Non-linear autonomous systems of differential equations and Carleman linearization procedure

AbstractThe non-linear autonomous of differential equations ẋi=∑jaijxj+∑j,kbijkxjxk(ẋi=dxi/dt, i, j, k= 1,2,…n) which plays an important role in chemical kinetics and other fields of physics (turbulence and plasma physics) is investigated using the Carleman linearization procedure

The converse problem for the multipotentialisation of evolution equations and systems

We propose a method to identify and classify evolution equations and systems that can be multipotentialised in given target equations or target systems. We refer to this as the {\it converse problem}. Although we mainly study a method for $(1+1)$-dimensional equations/system, we do also propose an extension of the methodology to higher-dimensional evolution equations. An important point is that the proposed converse method allows one to identify certain types of auto-B\"acklund transformations for the equations/systems. In this respect we define the {\it triangular-auto-B\"acklund transformation} and derive its connections to the converse problem. Several explicit examples are given. In particular we investigate a class of linearisable third-order evolution equations, a fifth-order symmetry-integrable evolution equation as well as linearisable systems.Comment: 31 Pages, 7 diagrams, submitted for consideratio

A unification in the theory of linearization of second order nonlinear ordinary differential equations

In this letter, we introduce a new generalized linearizing transformation (GLT) for second order nonlinear ordinary differential equations (SNODEs). The well known invertible point (IPT) and non-point transformations (NPT) can be derived as sub-cases of the GLT. A wider class of nonlinear ODEs that cannot be linearized through NPT and IPT can be linearized by this GLT. We also illustrate how to construct GLTs and to identify the form of the linearizable equations and propose a procedure to derive the general solution from this GLT for the SNODEs. We demonstrate the theory with two examples which are of contemporary interest.Comment: 8 page

Proteomic changes in serum of first onset, antidepressant drug-naïve major depression patients

Major depressive disorder (MDD) is a complex and multi-factorial disorder. Although genetic factors and other molecular aspects of MDD have been widely studied, the underlying pathological mechanisms are still mostly unknown. We sought to investigate the pathophysiology of MDD by identifying and characterising serum molecular differences and their correlation to symptom severity in first onset, antidepressant drug-naïve MDD patients. We performed an exploratory molecular profiling study on serum samples of MDD patients and controls using multiplex immunoassay and label-free liquid chromatography mass spectrometry in data independent mode (LC-MSE). We included two independent cohorts of first onset, antidepressant drug-naïve MDD patients (n = 23 and 15) and matched controls (n = 42 and 21) in our study in order to validate the results. The main outcome included the following list of circulatory molecules changing and/or correlating to symptom severity: angiotensin-converting enzyme, acute phase proteins (e.g. ferritin and serotransferrin), brain-derived neurotrophic factor, complement component C4-B, cortisol, cytokines (e.g. macrophage migration inhibitory factor and interleukin-16), extracellular newly identified receptor for advanced glycosylation end products-binding protein, growth hormone and superoxide dismutase-1. This study provides evidence of an increased pro-inflammatory and oxidative stress response, followed by a hyperactivation of the HPA-axis in the acute stages of first onset MDD, as well as a dysregulation in growth factor pathways. These findings help to elucidate MDD related pathways in more detail and further studies may lead to identification of novel drug targets, inc

Jejunal microvilli atrophy and reduced nutrient transport in rats with advanced liver cirrhosis: improvement by Insulin-like Growth Factor I

BACKGROUND: Previous results have shown that in rats with non-ascitic cirrhosis there is an altered transport of sugars and amino acids associated with elongated microvilli. These alterations returned to normal with the administration of Insulin-Like Growth Factor-I (IGF-I). The aims of this study were to explore the evolution of these alterations and analyse the effect of IGF-I in rats with advanced cirrhosis and ascites. Thus, jejunal structure and nutrient transport (D-galactose, L-leucine, L-proline, L-glutamic acid and L-cystine) were studied in rats with ascitic cirrhosis. METHODS: Advanced cirrhosis was induced by CCl(4 )inhalation and Phenobarbital administration for 30 weeks. Cirrhotic animals were divided into two groups which received IGF-I or saline during two weeks. Control group was studied in parallel. Jejunal microvilli were studied by electron microscopy. Nutrient transport was assessed in brush border membrane vesicles using (14)C or (35)S-labelled subtracts in the three experimental groups. RESULTS: Intestinal active Na(+)-dependent transport was significantly reduced in untreated cirrhotic rats. Kinetic studies showed a decreased V(max )and a reduced affinity for sugar and four amino acids transporters (expressed as an increased K(t)) in the brush border membrane vesicles from untreated cirrhotic rats as compared with controls. Both parameters were normalised in the IGF-I-treated cirrhotic group. Electron microscopy showed elongation and fusion of microvilli with degenerative membrane lesions and/or notable atrophy. CONCLUSIONS: The initial microvilli elongation reported in non ascitic cirrhosis develops into atrophy in rats with advanced cirrhosis and nutrient transports (monosaccharides and amino acids) are progressively reduced. Both morphological and functional alterations improved significantly with low doses of IGF-I

Ergebnisbericht der GeMSeHeCo-Studie: Gesundheitskompetenz und Barrieren während der Corona-Pandemie aus Sicht der Selbsthilfe

Hintergrund und Zielsetzung: Die Forschung zur Gesundheitskompetenz bei Menschen mit chronischer Erkrankung oder Behinderung gewinnt zunehmend an Bedeutung. Personen dieser vulnerablen Bevölkerungsgruppe gehören häufig einer Selbsthilfegruppe an. Die derzeitige Corona-Pandemie stellt große Herausforderungen an Menschen mit chronischer Erkrankung oder Behinderung insbesondere im Umgang mit gesundheitsbezogenen Informationen und im Zugang zum Gesundheitswesen. Ziel der GeMSeHeCo-Studie ist daher, Erfahrungen im Umgang mit analogen und digitalen Gesundheitsinformationen und das Informationssuchverhalten von Mitgliedern der Selbsthilfe zu erfassen. Auch stehen wahrgenommene Barrieren im Gesundheitswesen vor und während der Corona-Pandemie sowie die Rolle und Unterstützungsmöglichkeiten der Selbsthilfe bei der Suche nach Gesundheitsinformationen und Förderung der (digitalen) Gesundheitskompetenz der Mitglieder im Fokus. Methodik: Im Rahmen einer qualitativen Primärerhebung wurden bundesweit zwischen Juli bis Oktober 2020 telefonisch leitfadengestützte Interviews mit n=12 Mitgliedern von Selbsthilfegruppen für Menschen mit chronischer Erkrankung oder Behinderung sowie n=19 Vertreter*innen von Selbsthilfeorganisationen für Menschen mit chronischer Erkrankung oder Behinderung geführt. Die Interviews wurden basierend auf der qualitativen strukturierenden Inhaltsanalyse nach Kuckartz mittels der Software MAXQDA ausgewertet. Ergebnisse: Die Ergebnisse der Studie weisen auf heterogene Erfahrungen der Vertreter*innen der Selbsthilfe bezüglich der Gesundheitskompetenz ihrer Mitglieder hin. Langjährige Mitglieder weisen gute Kompetenzen im Umgang mit analogen und digitalen Gesundheitsinformationen auf. Wohingegen neue Mitglieder aus Sicht der Vertreter*innen der Selbsthilfe häufiger vor Herausforderungen beim Finden, Verstehen, Beurteilen und Anwenden von Informationen bezüglich der Corona-Pandemie stehen. Als Informationsquelle für Gesundheitsinformationen werden die Verwendung unterschiedlicher allgemeiner (bspw. Austausch mit Expert*innen unterschiedlicher Fach(arzt)disziplinen bei bspw. Kongressen, Vorträgen) und digitaler Quellen (bspw. Seminare im Onlineformat, Webseiten offizieller Stellen wie bspw. des Robert Koch-Instituts) angegeben. Die Suche nach gesundheitsbezogenen Informationen vor und nach dem Arztbesuch kann aus Sicht der Vertreter*innen der Selbsthilfe Auswirkungen auf den Besuch beim Arzt/bei der Ärztin haben. Als positive Auswirkung wird u. a. die Kommunikation auf Augenhöhe zwischen dem ärztlichen Personal und den Patienten*innen berichtet. Als negative Auswirkung wird die häufig fehlende Wertschätzung und Anerkennung der Informationssuche durch die Selbsthilfemitglieder von dem ärztlichen Personal genannt. Die Ergebnisse weisen auf strukturelle und finanzielle Barrieren im Gesundheitswesen sowie Zugangs- und Umweltbarrieren in der Gesundheitsversorgung vor und während der Corona-Pandemie hin. Die gegenseitige Unterstützung innerhalb der Selbsthilfegruppe und das Angebot von Hilfestellungen wurde als bedeutende Rolle der Selbsthilfe bei der Suche nach Gesundheitsinformationen genannt. Während der Corona-Pandemie wurden von den Vertreter*innen der Selbsthilfe Beratungen über Telefon oder Video sowie die digitale Bereitstellung und Diskussion von Gesundheitsinformationen als Alternative zu physischen Treffen und analogen Gesundheitsinformationen angeboten. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse der GeMSeHeCo-Studie heben die Relevanz der Selbsthilfe bei der Förderung der Gesundheitskompetenz ihrer Mitglieder hervor. Während der Corona-Pandemie gilt es besonders auf die individuellen Bedürfnisse, Probleme und Wünsche der Mitglieder einzugehen. Um Menschen mit Beeinträchtigung auch in der Pandemie ausreichend Hilfestellungen im Umgang mit Gesundheitsinformationen anbieten und die Teilhabe an Gesundheit ermöglichen zu können, sind vermehrt digitale Angebote erforderlich. Für Personen innerhalb der Selbsthilfe, die aufgrund ihres Alters, ihrer technischen Ausstattung oder Sprachbarrieren (digitale) Gesundheitsinformationen nur eingeschränkt verstehen und durch webbasierte Angebote nicht erreicht werden können, bedarf es der Unterstützung durch die Selbsthilfe bspw. durch telefonische Kontaktaufnahme und die Übersetzung der erforderlichen Gesundheitsinformationen in bspw. Leichte oder andere Landessprachen

Drug discovery for psychiatric disorders using high-content single-cell screening of signaling network responses ex vivo

There is a paucity of efficacious new compounds to treat neuropsychiatric disorders. We present a novel approach to neuropsychiatric drug discovery based on high-content characterization of druggable signaling network responses at the single-cell level in patient-derived lymphocytes ex vivo. Primary T lymphocytes showed functional responses encompassing neuropsychiatric medications and central nervous system ligands at established (e.g., GSK-3?) and emerging (e.g., CrkL) drug targets. Clinical application of the platform to schizophrenia patients over the course of antipsychotic treatment revealed therapeutic targets within the phospholipase C?1-calcium signaling pathway. Compound library screening against the target phenotype identified subsets of L-type calcium channel blockers and corticosteroids as novel therapeutically relevant drug classes with corresponding activity in neuronal cells. The screening results were validated by predicting in vivo efficacy in an independent schizophrenia cohort. The approach has the potential to discern new drug targets and accelerate drug discovery and personalized medicine for neuropsychiatric conditions

Models and metaphors: complexity theory and through-life management in the built environment

Complexity thinking may have both modelling and metaphorical applications in the through-life management of the built environment. These two distinct approaches are examined and compared. In the first instance, some of the sources of complexity in the design, construction and maintenance of the built environment are identified. The metaphorical use of complexity in management thinking and its application in the built environment are briefly examined. This is followed by an exploration of modelling techniques relevant to built environment concerns. Non-linear and complex mathematical techniques such as fuzzy logic, cellular automata and attractors, may be applicable to their analysis. Existing software tools are identified and examples of successful built environment applications of complexity modelling are given. Some issues that arise include the definition of phenomena in a mathematically usable way, the functionality of available software and the possibility of going beyond representational modelling. Further questions arising from the application of complexity thinking are discussed, including the possibilities for confusion that arise from the use of metaphor. The metaphor of a 'commentary machine' is suggested as a possible way forward and it is suggested that an appropriate linguistic analysis can in certain situations reduce perceived complexity