Mikrobiomiaineistojen analysointi CoDaCoRe-menetelmän avulla

Mikrobiomiaineistot muodostuvat mikrobiominäytteissä havaittujen eri mikrobien lukumääristä. Aineistojen tyyppillisiä piirteitä ovat suuri dimensio, nollasolut sekä mikrobien lukumäärien jakaumien vinous. Lisäksi aineistojen voidaan ajatella olevan kompositionaalisia. Tämän tutkielman tavoitteena on esitellä vastikään julkaistu uusi menetelmä mikrobiomiaineistojen analysointiin, CoDaCoRe. CoDaCoRe-menetelmän tarkoituksena on tunnistaa mahdollisimman vähälukuiset (eli "harvat") kaksi mikrobien osajoukkoa, jotka ennustavat valittua vastemuuttujaa parhaiten. Optimaaliset osajoukot määritetään aineiston perusteella joko ns. balanssien tai yhdelmien avulla. Balanssit ja yhdelmät määritellään kahteen osajoukkoon kuuluvien mikrobien havaittujen lukumäärien suhteina. Tutkielman alussa kuvataan, kuinka mikrobiomiaineistot muodostuvat sekä niiden erityispiirteitä ja haasteita. Lisäksi esitellään mikrobikoostumuksen monimuotoisuutta kuvaavia indeksejä sekä sitä, miten biomarkkereita eli biologista ilmiötä ennustavia mikrobeja voidaan tunnistaa. CoDaCoRe-menetelmän vaiheet esitellään ensin teoreettisesti. Tämän jälkeen menetelmää sovelletaan mikrobiomiaineistoon, joka on kerätty FinnBrain-syntymäkohorttitutkimuksessa 2.5 kuukauden ikäisiltä vauvoilta. CoDaCoRe-menetelmän avulla voidaan tutkia sekä binääristä että jatkuvaa vastemuuttujaa. Binäärisenä eli kaksiarvoisena vasteena käytetään synnytystapaa (alatiesynnytys vs. sektio). Jatkuvana vastemuuttujana käytetään 30 kuukautisten lasten silmänliikkeemittauksista johdettua muuttujaa, joka mittaa, kuinka usein lapsi käänsi katseensa pois pelokkaista kasvokuvista. Tutkielman tulosten perusteella alatiesynnyttäneet ja sektiolla synnyttäneet erosivat toisistaan selkeästi löydettyjen osajoukkojen suhteen. Myös silmänliikemmuuttujan tapauksessa tunnistettiin osajoukkoja, jotka pystyivät ennustamaan vastemuuttujaa. Sekä binäärisen että jatkuvan vastemuuttujan kohdalla tutkittiin, miten hyvin tunnistetut osajoukot ennustivat uusia havaintoja. Yhdelmien ennustuskyky oli vain hieman parempi verrattuna balansseihin. Sensitiivisyysanalyysina tarkasteltiin optimointialgoritmin tarvitseman siemenluvun vaikutusta löydettyihin osajoukkoihin. Valitulla siemenluvulla oli vaikusta löydettyjen osajoukkojen sisältämiin mikrobeihin

Muuttoliike diskreettiaikaisessa metapopulaatiomallissa

Tämän tutkielman päätavoitteena on esitellä yksi mallityyppi, jonka avulla voidaan tutkia metapopulaatioiden ominaisuuksia. Metapopulaatiomallissa eliön elinympäristö on jakautunut elinkelpoisiin alueisiin eli laikkuihin. Laikkujen ulkopuolella oleva ympäristö on elinkelvotonta eliölle. Laikkujen välillä voi olla muuttoliikettä. Tutkielmassa tutkitaan erityisesti mallia, jossa on kaksi laikkua. Mallityypiksi on valittu diskreettiaikainen malli. Tutkielmassa määritellään ensin diskreettiaikainen metapopulaatiomalli. Sen jälkeen tutkitaan mallin käyttäytymistä sekä kiintopisteessä että jaksollisilla radoilla. Luvussa neljä käsitellään muuttoliikettä kiintopisteessä sekä 2-jaksollisella radalla. Luvussa neljä saadaan tulos, jonka mukaan muuttoliikke ei ole aina kannattavaa. Tutkielmassa lasketaan analyyttisia tuloksia sekä tehdään numeerisia tarkasteluja Mathematica- ja R-ohjelmiston avulla

Latent profile analysis of diurnal cortisol patterns at the ages of 2, 3.5, and 5 years : Associations with childcare setting, child individual characteristics, and maternal distress

This study performed latent profile analysis from more than 4000 saliva cortisol samples collected from children at the ages of 2 (T1), 3.5 (T2), and 5 years (T3). Three clearly different cortisol profiles were identified. The largest group at every age point was the Low/Regular latent profile, in which the cortisol slopes followed typical diurnal variation. A smaller proportion of the children belonged to the latent profile with relatively Low/Flat slope, and a minority belonged to the High/Fluctuating latent group, where the overall cortisol values and variations between the slopes were clearly higher than in the other groups. Most of the children who belonged to the High/Fluctuating group were cared for at home, they had higher temperamental surgency and their mothers had more depressive symptoms than in the other latent profile groups. However, only moderate intraindividual stability in diurnal cortisol profiles was observed across the follow-up period. On average, half of the children moved between the groups from T1 to T3. Neither child temperament, social competence, nor sex explained the stability or movement between the groups across age. Variations in cortisol profiles may be caused by the child’s age, and diurnal cortisol rhythm becomes more regular along with development. Methodological issues regarding saliva cortisol research in young children are discussed. Also, more longitudinal research is needed to clarify mechanisms between environmental as well as individual factors and possible dysregulation in a child’s HPA axis functioning.peerReviewe

Negative associations between maternal prenatal hair cortisol and child socioemotional problems

Maternal prenatal distress can participate in the programming of offspring development, in which exposure to altered maternal long-term cortisol levels as measured by hair cortisol concentrations (HCC) may contribute. Yet, studies investigating whether and how maternal prenatal HCC associates with problems in child socioemotional development are scarce. Furthermore, questions remain regarding the timing and potential sex-specificity of fetal exposure to altered cortisol levels and whether there are interactions with maternal prenatal distress, such as depressive symptoms. The subjects were drawn from those FinnBrain Birth Cohort families that had maternal reports of child socioemotional problems (the Brief Infant-Toddler Social and Emotional Assessment [BITSEA] at 2 years and/or the Strengths and Difficulties Questionnaire [SDQ] at 5 years) as follows: HCC1 population: maternal mid-pregnancy HCC measured at gestational week 24 with 5 cm segments to depict cortisol levels from the previous five months (n = 321); and HCC2 population: end-of-pregnancy HCC measured 1–3 days after childbirth (5 cm segment; n = 121). Stepwise regression models were utilized in the main analyses and a sensitivity analysis was performed to detect potential biases. Negative associations were observed between maternal HCC2 and child BITSEA Total Problems at 2 years but not with SDQ Total difficulties at 5 years, and neither problem score was associated with HCC1. In descriptive analyses, HCC2 was negatively associated with Internalizing problems at 2 years and SDQ Emotional problems at 5 years. A negative association was observed among 5-year-old girls between maternal HCC1 and SDQ Total Difficulties and the subscales of Conduct and Hyperactivity/inattentive problems. When interactions were also considered, inverse associations between HCC2 and BITSEA Internalizing and Dysregulation Problems were observed in subjects with elevated prenatal depressive symptoms. It was somewhat surprising that only negative associations were observed between maternal HCC and child socioemotional problems. However, there are previous observations of elevated end-of-pregnancy cortisol levels associating with better developmental outcomes. The magnitudes of the observed associations were, as expected, mainly modest. Future studies with a focus on the individual changes of maternal cortisol levels throughout pregnancy as well as studies assessing both maternal and child HPA axis functioning together with child socioemotional development are indicated.Peer reviewe