогрессирование заболевания в сравнении с монотерапией ББ.Чем выше было ВГД на старте исследования, тем больше смен режимов терапии наблюдалось. Трендовая составляющая PSD не демонстрирует зависимости от количества режимов лечения.Заключение. Целевое ВГД на стартовом лечении достигнуто только у пациентов с начальной глаукомой, в 75% случаев для развитой стадии ВГД составляло больше 19.5    мм рт.ст. и в 75% случаев для далеко зашедшей стадии ВГД составляло больше 20 мм рт.ст., то есть фактически наблюдалась декомпенсация. Отмечено прогрессирующее увеличение отрицательной динамики показателя тренда MD с увеличением стадии болезни (-0,14; -0,26; -0,46).На момент диагностирования глаукомы 90,3% назначений были представлены пятью основными режимами (ББ, ПГ, ББ+ПГ, ББ+ИКА, ИКА). Монотерапия ББ приводит к максимально отрицательному тренду MD при 2,5-летнем использовании данного режима (-0,4). Наилучшие тренды показывает ПГ (-0,07), ПГ+ББ (-0,14), ББ+ИКА (-0,14).Смена режима дает дополнительное снижение ВГД (изменение тренда ВГД с 0 до -2,5), но в то же время происходит прогрессирование глаукомы (изменение показателя тренда с -0,18 до -0,81), что может говорить как о неэффективности стартовой терапии, так и о «запрограммированном» характере болезни