Googling the brain: discovering hierarchical and asymmetric network structures, with applications in neuroscience

Hierarchical organisation is a common feature of many directed networks arising in nature and technology. For example, a well-defined message-passing framework based on managerial status typically exists in a business organisation. However, in many real-world networks such patterns of hierarchy are unlikely to be quite so transparent. Due to the nature in which empirical data is collated the nodes will often be ordered so as to obscure any underlying structure. In addition, the possibility of even a small number of links violating any overall “chain of command” makes the determination of such structures extremely challenging. Here we address the issue of how to reorder a directed network in order to reveal this type of hierarchy. In doing so we also look at the task of quantifying the level of hierarchy, given a particular node ordering. We look at a variety of approaches. Using ideas from the graph Laplacian literature, we show that a relevant discrete optimization problem leads to a natural hierarchical node ranking. We also show that this ranking arises via a maximum likelihood problem associated with a new range-dependent hierarchical random graph model. This random graph insight allows us to compute a likelihood ratio that quantifies the overall tendency for a given network to be hierarchical. We also develop a generalization of this node ordering algorithm based on the combinatorics of directed walks. In passing, we note that Google’s PageRank algorithm tackles a closely related problem, and may also be motivated from a combinatoric, walk-counting viewpoint. We illustrate the performance of the resulting algorithms on synthetic network data, and on a real-world network from neuroscience where results may be validated biologically

CONOSCENZE, ATTITUDINI E PRATICHE SULLA TUBERCOLOSI TRA GLI STUDENTI ITALIANI: RISULTATI PRELIMINARI

La tubercolosi (tbc) rappresenta un problema di Sanità Pubblica riemergente a livello globale, come indicato dall'Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) a partire dal 1993. In Italia, il tasso di notifica di TB negli ultimi anni è risultato inferiore a 10 casi per 100.000 abitanti, soglia entro la quale un Paese è definito dall'OMS "a bassa incidenza". Tra i soggetti più a rischio di contrarre l'infezione figurano gli operatori sanitari e gli studenti dei Corsi di Laurea dell'area medica. La corretta conoscenza della malattia rappresenta il presupposto per le attività di prevenzione e controllo. La presente indagine ha lo scopo di valutare le conoscenze sulla tbc degli studenti dei Corsi di Laurea dell'area sanitaria in Italia. Metodi L'indagine è stata svolta in 14 Università Italiane attraverso un questionario predisposto dal GISIO (Gruppo Italiano Studio Igiene Ospedaliera) e somministrato al termine delle lezioni dei corsi di Igiene e Medicina Preventiva. Il questionario raccoglieva diversi item: corso di laurea, eziologia della tbc, prognosi, trattamento e prevenzione dell'infezione. Risultati Sono stati reclutati 1.855 studenti (66,5% di sesso femminile), di cui 520 iscritti al corso di laurea in Medicina e Chirurgia e 1.335 ai corsi di laurea delle professioni sanitarie. Il 95% degli intervistati conosce l'eziologia della tbc, ed il 77% afferma l'esistenza di potenziali forme di malattia extra-polmonari; il 67% riporta che la tbc non trattata ha una letalità superiore al 50%, mentre il 76% evidenzia la necessità di una assunzione prolungata di antibiotici, con probabilità di sviluppare una farmaco-resistenza (79%). Il 28% sottolinea come la maggior parte delle infezioni decorrono in maniera asintomatica. L'87% degli intervistati conosce l'esistenza di un vaccino anti-tbc, mentre il 69% ritiene che non sia completamente efficace ed il 42% che sia costituito dal bacillo di Calmette-Guerin. L'88% degli studenti identifica la prova tubercolinica quale test di screening dell'infezione latente, il restante 12% la indica come test di laboratorio, vaccino o terapia. Conclusioni: Anche se la maggior parte degli studenti conosce la tbc, una parte (rilevante per alcuni quesiti) evidenzia importanti carenze conoscitive, ad esempio quelle concernenti la frequenza di forme latenti o la composizione del vaccino. I dati ottenuti indicano un basso livello di attenzione nei confronti della malattia, probabilmente legato ad una scarsa percezione del rischio. Risulta necessario, pertanto, potenziare le strategie formative nei Corsi di Laurea, con particolare attenzione alla prevenzione del rischio biologico in ambito assistenziale