ELABORAZIONE DEL SEGNALE IN UN RADAR HF TIPO SKYWAVE

Il segnale di un radar HF-OTH Skywave è composto da una serie di contributi che tipicamente non esistono in altre bande, quali ad esempio il rumore esterno. Inoltre in questa banda i disturbi tipici quali il clutter presentano delle caratteristiche spettrali che in altre bande non esistono: effetto Bragg. E’ evidnete perciò come sia necessario calibrare opportunamente anche l’elaborazione del segnale. A tal proposito la ricerca svolta nel tema assegnato è stata la seguente: 1. Sviluppo di modelli di generazione del rumore ambientale, cosmico e man-made 2. Sviluppo di modelli di clutter di mare basati su segnale a fase polinomiale e sinusoidale 3. Sviluppo di tecniche di elaborazione STAP del segnale radar HF OTH con metodi di inversione della matrice sia esatti che iterativi. Più precisamente con il termine rumore esterno si intende la composizione degli effetti di interferenza dovuti ai fenomeni atmosferici, alle radiazioni elettromagnetiche provenienti dalla galassia e a disturbi non intenzionali derivanti dalle attività umana. Le prime due componenti costituiscono fonti di disturbo naturale e vengono tipicamente identificate come “rumore ambientale” e sono dovute a: 1) scariche elettriche atmosferiche; 2) rumore generato dai corpi celesti (il sole ne è un classico esempio); 3) rumore derivante dalle emissioni radio provenienti dalle galassie. L’ultima componente, cosiddetta “rumore artificiale (o jamming) e interferenza di canale”, è costituita da: rumore derivante da macchinari elettrici, rumore generato all’atto dell’accensione di un motore a combustione dalla scintilla delle candele e radiazioni prodotte da sistemi di telecomunicazione (ad es. stazioni radio). E’ chiaro dunque che la caratterizzazione statistica del rumore è un passo fondamentale per poter pianificare correttamente una strategia di ricezione. Si sottolinea infine come la natura del rumore esterno abbia una marcata dipendenza geografica e temporale (segue il ciclo un decennale dell’attività solare). Nel caso HF, il clutter di mare presenta delle componenti risonanti del primo e del secondo ordine ( effetto Bragg) con un contributo sensibile nello spettro. Nel caso di clutter di terra si avrà una riga spettrale dominate a Doppler zero la cui larghezza di banda dipenderà dalla tipologia del terreno. Ciò impone un limite sulle capacità di rivelare del radar HF nei confronti di bersagli che procedono a lento moto, ossia di bersagli con Doppler prossima allo zero. Anche per il clutter è stato proposto, nel caso del mare, un modello che tiene conto della fisicità del fenomeno e che si adatta al caso di elaborazione congiunto spazio-tempo. Gli effetti dell’ interferente così ottenuto (clutter+jamming) possono essere mitigati facendo uso di tecniche di elaborazione del segnale che sfruttano l’analisi congiunta nello spazio e nel tempo: tecniche STAP (Space Time Adaptive Processing). I significativi passi in avanti condotti in questo ultimo ventennio nell’ambito della elaborazione dei segnali hanno reso queste tecniche molto interessanti. Tuttavia è bene precisare che con il termine STAP si abbracciano una serie di tecniche che fondano le loro radici su un passato solido e comune, che è quello dell’array signal processing, dal quale partono molteplici filoni di ricerca. Nella fattispecie, il problema dell’elaborazione del segnale, almeno in prima battuta, si traduce nella soluzione di un sistema lineare di dimensione pari a NxM, dove N è pari al numero degli elementi dell’array ed M è pari al numero di impulsi che si vuole processare coerentemente. I metodi di soluzione dei sistemi di equazioni lineari si dividono in generale in due gruppi: 1) metodi esatti che sono algoritmi finiti di calcolo delle radici del sistema e 2) metodi iterativi che permettono di ottenere le radici del sistema con la precisione dei processi convergenti infiniti. Nel percorso di studio sono stati utilizzati metodi appartenenti ad entrambi i gruppi. In particolare sono stati valutati i seguenti metodi iterativi: metodo di Richardson, metodo di Jacobi, Metodi di Gauss-Seidel. Mentre per i metodi diretti sono stati utilizzati il metodo di eliminazione di Gauss e il metodo del gradiente coniugato (che è uno dei metodi di Krylov). Riguardo quest’ultimo metodo va specificato che, sebbene si tratti di un metodo esatto, è stato utilizzato alla stregua di un metodo iterativo, fornendo risultati superiori ad ogni altro metodo utilizzato. In particolare è riuscito dove gli altri metodi hanno fallito e laddove è possibile effettuare un paragone si riportano considerevoli guadagni in termini di tempo macchina di esecuzione. In conclusione il lavoro svolto si può suddividere in due gradi filoni: 1. Simulazione del segnale radar HF OTH, che è stata estesa al caso più generico di array 2D; 2. Elaborazione STAP del segnale radar HF OTH con metodi di inversione della matrice sia esatti che iterativi. I risultati ottenuti mettono in evidenza come i metodi di Krylov, e nella fattispecie la versione per matrici definite positive: il metodo del gradiente coniugato, siano metodi promettenti e degni di ulteriori investigazion

Microparticles harboring sonic hedgehog: Role in angiogenesis regulation

Sonic Hedgehog (Shh) is a morphogen involved in embryonic development of nervous system. Also, it has been shown that recombinant Shh can modulate angiogenesis under ischemic conditions. However, angiogenic effects of endogenous Shh have not been completely elucidated. Using small membrane-derived vesicles expressing Shh (MPsShh+), we have shown that, although MPsShh+ decrease endothelial cell proliferation and migration, they are able to favour angiogenesis through the increase of both endothelial cell adhesion and expression of pro-angiogenenic factors. Activation of proteins implicated in cell adhesion, such as Rho A, as well as upregulation of pro-angiogenic factors were sensitive to inhibition of Shh pathway. Although whole composition of MPsShh+ needs to be characterized to understand potential effects of MPsShh+, these results highlight a new role of MPsShh+ in vascular pathophysiology and may have significant implication for therapy in pathologies associated with altered angiogenesis in order to re-address angiogenic switch

State of the art in digitization of historical maps and analysis of their metric content

The present work discuss the digitization and georeferencing of the cartographic heritage preserved in the public archives, with special attention to image quality, support deformation analysis and metric content verification. The use of the photogrammetric techniques is suggested, with some applications to the Sabaudian cadastre

Engineered microparticles bearing the morphogen Sonic Hedgehog protect endothelial cells against actinomycin D-induced apoptosis

It has been reported that microparticles generated from T lymphocytes undergoing activation and apoptosis, bear the morphogen Sonic Hedgehog (MPsShh+), and possessed the dual ability to increase NO and reduce ROS productions. Here, we investigated whether MPsShh+ protected human umbical vein endothelial cells (HUVECs) against actinomycin D (ActD)-induced apoptosis. MPsShh+ were obtained by activation of human lymphocyte with phytohemagglutinin and then, by stimulation with phorbol-12 myristate-13 acetate and ActD. HUVECs were grown for 24 h in absence or presence of pro-apoptotic agent, ActD (1 μg/mL), and/or 10 μg protein/mL of MPsShh+. Apoptosis evaluation was based on flow cytometry, TUNEL labelling and cytochrome c release. We showed that MPsShh+ treatment significantly prevented HUVECs apoptosis evoked by ActD. Also, caspases inhibitor z-vad.fmk (50 μM ) reduced cell death either in presence or in absence of MPsShh+, indicating the implication of caspases in ActD-induced apoptosis. To investigate the implication of Shh pathway in this effect, its agonist SAG and its antagonist CUR61414 were tested. SAG reduced apoptosis in a dose-dependent manner; by itself, CUR61414 had no effect on its own but abolished the antiapoptotic effect of MPsShh, revealing a contribution of Shh pathway. In contrast, MPsShh+ were still able to reduce apoptosis in the presence of NO synthase inhibitor, L-NA (100 μM ), or when the PI3-kinase and ERK were inhibited with LY294002 (10 μM ) and U0126 (10 μM ) respectively, showing that these pathways were not associated with protection against apoptosis. Besides, we explored changes in ROS production at different times, by electronic paramagnetic resonance. ROS levels were increased in ActD-treated cells at 2 h and 10 h. This elevation was prevented by MPsShh+ only at 2 h. When sources of ROS, xanthine oxidase, NAD(P)H oxidase and respiratory chain complex I, were inhibited using allopurinol (50 μM ), apocynin (100 μM ) and rotenone (5 μM), respectively, we found that only rotenone reduced ActD-induced apoptosis. Also, the superoxide dismutase (SOD) mimetic, MnTMPyP (100 μM ), reduced ActD-evoked cell death and the protective effect of MPsShh+. These results indicate that, under these experimental conditions, MPsShh+ may act in the early phase of apoptosis at mitochondrial level and behave as a SOD mimetic. These findings provide additional mechanisms by which MPsShh+ exert their vasculoprotective effects, preserving integrity of endothelial monolayer. Supported by ANR-07-PHYSIO-010-01

The role of Smoothened and Hh signaling in neovascularization

New vessel formation plays a key role not only in physiological processes such as embryonic development and wound repair but also during several pathological situations. In this respect, favoring neovascularization represents a promising therapeutic approach that would allow inducing tissue repair. Among the candidate proteins able to modulate neovascularization, evidence show that the administration of recombinant hedgehog (Hh) protein, gene, or cell therapy based on Hh transfer or using extracellular vesicles as vectors enhance new vessel formation. Here, we summarized the role of Hh pathway on angiogenesis and its therapeutic potential during myocardial infarction and diabetes

Internalization and induction of antioxidant messages by microvesicles contribute to the antiapoptotic effects on human endothelial cells

Microvesicles are plasma membrane-derived fragments released from various cell types during activation and/or apoptosis and posses the ability to deliver biological information between cells. Microvesicles generated from T lymphocytes undergoing activation and apoptosis bear the morphogen Sonic Hedgehog, and exert a beneficial potential effect on the cardiovascular system through their dual capacity to increase nitric oxide and reduce reactive oxygen species production. This study investigated the effect of microvesicles on the apoptosis of human umbilical vein endothelial cells triggered by actinomycin D. Microvesicles prevented apoptosis induced by actinomycin D by modulating reactive oxygen species production: during the early phase of apoptosis, microvesicles might act directly as reactive oxygen species scavengers, owing to their ability to carry active antioxidant enzymes, catalase, and isoforms of the superoxide dismutase. Furthermore, their effects were associated with the ability to increase the expression of manganese-superoxide dismutase in endothelial cells, through the internalization process. Interestingly, microvesicles bearing Sonic Hedgehog induced cytoprotection in endothelial cells through the activation of the Sonic Hedgehog pathway. These findings provide additional evidence that microvesicles from T lymphocytes exert their vasculoprotective effects by promoting internalization and induction of antioxidant messages to the endothelial monolayer

Sonic Hedgehog Pathway as a Target for Therapy in Angiogenesis-Related Diseases

Hedgehog (Hh) proteins belong to a class of morphogens involved in many biological processes during embryonic development; they are relatively silent during normal adult life although they may be recruited postnatally in response to tissue injury. Three secreted proteins have been identified: Sonic hedgehog (Shh), Desert hedgehog and Indian hedgehog. The interaction of Hh ligand with its receptor Patched-1 triggers the activation of smoothened and initiates transduction events that lead to the regulation of transcriptional factors belonging to the Gli family. Hh pathway orchestrates both coronary development and adult coronary neovascularisation by controlling the expression of multiple proangiogenic genes and anti-apoptotic cytokines. Shh pathway enhances the recruitment of endothelial progenitor cells in addition to the mechanisms described for other Hh and concurs to its myocardial protection. In cerebral ischemia, Hh mimicking molecules has been reported to limit damages caused by vessel occlusion. Besides, Shh carried by microparticles corrects endothelial injury through nitric oxide release. Anomalous activations of Hh pathway are implicated in various types of tumours including medulloblastoma, carcinoma of esophagus, stomach, pancreas and colon. Hh can influence angiogenesis in both positive and negative manner and they may have implication for therapeutic strategies to treat either ischemic or cancer diseases