Joint Regression and Association Models for Repeated Categorical Responses

The focus of this study is on statistical analysis of categorical responses, where the response values are dependent of each other. The most typical example of this kind of dependence is when repeated responses have been obtained from the same study unit. For example, in Paper I, the response of interest is the pneumococcal nasopharengyal carriage (yes/no) on 329 children. For each child, the carriage is measured nine times during the first 18 months of life, and thus repeated respones on each child cannot be assumed independent of each other. In the case of the above example, the interest typically lies in the carriage prevalence, and whether different risk factors affect the prevalence. Regression analysis is the established method for studying the effects of risk factors. In order to make correct inferences from the regression model, the associations between repeated responses need to be taken into account. The analysis of repeated categorical responses typically focus on regression modelling. However, further insights can also be gained by investigating the structure of the association. The central theme in this study is on the development of joint regression and association models. The analysis of repeated, or otherwise clustered, categorical responses is computationally difficult. Likelihood-based inference is often feasible only when the number of repeated responses for each study unit is small. In Paper IV, an algorithm is presented, which substantially facilitates maximum likelihood fitting, especially when the number of repeated responses increase. In addition, a notable result arising from this work is the freely available software for likelihood-based estimation of clustered categorical responses.Tutkimus käsittelee kategorisen vasteen tilastollista analyysiä tilanteessa, jossa vastearvojen välillä on riippuvuutta. Tyypillisimmillään tällaista riippuvuutta esiintyy silloin, kun samalta tutkimuskohteelta on havaittu vaste useana ajankohtana. Esimerkiksi tämän työn ensimmäisessä artikkelissa tutkimuskohteena on 329 lasta, ja tutkittavana vasteena on pneumokokkibakteerin nielukantajuus (kyllä/ei). Kantajuus on mitattu kultakin lapselta yhdeksän kertaa ensimmäisen 18 ikäkuukauden aikana, jolloin saman lapsen toistuvien mittausten ei voida olettaa olevan riippumattomia toisistaan. Esimerkin kaltaisessa tilanteessa ollaan tyypillisesti kiinnostuneita kantajuuden yleisyydestä, sekä siitä, onko tietyillä riskitekijöillä vaikutusta yleisyyteen. Riskitekijöiden vaikutusta tarkastellaan regressiomallilla. Jotta regressiomallista tehtävät päätelmät eivät olisi virheellisiä, on analyysissä otettava huomioon toistettujen mittausten välinen riipuvuus. Analyysin pääpaino on tavallisesti virheettömässä regressiomallinnuksessa. Kuitenkin vastearvojen välisen riippuvuuden tutkimuksella voidaan saavuttaa arvokasta lisäinformaatiota. Tämän työn keskeisenä teemana on regression ja vastearvojen riippuvuuden samanaikainen tilastollinen mallinnus. Toistetun, tai muuten ryhmitellyn, kategorisen vasteen analyysi on laskennallisesti haastavaa. Uskottavuusperusteinen päättely on tyypillisesti mahdollista vain, jos toistettuja mittauksia on kultakin tutkimuskohteelta vain muutama. Tämän työn neljännessä artikkelissa esitellään laskenta-algoritmi, joka helpottaa huomattavasti suurimman uskottavuuden estimointia, eritoten kun toistojen lukumäärä kasvaa. Olennainen osa tutkimuksen tuloksia on myös vapaasti saatavilla oleva ohjelmisto ryhmitellyn kategorisen vastemuuttujan uskottavuusanalyysiin

Talven 2019–2020 sää-, lumi- ja luonnonolosuhteiden poikkeuksellisuus ja vaikutukset poronhoitoon

Syksyn 2019 ja talven 2019–2020 sää- ja lumiolosuhteet poronhoitoalueella poikkesivat monella tavalla tavanomaisista. Kuivaa kesää seurasi kolea, lähes sienetön syksy ja ajankohtaan nähden paksu lumipeite satoi verrattain aikaisin syksyllä pääosin sulaan maahan. Tämän jälkeen lunta satoi jo syystalven aikana poikkeuksellisen paljon lähes koko poronhoitoalueella ja lumen määrä lisääntyi tasaisesti läpi talven. Jo syksyn 2019 aikana porojen kunnon todettiin poromiesten havaintojen perusteella olevan monissa paliskunnissa tavallista huonompi. Myöhemmin syystalvella porojen havaittiin laiduntavan ja vaeltavan poikkeuksellisesti. Porot lopettivat ravinnon kaivun useimmissa paliskunnissa syys- tai keskitalveen mennessä ja siirtyivät käyttämään luppojäkäliä, mikäli niitä oli porojen saatavilla. Tästä johtuen myös porojen lisäruokinta jouduttiin aloittamaan poikkeuksellisen aikaisin. Keskitalvella poroja alkoi myös kuolla useissa paliskunnissa. Poronhoitoa kohdanneesta poikkeuksellisesta talvesta johtuen Paliskuntain yhdistys toimitti 21.2.2020 Maa- ja metsätalousministeriölle tiedoksiannon talven 2019–2020 vaikeista lumi- ja luonnonolosuhteista, joiden voidaan perustellusta syystä epäillä aiheuttavan porotaloutta kohdanneiden vahinkojen koskemista annetussa laissa (26.8.2011/987) ja asetuksessa (656/2016) tarkoitettuja vahinkoja. Maa- ja metsätalousministeriö katsoi Paliskuntain yhdistyksen selvityspyynnön sekä saamiensa tilanneraporttien ja kuulemiensa asiantuntija-arvioiden perusteella, että on olemassa riittävät syyt ryhtyä mahdollisen poronhoitoon kohdistuneen tuhon tai sen uhkan selvittämiseen nykyisen Porovahinkolain (987/2011) mukaisesti. Tämä selvitystyö on ohjattu lain mukaan Luonnonvarakeskukselle. Tämän Luonnonvarakeskuksen tekemän selityksen yhtenä tavoitteena on tuottaa tietoa siitä, kuinka poikkeukselliset sää-, lumi- ja luonnonolosuhteet ovat olleet poronhoitoalueen eri osissa syksyn, talven ja kevään 2019–2020 aikana verrattuna vastaavien vuodenaikojen olosuhteisiin edellisten 10 vuoden aikana. Tavoite on myös selvittää sitä, miten nämä olosuhteet ovat vaikuttaneet porojen laiduntamiseen, ravinnonsaantiin, kuntoon ja terveyteen poronhoitoalueella. Samalla kartoitetaan, miten päättyneen talven olosuhteet ovat vaikuttaneet poronhoitotöiden ja porojen ruokinnan määriin sekä ruokinnan kestoon eri paliskunnissa. Myös vaikeiden talviolosuhteiden aiheuttamien porokuolemien määriä, laajuutta ja sijoittumista sekä todennäköisiä vaikutuksia tulevan teurastuskauden vasaprosenttiin ja teurasmääriin selvitetään. Viidessä Keski- ja Pohjois-Lapin paliskunnassa talvilaidunalueilla maaliskuussa 2020 tehdyt mittaukset osoittivat, että lumipeite kussakin näistä paliskunnassa oli tavanomaiseen talveen verrattuna poikkeuksellisen paksu, lumessa oli kovia välikerroksia ja syystalvella syntynyttä maajäätä. Myös jäätynyttä lumen pohjakerrosta esiintyi edelleen laajasti. Lumen alla olevassa kasvillisuudessa oli todennäköisesti myös syksyllä ja syystalvella muodostuneita homesieniä. Kaikissa näissä paliskunnissa porot olivat joko lopettaneet ravinnon kaivun tai kaivoivat vain satunnaisesti pyrkien laiduntamaan puilla kasvavia luppo- ja muita epifyyttijäkäliä varttuneissa ja vanhoissa mänty- ja kuusimetsissä, tunturipaliskunnissa myös tunturikoivikoissa. Kahdessa näistä paliskunnista oli käynnissä myös tehostettu maastoruokinta. Ilmatieteen laitoksen hila-aineistojen perusteella, pysyvä lumipeite satoi maahan lähes koko poronhoitoalueella syksyllä 2019 tavanomaista aikaisemmin. Syystalvella esiintyi myös suojasäitä, joiden seurauksena lumipeitteeseen ja maan pintaan muodostui kovia jää- ja lumikerroksia. Lunta myös kertyi IL:n aineistojen perusteella poronhoitoalueelle läpi talven 2019–2020 selvästi tavanomaista enemmän verrattuna aikaisempiin 10 talveen. Kylmästä keväästä johtuen paksu lumipeite myös suli lähes kuukautta myöhemmin kuin normaalisti. Paliskunnille suunnatun kyselyn vastausten perusteella (47 vastannutta paliskuntaa) paliskunnat arvioivat talven 2019–2020 lumi- ja kaivuolosuhteet hyvin samansuuntaisiksi porojen ravinnonsaannin kannalta kuin mitä ne olivat maastossa tehtyjen mittausten ja Ilmatieteen aineistojen perusteella. Paksu ja tiivis sekä kovia jääkerroksia sisältävä lumilumipeite talvilaitumilla läpi tavallista pidemmän talven sekä kaivettavan ravinnon homehtuminen ja maajään muodostuminen laitumille jo alkutalvella aikaansaivat yhdessä tilanteen, jossa porojen ravinnonhankinta kaivamalla luonnonlaitumilla muuttui kuluneen talven aikana poroille vaikeaksi ja lopulta estyi kokonaan. Syksyn sienettömyys ja sitä seuranneen talven vaikeat lumi- ja kaivuolosuhteet johtivat porojen kunnon ja terveyden heikkenemiseen sekä pakottivat paliskunnat aikaistamaan ja tehostamaan porojen talviruokintaa, paimennusta ja poronhoitotöitä. Paliskuntien antamien arvioiden mukaan porojen ruokinta- ja hoitokustannukset nousivat talven 2019–2020 aikana keskimäärin 80–90 % korkeammiksi verrattuna tavanomaiseen talveen. Tehostetusta ruokinnasta huolimatta kyselyyn vastanneiden paliskuntien poroista lähes puolet oli edelleen maalis–huhtikuussa tavallista huonokuntoisempia. Samalla noin 60 %:ssa vastanneista paliskunnista oli havainnut poroissa erilaisia sairauksia keskimäärin noin 4 %:lla poroista. Vastanneissa paliskunnissa arvioitiin myös kuolleen yhteensä lähes 15 000 poroa, erityisesti useissa poronhoitoalueen pohjoisosan paliskunnissa poroja arvioitiin menehtyneen vaikean talven seurauksena huomattavan paljon. Paliskunnat arvioivat tulevan teurastuskauden vasaprosentin putoavan keskimäärin noin 45 %:iin (vaihtelu 15–68 %) ja samalla myös teuraiden määrän jäävän vain keskimäärin noin 66 %:iin aikaisempien kolmen teurastuskauden määristä. Vasatuoton ja teurasmäärien voimakas putoaminen tulee vähentämään suuresti markkinoille tulevan poronlihan määriä tulevana teurastuskautena, mutta erityisen suuri merkitys sillä on poronhoitajien tulotasoon poronhoitovuotena 2020–2021. Näiden vaikutusten ohella päättynyt talvi aiheutti merkittävän kustannusten nousun porotaloudessa lisääntyneiden työmäärien ja ruokintakulujen vuoksi. Siitosporojen menetyksistä ja vasatuoton putoamisesta johtuva teurastulojen romahtaminen tulevana teurastuskautena ja myös pidemmällä aikavälillä merkitsee hyvin todennäköisesti myös taloudellisten vaikeuksien kasaantumista ja kasvavaa realisoitumista porotaloudessa laajasti poronhoitoalueella. Poikkeukselliset luonnonolot kuormittivat myös poronhoitajien hyvinvointia, jaksamista ja taloutta tavallisia talvia enemmän. Melkein kaikissa paliskunnissa nähdään, että nykyinen kriisi- ja hätäapujärjestelmä ei ole toimiva ja riittävän ketterä vastaamaan poikkeusolosuhteiden aiheuttamaan avuntarpeeseen. Paliskunnissa toivotaan, että hätäapujärjestelmää kehitettäisiin siten, että se pystyy riittävän nopeasti reagoimaan avun tarpeeseen.202

Temporal challenges of building a circular city district through living-lab experiments

Urban living lab (ULL) experiments are expected to create grounds for circular city transitions but their temporal dynamics remain understudied. This study investigates the linkages of a particular sanitation experiment to a long-term urban development trajectories in the Hiedanranta ULL in the City of Tampere, Finland. The ethnographical study focuses on the temporal matches and mismatches of three interrelated timescales affecting the transformative potential of the experiment: (1) the experiment’s life cycle, (2) the brownfield ULL and (3) the formal land-use planning of the future city district. Temporal analysis showed that the creation of transformative capacity requires a long development trajectory beyond a single experiment. In this case, the long-term development of R&D networks and the persistence and maturation of the ULL with its variety of co-developing experiments enabled experiment implementation; changed the city’s sustainability discourse; and nurtured prominent cross-sectoral initiative of a super block. However, further implementation of ULL innovations in urban planning has proven to be difficult without a clear orchestrator. Practical recommendations highlight the need to clarify the strategic role of the ULL in experimental governance, transparent ULL processes that support learning, and overcoming transition barriers in the rigid infrastructure sector.acceptedVersionPeer reviewe

Thromboelastometry-guided treatment algorithm in postpartum haemorrhage : a randomised, controlled pilot trial

Background: Postpartum haemorrhage causes significant mortality among parturients. Early transfusion of blood products based on clinical judgement and conventional coagulation testing has been adapted to the treatment of postpartum haemorrhage, but rotational thromboelastometry (ROTEM) may provide clinicians means for a goal-directed therapy to control coagulation. We conducted a parallel design, randomised, controlled trial comparing these two approaches. We hypothesised that a ROTEM-guided protocol would decrease the need for red blood cell transfusion. Methods: We randomised 60 parturients with postpartum haemorrhage of more than 1500 ml to receive either ROTEM-guided or conventional treatment, with 54 patients included in the final analysis. The primary outcome was consumption of blood products, and secondarily we assessed for possible side-effects of managing blood loss such as thromboembolic complications, infections, and transfusion reactions. Results: The median (25th–75th percentile) number of RBC units transfused was 2 (1–4) in the ROTEM group and 3 (2–4) in the control group (P=0.399). The median number of OctaplasLG® units given was 0 in both groups (0–0 and 0–2) (P=0.030). The median total estimated blood loss was 2500 ml (2100–3000) in the ROTEM group and 3000 ml (2200–3100) in the control group (P=0.033). No differences were observed in secondary outcomes. Conclusions: ROTEM-guided treatment of postpartum haemorrhage could have a plasma-sparing effect but possibly only a small reduction in total blood loss. Clinical trial registration: NCT02461251.publishedVersionPeer reviewe

The first arriving virus shapes within-host viral diversity during natural epidemics

Viral diversity has been discovered across scales from host individuals to populations. However, the drivers of viral community assembly are still largely unknown. Within-host viral communities are formed through co-infections, where the interval between the arrival times of viruses may vary. Priority effects describe the timing and order in which species arrive in an environment, and how early colonizers impact subsequent community assembly. To study the effect of the first-arriving virus on subsequent infection patterns of five focal viruses, we set up a field experiment using naïve Plantago lanceolata plants as sentinels during a seasonal virus epidemic. Using joint species distribution modelling, we find both positive and negative effects of early season viral infection on late season viral colonization patterns. The direction of the effect depends on both the host genotype and which virus colonized the host early in the season. It is well established that co-occurring viruses may change the virulence and transmission of viral infections. However, our results show that priority effects may also play an important, previously unquantified role in viral community assembly. The assessment of these temporal dynamics within a community ecological framework will improve our ability to understand and predict viral diversity in natural systems

Replacing centralised waste and sanitation infrastructure with local treatment and nutrient recycling : Expert opinions in the context of urban planning

© . This manuscript version is made available under the CC-BY-NC-ND 4.0 license http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0

Impacts of a deep reactive layer on sedimentary phosphorus dynamics in a boreal lake recovering from eutrophication

Using biogeochemical analyses of sediments and porewaters, we investigate the legacy of a brief, intense period of eutrophication on sedimentary phosphorus (P) cycling in a boreal lake (Enonselka basin, Lake Vesijarvi, Finland). Point-source sewage inputs in the twentieth century caused deoxygenation of the lake and accelerated the focusing of iron (Fe) and manganese (Mn) oxides into deeper areas. Early diagenesis under Fe-Mn-rich conditions now favors rapid burial of P in these areas, likely as a combination of both oxide-bound P phases and authigenic manganous vivianite. A new P budget for Enonselka basin shows that P burial causes an annual drawdown of 1.2% (+/- 0.2%) of the surface sediment P inventory, supporting a long-term trend towards recovery since the construction of a wastewater treatment plant in the mid-1970s. However, remineralization of organic matter and associated dissolution of Fe-Mn oxides continues to regenerate P from a deep reactive layer (20-60 cm depth) deposited at the height of past eutrophication, leading to an upwards diffusive flux of dissolved phosphate towards the surface sediments. The magnitude of this flux is similar to that of external P loading to the lake. The combined incoming fluxes of P are likely to retard the complete recovery from eutrophication by decades, despite ongoing restoration actions.Peer reviewe

Cohort study design for estimating the effectiveness of seasonal influenza vaccines in real time based on register data: The Finnish example

This paper presents the principles of implementing register-based cohort studies as currently applied for real-time estimation of influenza vaccine effectiveness in Finland. All required information is retrieved from computerised national registers and deterministically linked via the unique personal identity code assigned to each Finnish resident. The study cohorts comprise large subpopulations eligible for a free seasonal influenza vaccination as part of the National Vaccination Programme. The primary outcome is laboratory-confirmed influenza. Each study subject is taken to be at risk of experiencing the outcome from the onset of the influenza season until the first of the following three events occurs: outcome, loss to follow up or end of season. Seasonal influenza vaccination is viewed as time-dependent exposure. Accordingly, each subject may contribute unvaccinated and vaccinated person-time during their time at risk. The vaccine effectiveness is estimated as one minus the influenza incidence rate ratio comparing the vaccinated with the unvaccinated within the study cohorts. Data collection in register-based research is an almost fully automated process. The effort, resources and the time spent in the field are relatively small compared to other observational study designs. This advantage is pivotal when vaccine effectiveness estimates are needed in real time. The paper outlines possible limitations of register-based cohort studies. It also addresses the need to explore how national and subnational registers available in the Nordic countries and elsewhere can be utilised in vaccine effectiveness research to guide decision making and to improve individual health as well as public health