Quasiparticle energies from second-order perturbation theory

In this dissertation, we apply second-order many-body perturbation theory (MBPT) to calculate the single-particle (charged) excitations of solids using localized atom-centered orbital basis set. The single-particle excitation energies that shape the band structure of the solid are defined as the differences of total energies of the neutral and charged systems. It was shown (J.-Q. Sun and R. J. Bartlett: J. Chem. Phys. 107, 5058 (1997)) that a practical approximation can be obtained by applying MBPT to the energy differences. This method can be used for the calculation of the correction to the charged excitation energies with a possibility to systematically improve accuracy by including higher orders of perturbation, without calculating neutral and charged systems separately. We implement and apply this method for corrections up to second order for the calculation of the band gaps and band structure of three-dimensional solids. We find that the second-order correction is not sufficient, and there is the need to include higher-order terms. For this reason, we employ the Dyson equation, which provides an explicit summation of classes of perturbation terms (described by certain diagrams) up to infinite order. We use the Dyson equation with the self-energy that is produced by the second-order MBPT to calculate band gaps of a series of prototypical semiconductors. We find a significant improvement of the calculated band gaps, compared to the second-order correction, which is just the first iteration of the Dyson equation. A significant difficulty for the application of MBPT to solids is the slow convergence of the reciprocal-space integrals, caused by the singularity of the Coulomb potential. The main approach used until now to overcome the slow convergence is by extrapolation to an infinitely dense k-point grid. We demonstrate that this approach leads to very large errors. The reason is that the converged single-particle excitation energy value is very sensitive to the extrapolation function that defines the asymptotic behavior of the value as a function of the number of k-points in the first Brillouin zone. To solve this problem, we have examined the singularity and the contribution to the slow convergence of the energies analytically. The analysis is done for a localized basis set, but it can be generalized for any basis set. Due to this analysis, the contribution of the singularity to the slow convergence is now known and can be tackled by either a reliable extrapolation, since the law of extrapolation is now known, or by correcting the value using a generalization of the Gygi-Baldereschi method, as proposed in this thesis. This way, we calculate single-particle energies that are converged in reciprocal space

Mild myopathic phenotype in a patient with homozygous c.416C > T mutation in TK2 gene

The mitochondrial DNA depletion syndrome (MDDS) is characterized by extensive phenotypic variability and is due to nuclear gene mutations resulting in reduced mtDNA copy number. Thymidine kinase 2 (TK2) mutations are well known to be associated with MDDS. Few severely affected cases carrying the c.416C > T mutation in TK2 gene have been described so far. We describe the case of a 14months boy with the aforementioned TK2 gene pathogenic mutation at a homozygous state, presenting with a mild clinical phenotype. In addition to severe mitochondrial pathology on muscle biopsy, there was also histochemical evidence of adenylate deaminase deficiency. Overall, this report serves to further expand the clinical spectrum of TK2 mutations associated with MDDS

Les fluctuations des niveaux sériques de mélatonine et de copeptine chez les nouveau-nés, les bébés et les enfants pendant le stress chirurgical

Introduction: It is widely known that every surgical procedure is accompanied by surgical stress. The organism’s answer to this condition combines melatonin’s antioxidative properties and copeptin as the end particle of the stress hormone arginine-vasopressin (AVP).Aim: The aim of this study is to identify a reliable diagnostic approach and an early treatment of possible health problems during the perioperative period, by accommodating the easy and quick methods of detection for melatonin and copeptin in the pediatric population.Method: All 56 children, with an age range of 5 days to 13.6 years old who participated in the study (69.64% males and 30.36% females), underwent surgical procedures of median or major severity. Melatonin and copeptin levels were measured in blood samples a) 24 hours before surgery, b) immediate after surgery, right before the resuscitation was complete and c) 24 hours after the completion of surgery. Results: There was no statistical difference amongst surgical stages, paired in couples (pre-surgical, immediate after surgery and 24 hours after surgery) neither for melatonin’s, nor for copeptin’s levels. A tendency is present for melatonin’s pre-surgical concentrations to be higher on boys compared to girls, whereas children of the age group 1-3 years old, manifest lower levels compared to the 6-12 years old age group, on the 24 hours post-surgery samples. In addition, the levels of melatonin, of the non-scheduled emergency procedures (acute abdomen), are higher at the pre-surgical stage and at the samples 24 hours after surgery, compared to the levels of the scheduled ones. Finally, the 24 hours post-surgery values of copeptin are higher during major gravity surgeries.Conclusions: According to the findings of the study, we believe, we can evaluate the prognostic value of copeptin as a biomarker of good or bad outcome during surgical interventions on children in the context of surgical stress.Εισαγωγή: Είναι γνωστό ότι το χειρουργικό stress συνοδεύει κάθε επέμβαση. Στην απάντηση του οργανισμού σε αυτό ενέχεται η μελατονίνη με τις αντιοξειδωτικές της ιδιότητες και η κοπεπτίνη ως τμήμα της ορμόνης του stress αργινίνης –βαζοπρεσίνης (AVP).Σκοπός: Η μελέτη αποσκοπεί στη διερεύνηση αξιόπιστης διαγνωστικής προσέγγισης και έγκαιρης αντιμετώπισης πιθανών προβλημάτων υγείας περιεγχειρητικά, εκμεταλλευόμενοι τη δυνατότητα της εύκολης και γρήγορης ανίχνευσης τόσο της μελατονίνης όσο και της κοπεπτίνης στους παιδιατρικούς ασθενείς.Μέθοδος: Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκαν 56 ασθενείς, παιδιά ηλικίας 5 ημερών έως 13.6 ετών (69.64% άρρενες και 30.36% θήλεα), οι οποίοι υποβλήθηκαν σε χειρουργικές επεμβάσεις μέσης ή μεγάλης βαρύτητας. Τα επίπεδα της μελατονίνης και της κοπεπτίνης προσδιορίστηκαν κατά α) την προεγχειρητική αιμοληψία 24 ώρες πριν την χειρουργική επέμβαση, β) την άμεση μετεγχειρητική αιμοληψία με την ολοκλήρωση της χειρουργικής επέμβασης, πριν την πλήρη αναζωογόνηση και γ) τη μετεγχειρητική αιμοληψία 24 ώρες μετά την χειρουργική επέμβαση. Αποτελέσματα: Δεν διαπιστώθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά των επιπέδων της μελατονίνης και της κοπεπτίνης, μεταξύ των χειρουργικών σταδίων, ανά ζεύγη (προεγχειρητικό, άμεσα μετεγχειρητικό, 24 ώρες μετά την επέμβαση). Η μελατονίνη παρουσιάζει τάση υψηλότερων επιπέδων προεγχειρητικά στα αγόρια συγκριτικά με τα κορίτσια, ενώ στο δείγμα των 24 ωρών μετά το χειρουργείο, στην ομάδα ηλικίας 1-3 ετών διαπιστώθηκαν χαμηλότερες τιμές σε σύγκριση με την ομάδα ηλικίας 6-12 ετών. Επίσης, στα μη προγραμματισμένα επείγοντα χειρουργεία (οξείας κοιλίας), σε σύγκριση με τα προγραμματισμένα, τα επίπεδα της είναι υψηλότερα στο προεγχειρητικό στάδιο και στις 24 ώρες μετά το χειρουργείο. Τέλος, τα επίπεδα της κοπεπτίνης 24 ώρες μετά την επέμβαση είναι υψηλότερα, στα χειρουργεία μεγαλύτερης βαρύτητας. Συμπεράσματα: Σύμφωνα με τα ευρήματα της μελέτης μας, πιστεύουμε ότι μπορούμε να αξιολογήσουμε την προγνωστική αξία της κοπεπτίνης ως προγνωστικού βιοδείκτη καλής ή κακής έκβασης, σε επίπεδο χειρουργικών επεμβάσεων σε παιδιά στα πλαίσια του χειρουργικού stress.Introduction: Il est bien connu que chaque intervention chirurgicale s'accompagne d'un stress chirurgical. La réponse de l'organisme à cette condition combine les propriétés antioxidantes de la mélatonine et de la copeptine comme particule finale de l'hormone de stress arginine-vasopressine (AVP). Objectif: L'objectif de cette étude est d'identifier une approche diagnostique fiable et un traitement précoce des problèmes éventuels de santé pendant la période périopératoire, en s'adaptant aux méthodes simples et rapides de détection de la mélatonine et de la copeptine dans la population pédiatrique. Méthode: Tous les 56 enfants, âgés de 5 jours à 13,6 ans qui ont participé à l'étude (69,64 % de garçon et 30,36 % de filles), ont subi des interventions chirurgicales de gravité médiane ou majeure. Les niveaux de mélatonine et de copeptine ont été mesurés dans des échantillons de sang a) 24 heures avant la chirurgie, b) immédiatement après la chirurgie, juste avant la fin de la réanimation et c) 24 heures après la fin de la chirurgie. Résultats : Il n'y avait pas de différence statistique entre les stades chirurgicaux, appariés en couples (pré-chirurgical, immédiatement après chirurgie et 24 heures après chirurgie) ni pour les niveaux de mélatonine, ni pour les niveaux de copeptine. Une tendance est présente pour les concentrations pré-chirurgicales de mélatonine à être plus élevées chez les garçons que chez les filles, tandis que les enfants du groupe d'âge 1-3 ans, manifestent des niveaux inférieurs par rapport au groupe d'âge 6-12 ans, sur les échantillons postopératoires de 24 heures. De plus, les niveaux de mélatonine, des interventions d'urgence non programmées (abdomen aigu), sont plus élevés au stade pré-chirurgical et au niveau des prélèvements 24 heures après chirurgie, par rapport aux niveaux des interventions programmées. Enfin, les valeurs 24 heures post-opératoires de la copeptine sont plus élevées lors des chirurgies majeures par gravité. Conclusions: D'après les résultats de l'étude, nous pensons pouvoir évaluer la valeur pronostique de la copeptine comme biomarqueur de bons ou de mauvais résultats lors d'interventions chirurgicales sur des enfants dans un contexte de stress chirurgical

Clinical course and prognostic factors in idiopathic epileptic syndromes in childhood

Background: Epilepsy is one of the most common serious disorders of the brain. The majority of the epilepsies diagnosed in childhood and adolescence are classified among idiopathic epileptic syndromes. Purpose: The present study was conducted during the interval 2008-2012 aiming to observe the clinical course and identify prognostic factors that determine the outcome of idiopathic epileptic syndromes diagnosed in childhood and adolescence.Methods: 303 patients with idiopathic epilepsy were followed for at least 2 and up to 20 years. According to the study protocol, information was gathered on the personal and family history of each individual patient, history of febrile seizures, sleep disorders, academic performance, history of migraine, as well as information regarding the type and number of epileptic seizures before the onset of antiepileptic drug treatment. The outcomes of epilepsy regarding seizure control were recorded after one, two, four years, as well as at the end of follow-up and the patients were divided into four different groups of clinical course: excellent, good, relapsing and poor. Univariate and multivariate statistical analysis was performed in order to identify determinants of seizure outcome and clinical course of idiopathic epilepsy in childhood.Results and conclusions: The most frequently encountered epileptic syndromes in the present study were rolandic epilepsy (35,3%) and childhood absence epilepsy (26,4%). The most fundamental results of our study were as follows: (a)the final outcome of idiopathic childhood epilepsy was excellent, with a terminal remission rate of 96,3%(b)a proportion reaching 53% of the subjects followed an excellent clinical course during follow-up, with immediate and ongoing control of epileptic seizures, 22,8% exhibited a good clinical course with remission delayed until after the initial year of treatment and sustained thereafter, 22,1% followed a remitting-relapsing course and only 2% followed a poor clinical course exhibiting drug-resistance(c)patients with childhood absence epilepsy had increased chance of entering remission after 2 years of follow-up compared to children treated for rolandic epilepsy, however the final outcome of both syndromes was favorable (d)the most powerful prognostic factor of terminal remission revealed by multivariate analysis was early response to treatment, defined as absence of seizures during the initial year of follow-up. On the contrary, unfavorable prognostic factors for terminal remission were the presence of a positive history of migraine and the occurrence of multiple seizure types(e)regarding the clinical course of children and adolescents with idiopathic epileptic syndromes, multivariate analysis revealed that early seizure onset, multiple seizure types and history of migraine disorder were prognostic factors for the recurrence of seizures (remitting-relapsing course), while, on the contrary, early response to treatment was a determinant of excellent and good clinical course throughout follow-up.Εισαγωγή: Η επιληψία αποτελεί μία από τις συχνότερες σοβαρές διαταραχές του εγκεφάλου. Στην παιδική και εφηβική ηλικία η πλειονότητα των επιληψιών ανήκει στα ιδιοπαθή επιληπτικά σύνδρομα. Σκοπός: Η παρούσα μελέτη διεξήχθη την περίοδο 2008-2012 με σκοπό να μελετήσει την κλινική πορεία και να αναγνωρίσει τους προγνωστικούς παράγοντες που καθορίζουν την έκβαση των ιδιοπαθών επιληπτικών συνδρόμων στην παιδική και εφηβική ηλικία. Μεθοδολογία: Στη μελέτη συμπεριελήφθησαν 303 ασθενείς με ιδιοπαθή επιληψία, ηλικίας 1-14 ετών, οι οποίοι ήταν υπό παρακολούθηση από 2 - 22 έτη. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο, συγκεντρώθηκαν πληροφορίες για το ατομικό και οικογενειακό ιστορικό του κάθε ασθενούς, το ιστορικό πυρετικών σπασμών, διαταραχών ύπνου, σχολικής επίδοσης, ιστορικού ημικρανίας και πληροφορίες όσον αφορά το είδος και τον αριθμό των επιληπτικών κρίσεων πριν την έναρξη της αντιεπιληπτικής αγωγής. Η κλινική πορεία της επιληψίας καταγράφηκε ξεχωριστά μετά από ένα, δύο, τέσσερα έτη, καθώς και στο τέλος της παρακολούθησης και οι ασθενείς διακρίθηκαν σε τέσσερες ομάδες κλινικής πορείας της επιληψίας: εξαιρετική, καλή, υποτροπιάζουσα και δυσμενή. Ακολούθησε μονοπαραγοντική και πολυπαραγοντική στατιστική ανάλυση για την αναζήτηση προγνωστικών παραγόντων της ιδιοπαθούς επιληψίας στην παιδική ηλικία.Αποτελέσματα και συμπεράσματα: Τα συχνότερα επιληπτικά σύνδρομα που καταγράφηκαν στα παιδιά της παρούσας μελέτης ήταν η ρολάνδειος επιληψία με ποσοστό 35,3% και οι αφαιρέσεις της παιδικής ηλικίας με 26,4%. Σύμφωνα με τα σημαντικότερα αποτελέσματα της μελέτης: (α) η τελική έκβαση της επιληψίας παιδιών και εφήβων με ιδιοπαθή επιληπτικά σύνδρομα ήταν εξαιρετική, με ποσοστό κλινικής ύφεσης 96,3%, (β) ποσοστό 53% των ασθενών ακολούθησαν εξαιρετική κλινική πορεία, με άμεσο και σταθερό έλεγχο των κρίσεων, 22,8% παρουσίασε καλή κλινική πορεία, με έλεγχο των κρίσεων μετά το πρώτο έτος θεραπείας και τελική ύφεση, το 22,1% ακολούθησε υποτροπιάζουσα πορεία και μόλις 2% είχαν φαρμακοανθεκτική επιληψία, (γ) οι ασθενείς με αφαιρέσεις της παιδικής ηλικίας παρουσίασαν μεγαλύτερη πιθανότητα βραχυπρόθεσμου ελέγχου των κρίσεων (στα 2 έτη παρακολούθησης) σε σύγκριση με τα παιδιά που έλαβαν αγωγή για ρολάνδειο επιληψία, ωστόσο η τελική έκβαση και των δύο συνδρόμων ήταν ευνοϊκή, (δ) ο πιο ισχυρός προγνωστικός παράγοντας τελικής ύφεσης που έδειξε η πολυπαραγοντική ανάλυση ήταν η αρχική ανταπόκριση στη θεραπεία, δηλαδή ο άμεσος έλεγχος των επιληπτικών κρίσεων στο πρώτο έτος παρακολούθησης. Αντίθετα, ως δυσμενείς προγνωστικοί παράγοντες επίτευξης τελικής ύφεσης αναδείχθηκαν το θετικό ιστορικό ημικρανίας και η παρουσία περισσότερων του ενός είδους επιληπτικών κρίσεων (ε) όσον αφορά την κλινική πορεία των παιδιών και εφήβων με ιδιοπαθή επιληπτικά σύνδρομα, η πολυπαραγοντική ανάλυση έδειξε ότι η μικρή ηλικία έναρξης των κρίσεων, τα περισσότερα του ενός είδη επιληπτικών κρίσεων και το ιστορικό ημικρανίας αποτελούν προγνωστικούς παράγοντες για την εμφάνιση υποτροπών, ενώ αντίθετα η άμεση ανταπόκριση στη θεραπεία αποτελεί θετικό προγνωστικό παράγοντα για την εμφάνιση εξαιρετικής και καλής κλινικής πορείας στην μακροχρόνια παρακολούθηση των ασθενών

Diagnosis of tuberous sclerosis complex in the fetus

Tuberous sclerosis complex is a dominantly inherited genetic disorder of striking clinical variability. It is caused by mutations in either TSC1 or TSC2 gene, which regulate cell growth and proliferation by inhibition of mTORC1 signaling. TS is characterized by the development of benign tumors in many tissues and organs and its neurological manifestations include epilepsy, autism, cognitive and behavioral dysfunction, and giant cell tumors. With mechanism-based mTOR inhibitors therapy now available for many of its manifestations, early diagnosis of TSC is very important in order to offer appropriate care, long-term surveillance and parental counseling. Fetal ultrasound and MRI imaging techniques have evolved and may capture even earlier the following TSC-associated lesions: cardiac rhabdomyomas, subependymal nodules, cortical tubers and renal cysts. Often these represent an incidental finding during a routine ultrasound. Furthermore, in the past decades prenatal molecular diagnosis of TSC has emerged as an important option for families with a known affected member; however, the existing evidence with regards to the clinical characteristics and long-term outcome of babies diagnosed prenatally with TSC is yet limited and the path that follows early TSC detection merits further research

Differential predictors of expressed emotion toward individuals with schizophrenia between families and halfway houses

BackgroundThis study investigated patient- and caregiver-related predictors of expressed emotion (EE) toward individuals with schizophrenia in families and halfway houses and yet understudied differential effects across settings.MethodsWe included 40 individuals with schizophrenia living with their families (“outpatients”) and 40 “inpatients” in halfway houses and recorded the EE of 56 parents or 22 psychiatric nurses, respectively, through Five Minutes Speech Sample. Each outpatient was rated by one to two parents; each inpatient was rated by two to five nurses. As EE ratings had a multilevel structure, EE predictors were investigated in backward stepwise generalized linear mixed models using the “buildmer” R package. We first fitted models including either caregiver- or patient-related predictors in each setting and finally included both types of predictors. Setting-specific patient-related effects were investigated in interaction analyses. Adjustment for multiple tests identified the most robust associations.ResultsIn multivariate models including either caregiver- or patient-related predictors, nurses’ higher age, shorter work experience and lower inpatients’ negative symptoms robustly predicted higher emotional overinvolvement (EOI). In the final models including both types of predictors, nurses robustly displayed lower EOI (i.e., reduced concern and disengagement) toward inpatients with higher negative symptoms. Several other features were nominally associated with criticism and EOI in each setting. However, no feature robustly predicted criticism in inpatients and criticism/EOI in outpatients after adjustment for multiple tests. In interaction analyses, higher negative symptoms differentially predicted lower EOI in nurses only.ConclusionOur findings suggest setting-specific pathogenetic pathways of EOI and might help customize psychoeducational interventions to staff in halfway houses

Mild myopathic phenotype in a patient with homozygous c.416C > T mutation in TK2 gene

The mitochondrial DNA depletion syndrome (MDDS) is characterized by extensive phenotypic variability and is due to nuclear gene mutations resulting in reduced mtDNA copy number. Thymidine kinase 2 (TK2) mutations are well known to be associated with MDDS. Few severely affected cases carrying the c.416C > T mutation in TK2 gene have been described so far. We describe the case of a 14months boy with the aforementioned TK2 gene pathogenic mutation at a homozygous state, presenting with a mild clinical phenotype. In addition to severe mitochondrial pathology on muscle biopsy, there was also histochemical evidence of adenylate deaminase deficiency. Overall, this report serves to further expand the clinical spectrum of TK2 mutations associated with MDDS. © Gaetano Conte Academy - Mediterranean Society of Myolog

Epilepsy with myoclonic–atonic seizures (Doose syndrome): When video-EEG polygraphy holds the key to syndrome diagnosis

An electroclinical epilepsy syndrome diagnosis enables physicians to predict outcomes as well as select appropriate treatment options. We report a child who presented with reflex myoclonus at the age of 9 months and was initially diagnosed with myoclonic epilepsy in infancy. After 9 years of medically resistant myoclonic seizures, extensive investigations, and emerging learning difficulties, she was referred for video-telemetry to characterize her seizures in an attempt to make a syndromic diagnosis. A three-day video-telemetry assessment was performed to document seizures. Neck and deltoid EMG channels were applied from the onset of the recording. Frequent generalized bursts of 3- to 5-Hz spike/polyspike and slow wave discharges, associated with clinical manifestations, mostly myoclonic seizures, were noted. In addition, definite atonic components were noted on the neck EMG as well as the deltoids associated with the slow component of the ictal discharges. The EEG and polygraphy findings are suggestive of a generalized epilepsy characterized by predominantly myoclonic seizures with atonic components. This raises the possibility whether a variant of epilepsy with myoclonic–atonic seizures (Doose syndrome) may be the underlying diagnosis for this girl. A trial of the ketogenic diet would therefore be considered as an option in her future management in view of its beneficial effect in this condition