Computational simulation of urban expansion using fuzzy cellular automata

170 σ.Είναι εξαιρετικά σημαντικό, η αστική επέκταση να λαμβάνει χώρα με έναν σχεδιασμένο τρόπο, μεγιστοποιώντας τα οφέλη για τον αστικό πληθυσμό, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τόσο τα οικονομικά όσο και τα περιβαλλοντικά κόστη. Για να γίνει αυτό χρειάζονται ακριβείς και ρεαλιστικές εκτιμήσεις της αστικής επέκτασης και ευσταθή μοντέλα προσομοίωσης. Η μοντελοποίηση αναφέρεται στην δημιουργία ενός αυστηρά ορισμένου αναλόγου της πραγματικότητας δια μέσου της αφαιρετικής διαδικασίας για να παρέχει προσομοιώσεις και προβολές στο μέλλον υπό συγκεκριμένες θεωρήσεις και να δώσει μια εκτίμηση του πώς μπορεί να μοιάζει το μέλλον. Δεν υπάρχει ωστόσο κάποιο σαφές πλαίσιο για την μοντελοποίηση ενός σύνθετου χώρο-χρονικού φαινομένου όπως η αστική επέκταση, καθώς υπάρχει σημαντική ενδογενής χωρική και χρονική ετερογένεια, αλλά και ετερογένεια σε επίπεδο λήψης αποφάσεων. Παράλληλα, οι γνώσεις μας φαίνεται ότι δεν περιγράφουν την δυναμική της αστικής επέκτασης στο σύνολο της, αλλά μόνο το τμήμα της που έχει παρατηρηθεί και καταγραφεί. Επιπλέον, η γνώση μας για τις διαφορετικές λειτουργικές κλίμακες του αστικού τύπου, των αστικών διαδικασιών και την αλληλεπίδραση των διαφόρων κλιμάκων, είναι ελλιπής, ανάμεσα στα άλλα, εξαιτίας της έλλειψης λεπτομερών χωρικών δεδομένων. Συν τοις άλλοις, προκειμένου ένα μοντέλο να είναι χρήσιμο, πρέπει όχι μόνο να παρέχει ακριβείς εκτιμήσεις αλλά και να περιγράφει τα αποτελέσματα και τους μηχανισμούς του – τις σχέσεις, τις αλληλεπιδράσεις και τις θεωρήσεις – με έναν ανοιχτό, εμφανή και κατανοητό τρόπο έτσι ώστε να μπορούν να αμφισβητηθούν. Για τους παραπάνω λόγους εξελίχθηκε ένα πλαίσιο μοντελοποίησης της αστικής επέκτασης με το κωδικό όνομα CaFe (Cellular Automata Fuzzy Engine), ο στόχος του οποίου είναι: • Να είναι αξιόπιστο και ρεαλιστικό. Δηλαδή να παρέχει ακριβείς εκτιμήσεις για την μελλοντική αστική κάλυψη και να αναπαράγει αποδοτικά τα υποκείμενα χώρο-χρονικά πρότυπα της δυναμικής της αστικής επέκτασης. • Να είναι ανοιχτό και προσαρμόσιμο στις επιθυμίες του χρήστη. Αυτό περιλαμβάνει: o να περιγράφει τους μηχανισμούς του μοντέλου και την ροή της πληροφορίας με απλό και κατανοητό τρόπο και o να υποστηρίζει την προσομοίωση εναλλακτικών σεναρίων αστικής επέκτασης. • Να είναι εύχρηστο και ελαστικό απέναντι στους περιορισμούς της μελέτης, δηλαδή: o να διατηρεί μια προσαρμόσιμη μορφή ώστε να μην υπόκειται σε σημαντικούς περιορισμούς δεδομένων και o να χρησιμοποίει μια μορφή γνώσης, τέτοια ώστε να μπορούν να προστεθούν ή να αφαιρεθούν κανόνες χωρίς να επηρεάζεται ο πυρήνας της γνώσης. Το προτεινόμενο μοντέλο αναπαριστά την γνώση σε μορφή κανόνων οι οποίοι μπορεί να είναι εμπειρικοί ή εξαγόμενοι εκ των δεδομένων. Επίσης μπορεί να είναι χώρο-χρονικά μεταβαλλόμενοι. Ως εκ τούτου η βάση γνώσης (το σύνολο των κανόνων) μπορεί να ταιριάξει καλύτερα στην πραγματικότητα, επιτρέποντας στον χρήστη να υπερβεί πιθανές ελλείψεις δεδομένων εισάγοντας εξωγενή γνώση, προσαρμοσμένη στο μοντέλο διαμέσου εμπειρικών προτύπων ομοιότητας. Παράλληλα, εφαρμόζεται μια καινοτόμα σύνδεση μεταξύ των εξωγενών παραμέτρων (των μεταβλητών εισόδου) και του συστήματος προσομοίωσης της αστικής κάλυψης (μεταβλητή εξόδου). Όλες οι μεταβλητές εισόδου συγχωνεύονται σε μια μόνο εσωτερική μεταβλητή, την ‘καταλληλότητα προς αστικοποίηση’, που καθορίζει την δυνατότητα κάθε περιοχής να αναπτυχθεί. Για να γίνει αυτό εξελίχθηκε ο τελεστής ‘ευαίσθητο άθροισμα’, ένας νέος ασαφής τελεστής που εφαρμόζει μια δυναμική παράλληλη συνδεσμολογία μεταξύ των διαφορετικών μεταβλητών, λαμβάνοντας υπόψη τη μεταξύ τους στατιστική συσχέτιση. Σαν αποτέλεσμα δεν απαιτούνται συγκεκριμένες μεταβλητές ενώ υποστηρίζεται μια μορφή βάσης γνώσης που μπορεί εύκολα να επεκταθεί ή να περιορισθεί. Ο μηχανισμός προσομοίωσης διαχωρίζεται από τον υπολογισμό της ‘καταλληλότητας προς αστικοποίηση’ και ενσωματώνει εξελιγμένες τεχνικές κυψελοειδών αυτομάτων. Αυτές εφαρμόζουν χώρο-χρονικές συναρτήσεις μετάβασης με μεταβλητή ακτίνα και υποστηρίζουν ‘δράση από απόσταση’. Ειδικότερα, εκτός από τα ‘κλασσικά’ κυψελοειδή αυτόματα, το μοντέλο εισάγει την χρήση κυψελοειδών αυτομάτων που δρουν κατά κατεύθυνση ενώ υιοθετεί επιπλέον συμπεριφορά ψευδό-πρακτόρων. Το μοντέλο εφαρμόσθηκε για την ευρύτερη περιοχή των Μεσογείων στην ανατολική Αττική με πραγματικά δεδομένα για τα έτη 1988, 2000 και 2007. Ειδικότερα το CaFe δομήθηκε και βαθμονομήθηκε με δεδομένα για την περίοδο 1988-2000 και ακολούθως εφαρμόσθηκε για τις περιόδους 2000-2007 και 1988-2007. Σε αυτές τις περιόδους, η αστική κάλυψη αυξήθηκε κατά 66%, 66% και 200% αντίστοιχα καθιστώντας έτσι την προσομοίωσή της ιδιαίτερα δύσκολη. Και στις τρεις περιόδους/εφαρμογές ωστόσο, το μοντέλο αποτυπώνει με επιτυχία την δυναμική της αστικής επέκτασης ενώ προσομοιώνει την αστική ανάπτυξη με ικανοποιητική ακρίβεια επιτυγχάνοντας υψηλούς δείκτες προσαρμογής αλλά και σχετικά σταθερό μέσο σφάλμα στις διαφορετικές εφαρμογές.It is of major importance that urban growth occurs in a planned way, maximizing the benefits for urban population while minimizing both environmental and economical cost. This requires accurate and realistic estimations of the urbanization process and this is what urban models do. The term modeling refers to creating a strictly defined analog of real world by subtraction and provides simulations and future projections under identifiable assumptions to suggest what the future might be like. Nevertheless, there is no rigorous framework for modeling such a spatio-temporal phenomenon as urban growth since there lies great inherent spatial, temporal and decision-making heterogeneity, which results from socio-economic and historical heterogeneity itself. Apparently, our knowledge, is not really describing urban growth dynamics in general, but instead the part of the urban growth dynamics that have already occurred and have been observed and experienced. What is more, knowledge about the operational scale(s) of urban form and process, and the interaction and parallelism among different scales, is poor, partially due to the recurring problem of lacking spatially detailed data. Apart from dealing with the above mentioned issues, for a model to be useful it should not only provide accurate estimations but also express both its results and its mechanism – relations, interactions and assumptions – in an open, visible, explicit and comprehensible way in order to be challenged by knowledgeable people. For these reasons a modeling framework has been developed, CaFe (Cellular Automata - Fuzzy Engine) whose goal is to: • Be reliable and realistic. This means to provide accurate estimations for the future urban cover and reproduce efficiently the spatio-temporal patterns of the urban growth dynamics • Be open and adaptable to the user’s requirements. This is to: o describe the model’s mechanisms and the workflow in simple and comprehensible terms and o support the population of alternative scenarios • Be easy to use and resilient to the case study limitations, more specifically to: o sustain a generic versatile form, disengaged from severe data limitations and o use knowledge base in such form that it can be reduced or extended The proposed model is rule-based and supports spatio-temporal rules that may be either data-driven or empirical. As a result, the knowledge base may fit better to reality allowing the user to overcome possible data limitations – which lead to lacking of specific knowledge – by using exogenous knowledge adapted to the model according to empirical similarity patterns. What allows the desired objectives to be accomplished is the combination of the descriptive strength of Fuzzy Logic and the computational strength of Cellular Automata. The model applies an innovative workflow to connect the input and the output variables. All input variables are merged in a single thematic layer, the ‘urbanization suitability’, which defines the potentials of each area to develop. To do so, the model utilizes Sensitive Sum; a new fuzzy operator that is developed to employ a dynamic parallel connection between the effects of separate input variables while taking into account their statistical correlation. As a result, the model does not require certain variables/data to run while it implements a reducible/extensible form of Knowledge Base which can include both data-driven and empirical rules. The simulation engine is separated by the suitability calculator and incorporates advanced Cellular Automata techniques. These techniques apply spatio-temporal multi-radius transition functions and support action in distance. Specifically, on top of the ‘traditional’ cellular automata, CaFe introduces directional cellular automata and adopts pseudo-agent behavior. CaFe is applied in the broader area of Mesogia in east Attica (Athens – Greece) using real data for 1988, 2000 και 2007. More specifically, the model was structured and calibrated for 1988-2000 and was applied for 2000-2007 και 1988-2007. During these periods, urban cover grew by 66%, 66% and 200% respectively, composing thus a challenging case study. Nevertheless, CaFe manages to map urban cover successfully and to efficiently simulate urban growth while scoring high fitting indicators and retaining a stable average error.Ελευθέριος A. Μαντέλα

Rectus Sheath Hematoma: A Simplified Emergency Surgical Approach

Rectus sheath hematoma (RSH) is an uncommon clinical event usually associated with trauma or coagulation disorders. It can also occur spontaneously. RSH usually runs a benign course but it can present with hypovolemic shock. When conservative management fails, surgical exploration becomes mandatory. We propose a technique of emergency ligation of the inferior epigastric artery. This is a simple approach as this artery originates at the posterior rectus sheath above the inguinal ligament. This safe technique provides immediate hemodynamic stabilization

Ο ρόλος της θρησκευτικότητας στην αποδοχή της Εξέλιξης

Στην παρούσα μελέτη διερευνάται ο ρόλος της θρησκευτικότητας στην αποδοχή της εξέλιξης. Η θεωρία της εξέλιξης αποτελεί την κεντρική ενοποιητική θεωρία της Βιολογίας. Από αυτή την άποψη κρίνεται ιδιαίτερα σημαντική η διδασκαλία της στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση, η κατανόηση και η αποδοχή της από τους μαθητές αλλά και τους εκπαιδευτικούς. Παράγοντες επιστημονικοί, όπως είναι η γνώση της εξέλιξης και των αποδείξεων για αυτήν, η κατανόηση της Φύσης της Επιστήμης κ.ά., αλλά και μη επιστημονικοί, όπως είναι κοινωνικοί, συναισθηματικοί, δημογραφικοί παράγοντες, και θρησκευτικοί παράγοντες επηρεάζουν σημαντικά την αποδοχή της εξέλιξης σε μαθητές και φοιτητές. Η θρησκευτικότητα ειδικότερα αναδεικνύεται σαν έναν από τους παράγοντες που με βάση τη βιβλιογραφία επιδρά αρνητικά στην αποδοχή της εξέλιξης. Εξετάζεται στην εργασία μας η αποδοχή της εξέλιξης σε μια χώρα με ισχυρή θρησκευτικότητα, όπως είναι η Ελλάδα, όπου η διδασκαλία της εξέλιξης για χρόνια είχε υποβαθμιστεί από τη δευτεροβάθμια εκπαίδευση. Ο βασικός ερευνητικός στόχος της εργασίας ήταν η διερεύνηση της σχέσης ανάμεσα στην αποδοχή της εξέλιξης και τη θρησκευτικότητα, ενώ επίσης, διερευνήθηκαν ζητήματα όπως οι διαφορές στην αποδοχή της εξέλιξης μεταξύ φοιτητών που έχουν παρακολουθήσει και δεν έχουν παρακολουθήσει μάθημα εστιασμένο στην εξέλιξη, μεταξύ φοιτητών που έχουν περάσει και δεν έχουν περάσει το μάθημα, μεταξύ φοιτητών βιολογίας των διαφορετικών ιδρυμάτων αλλά και μεταξύ των δύο φύλων. Η έρευνα που πραγματοποιήθηκε ήταν ποσοτική έρευνα με ερωτηματολόγιο, σε φοιτητές τμημάτων Βιολογίας της χώρας (n= 603). Ο λόγος που επιλέξαμε το συγκεκριμένο πληθυσμό ήταν ότι ένα σημαντικό τμήμα από τους μελλοντικούς εκπαιδευτικούς δευτεροβάθμιας εκπαίδευσης που θα κληθεί να διδάξει την εξελικτική θεωρία στα σχολεία προέρχεται από αυτό τον πληθυσμό. Το ερωτηματολόγιο διαμορφώθηκε από τη σύνθεση της κλίμακας ΜΑΤΕ για τη διερεύνηση της αποδοχής της εξέλιξης, της κλίμακας CRS και πέντε ερωτήσεων από το ερωτηματολόγιο της έρευνας των Κατάκος et al. (2011) για τη διερεύνηση του επιπέδου θρησκευτικότητας. O τρόπος συλλογής των ερωτηματολογίων περιελάμβανε τόσο την επί τόπου συγκέντρωση ερωτηματολογίων για την περίπτωση των φοιτητών του Τμήματος Βιολογίας του Ε.Κ.Π.Α., όσο και τη συγκέντρωση ερωτηματολογίων διαδικτυακά με τη χρήση ηλεκτρονικής πλατφόρμας για όλα τα τμήματα πανελλαδικά. Τα χαρακτηριστικά του δείγματος (φύλο, εξάμηνο σπουδών, ίδρυμα κλπ) περιγράφονται αναλυτικά σε πίνακες. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι: α) οι φοιτητές Βιολογίας έχουν υψηλή αποδοχής της εξέλιξης, β) η θρησκευτικότητα έχει σημαντική αρνητική συσχέτιση με την αποδοχή της εξέλιξης, γ) οι φοιτητές που έχουν παρακολουθήσει μάθημα εστιασμένο στην εξέλιξη έχουν υψηλότερη αποδοχή από τους φοιτητές που δεν έχουν παρακολουθήσει, δ) οι φοιτητές που έχουν περάσει το μάθημα στις εξετάσεις έχουν υψηλότερη αποδοχή από τους φοιτητές που δεν το έχουν περάσει, ε) οι φοιτητές των διαφορετικών Τμημάτων Βιολογίας δεν εμφανίζουν στατιστικά σημαντικές διαφορές όσον αφορά την αποδοχή της εξέλιξης, στ) οι άνδρες έχουν υψηλότερη αποδοχή της εξέλιξης από τις γυναίκες. Βασικά συμπεράσματα της εργασίας συνοψίζονται ως εξής: Η αποδοχή της εξέλιξης επηρεάζεται σημαντικά αρνητικά από τη θρησκευτικότητα. Οι φοιτητές Βιολογίας στην Ελλάδα έχουν υψηλότερη αποδοχή από τους φοιτητές άλλων χωρών αλλά και άλλων τμημάτων ΑΕΙ της χώρας. Η διδασκαλία της εξέλιξης στα πλαίσια του προγράμματος σπουδών των Τμημάτων Βιολογίας συντελεί θετικά και συμβάλει στην αύξηση της αποδοχής της εξέλιξης. Αντίστοιχα, φαίνεται ότι οι φοιτητές που έρχονται σε καλύτερη επαφή με το περιεχόμενο της εξελικτικής θεωρίας και με τη γνώση του αντικειμένου του μαθήματος, με αποτέλεσμα την επιτυχία στις εξετάσεις, έχουν υψηλότερη αποδοχή από αυτούς που δεν έχουν περάσει το μάθημα της εξέλιξης.In the present study, we explore the role of religiosity in the acceptance of evolution. The theory of evolution is the central unifying theory of biology. From this point of view, its teaching is considered particularly important in the secondary education, and also the understanding and acceptance of the theory by both students and teachers. Scientific factors, such as knowledge of evolution and evidence for it, understanding of the Nature of Science etc., and non-scientific factors, such as social, emotional, demographic factors, and religious factors, have a significant impact on the acceptance of evolution in students. Religion in particular is emerging as one of the factors that, based on the literature, negatively affects the acceptance of evolution. In our study, we examine the acceptance of evolution in a country with strong religiosity, such as Greece, where the teaching of evolution for years has been downgraded from secondary education. The main research objective of the work was to investigate the relationship between acceptance of evolution and religiosity, as well as exploring issues such as differences in the acceptance of evolution between students who have attended and have not attended a course focused on evolution, between students who have passed and have not pass the lesson, between biology students of different institutions but also between students of the two sexes (men and women). The research was a quantitative research with a questionnaire, to students of Biology departments in Greece (n = 603). The reason we chose this particular population was that a significant proportion of future secondary school teachers who will teach evolutionary theory in schools, comes from this population. The questionnaire was shaped by the composition of the MATE scale for exploring the acceptance of evolution, the CRS scale and five questions from the survey questionnaire by Katakos et al. (2011) to investigate the level of religiosity. The way of collecting the questionnaires included both the on-site gathering of questionnaires for the case of the students of the Department of Biology of the National University of Athens and the collection of questionnaires online using an electronic platform for all departments all over Greece. The characteristics of the sample (sex, semester, institution, etc.) are described in detail in tables. The results indicate that: a) Biology students have a high acceptance of evolution, b) religion has a significant negative correlation with the acceptance of evolution, c) students who have attended a course focused on evolution have higher acceptance than students who have not, d) the students who have passed the exam course have higher acceptance than the students who have not passed it, e) the students of the different Departments of Biology do not show statistically significant differences in terms of acceptance of evolution, f) men have higher acceptance of progression than women. The main conclusions of the research are summarized as follows: The acceptance of evolution is significantly negatively affected by religiosity. Biology students in Greece have higher acceptance than students from other countries and other departments of the country's Higher Education Institutions. The teaching of evolution within the curriculum of the Departments of Biology contributes positively and contributes to increasing the acceptance of evolution. Respectively, it seems that students who come in better contact with the content of evolutionary theory and with the knowledge of the object of the course, resulting in successful examinations, have a higher acceptance than those who have not passed the lesson of evolution

Ρύθμιση της νευρωνικής μορφής της συνθετάσης του πρωτοξειδίου του αζώτου (NO) στον εγκέφαλο του επίμυ

NO is a very important cellular messenger which, as a gas, diffuses freely across cell membranes, and exerts significant morphogenetic effects during brain development. NO is produced by the catalytic action of II synthase (NOS). In the present work we investigated the role of the two major neurotransmitter systems in the developing cortex, the glutamatergic and the GABAergic, in the control of the neuronal isoform of NOS (nNOS). We employed immunocytochemistry and Western blotting to determine the effect of the above neurotransmitter systems on nNOS levels following administration of antagonists or agonists of iontotropic glutamate or GABA receptors respectively. Our results showed that NMDA or AMPA glutamate receptors are not involved in the control of nNOS during the early postnatal developmental period. In contrast, activation of GABA-A receptors resulted in increased nNOS levels. These results reflect the depolarizing role exerted by GABA-A receptors in the developing brain, due to the increased intracellular chloride concentration, which exists during the developmental time period. We then investigated the molecular mechanism through which GABA-A receptor activation leads to increased nNOS. Our results showed that GABA-A receptor activation also leads to increased levels of the activated form of the transcription factor pCREB, in the same cells where nNOS was increased. In addition we demonstrated that the next step following GABA-A receptor activation is the opening of L-type voltage-gated calcium channels, since their blockade abolished the GABA-A receptor-induced increase in nNOS and pCREB. Based on our results we have proposed the following molecular mechanism: GABA-A receptor activation leads to depolarization of the cell membrane and consequent opening of L type voltage-gated calcium channels. Entry of calcium ions through these channels results in increased intracellular calcium concentration and activation of various kinases which can activate, through phosphorylation, transcription factor CREB. Activated CREB (pCREB) can then bind to the control region of the nNOS gene, induce its expression, leading to increased nNOS levels. We also found that pCREB leads to increased BDNF levels through the same molecular mechanism. BDNF is a well known significant morphogenetic factor, which can also regulate nNOS. The results of the present work demonstrate that GABA-A receptors, L type voltage-gated calcium channels, intracellular calcium, the transcription factor pCREB as well as BDNF play an important role in the control of nNOS expression in the cortex during the early postnatal developmental period.Το μονοξείδιο του αζώτου (ΝΟ) είναι ένα πολύ σημαντικό μόριο μηνυματοδότης, που ως αέριο, έχει την ικανότητα να διαχέεται ελεύθερα μέσω των κυτταρικών μεμβρανών και να δρα μορφογενετικά κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Το ΝΟ είναι προϊόν της καταλυτικής δράσης του ενζύμου NOS. Στην παρούσα εργασία μελετήσαμε τη ρύθμιση της νευρωνικής ισομορφής της NOS από τα δύο βασικά νευροδιαβιβαστικά συστήματα στον αναπτυσσόμενο εγκεφαλικό φλοιό, το γλουταματεργικό και το GABAεργικό. Η επίδραση των παραπάνω νευροδιαβι­βαστικών συστημάτων στα επίπεδα της nNOS μελετήθηκε ανοσοϊστοχημικά και με αποτύπωση Western μετά από χορήγηση ανταγωνιστών ή αγωνιστών των ιοντο­τροπικών υποδοχέων γλουταμικού ή GABA αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι υποδοχείς γλουταμικού τύπου NMDA και AMPA δεν εμπλέκονται στη ρύθμιση της nNOS κατά την χρονική περίοδο της ανάπτυξης που μελετήσαμε. Aντίθετα η διέγερση των υποδοχέων GABA τύπου Α οδήγησε σε αύξηση των επιπέδων της nNOS. Τα παραπάνω αποτελέσματα συνάδουν με το ρόλο των υποδοχέων GABA-A κατά την ανάπτυξη όπου δρουν εκπολωτικά λόγω της αυξημένης ενδοκυττάριας συγκέντρωσης ιόντων χλωρίου. Στην συνέχεια μελετήθηκε ο μοριακός μηχανισμός με τον οποίο η διέγερση των GABA-A υποδοχέων οδηγεί σε αύξηση της nNOS. Βρέθηκε ότι η διέγερση των GABA-A υποδοχέων οδηγεί στην αύξηση των επιπέδων της ενεργοποιημένης μορφής του μεταγραφικού παράγοντα pCREB, στα ίδια κύτταρα όπου παρατηρήθηκε η αύξηση της nNOS. Επιπροσθέτως τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι το επόμενο βήμα μετά την ενεργο­ποίηση των GABA-A υποδοχέων είναι η διάνοιξη των τύπου L τασεο-εξαρτώμενων διαύλων ιόντων ασβεστίου, καθόσον ο αποκλεισμός τους ανέστειλε την μέσω GABA-A προκαλούμενη αύξηση της nNOS και του pCREB. Τα αποτελέσματά μας αυτά οδηγούν στη διατύπωση του παρακάτω μοριακού μηχανισμού: Η διέγερση των GABA-A υποδοχέων οδηγεί σε εκπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης που συνε­πάγεται διάνοιξη των τύπου L τασεο-εξαρτώμενων διαύλων ασβεστίου. Η είσοδος ιόντων ασβεστίου από τους διαύλους αυτούς έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της ενδοκυττάριας συγκέντρωσης του ασβεστίου και την ενεργοποίηση διαφόρων κινασών που φωσφορυ­λιώνουν τον μεταγραφικό παράγοντα CREB. Ο ενεργο­ποιημένος CREB (pCREB) στη συνέχεια οδηγεί σε επαγωγή του γονιδίου της nNOS και σε αύξηση της πρωτεΐνης. Βρέθηκε, επίσης, ότι o pCREB μέσω του παραπάνω μονοπατιού οδηγεί σε αύξηση και του BDNF, ενός σημαντικού νευρικού μορφογενετικού παράγοντα, ο οποίος είναι γνωστό συμμετέχει στη ρύθμιση της nNOS. Με βάση τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής, οι υποδοχείς GABA-A, οι τασεο-εξαρτώμενοι δίαυλοι ασβεστίου τύπου L, το ενδοκυττάριο ασβέστιο, ο μεταγραφικός παράγοντας pCREB αλλά και ο BDNF, αναδεικνύονται ως σημαντικοί ρυθμιστικοί παράγοντες της έκφρασης της nNOS στον φλοιό του εγκεφάλου κατά τη φάση της ανάπτυξης αμέσως μετά τη γέννηση

Υπολογιστική προσομοίωση αστικής επέκτασης με χρήση ασαφών κυψελοειδών αυτομάτων

It is of major importance that urban growth occurs in a planned way maximizing the benefits for urban population while minimizing both environmental and economical cost. This requires accurate and realistic estimations of the urbanization process and this is what urban models do. The term modeling refers to creating a strictly defined analog of real world by subtraction and provides simulations and future projections under identifiable assumptions to suggest what the future might be like. Nevertheless, there is no rigorous framework for modeling such a spatio-temporal phenomenon as urban growth since there lies great inherent spatial, temporal and decision-making heterogeneity, which results from socio- economic and historical heterogeneity itself. Apparently, our knowledge, is not really describing urban growth dynamics in general, but instead the part of the urban growth dynamics that have already occurred and have been observed and experienced. What is more, knowledge about the operational scale(s) of urban form and process, and the interaction and parallelism among different scales, is poor, partially due to the recurring problem of lacking spatially detailed data. Apart from dealing with the above mentioned issues, for a model to be useful it should not only provide accurate estimations but also express both its results and its mechanism – relations, interactions and assumptions - in an open, visible, explicit and comprehensible way in order to be challenged by knowledgeable people. For these reasons a modeling framework has been developed, CaFe (Cellular Automata - Fuzzy Engine) whose goal is to: • Be reliable and realistic. This means to provide accurate estimations for the future urban cover and reproduce efficiently the spatio-temporal patterns of the urban growth dynamics • Be open and adaptable to the user’s requirements. This is to: - describe the model’s mechanisms and the workflow in simple and comprehensible terms and - support the population of alternative scenarios • Be easy to use and resilient to the case study limitations, more specifically to: - sustain a generic versatile form, disengaged from severe data limitations and - use knowledge base in such form that it can be reduced or extended. The proposed model is rule-based and supports spatio-temporal rules that may be either data-driven or empirical. As a result the knowledge base may fit better to reality allowing the user to overcome possible data limitations - which lead to lacking of specific knowledge - by using exogenous knowledge adapted to the model according to empirical similarity patterns. What allows the desired objectives to be accomplished is the combination of the descriptive strength of Fuzzy Logic and the computational strength of Cellular Automata. The model applies an innovative workflow to connect the input and the output variables. All input variables are merged in a single thematic layer, the ‘urbanization suitability’, which defines the potentials of each area to develop. To do so, the model utilizes Sensitive Sum; a new fuzzy operator that is developed to employ a dynamic parallel connection between the effects of separate input variables while taking into account their statistical correlation. As a result the model does not require certain variables/data to run while it implements a reducible/extensible form of Knowledge Base which can include both data-driven and empirical rules. The simulation engine is separated by the suitability calculator and incorporates advanced Cellular Automata techniques. These techniques apply spatio-temporal multi radius transition functions and support action in distance. Specifically, on top of the ‘traditional’ cellular automata, CaFe introduces directional cellular automata and adopts pseudo-agent behavior. CaFe is applied in the broader area of Mesogia in east Attica (Athens-Greece) using real data for 1988, 2000 και 2007. More specifically, the model was structured and calibrated for 1988-2000 and was applied for 2000-2007 και 1988-2007. During these periods, urban cover grew by 66%, 66% and 200% respectively, composing thus a challenging case study. Nevertheless, CaFe manages to map urban cover successfully and to efficiently simulate urban growth while scoring high fitting indicators and retaining a stable average error.Είναι εξαιρετικά σημαντικό, η αστική επέκταση να λαμβάνει χώρα με έναν σχεδιασμένο τρόπο, μεγιστοποιώντας τα οφέλη για τον αστικό πληθυσμό, ελαχιστοποιώντας παράλληλα τόσο τα οικονομικά όσο και τα περιβαλλοντικά κόστη. Για να γίνει αυτό χρειάζονται ακριβείς και ρεαλιστικές εκτιμήσεις της αστικής επέκτασης και ευσταθή μοντέλα προσομοίωσης. Η μοντελοποίηση αναφέρεται στην δημιουργία ενός αυστηρά ορισμένου ανάλογου της πραγματικότητας δια μέσου της αφαιρετικής διαδικασίας για να παρέχει προσομοιώσεις και προβολές στο μέλλον υπό συγκεκριμένες θεωρήσεις και να δώσει μια εκτίμηση του πως μπορεί να μοιάζει το μέλλον. Δεν υπάρχει ωστόσο κάποιο σαφές πλαίσιο για την μοντελοποίηση ενός συνθέτου χώρο-χρονικού φαινομένου όπως η αστική επέκταση, καθώς υπάρχει σημαντική ενδογενής χωρική και χρονική ετερογένεια αλλά και ετερογένεια σε επίπεδο λήψης αποφάσεων. Παράλληλα, οι γνώσεις μας φαίνεται ότι δεν περιγράφουν την δυναμική της αστικής επέκτασης στο σύνολο της, αλλά μόνο το τμήμα της που έχει παρατηρηθεί και καταγραφεί. Επιπλέον, η γνώση μας για τις διαφορετικές λειτουργικές κλίμακες του αστικού τύπου, των αστικών διαδικασιών και την αλληλεπίδραση των διαφόρων κλιμάκων, είναι ελλιπής, ανάμεσα στα άλλα, εξαιτίας της έλλειψης λεπτομερών χωρικών δεδομένων. Συν τοις άλλοις προκείμενου ένα μοντέλο να είναι χρήσιμο, πρέπει όχι μόνο να παρέχει ακριβείς εκτιμήσεις άλλα και να περιγράφει τα αποτελέσματα και τους μηχανισμούς του - τις σχέσεις, τις αλληλεπιδράσεις και τις θεωρήσεις - με έναν ανοιχτό εμφανή και κατανοητό τρόπο έτσι ώστε να μπορούν να αμφισβητηθούν. Για τους παραπάνω λογούς εξελίχθηκε ένα πλαίσιο μοντελοποίησης της αστικής επέκτασης με το κωδικό όνομα CaFe (Cellular Automata Fuzzy Engine), ο στόχος του οποίου είναι: • Να είναι αξιόπιστο και ρεαλιστικό. Δηλαδή να παρέχει ακριβείς εκτιμήσεις για την μελλοντική αστική κάλυψη και να αναπαράγει αποδοτικά τα υποκείμενα χώρο-χρονικά πρότυπα της δυναμικής της αστικής επέκτασης • Να είναι ανοιχτό και προσαρμόσιμο στις επιθυμίες του χρήστη. Αυτό περιλαμβάνει: - να περιγράφει τους μηχανισμούς του μοντέλου και την ροή της πληροφορίας με απλό και κατανοητό τρόπο και - να υποστηρίζει την προσομοίωση εναλλακτικών σεναρίων αστικής επέκτασης • Να είναι εύχρηστο και ελαστικό απέναντι στους περιορισμούς της μελέτης, δηλαδή: - να διατηρεί μια προσαρμόσιμη μορφή ώστε να μην υπόκειται σε σημαντικούς περιορισμούς δεδομένων και - να χρησιμοποιεί μια μορφή γνώσης, τέτοια ώστε να μπορούν να προστεθούν ή να αφαιρεθούν κανόνες χωρίς να επηρεάζεται ο πυρήνας της γνώσης. Το προτεινόμενο μοντέλο αναπαριστά την γνώση σε μορφή κανόνων οι οποίοι μπορεί να είναι εμπειρικοί η εξαγόμενοι εκ των δεδομένων. Επίσης μπορεί να είναι χώρο-χρονικά μεταβαλλόμενοι. Ως εκ τούτου η βάση γνώσης (το σύνολο των κανόνων) μπορεί να ταιριάξει καλύτερα στην πραγματικότητα, επιτρέποντας στον χρήστη να υπερβεί πιθανές ελλείψεις δεδομένων εισάγοντας εξωγενή γνώση, προσαρμοσμένη στο μοντέλο διαμέσου εμπειρικών προτύπων ομοιότητας. Παράλληλα, εφαρμόζεται μια καινοτόμα σύνδεση μεταξύ των εξωγενών παραμέτρων (των μεταβλητών εισόδου) και του συστήματος προσομοίωσης της αστικής κάλυψης (μεταβλητή εξόδου). Όλες οι μεταβλητές εισόδου συγχωνεύονται σε μια μονό εσωτερική μεταβλητή την ‘καταλληλότητα προς αστικοποίηση’ που καθορίζει την δυνατότητα κάθε περιοχής να αναπτυχθεί Για να γίνει αυτό εξελίχθηκε ο τελεστής ‘ευαίσθητο άθροισμα’ ένας νέος ασαφής τελεστής που εφαρμόζει μια δυναμική παράλληλη συνδεσμολογία μεταξύ των διαφορετικών μεταβλητών, λαμβάνοντας υπόψη τη μεταξύ τους στατιστική συσχέτιση. Σαν αποτέλεσμα δεν απαιτούνται συγκεκριμένες μεταβλητές ενώ υποστηρίζεται μια μορφή βάσης γνώσης που μπορεί εύκολα να επεκταθεί ή να περιορισθεί. Ο μηχανισμός προσομοίωσης διαχωρίζεται από τον υπολογισμό της ‘καταλληλότητας προς αστικοποίηση’ και ενσωματώνει εξελιγμένες τεχνικές κυψελοειδών αυτομάτων. Αυτές εφαρμόζουν χώρο-χρονικές συναρτήσεις μετάβασης με μεταβλητή ακτίνα και υποστηρίζουν ‘δράση από απόσταση’. Ειδικότερα, εκτός από τα ‘κλασσικά’ κυψελοειδή αυτόματα, το μοντέλο εισάγει την χρήση κυψελοειδών αυτομάτων που δρουν κατά κατεύθυνση ενώ υιοθετεί επιπλέον συμπεριφορά ψευδό-πρακτόρων. Το μοντέλο εφαρμόσθηκε για την ευρύτερη περιοχή των Μεσογείων στην ανατολική Αττική με πραγματικά δεδομένα για τα έτη 1988, 2000 και 2007. Ειδικότερα το CaFe δομήθηκε και βαθμονομήθηκε με δεδομένα για την περίοδο 1988-2000 και ακολούθως εφαρμόσθηκε για τις περιόδους 2000-2007 και 1988-2007. Σε αυτές τις περιόδους, η αστική κάλυψη αυξήθηκε κατά 66%, 66% και 200%) αντίστοιχα καθιστώντας έτσι την προσομοίωσή της ιδιαίτερα δύσκολη. Και στις τρεις περιόδους/εφαρμογές ωστόσο, το μοντέλο αποτυπώνει με επιτυχία την δυναμική της αστικής επέκτασης ενώ προσομοιώνει την αστική ανάπτυξη με ικανοποιητική ακρίβεια επιτυγχάνοντας υψηλούς δείκτες προσαρμογής άλλα και σχετικά σταθερό μέσο σφάλμα στις διαφορετικές εφαρμογές

Religiosity and students’ acceptance of evolution

We aimed to examine the acceptance of evolution and its relationship with religiosity among Greek biology university students and whether the attendance of an evolutionary biology course could affect the acceptance of evolution. In Greece the teaching of evolution has been downgraded from secondary education for years and Greeks exhibit a strong religiosity. Biology university students are those that will later, after their graduation, may become biology teachers in Greek secondary education. Our sample consisted of 603 Greek biology majors students. We conducted quantitative research and our research tool was developed using the MATE scale for exploring the acceptance of evolution and the CRS scale along with five more questions to investigate the level of religiosity. Results indicate that Greek biology students have a high acceptance of evolution, higher than the ones recorded in the USA and Turkey. Among them women scored less than men in the MATE scale and both are characterised as not very religious. Religiosity is negatively correlated, although not so much, with the acceptance of evolution and can predict almost ¼ of the variance in acceptance. The attendance of an evolutionary biology course seemed to be a factor that significantly affects the acceptance of evolution. © 2020 Informa UK Limited, trading as Taylor & Francis Group

Sex differences in the control of neuronal nitric oxide synthase by GABA-A receptors in the developing rat diencephalon

The nitric oxide free radical (NOradical dot), which is synthesized by neuronal nitric oxide synthase (nNOS), is known to play an important morphogenetic role in the developing rat brain. In the cortex, the levels of nNOS are regulated by phosphorylated cAMP response element binding protein (pCREB) downstream of GABA-A receptor activation. During early stages of neonatal development, binding of GABA to its type A receptors leads to depolarization of the neuronal membrane. One of the developmental processes mediated through GABA-A receptors is the sexual differentiation of the brain. In the present work, we investigated the effect of GABA-A receptor activation on nNOS and pCREB immunoreactivity in the developing diencephalon of 5-day-old male and female rats. Our results showed that in the bed nucleus of the stria terminalis activation of GABA-A receptors leads to increased numbers of nNOS, and pCREB as well as nNOS-pCREB doubly immunopositive cells only in the males while in the posterior hypothalamus this effect is observed in both sexes. The GABA-A receptor-mediated increase in nNOS and pCREB is abolished when L-type voltage-gated Ca2+ channels are blocked. These results indicate that the following mechanism could be operating in a gonadal hormone-dependent and brain area-specific manner during neonatal rat brain development: Depolarization following GABA-A receptor activation leads to opening of L-type voltage-gated calcium channels, resulting in an increased Ca2+ influx, which in turn leads to phosphorylation, and thus activation of the transcription factor CREB; the phosphorylated CREB can then induce nNOS. © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved