DeepGraphDMD: Interpretable Spatio-Temporal Decomposition of Non-linear Functional Brain Network Dynamics

Functional brain dynamics is supported by parallel and overlapping functional network modes that are associated with specific neural circuits. Decomposing these network modes from fMRI data and finding their temporal characteristics is challenging due to their time-varying nature and the non-linearity of the functional dynamics. Dynamic Mode Decomposition (DMD) algorithms have been quite popular for solving this decomposition problem in recent years. In this work, we apply GraphDMD -- an extension of the DMD for network data -- to extract the dynamic network modes and their temporal characteristics from the fMRI time series in an interpretable manner. GraphDMD, however, regards the underlying system as a linear dynamical system that is sub-optimal for extracting the network modes from non-linear functional data. In this work, we develop a generalized version of the GraphDMD algorithm -- DeepGraphDMD -- applicable to arbitrary non-linear graph dynamical systems. DeepGraphDMD is an autoencoder-based deep learning model that learns Koopman eigenfunctions for graph data and embeds the non-linear graph dynamics into a latent linear space. We show the effectiveness of our method in both simulated data and the HCP resting-state fMRI data. In the HCP data, DeepGraphDMD provides novel insights into cognitive brain functions by discovering two major network modes related to fluid and crystallized intelligence.Comment: Published in MICCAI 202

Arkipäiväisten tapaturmien jälkeinen traumaoireilu ja psykososiaalisen tuen tarve

Tausta: Tapaturman uhreja hoidetaan fyysisesti, mutta psyykkinen kuormitus jää helposti huomioimatta etenkin pienissä tapaturmissa. Tapaturman mittavuudesta riippumatta uhri voi kokea kovaa kipua kuten myös pelkoa ja avuttomuutta. Tutkimusten mukaan sosiaalinen tuki on yhteydessä toipumiseen kuormittavasta kokemuksesta. Tapaturman jälkeen parasta sosiaalista tukea ovat tunkeilematon läsnäolo ja uhrin kuunteleminen. Tutkimuksessa kysyttiin 1) havaitaanko tapaturmaista kipua kokeneilla traumaoireilua, 2) kokevatko ihmiset saavansa riittävästi psykososiaalista tukea tapaturman jälkeen sekä 3) ovatko koettu tuki tai psykososiaaliset muuttujat yhteydessä traumaoireilun määrään. Aineisto: Suomenkieliseen verkkokyselyyn osallistui 149 vastaajaa, joista 21 prosenttia oli naisia ja 79 prosenttia miehiä. Iältään he olivat 16-64-vuotiaita. Vapaa-ajan tapaturman kokeneita oli 56 prosenttia, työtapaturman kokeneita 24 prosenttia ja liikennetapaturman kokeneita 19 prosenttia aineistosta. Muuttujat: Traumaoireet jäsennettiin traumaperäisen stressihäiriön (PTSD) mukaan ja mitattiin IES-R-kysymyspatteristolla, joka sisältää kysymykset kolmesta oireluokasta: välttämiskäyttäytyminen, ylivirittyneisyys sekä tapahtuman uudelleen eläminen ja mieleentunkevuus. Tapahtuma-aikaisia tuntemuksia ja käsityksiä kartoitettiin kysymyksillä koetusta kivusta, pelosta, avuttomuudesta, häpeästä, oman kehon pettämisestä sekä invalidisoitumisen pelosta ja hengenvaarasta. Henkinen tuki jäsennettiin formaalin ja informaalin sosiaalisen tuen mukaan. Tuki käsitettiin psykososiaalisena eli terapeuttisena ja kuntoutukseen myönteisesti vaikuttavana vuorovaikutuksena. Tutkimusmenetelmät: Aineiston kvantitatiivinen analyysi tarkasteli deskriptiivisesti muuttujien välisiä yhteyksiä. Tarkemmin yhteyksiä tarkasteltiin logistisella regressioanalyysillä. Merkittävimmät tulokset: Vastaajista kymmenen prosenttia kärsi huomattavasta määrästä traumaoireita. Koko aineistossa eniten havaittiin välttämiskäyttäytymistä. Traumaoireilun kanssa korreloivat erityisesti tapahtuman aikana koettu pelko ja tapahtuman jälkeen koettu läheisille puhumisen vaikeus. Työn ja opiskelun ulkopuolella oleminen oli yhteydessä traumaoireiden määrään. Huomattavan oireilun raja-arvo ei ylittynyt yhdessäkään urheilu- tai liikuntatapaturman tapauksessa. Tapaturman jälkeinen sosiaalinen tuki arvioitiin yleisesti puutteelliseksi. Läheisten tuki arvioitiin keskimäärin riittävämmäksi kuin hoitohenkilökunnalta saatu tuki. Neljä prosenttia kertoi saaneensa virallista kriisiapua tai terapiaa tapaturmaan liittyen. 81 prosenttia oli keskustellut kokemuksestaan siinä yhteisössä, johon tapaturma liittyi. Johtopäätökset: Tulokset tukevat aikaisempaa tutkimusta siitä, että tapaturmaisesta kipukokemuksesta puhuminen voidaan kokea vaikeaksi. Tapahtuman jälkeen on usein tarve tulla kuulluksi, mutta samalla koetaan, etteivät muut voi ymmärtää kokemusta. Useimmat kokevatkin aiempien tutkimusten mukaan vertaistuen itselleen parhaaksi sosiaalisen tuen muodoksi. Aineiston perusteella formaalia vertaistukea ei juuri järjestetä tapaturman kokeneille. Näin ollen ensihoidossa olisi tärkeintä varmistua, että tapaturman kokeneella on kotiuduttuaan omaa sosiaalista tukiverkkoa

Opetussuunnitelman uudistaminen Tampereen ja Kiipulan ammattiopistoissa : Selvitys uudistuksen tuomista muutoksista valtakunnallisessa, oppilaitoskohtaisessa ja alakohtaisessa opetussuunnitelmassa

Tämän työn taustalla ja lähtötilanteena on kaikkia oppilaitoksia koskettava valtakunnallinen opetussuunnitelmauudistus, joka on tuonut mukanaan muutostarpeen oppilaitos- ja tutkintokohtaisiin opetussuunnitelmiin. Kehittämishankkeen tavoitteena on selvittää, mitä muutoksia uudistus on tuonut edelliseen opetussuunnitelmaan, mikä on koulukohtaisen opetussuunnitelman yhteinen osa ja sen keskeiset sisällöt sekä selvittää ja kuvata, mitä opetussuunnitelman uudistus tarkoittaa alakohtaisissa tutkintorakenteissa. Kehittämishankkeessa tekijät kuvaavat opetussuunnitelman uudistamisprosessia työnsä ja opetusalansa kautta. Opetussuunnitelman uudistamisprosessia kuvataan valtakunnallisella, oppilaitoskohtaisella sekä alakohtaisella tasolla. Alakohtaisen opetussuunnitelman kirjaaminen tukee ja syventää opettajan ammatillista kasvua monin tavoin. Opetussuunnitelman uudistamisen prosessi sitoo yhteen myös ammatillisen opettajan pedagogisten opintojen painopistealueet ja kehittämishankkeelle asetetut tavoitteet

Komposiittiosan koneistettu paksuus ja pinnankarheus

Työn tarkoitus oli tutkia hiilikuitukomposiitista valmistetun testiosan koneistusominaisuuksia, koneistettua paksuutta ja pinnankarheutta sekä aihetta käsittelevän tutkimustiedon että testiosan koneistamisen avulla. Paksuutta koneistamalla saatiin tietoa koneistusprosessissa syntyvistä epätarkkuuksista. Työn tavoitteina oli saada käyttökelpoista mittausdataa koneistusprosessin lopputuloksesta, selvittää koneistetun hiilikuitukomposiitin pinnan mikrorakennetta ja selvittää toimenpiteitä ja apuvälineitä, joilla koneistusprosessia voisi helpottaa tai parantaa laadun kannalta. Työ toimi myös referenssiteoksena yritykselle hiilikuitukomposiitin koneistusominaisuuksista. Testiosasta saatiin koneistettua sileä ja muototarkka pinta. Muotovaihtelu todennettiin kuulakärkisellä mikrometrillä. Tuloksista erottuivat selkeästi muotopoikkeamat. Koneistettua pintaa mitattiin optisesti Tampereen teknillisellä yliopistolla koneistetun palan pinnankarheuden ja mikrorakenteen selvittämiseksi, ja mittauksen tulokset kirjattiin työhön. Työn tuloksena saavutettiin 0,12 mm:n vaihteluväli koneistetulle paksuudelle. Paksuus pysyi 0,07 mm:n vaihteluvälillä samanpaksuisena 1,4 m:n radalla. Koneistettu muoto oli 0,15–0,26 mm CAD-mallia syvemmällä, mikä voi johtua koneistuskiinnittimen ja imu-urien aiheuttamasta epätarkkuudesta, kappaleen painumisesta koneistuskiinnitintä kohti tai lukuisien muiden syiden yhtälöstä. Tuloksen saavuttamiseksi vaadittiin kaksoiskaareva testiosa, vastakoneistettu kiinnitinjärjestelmä ja moniakselinen työstörata. Työn johtopäätöksenä yrityksen koneistuskeskus ei ole välittömän uusimisen tarpeessa, mikäli asiakkailta ei tule sellaisia tilauksia, joiden koneistetun muodon toleranssit eivät ylitä tässä työssä mitattua tarkkuutta. Paksuutta koneistaessa on hyvä ottaa huomioon koneistuskiinnittimen mittatarkkuus ja asetuksista aiheutuvat epätarkkuudet. Tämän voi tehdä esimerkiksi koneistamalla paksuutta 0,26 mm:n etäisyydellä suunnitellusta pinnasta, mittaamalla kappaleen paksuus, tekemällä tulosten mukaan kompensaation pienentämisestä tai poistamisesta ja koneistamalla uudelleen. Lisäksi koneistuskeskuksen B- ja C-akseleissa voi olla jotain geometristä epätarkkuutta, ja työkalun kiinnityksessä karaan voi olla mittausongelmia, ja niiden tutkiminen tarkemmin voi olla hyödyllistä jatkotutkimusta. Tässä työssä tuotetun tiedon avulla osataan varautua virheisiin ja suunnitella paksuuden koneistusta vaativia komposiittiosia huolellisemmin.The purpose of this thesis was to research a company’s carbon fiber composite test part’s machining attributes, machined thickness and machined surface roughness by utilizing available research on the subject and by machining a test part. Information about the machining process’ inaccuracy was made available by machining thickness. The goal of this thesis was to obtain usable measurement data about the result of the machining process, to research the microstructure of a milled surface, and to investigate additional procedures and utilities to ease the machining process or to produce better quality. This work also acts as a reference for the commissioning company on the machining attributes of carbon fiber composites. A smooth and dimensionally accurate surface was machined into the test part. The dimensional variation was verified with a micrometer. The measurement data clearly showed the dimensional variation. The machined surface was optically measured at Tampere University of Technology to map the microstructure of the surface, and the results were gathered into this thesis. As a result of this thesis a dimensional variation of 0,12 mm was achieved for the machined thickness. The thickness variation stayed within 0,07 mm on a 1,4 m long path. The machined thickness was 0,15–0,26 mm deeper in comparison to the CAD model, which may be caused by inaccuracy of the machining fixtures and the vacuum attachment, the pressing of the test piece by the tool into the fixture or numerous other plausible factors. In order to achieve this result, a part with a non-developable surface, a freshly machined fixture and a multiaxis toolpath were required. As a result of this study, the company’s machining center is not in a need of immediate renewal for as long as clients do not place orders with tolerance requirements of machined dimensions exceeding those measured in this thesis. While machining thickness it is necessary to take note of the inaccuracies caused by the machining fixture’s dimensional tolerances and settings. This may be achieved by offsetting the tool path 0,26 mm off the machinable surface, measuring thickness, modifying the toolpath according to the meas-urement data and remachining the part. Additionally, the machining center’s B- and C-axes may have geometrical inaccuracy, and the on-machine measurement of the machining tool may also have inaccuracies, which calls for additional research into both areas. The information produced by this thesis helps in designing and machining thickness into carbon fiber composite parts more carefully.Työhön liittyvä haastattelu on nauhoitettu ja litteroitu. Litteroitua haastattelua ei ole liitteenä

Biological effects of contaminants in mussels (Mytilus trossulus) transplanted in northern Baltic Sea coastal areas

Biomarkers measured in organisms are sensitive molecular, cellular or individual level biological effects, which can be applied as early-warning signals of environmental contamination before damage occurs at population, community or ecosystem levels. In this thesis, a suite of biomarkers and tissue concentrations of chemicals were measured in mussels (Mytilus trossulus) as indicators of environmental pollution. The mussels were transplanted in specially made cages in coastal areas of the northern Baltic Sea influenced by different types of contamination and environmental factors. The aims of the research were to apply the biomarker approach to (1) assess the impact of contaminants on the health status of mussels, (2) investigate the effects of seasonal variability in biotic and abiotic factors, and low salinity, and (3) validate the usefulness of the mussel caging method for biomonitoring of chemical contamination in the northern Baltic Sea. The results showed marked biomarker responses coinciding with higher concentrations of contaminants, such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), polychlorinated biphenyls (PCBs), organochlorine pesticides (OCPs), organotins and trace metals, in mussels caged at the most contaminated study sites. At the contaminated sites, for example the enzymatic biomark¬ers of the antioxidant defense system indicated higher stress level, which was closely linked to elevated level of DNA-damage, increased biotransformation activity and decreased general health status of the cells. Biomarker responses and tissue contaminant concentrations were also related to the seasonal variability in growth and especially in soft tissue weight of the mussels. In the northern Baltic Sea the mussels almost fully deplete their energy stores during the winter; in the spring mussels efficiently feed on the fresh phytoplankton, which forms the main source of energy for their reproduction, energy metabolism and growth. Natural environmental factors caused less variation in the biomarker responses in the late summer and autumn suggesting that this time period is the most suitable for studying contaminant induced effects in mussels. More pronounced effects were observed in mussels exposed jointly to low salinity and chemical contamination, indicating that increased environmental stress reduces the tolerance of mussels towards anthropogenic pressures. This work showed that the mussel caging approach is an efficient biomonitoring method to assess biological effects and tissue accumulation of complex mixtures of contaminants as long as the effects of seasonal variability and low salinity are taken into account.Mereen jatkuvasti päätyvät sekä siellä jo olevat haitalliset kemikaalit huonontavat eliöiden terveyttä. Tässä työssä tutkittiin useita eliöiden terveydentilasta kertovia muuttujia eli ns. biomarkkereita ja haitallisten aineiden kudospitoisuuksia pohjoisen Itämeren sinisimpukoista Turun, Porvoon, Helsingin, Gävlen ja Sundsvallin kaupunkien edustalla. Tutkimuksessa käytettiin simpukkahäkitysmenetelmää, jossa sinisimpukoita kerättiin mahdollisimman puhtaalta alueelta ja ne vietiin häkeissä tutkimusalueille 1-4 kuukauden ajaksi. Jokaisella tutkimusalueella simpukkahäkit ankkuroitiin sekä likaantuneelle ihmistoiminnan lähellä olevalle alueelle että puhtaammalle kuormituslähteistä kauempana olevalle alueelle. Sinisimpukat sopivat tällaiseen tutkimukseen hyvin, sillä häkki toimii niille alustana johon ne luontaisesti kiinnittyvät. Ne myös pumppaavat vettä tehokkaasti kidustensa läpi ja suodattavat näin vedestä kasviplanktonia ravinnokseen, samalla altistuen veden ja ruuan mukana tuleville haitallisille aineille. Sinisimpukoista mitattujen terveyttä kuvaavien biomarkkerien avulla havaittiin esimerkiksi kaupunkien jätevesien, jokien tuoman kuormituksen ja meriliikenteen pöllyttämien likaantuneiden pohjasedimenttien aiheuttaman kemikaalikuormituksen merkittäviä haitallisia vaikutuksia. Likaantuneilla alueilla sinisimpukat olivat myös keränneet kudoksiinsa korkeampia haitallisten aineiden pitoisuuksia. Lisäksi tutkimuksessa havaittiin, että normaali vuodenaikaisvaihtelu keväällä ja alkukesällä vaikutti mitattuihin biomarkkerivasteisiin ja haitallisten aineiden kudospitoisuuksiin. Alhaisen suolapitoisuuden vaikutus näkyi Selkämerellä Gävlessä ja Sundsvallissa häkitetyissä sinisimpukoissa. Loppukesällä ja syksyllä ympäristötekijöiden aiheuttama biomarkkerivasteiden vaihtelu oli vähäisintä, minkä vuoksi tämä ajankohta sopii parhaiten haitallisten aineiden vaikutusten ympäristöseurantaan. Suurimmat biomarkkerivasteet mitattiin sinisimpukoissa, jotka altistuivat yhtä aikaa alhaiselle suolapitoisuudelle ja haitallisille aineille; tämä viittaa siihen, että korkeampi ympäristötekijöiden aiheuttama stressi vähentää niiden kykyä sietää ihmisen toiminnasta johtuvaa kemikaalipainetta. Tutkimus osoitti, että sinisimpukoiden häkitys on tehokas menetelmä Itämeren kemikaalikuormituksen vaikutusten arvioinnissa kun otetaan huomioon vuodenaikaisvaihtelun ja alhaisen suolapitoisuuden vaikutukset mitattaviin muuttujiin

Rather sooner than later: Participatory change management associated with greater job satisfaction in healthcare

publishedVersionNon peer reviewe

Supporting Early Modeling and End-to-end Timing Analysis of Vehicular Distributed Real-Time Applications

REACTION 2012. 1st International workshop on Real-time and distributed computing in emerging applications. December 4th, 2012, San Juan, Puerto Rico.The current model- and component-based development approaches for automotive distributed real-time systems have non-existing, or limited, support for modeling network traffic originating from outside the vehicle, i.e., vehicle-tovehicle, vehicle-to-infrastructure, and cloud-based applications. We present novel modeling and analysis techniques to allow early end-to-end timing analysis of distributed applications based on their models and simple models of network traffic that originates from outside of the model. As a proof of concept, we implement these techniques in the existing industrial tool suite Rubus- ICE which is used for the development of software for vehicular embedded systems by several international companies. We also conduct an application-case study to validate our techniques.This work is supported by the Swedish Knowledge Foundation (KKS) within the project FEMMVA. We thank the industrial partners Arcticus Systems, BAE Systems Hägglunds and Volvo Construction Equipment (VCE), Sweden

The equity of opportunities in emerging service work robotization

publishedVersionPeer reviewe