Application of The Method of Elastic Maps In Analysis of Genetic Texts

Abstract - Method of elastic maps ( http://cogprints.ecs.soton.ac.uk/archive/00003088/ and http://cogprints.ecs.soton.ac.uk/archive/00003919/ ) allows us to construct efficiently 1D, 2D and 3D non-linear approximations to the principal manifolds with different topology (piece of plane, sphere, torus etc.) and to project data onto it. We describe the idea of the method and demonstrate its applications in analysis of genetic sequences. The animated 3D-scatters are available on our web-site: http://www.ihes.fr/~zinovyev/7clusters/ We found the universal cluster structure of genetic sequences, and demonstrated the thin structure of these clusters for coding regions. This thin structure is related to different translational efficiency

The General Approximation Theorem

A general approximation theorem is proved. It uniformly envelopes both the classical Stone theorem and approximation of functions of several variables by means of superpositions and linear combinations of functions of one variable. This theorem is interpreted as a statement on universal approximating possibilities ( approximating omnipotence ) of arbitrary nonlinearity. For the neural networks, our result states that the function of neuron activation must be nonlinear, and nothing els

Entwicklung einer faseroptischen Anordnung zur automatisierten vitalmikroskopischen Untersuchung der Phototaxis von 3T3-Zellen der Maus

Einleitung: Fibroblasten bilden essentielle Komponenten des Bindegewebes und reagieren auf Bestrahlung mit langwelligem Licht. In der Zellkultur lässt sich durch Lichtsignale eine gerichtete Migration (= Phototaxis) induzieren. Da die Migration von Fibroblasten eine zentrale Rolle für die Wundheilung und Regeneration des Bindegewebes spielt, hat die Phototherapie mit langwelligem, nicht-thermischem Licht besondere klinische Bedeutung erlangt. Eindeutige Vorgaben für phototherapeutische Anwendungsparameter existieren bisher jedoch nicht. Fragestellung: Frühere Versuchsanordnungen zur vitalmikroskopischen Untersuchung der Phototaxis von 3T3-Fibroblasten arbeiteten in geschlossenen Kulturflaschen mit Latex- Kügelchen als Lichtquellen, die von externen Strahlungsquellen aktiviert wurden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung einer faseroptischen Anordnung mit freier Positionierbarkeit in der offenen Kulturschale. Die primäre Fragestellung war die Eignung der Methode zur Erstellung eines Aktionsspektrums für Phototaxis photoresponsiver, adhärent wachsender Zellen. Material und Methoden: Die Versuche wurden mit NIH-3T3-Zellen der Schweizer Maus durchgeführt. Um die Ergebnisse nicht durch Fremd-Chromophore zu verfälschen, wurden native Zellen ohne Färbemethoden vitalmikroskopisch untersucht. Eine speziell entwickelte Faseroptik und LED-Lichtquellen mit verschiedenen Wellenlängen ermöglichten die direkte Einbringung und Positionierung der Lichtsignale auf dem Boden der Kulturschale. Ein wissenschaftliches Bildbearbeitungsprogramm wurde durch ein Plug-In so modifiziert, dass die Bewegungs- und Zeitparameter halbautomatisch erfasst werden konnten. Ergebnisse: Bei 18 von 44 Langzeitversuchen konnte eindeutiges phototaktisches Verhalten mit Zellkontakt zur Lichtquelle induziert werden. In 16 Fällen kam es zur migratorischen Annäherung und in 10 Fällen zu keiner Reaktion bzw. einer diskret negativen Phototaxis. Das positive phototaktische Verhalten der beiden reagierenden Gruppen war hochsignifikant, der zweiseitige p-Wert des Binomialtests beträgt 0,000388. Bei 77,3 % der Versuche konnte positive Phototaxis demonstriert werden. Schlussfolgerungen: Das neu entwickelte Verfahren eignet sich zur Untersuchung einer Phototaxis und kann damit prinzipiell zur Erstellung von phototaktischen Aktionsspektren eingesetzt werden. Im Vergleich zu bisherigen Methoden können die Bestrahlungsstärken direkt am Lichtwellenleiter gemessen und unerwünschte Fremdkörper-induzierte Wechselwirkungen eliminiert werden. Durch die freie Positionierbarkeit der Lichtquelle in der Kulturschale können die zu beobachtenden Zellen beliebig ausgewählt werden.:INHALTSVERZEICHNIS IV ABBILDUNGSVERZEICHNIS VII TABELLENVERZEICHNIS IX ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS X 1. EINLEITUNG 1 2. DEFINITIONEN UND STAND DER FORSCHUNG 5 2.1 LICHT 5 2.1.1 Sonnenlicht 5 2.1.2 Licht in der Physik 5 2.1.3 Licht in der Biologie 6 2.1.3.1 Taxis 7 2.1.4 Licht in der Medizin 8 2.1.4.1 Historischer Überblick 8 2.2 PHOTOBIOLOGIE VON ROT UND NAHINFRAROT 10 2.2.1 Photochemische Grundlagen 10 2.2.2 Haut 11 2.2.2.1 Aufbau und Funktion 11 2.2.2.2 Optische Eigenschaften 12 2.2.3 Fibroblasten 13 2.2.4 Zellmigration 15 2.2.5 Mitochondrien 16 2.3 PHOTOTAXIS BEI 3T3-FIBROBLASTEN 17 3. FRAGESTELLUNG 23 4. MATERIAL UND METHODEN 25 4.1 GERÄTE, LABORMATERIALIEN UND SOFTWARE 25 4.2 ZELLMATERIAL UND KULTURBEDINGUNGEN 25 4.3 ZELLPRÄPARATION 27 4.4 VERSUCHSAUFBAU 27 4.5 SHUTTER-SIMULATION DER OBJEKTBELEUCHTUNG 32 4.6 ZUFUHR VON DESTILLIERTEM WASSER 33 4.7 VERSUCHSABLAUF 33 4.8 VERMESSUNG DES BEWEGUNGSVERHALTENS 35 4.9 STATISTISCHE BERECHNUNG 36 5. ERGEBNISSE 37 5.1 AUSWAHLKRITERIEN FÜR GÜLTIGE VERSUCHE 37 5.2 GRUPPENEINTEILUNG DER GÜLTIGEN VERSUCHE 38 5.2.1 Die Gruppe "Touchdown" (TD) 38 5.2.2 Die Gruppe "Annäherung/Closer" (CL) 39 5.2.3 Die Gruppe "still/entf./no reaction" (NO) 39 5.2.4 Zusammenfassung des Gruppenverhaltens 40 5.3 GRAFISCHE DARSTELLUNGEN DER AUSGEWERTETEN VERSUCHE 41 5.4 PRIMÄRE FRAGESTELLUNG: PHOTOTAKTISCHE REAKTION 49 5.5 FRAGESTELLUNG 2: EINFLUSS DER MIGRATIONSMODALITÄT 49 5.6 EINFLUSS VON WELLENLÄNGE UND LICHTMODULATION 51 5.6.1 Fragestellung 3: Einfluss der Wellenlänge 51 5.6.2 Fragestellung 4: Einfluss der Pulsationsfrequenz 52 5.7 FRAGESTELLUNG 5: ROLLE DER AUSGANGSPOSITION 53 5.8 LOKOMOTORISCHE PARAMETER 54 5.8.1 Fragestellung 6: Zurückgelegte Wegstrecke 54 5.8.2 Fragestellung 7: Migrationsgeschwindigkeit 56 5.9 FRAGESTELLUNG 8: EINFLUSS DER VITALITÄT 57 5.9.1 Definition der mittleren Vitalität vitmean 57 5.9.2 Definition der relativen Vitalität vitrel 57 5.9.3 Die relative Vitalität vitrel der Zellen FBc, FB1 und FB2 58 5.9.4 Die mittlere Vitalität vitmean in den Versuchsgruppen 59 5.9.5 Die relative Vitalität vitrel des zentralen Fibroblasten 60 5.10 ATYPISCHES ZELLVERHALTEN 61 5.10.1 Atypisches Verhalten in Versuchen mit normalen 3T3-Zellen 61 5.10.1.1 Hohe Geschwindigkeit und große Wegstrecke 61 5.10.1.3 "Überfall" eines Fibroblasten 63 5.10.1.2 Zentraler Fibroblast migriert unter den Lichtwellenleiter 64 5.10.2 Atypisches Verhalten bei frischen humanen Monozyten 66 6. DISKUSSION 68 6.1 ERGEBNISSE 68 6.1.1 Primäre Fragestellung: Phototaktische Reaktion 68 6.1.2 Fragestellung 2: Einfluss der Migrationsmodalität 70 6.1.3 Fragestellung 3: Einfluss der Wellenlänge 71 6.1.4 Fragestellung 4: Einfluss der Pulsationsfrequenz 74 6.1.5 Fragestellung 5: Rolle der Ausgangsposition 78 6.1.6 Fragestellung 6: Zurückgelegte Wegstrecke 79 6.1.6.1 Differenz Startposition - Minimalposition zum LWL 79 6.1.6.2 Insgesamt zurückgelegte Wegstrecke 80 6.1.7 Fragestellung 7: Migrationsgeschwindigkeit 80 6.1.8 Fragestellung 8: Einfluss der Vitalität 81 6.1.9 Atypisches Zellverhalten 83 6.1.9.1 Versuche mit 3T3-Zellen 83 6.1.9.1.1 Hohe Geschwindigkeit und große Wegstrecke 83 6.1.9.1.2 "Überfall" eines Fibroblasten 84 6.1.9.1.3 Phototaxis bei hyperosmotischem Stress 85 6.1.9.2 Atypisches Verhalten bei frischen humanen Monozyten 86 6.1.10 Zusätzliche Fragestellungen 87 6.1.10.1 Wie lange ist die maximale Versuchsdauer im offenen System 88 6.1.10.2 Spielt der Aspekt der potentiellen Verkeimung eine relevante Rolle? 88 6.1.10.3 Spielt die Dimension der Lichtquelle eine objektivierbare Rolle 88 6.1.10.4 Kann die Bestrahlungsstärke gemessen anstatt geschätzt werden 89 6.1.10.5 Können Rückschlüsse auf das "Auge der Zelle" gezogen werden? 90 6.2 SCHLUSSFOLGERUNG 93 6.3 AUSBLICK 94 7. ZUSAMMENFASSUNG 96 7.1 SUMMARY 97 8. LITERATURVERZEICHNIS 98 9. ANLAGEN 117 9.1 LABORGERÄTE UND MATERIALIEN 117 9.1.1 Mikroskope 117 9.1.2 Software: 117 9.1.3 Geräte: 118 9.1.4 Verbrauchsmaterialien 118 9.1.5 Medien, Puffer, Lösungen 119 9.2 EIGENE GERÄTSCHAFTEN 120 9.2.1 Frequenzgenerator 120 9.2.2 Halbleiter-Lichtquellen 121 9.2.2.1 Modulierbare Lichtquelle 121 9.2.2.2 Kohärente Lichtquelle 122 9.2.2.3 Photon Micro-Light LED-Lichtquellen mit Pulsmodus f = 1Hz 124 9.2.2.4 Bestrahlungsstärken der verwendeten Lichtquellen 124 9.2.3 Systemträger 125 9.2.4 LWL und Optokoppler 126 9.2.5 Modifizierte Microsoft-Maus 126 9.2.6 Eigene Software 127 10. DANKSAGUNG 128 11. EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG 130Background: Fibroblasts are essential constituents of connective tissue and react upon irradiation with long-wavelength light. In cell culture, directed migration (= phototaxis) can be induced by light stimuli. Fibroblast migration and activity play a central role for wound healing and connective tissue regeneration. In consequence, phototherapy with non-thermal, long wavelength light obtained increasing clinical importance. However, accepted guidelines for phototherapeutical treatment parameters are still lacking. Objective: Existing assays for microscopic observation of phototactic reaction of 3T3- fibroblasts in a live cell chamber use closed cell culture flasks with small light-scattering latex particles attached to the surface of the flask bottom prior to cell seeding, which can be illuminated by an external light source. The present work describes the development of a fiberoptic assembly providing free positioning of the light source in an open culture dish. The primary objective is the eligibility of this method for determination of a phototactic action spectrum for photoresponsive adherent cell species. Materials and Methods: Experiments were conducted using Swiss mouse NIH-3T3-cells. Native cells without staining were used for elimination of potential dye-induced cell-light interferences. A light microscope with field illumination shutter simulation and live cell chamber was used in combination with a specially devised LED-light-fed fiberoptic assembly providing different wavelengths, which could be directly positioned on the inner bottom of the culture dish. A scientific image processing application was modified by a special plug-in for semi-automatic acquisition of cellular locomotion parameters and temporal data token. Results: A total of 44 experiments were conducted. 18 essays resulted in full phototactic reaction characterized by pseudopodium contact with the fiberoptic aperture, another 16 essays showed migratory approximation without direct contact with the light source. 10 essays displayed no reaction or discrete negative phototaxis. The positive phototaxis of the two responding groups was highly significant in the two-sided binomial test (p = 0.000388). For 77.3 % of the experiments positive phototaxis could be demonstrated. Conclusions: The newly developed assay is appropriate for the induction of phototactic behaviour and can be utilized for the determination of phototactic action spectra. In contrast to existing methods the irradiances can be measured directly at the aperture of the optical fiber and biasing foreign object-induced effects can be eliminated. Due to arbitrary positioning of the light source the cells can be chosen freely for examination.:INHALTSVERZEICHNIS IV ABBILDUNGSVERZEICHNIS VII TABELLENVERZEICHNIS IX ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS X 1. EINLEITUNG 1 2. DEFINITIONEN UND STAND DER FORSCHUNG 5 2.1 LICHT 5 2.1.1 Sonnenlicht 5 2.1.2 Licht in der Physik 5 2.1.3 Licht in der Biologie 6 2.1.3.1 Taxis 7 2.1.4 Licht in der Medizin 8 2.1.4.1 Historischer Überblick 8 2.2 PHOTOBIOLOGIE VON ROT UND NAHINFRAROT 10 2.2.1 Photochemische Grundlagen 10 2.2.2 Haut 11 2.2.2.1 Aufbau und Funktion 11 2.2.2.2 Optische Eigenschaften 12 2.2.3 Fibroblasten 13 2.2.4 Zellmigration 15 2.2.5 Mitochondrien 16 2.3 PHOTOTAXIS BEI 3T3-FIBROBLASTEN 17 3. FRAGESTELLUNG 23 4. MATERIAL UND METHODEN 25 4.1 GERÄTE, LABORMATERIALIEN UND SOFTWARE 25 4.2 ZELLMATERIAL UND KULTURBEDINGUNGEN 25 4.3 ZELLPRÄPARATION 27 4.4 VERSUCHSAUFBAU 27 4.5 SHUTTER-SIMULATION DER OBJEKTBELEUCHTUNG 32 4.6 ZUFUHR VON DESTILLIERTEM WASSER 33 4.7 VERSUCHSABLAUF 33 4.8 VERMESSUNG DES BEWEGUNGSVERHALTENS 35 4.9 STATISTISCHE BERECHNUNG 36 5. ERGEBNISSE 37 5.1 AUSWAHLKRITERIEN FÜR GÜLTIGE VERSUCHE 37 5.2 GRUPPENEINTEILUNG DER GÜLTIGEN VERSUCHE 38 5.2.1 Die Gruppe "Touchdown" (TD) 38 5.2.2 Die Gruppe "Annäherung/Closer" (CL) 39 5.2.3 Die Gruppe "still/entf./no reaction" (NO) 39 5.2.4 Zusammenfassung des Gruppenverhaltens 40 5.3 GRAFISCHE DARSTELLUNGEN DER AUSGEWERTETEN VERSUCHE 41 5.4 PRIMÄRE FRAGESTELLUNG: PHOTOTAKTISCHE REAKTION 49 5.5 FRAGESTELLUNG 2: EINFLUSS DER MIGRATIONSMODALITÄT 49 5.6 EINFLUSS VON WELLENLÄNGE UND LICHTMODULATION 51 5.6.1 Fragestellung 3: Einfluss der Wellenlänge 51 5.6.2 Fragestellung 4: Einfluss der Pulsationsfrequenz 52 5.7 FRAGESTELLUNG 5: ROLLE DER AUSGANGSPOSITION 53 5.8 LOKOMOTORISCHE PARAMETER 54 5.8.1 Fragestellung 6: Zurückgelegte Wegstrecke 54 5.8.2 Fragestellung 7: Migrationsgeschwindigkeit 56 5.9 FRAGESTELLUNG 8: EINFLUSS DER VITALITÄT 57 5.9.1 Definition der mittleren Vitalität vitmean 57 5.9.2 Definition der relativen Vitalität vitrel 57 5.9.3 Die relative Vitalität vitrel der Zellen FBc, FB1 und FB2 58 5.9.4 Die mittlere Vitalität vitmean in den Versuchsgruppen 59 5.9.5 Die relative Vitalität vitrel des zentralen Fibroblasten 60 5.10 ATYPISCHES ZELLVERHALTEN 61 5.10.1 Atypisches Verhalten in Versuchen mit normalen 3T3-Zellen 61 5.10.1.1 Hohe Geschwindigkeit und große Wegstrecke 61 5.10.1.3 "Überfall" eines Fibroblasten 63 5.10.1.2 Zentraler Fibroblast migriert unter den Lichtwellenleiter 64 5.10.2 Atypisches Verhalten bei frischen humanen Monozyten 66 6. DISKUSSION 68 6.1 ERGEBNISSE 68 6.1.1 Primäre Fragestellung: Phototaktische Reaktion 68 6.1.2 Fragestellung 2: Einfluss der Migrationsmodalität 70 6.1.3 Fragestellung 3: Einfluss der Wellenlänge 71 6.1.4 Fragestellung 4: Einfluss der Pulsationsfrequenz 74 6.1.5 Fragestellung 5: Rolle der Ausgangsposition 78 6.1.6 Fragestellung 6: Zurückgelegte Wegstrecke 79 6.1.6.1 Differenz Startposition - Minimalposition zum LWL 79 6.1.6.2 Insgesamt zurückgelegte Wegstrecke 80 6.1.7 Fragestellung 7: Migrationsgeschwindigkeit 80 6.1.8 Fragestellung 8: Einfluss der Vitalität 81 6.1.9 Atypisches Zellverhalten 83 6.1.9.1 Versuche mit 3T3-Zellen 83 6.1.9.1.1 Hohe Geschwindigkeit und große Wegstrecke 83 6.1.9.1.2 "Überfall" eines Fibroblasten 84 6.1.9.1.3 Phototaxis bei hyperosmotischem Stress 85 6.1.9.2 Atypisches Verhalten bei frischen humanen Monozyten 86 6.1.10 Zusätzliche Fragestellungen 87 6.1.10.1 Wie lange ist die maximale Versuchsdauer im offenen System 88 6.1.10.2 Spielt der Aspekt der potentiellen Verkeimung eine relevante Rolle? 88 6.1.10.3 Spielt die Dimension der Lichtquelle eine objektivierbare Rolle 88 6.1.10.4 Kann die Bestrahlungsstärke gemessen anstatt geschätzt werden 89 6.1.10.5 Können Rückschlüsse auf das "Auge der Zelle" gezogen werden? 90 6.2 SCHLUSSFOLGERUNG 93 6.3 AUSBLICK 94 7. ZUSAMMENFASSUNG 96 7.1 SUMMARY 97 8. LITERATURVERZEICHNIS 98 9. ANLAGEN 117 9.1 LABORGERÄTE UND MATERIALIEN 117 9.1.1 Mikroskope 117 9.1.2 Software: 117 9.1.3 Geräte: 118 9.1.4 Verbrauchsmaterialien 118 9.1.5 Medien, Puffer, Lösungen 119 9.2 EIGENE GERÄTSCHAFTEN 120 9.2.1 Frequenzgenerator 120 9.2.2 Halbleiter-Lichtquellen 121 9.2.2.1 Modulierbare Lichtquelle 121 9.2.2.2 Kohärente Lichtquelle 122 9.2.2.3 Photon Micro-Light LED-Lichtquellen mit Pulsmodus f = 1Hz 124 9.2.2.4 Bestrahlungsstärken der verwendeten Lichtquellen 124 9.2.3 Systemträger 125 9.2.4 LWL und Optokoppler 126 9.2.5 Modifizierte Microsoft-Maus 126 9.2.6 Eigene Software 127 10. DANKSAGUNG 128 11. EIDESSTATTLICHE ERKLÄRUNG 13

Comparison of Self-Reported and Device-Based Measured Physical Activity Using Measures of Stability, Reliability, and Validity in Adults and Children

Quantification of physical activity (PA) depends on the type of measurement and analysis method making it difficult to compare adherence to PA guidelines. Therefore, test-retest reliability, validity, and stability for self-reported (i.e., questionnaire and diary) and device-based measured (i.e., accelerometry with 10/60 s epochs) PA was compared in 32 adults and 32 children from the SMARTFAMILY study to examine if differences in these measurement tools are systematic. PA was collected during two separate measurement weeks and the relationship for each quality criteria was analyzed using Spearman correlation. Results showed the highest PA values for questionnaires followed by 10-s and 60-s epochs measured by accelerometers. Levels of PA were lowest when measured by diary. Only accelerometry demonstrated reliable, valid, and stable results for the two measurement weeks, the questionnaire yielded mixed results and the diary showed only a few significant correlations. Overall, higher correlations for the quality criteria were found for moderate than for vigorous PA and the results differed between children and adults. Since the differences were not found to be systematic, the choice of measurement tools should be carefully considered by anyone working with PA outcomes, especially if vigorous PA is the parameter of interest

The Tridirectional Relationship among Physical Activity, Stress, and Academic Performance in University Students: A Systematic Review and Meta-Analysis

Higher education students often suffer from physiological and psychological health problems caused by stress, which may negatively impact their academic performance (AP). Physical activity (PA) can be a promising strategy to buffer these stress-induced complaints. Therefore, the aim of this investigation was to summarize evidence for the tridimensional construct of PA, stress, and AP, as well as to quantify the relationships among these variables. Five databases (PubMed, Scopus, SMEI, ERIC, and Web of Science) were systematically searched in November 2019 for publications that examined PA, stress, and AP of university students, without any restrictions regarding the publication period. The systematic review includes four original research studies with a moderate-to-high risk of bias. Results of included studies were narratively summarized and quantified in a meta-analysis using random effect models. Whereas study results point to a positive relation between PA and AP, relationships between PA and stress seem to be negative, while the relation between stress and AP is undecided. The meta-analysis found no significant associations and considerable heterogeneity of the results. Findings indicate a research gap concerning the connection of PA, stress, and AP in university students. Future studies should use validated measuring tools and consider the timepoint of data collection in order to extract truly stressful periods

Key facets to build up eHealth and mHealth interventions to enhance physical activity, sedentary behavior and nutrition in healthy subjects – an umbrella review

Background Electronic (eHealth) and mobile (mHealth) health interventions can provide a large coverage, and are promising tools to change health behavior (i.e. physical activity, sedentary behavior and healthy eating). However, the determinants of intervention effectiveness in primary prevention has not been explored yet. Therefore, the objectives of this umbrella review were to evaluate intervention effectiveness, to explore the impact of pre-defined determinants of effectiveness (i.e. theoretical foundations, behavior change techniques, social contexts or just-in-time adaptive interventions), and to provide recommendations for future research and practice in the field of primary prevention delivered via e/mHealth technology. Methods PubMed, Scopus, Web of Science and the Cochrane Library were searched for systematic reviews and meta-analyses (reviews) published between January 1990 and May 2020. Reviews reporting on e/mHealth behavior change interventions in physical activity, sedentary behavior and/or healthy eating for healthy subjects (i.e. subjects without physical or physiological morbidities which would influence the realization of behaviors targeted by the respective interventions) were included if they also investigated respective theoretical foundations, behavior change techniques, social contexts or just-in-time adaptive interventions. Included studies were ranked concerning their methodological quality and qualitatively synthesized. Results The systematic search revealed 11 systematic reviews and meta-analyses of moderate quality. The majority of original research studies within the reviews found e/mHealth interventions to be effective, but the results showed a high heterogeneity concerning assessment methods and outcomes, making them difficult to compare. Whereas theoretical foundation and behavior change techniques were suggested to be potential positive determinants of effective interventions, the impact of social context remains unclear. None of the reviews included just-in-time adaptive interventions. Conclusion Findings of this umbrella review support the use of e/mHealth to enhance physical activity and healthy eating and reduce sedentary behavior. The general lack of precise reporting and comparison of confounding variables in reviews and original research studies as well as the limited number of reviews for each health behavior constrains the generalization and interpretation of results. Further research is needed on study-level to investigate effects of versatile determinants of e/mHealth efficiency, using a theoretical foundation and additionally explore the impact of social contexts and more sophisticated approaches like just-in-time adaptive interventions. Trial registration The protocol for this umbrella review was a priori registered with PROSPERO: CRD42020147902

Persistent current in a ring coupled to an external fermionic reservoir

We study the energy spectrum and the persistent current in an ideal one-dimensional mesoscopic ring coupled to a fermionic reservoir. We find that the tunnel coupling in general leads to the suppression of the persistent current. However, with increasing coupling, the effective level structure of the ring coupled to the reservoir changes and quasistates with a sharp eigenenergy develop. Depending on the number of ring states coupled to the reservoir this results in a nonzero persistent current even at very large tunneling between the ring and the reservoir.Comment: this is a short version of cond-mat/030713

High Order Orthogonal Tensor Networks: Information Capacity and Reliability

Neural networks based on construction of orthogonal projectors in the tensor power of space of signals are described. A sharp estimate of their ultimate information capacity is obtained. The number of stored prototype patterns (prototypes) can many times exceed the number of neurons. A comparison with the error control codes is mad

Sleep quality, valence, energetic arousal, and calmness as predictors of device-based measured physical activity during a three-week mHealth intervention – An ecological momentary assessment study within the SMARTFAMILY trial = Schlafqualität, Valenz, energetische Erregung und Ruhe als Prädiktoren für gerätegestützt gemessene körperliche Aktivität während einer dreiwöchigen mHealth-Intervention – Eine ökologische Momentaufnahme-Studie im Rahmen der SMARTFAMILY-Studie

Physical inactivity is known to be a risk factor for several noncommunicable diseases and has a high prevalence in today’s society. Therefore, it is crucial to understand the psychological factors associated with physical activity (PA). Recent developments in the field of ambulatory assessment and technological advances are promising to enhance our understanding of this relationship by analyzing longitudinal data within- and between-persons. These analyses can reveal important factors to design behavior change interventions to enhance PA. Therefore, this study used an ecological momentary assessment during the 3‑week intervention period in the SMARTFAMILY2.0 trial and aimed to investigate whether valence, calmness, energetic arousal, and sleep quality predict daily steps and moderate to vigorous PA. Overall, 49 adults (35–60 years) and 40 children (5–19 years) were included in this analysis and self-rated their mental state within our smartphone application while also wearing a hip-worn accelerometer for 21 consecutive days (996 days included) during the intervention period. Multilevel analyses were conducted to predict daily PA while considering covariables (e.g., child/adult and non-wear time) both within- and between-persons. The results indicated that higher than average ratings of a person’s valence and energetic arousal on one day predicted increased PA while higher than average calmness predicted decreased PA at the same day within this person. Sleep quality and between-person effects of the affective states showed no clear associations to PA. Overall, these results showed that within-person associations of valence, calmness, and energetic arousal should be considered when designing PA interventions for both children and adults. The influence of sleep quality, as well as between-person effects, should be further explored by future studies