A víz alatti mozgás mechanikája és idegi szabályozása = Mechanics and neural control of aquatic locomotion

A kutatómunka során víz közegben történő mozgás szabályzásának mechanikai és idegtudományi kérdéseivel foglalkoztam, beleértve egyes egyedek, illetve állatcsoportok mozgásának vizsgálatát. A legprimitívebb felépítésű gerinces állatcsoport (az ingolák) vizsgálata során kimutattuk, hogy a mozgást vezérlő idegi hálózat kísérleti adatok alapján felépített modelljei hibásak, és ezért nem egyezik meg viselkedésük a valódi állatokéval. A számítógépes modellek komplexitását redukálva analitikus eszközökkel egy új, a korábbiaknál jobb viselkedést mutató mozgásvezérlő mechanizmusra tettem javaslatot. Az összehangolt csoportos mozgás kérdéskörében is a legegyszerűbb hatékony szabályozási mechanizmus azonosítására törekedtem. Kimutattam, hogy kétdimenziós térben mozgó koherens állatcsoportok viszonylag kis egyedszám esetén képesek spontán ütközések útján hatékonyan ’kommunikálni’, míg nagy egyedszám esetén a mechanikai kölcsönhatások fontosak, de önmagukban nem elég hatékonyak. | The mechanical and neural aspects of aquatic locomotion have been investigated on the level of individual agents as well as of coherent groups of individuals. We focused on central pattern generators of lampreys – a group of primitive vertebrates – and found that computational models of these networks of neurons fail to capture the behavior and the underlying mechanism of the real system. By reducing the complexity of existing models and by the use of analytic techniques a new mechanism of better performance has been proposed. Another focus of the research was the coherent motion of groups, where we again intended to identify the simplest underlying mechanism. It has been shown that relatively small groups of individuals are able to effectively communicate and come to ‘agreement’ with respect to a common direction of motion through spontaneous collisions; in bigger groups, the same mechanism is important but insufficient in itself

Szimmetria és optimumok elágazásai = Symmetry and bifurcations of optima

A projekt keretében a szimmetria és optimális viselkedés viszonyát vizsgáltuk mechanikai, adaptív dinamikai (evolúciós) és populáció-dinamikai feladatokban. Tartószerkezetek esetén megállapítottuk, hogy a szimmetrikus elrendezés gyakran javítható kis aszimmetria bevezetésével és pontos kritériumot határoztunk meg annak eldöntésére, hogy egy adott szerkezet adott szimmetria-sértő változók terében potenciálisan javítható-e. A kritérium nem igényel mechanikai számítást, pusztán az adott változók és a szerkezet szimmetria-csoportjának ismeretében elvégezhető. Egyszerű szerkezeti példákon illusztráltuk az eredményeinket és adtunk egy, a mérnöki gyakorlathoz közeli példát is. Kimutattuk, hogy az evolúció adaptív dinamikai modellje keretében a szimmetria-sértés létrejöhet és osztályoztuk ennek típusait, konkrét biológiai példákkal illusztrálva ezeket. Diszkrét populáció-dinamikai modelleket vizsgálva megmutattuk, hogy a modellben jelentkező diszkrét ciklusok zajjal szembeni stabilitása szorosan összefügg a vonatkozó sűrűségfüggvény aszimmetriájával. Rámutattunk, hogy diszkrét populációkban (és a valós esetek ilyenek) kaotikus dinamikára jellemző paraméterek csak megfelelő mértékű zaj jelenlétében mérhetőek. A projekt kiterjedt térbeli testek egyensúlyi helyzetei és geometriája közötti összefüggések vizsgálatára is. Ennek keretében sikerült igazolnunk V.I. Arnold egy sejtését, mely szerint létezik olyan homogén, konvex test melynek pontosan két egyensúlyi helyzete van. | In this project we investigated the relationship between symmetry and optima in the context of engineering structures, evolutionary processes and population dynamics. In case of engineering structures we found that symmetric structures can be often improved by introducing small asymmetres. We formulated a group-theoretic criterium to decide whether a given structure could be potentially improved in the space of given symmetry-breaking variables. We illustrated our results on simple examples, we also provided an example close to practical engineering. We studied evolution in the framework of adaptive dynamics and described the symmetry-breaking bifurcations in this process. We also provided biological examples for symmetry-breaking. We investigated discrete population models and showed that a discrete population can produce chaotic behaviour only in teh presence of environmental noise. We also studied the equilibria and geometry of three-dimensional solids and proved an earlier conjecture by V.I.Arnold about the existence of a convex, homogeneous object with just two equilibrium points

Nemlineáris peremérték-feladatok elmélete és számítása = Global computation and qualitative descripton of nonlinear boundary value problems

A kutatás átfogó területet jelölt meg, ezen belül azonban nyolc igen konkrét kutatási célt tűzött ki. A felemelkedő kihajlás vizsgálatával sikerült egy elméleti és gyakorlati szempontból is érdekes témában eredményeket elérnünk: modellünk a tengerfenéken húzódó kábelek geometriailag nemlineáris viselkedését segít megérteni. Növényi indák komplex térbeli alakját sikerült egy viszonylag egyszerű mechanikai modellen keresztül leírnunk. Következő téma-csoportunkban vasbeton szerkezetek esetében kerestünk a szimmetrikustól kismértékben eltérő optimális megoldásokat. Ezek leírásával a gazdaságos szerkezet-tervezésben egy új lehetőségét mutattunk be. Diszkrét és folytonos modellek kapcsolatát vizsgáltuk populáció-dinamikai feladatokban és kimutattuk, hogy az elkerülhetetlen környezeti zaj mértéke szabja meg, vajon érdemes-e diszkrét modelleket alkalmazni. Periodikus határfeltételekkel ellátott, zárt áramlásban kaotikusan sodródó populációkat vizsgálva sikerült kimutatnunk, hogy a ciklikus versenyhelyzetben levő fajok zárt tartályban zajló folyadékáramlás hatására létrejövő kaotikus keveredés esetén képesek együtt élni. Szálas kolóniák növekedésére kidolgozott modellünk a kolónia sűrűsége helyett annak időben változó fraktáldimenziójával jellemzi a telep fejlettségét és tápanyagfelvételét. A modell valósághű növekedési karakterisztikára vezet, hű leírását adja a kezdeti exponenciális biomassza növekedésnek, majd a későbbi lassuló növekedési szakasznak. | This research targeted a broad area, however, eight specific goals have been set and we could achieve these goals. Our results on uplift-buckling of the elastic strip may help to understand the nonlinear mechanics of long cables on the ocean floor. We found a surprisingly simple mechanical model capable of describing the spatially highly complex shapes of botanical filaments. Our reserach on slightly asymmetric optima of reinforced concrete structures identified new, non-trivial types of solutions in structural optimization. We investigated the relationship between discrete and continuous models in population dynamics. Our results show that the question, whether discrete models should be applied can be only decided by careful analysis of the environmental noise. We investigated the role of effective dimensions in chemical transients in closed chaotic flows and we could identify the effect of dispersion on the cyclic competition of microorganisms. We also investigated how fractal scaling of microbial colonies affects growth and found that instead of density, fractal dimension is the best descriptor of these colonies

Shape of an elastica under growth restricted by friction

We investigate the quasi-static growth of elastic fibers in the presence of isotropic dry or viscous friction. An unusual form of destabilization beyond a critical length is described. In order to characterize this phenomenon, a new definition of stability against infinitesimal perturbations over finite time intervals is proposed and a semi-analytical method for the determination of the critical length is developed. The post-critical behavior of the system is studied by using an appropriate numerical scheme based on variational methods. We find post-critical shapes for uniformly distributed as well as for concentrated growth and demonstrate convergence to a figure 8 shape for large lengths when self-crossing is allowed. Comparison with simple physical experiments yields reasonable accuracy of the theoretical predictions

Merev testek statikai egyensúlya: morfológia, topológia és evolúció = Static equilibria of rigid bodies: morphology, topology and evolution.

A kutatás keretében konvex, merev testek mechanikai egyensúlyi helyzetei és a morfológiája közötti kapcsolatot vizsgáltuk. Ennek keretében bebizonyítottuk, hogy léteznek gömbtől eltérő, úgynevezett neutrálisan úszó testek melyek tetszőleges pozícióban egyensúlyban vannak. Megmutattuk, hogy szoros kapcsolat van a teknősök élőhelye, talpra-állási stratégiája és páncéljuk geometriája között. Példát mutattunk olyan teknősfajokra, melyek közelítőleg monostatikus páncéllal rendelkeznek és ezért pusztán gravitáció segítségével talpra tudnak állni. A páncél geometriája alapján azonosítottuk egy 200 millió éves ősteknős élőhelyét. Egyensúlyi helyzeteik száma és típusa alapján új osztályozási rendszert javasoltunk kavicsokra. Megmutattuk, hogy az új osztályozás a hagyományos, geológiában elterjedt osztályozásnál több információt hordoz a kavics alakjáról. Igazoltuk, hogy sima felületek egyenletes, kellően finom diszkretizálásával létrehozott poliéderek esetén az egyensúlyok két, jól elkülönült skálán jelentkeznek és megadtuk a mikro skála pontos szerkezetét. Folytonos és diszkrét, sztochasztikus kopásmodellt állítottunk fel és ezek segítségével modelleztük aszteroidák alakfejlődését illeteve folyami mederfenék kopását. Eredményeink jó egyezést mutatnak a csillagászati és geológiai megfigyelésekkel illetve a labor kísérletekkel. | We investigated the relationship between mechanical equilibrium points and global morphology of convex, rigid bodies. We proved the existence of non-spherical, neutrally swinning objects which are at rest in any position. We demonstrated the close relationship between the habitat, self-righting strategy and shell geometry of turtles. We showed that some turtle species have developed monostatic shells enabling them to self-right under gravity. Based ont he geometry of the well-preserved shell we identified the habitat of a 200 million year old turtle fossil. We proposed a new classification scheme for pebbles, based ont he number and type of their static equilibrium points and demonstrated that this new system carries more information than the traditional geological Zingg classification. We proved that sufficiently fine, uniform polyhedral discretizations of smooth, convex surfaces give rise to equilibria on two, well-seperated scales and we described the detailed geometry of the micro-scale. We developed continuous and discrete, random models for abrasion and found good match between predictions of our model and the shape evolution of asteroids and river bedrock abrasion

Hypertonia és RAS-gátlók előfordulása SARS-Cov-2 fertőzés miatt intézeti ellátásra került 18 év feletti egyénekben = Effect of hypertension and RAS-inhibitors to adult patients (over 18 years old) with severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV2) infection who were admitted to hospital

Célunk az volt, hogy az SZTE Belgyógyászati Klinika Nyugati telephely fekvőbeteg Járványellátó Központ részlegén felvételre került, 18 év feletti Covid-pozitív betegek között a kezelt hypertonia előfordulását, a szedett vérnyomáscsökkentők számát, a RAS-gátló vérnyomáscsökkentők (ACE-gátló és/vagy ARB) előfordulását felmérjük. A vizsgálatban véletlenszerűen kiválasztott 165 (94 férfi, 71 nő) gyorsteszttel vagy PCR-rel Covid-pozitív, 2021. február közepe és április vége között felvett betegek adatainak retrospektív elemzése történt. A betegek életkora 59,9±12,9 év volt (26–92), a BMI 30,7±6,6 kg/m2 (20,3–55,4). A betegek között felvételkor 103 (62,4%) már ismert hypertoniás egyén volt (56 férfi, 47 nő). A szedett vérnyomáscsökkentők száma felvételkor 1,6±1,6 darab (maximum hat), a kezelés végén 1,8±1,7 darab. Területen több mint három szert 23-an, éppen hármat 25-en szedtek. Monoterápiában felvételt megelőzően 20-an részesültek, a kezelés végén 25-en. A vérnyomáscsökkentők száma a kezelés végén 74 esetben nem változott, hat esetben csökkent, 31 esetben nőtt, ezek között 11 új indítás volt. Egy betegnél a csökkenés 100%-os volt, a monoterápiát el kellett hagyni, a többi öt esetben pedig 50%-os. A hypertoniás betegek több napot töltöttek intézetben, mint a nem hypertoniás egyének (10,9±6,8 vs. 9,2±6,3). A felvételkor mért spontán O2-szaturáció a hypertoniás beteg között alacsonyabb volt, mint a nem hypertoniás egyéneknél (92,6±4,8 vs. 89,6±9,7%), ARB-t szedők között volt a legalacsonyabb (87,5±8,5%, p=0,01 vs. nem hypertoniás). Az összes halálozás a hypertoniás betegek között 8,7%, a nem hypertoniás betegek között csak 1,6% volt. A hypertoniás betegeket vizsgálva, a RAS-gátlót szedők és nem szedők között az intenzív ellátás 16,3 vs. 13%. Az összes halálozás a RAS-gátlót szedők között 10%, a nem szedők között 4,3%, az ARB-t szedők között 13% és az ACE-gátlót szedők között 8,8% volt. Eredményeink alapján a hypertonia nagyobb kockázatot jelenthet a rosszabb Covid-kimenetel tekintetében. A RAS-gátló kezelésben részesültek nagyobb kockázatát észleltük a RAS-gátló kezelésben nem részesültekhez képest. = Our aim was to assess the prevalence of treated HT, the number of antihypertensive agents, especially ACE-inhibitors or ARBs among Covid-positive patients older than 18 years admitted to the Center for Disease Control of Department of Medicine of the University of Szeged. Data of 165 randomly selected patients (mean age 59.9±12.9 years, mean BMI 30.7±6.6 kg/m2) were analysed retrospectively. They were admitted between middle of February and end of April 2021. At the time of admission there were 103 (62.4% of all) HT patients (56 men, 47 women). The mean number of antihypertensive drugs were 1.6±1.6 pieces (max. 6) at the time of admission. 23 patients took more than 3 antihypertensives and 25 patients took exactly 3 drugs at home, and 20 patients had monotherapy. The antihypertensive therapy did not change in 74 cases, decreased in 6 cases and increased in 31 cases. In one case we could reduce therapy with 100%, monotherapy was finished, in the other 5 cases it was reduced by 50%. HT patients spent more days in hospital than non-HT patients (10.9±6.8 vs. 9.2±6.3). Spontaneous oxygen saturation (SatO2) was lower in HT patients compared to non-HTs at admission (89.6±9.7 vs. 92.6±4.8%) and patients who were on ARBs had the lowest SatO2 (87.5±8.5%, p=0.01 vs. non-HT). The total mortality rate was 8.7% in HT patients and it was just 1.6% in non-HT patients. 16.3% of HT patients with RAS-inhibitors and 13.0% without it required admission to the intensive care unit. The mortality rate was 10% of patients with RAS-inhibitors and 4.3% of them without it. This rate was 13% in patients with ARB and 8.8% with ACE-inhibitor. According to our results, HT may have higher risk for worse Covid-19 outcomes, including RAS-inhibitors also may have a higher risk

Baseline Characteristics and Disease Phenotype In Inflammatory Bowel Disease Results of A Paediatric IBD Cohort.

BACKGROUND AND AIMS Predicting short-term relapses and long-term prognosis is of outmost importance in paediatric inflammatory bowel disease. Our aim was to investigate the short-term disease outcome and medication during the first year in a paediatric incident cohort from Hungary. In addition, association laboratory markers and disease activity indices with short-term disease outcome and medication were analysed. METHODS From January 1, 2008 to December 31, 2010 demographic data and clinical characteristics of newly diagnosed paediatric inflammatory bowel disease patients younger than 18 years of age were prospectively recorded. RESULTS A total of 420 patients were identified [Crohn's disease: 266; ulcerative colitis 124]. Initially, 48% (124/256) of Crohn's disease patients had moderate to severe disease (PCDAI>31), and this rate decreased to 2.1% at one-year follow-up. Proportion of ulcerative colitis patients with moderate to severe disease (PUCAI>35) at diagnosis declined from 57.5% (69/120) to 6.8% at one-year follow-up. Terminal ileal involvement correlated with higher initial CRP (p = 0.021) and initial PCDAI (p = 0.026). In ulcerative colitis, elevated CRP (p = 0.002) was associated with disease extension. CRP and PCDAI at diagnosis were associated with the need for immunomodulators at one year in children with Crohn's disease. Initial CRP was also associated with the need for immunomodulators in patients with ulcerative colitis at one-year follow-up. CONCLUSIONS At diagnosis half of the patients with inflammatory bowel disease had moderate to severe disease and this rate decreased to less than 10% after one year. Initial CRP and PCDAI were related to the need for aggressive therapy in Crohn's disease

Increased Short-Term Beat-to-Beat QT Interval Variability in Patients with Impaired Glucose Tolerance

Prediabetic states and diabetes are important risk factors for cardiovascular morbidity and mortality. Determination of short-term QT interval variability (STVQT) is a non-invasive method for assessment of proarrhythmic risk. The aim of the study was to evaluate the STVQT in patients with impaired glucose tolerance (IGT). 18 IGT patients [age: 63 +/- 11 years, body mass index (BMI): 31 +/- 6 kg/m2, fasting glucose: 6.0 +/- 0.4 mmol/l, 120 min postload glucose: 9.0 +/- 1.0 mmol/l, hemoglobin A1c (HbA1c): 5.9 +/- 0.4%; mean +/- SD] and 18 healthy controls (age: 56 +/- 9 years, BMI: 27 +/- 5 kg/m2, fasting glucose: 5.2 +/- 0.4 mmol/l, 120 min postload glucose: 5.5 +/- 1.3 mmol/l, HbA1c: 5.4 +/- 0.3%) were enrolled into the study. ECGs were recorded, processed, and analyzed off-line. The RR and QT intervals were expressed as the average of 30 consecutive beats, the temporal instability of beat-to-beat repolarization was characterized by calculating STVQT as follows: STVQT = Sigma|QTn + 1 - QTn| (30x radical2)-1. Autonomic function was assessed by means of standard cardiovascular reflex tests. There were no differences between IGT and control groups in QT (411 +/- 43 vs 402 +/- 39 ms) and QTc (431 +/- 25 vs 424 +/- 19 ms) intervals or QT dispersion (44 +/- 13 vs 42 +/- 17 ms). However, STVQT was significantly higher in IGT patients (5.0 +/- 0.7 vs 3.7 +/- 0.7, P < 0.0001). The elevated temporal STVQT in patients with IGT may be an early indicator of increased instability of cardiac repolarization during prediabetic conditions

The Effect of Connecting Bridges on Vortex-induced Vibration of Skyscrapers

The shapes of slender skyscrapers are unfavourable for carrying horizontal loads. In this paper, we investigate the possibility of improving their structural behaviour by adding urban-scale networks of structural connections among the buildings. We focus on vibrations of skyscrapers in response to wind-induced vortex shedding. We develop a conceptual model of those structural networks composed of springs, dampers and point masses. The proposed model enables rapid numerical simulations involving large networks, which is not possible in the case of more detailed engineering models. The effect of connections, dilatation gaps, and network size are investigated for random collections of high-rise buildings, and triangular networks of horizontal bar connections among them. It is found that connections efficiently reduce vibrations in the network, especially for large network size. This study aims to be a first step towards uncovering the benefits of a novel form of urban development