Redox Regulation and Stress Responses - Studies in Bacillus subtilis

Redox reactions are central to all organisms to sustain life. Both anabolic and catabolic metabolism depends on them. It is thus vital to sense and adjust the redox balance in the cell. One major factor affecting the redox status is the level of oxygen present. Transitions between different oxygen concentrations change the redox status and among other things, confer a stress upon the cells. This stress ultimately leads to altered expression levels of genes necessary to cope with the new conditions. In this thesis different aspects of what ultimately causes stressful situations, and what bacteria can do to counteract them are analysed. The redox-sensing protein Rex (YdiH) from Bacillus subtilis is characterised. Rex adjusts the cell in a way that enables conservation of energy by means other than aerobic respiration. This is accomplished by coordinating the regulation of three systems involved in growth at low oxygen levels. Exposure of cells to damaging nitrogen compounds exerts a stress upon the bacteria. This work shows that the cellular response involves two systems. One is an inducible system (hmp) involving a haemoglobin-like protein for direct detoxification of the nitrogen compounds, while the other system confers a constitutive protection (yjbIH). The thesis also describes a hitherto uncharacterised protein (YjbH), which has a key role in the control of the global regulator Spx, which in turn is involved in disulphide stress management

Spatial specificity and inheritance of adaptation in human visual cortex

Adaptation at early stages of sensory processing can be propagated to downstream areas. Such inherited adaptation is a potential confound for functional magnetic resonance imaging (fMRI) techniques that use selectivity of adaptation to infer neuronal selectivity. However, the relative contributions of inherited and intrinsic adaptation at higher cortical stages, and the impact of inherited adaptation on downstream processing, remain unclear. Using fMRI, we investigated how adaptation to visual motion direction and orientation influences visually evoked responses in human V1 and extrastriate visual areas. To dissociate inherited from intrinsic adaptation, we quantified the spatial specificity of adaptation for each visual area as a measure of the receptive field sizes of the area where adaptation originated, predicting that adaptation originating in V1 should be more spatially specific than adaptation intrinsic to extrastriate visual cortex. In most extrastriate visual areas, the spatial specificity of adaptation did not differ from that in V1, suggesting that adaptation originated in V1. Only in one extrastriate area—MT—was the spatial specificity of direction-selective adaptation significantly broader than in V1, consistent with a combination of inherited V1 adaptation and intrinsic MT adaptation. Moreover, inherited adaptation effects could be both facilitatory and suppressive. These results suggest that adaptation at early visual processing stages can have widespread and profound effects on responses in extrastriate visual areas, placing important constraints on the use of fMRI adaptation techniques, while also demonstrating a general experimental strategy for systematically dissociating inherited from intrinsic adaptation by fMRI

Exceptional points and exponential sensitivity for periodically driven Lindblad equations

In this contribution to the memorial issue of G\"oran Lindblad, we investigate the periodically driven Lindblad equation for a two-level system. We analyze the system using both adiabatic diagonalization and numerical simulations of the time-evolution, as well as Floquet theory. Adiabatic diagonalization reveals the presence of exceptional points in the system, which depend on the system parameters. We show how the presence of these exceptional points affects the system evolution, leading to a rapid dephasing at these points and a staircase-like loss of coherence. This phenomenon can be experimentally observed by measuring, for example, the population inversion. We also observe that the presence of exceptional points seems to be related to which underlying Lie algebra the system supports. In the Floquet analysis, we map the time-dependent Liouvillian to a non-Hermitian Floquet Hamiltonian and analyze its spectrum. For weak decay rates, we find a Wannier-Stark ladder spectrum accompanied by corresponding Stark-localized eigenstates. For larger decay rates, the ladders begin to dissolve, and new, less localized states emerge. Additionally, their eigenvalues are exponentially sensitive to perturbations, similar to the skin effect found in certain non-Hermitian Hamiltonians.Comment: This paper is an invited contribution to the Lindblad memorial volume in Open Systems and Information Dynamics. 19 pages, 4 figure

Beräkning av räntebaserade avkastningskrav: I teori och praktik

Studien syftar till att beskriva och analysera svenska företags metoder för att beräkna sina räntebaserade avkastningskrav för verksamhet, investeringar och produkter. Resultatet visar att det i praktiken används sofistikerade metoder för att beräkna räntebaserade avkastningskrav. Dessa har störst genomslagskraft på investeringsområdet medan redovisningsbaserade räntabilitetsmått dominerar på verksamhetsområdet. Räntebaserad styrning på produktområdet anses generellt vara irrelevant

Electromagnetics from a quasistatic perspective

Quasistatics is introduced so that it fits smoothly into the standard textbook presentation of electrodynamics. The usual path from statics to general electrodynamics is rather short and surprisingly simple. A closer look reveals however that it is not without confusing issues as has been illustrated by many contributions to this Journal. Quasistatic theory is conceptually useful by providing an intermediate level in between statics and the full set of Maxwell's equations. Quasistatics is easier than general electrodynamics and in some ways more similar to statics. It is however, in terms of interesting physics and important applications, far richer than statics. Quasistatics is much used in electromagnetic modeling, an activity that today is possible on a PC and which also has great pedagogical potential. The use of electromagnetic simulations in teaching gives additional support for the importance of quasistatics. This activity may also motivate some change of focus in the presentation of basic electrodynamics

Analys av den totala logistikkostnaden för olika råvaruförsörjningsstrategier till Tunadals sågverk

I värdekedjan från avlägg i skog till levererad volym vid Tunadals sågverk finns i huvudsak tre olika aktörer inblandade, SCA Skog AB, Åkerierna samt SCA Timber AB. Aktörernas huvudsakliga och gemensamma uppgift är att se till att råvaruför-sörjningen av Tunadals sågverk sker på ett så effektivt och kostnadssnålt sätt som möjligt. Hypotesen från uppdragsgivaren (SCA Skog, Virke) var att virkesförsörjningen till Tunadal inte är optimerad. För att testa hypotesen kartlades och beräknades den nu-varande totala logistikkostnaden. Därefter ställdes 3 scenarier upp som analyserades och jämfördes med dagens system: Total logistikkostnad om lagervolymen minime-ras (Scenario 1) alt maximeras (Scenario 2) samt total logistikkostnad vid leverans av grantimmer till Tunadal sju dagar per vecka istället för, som idag, fem dagar per vecka (Scenario 3). Genomförd analys visar att den totala logistikkostnaden i scenario 1-3 blir 1-7 % högre än kostnaden för grundscenariot. Den enda kostnad som inte förändras i något av scenario 1-3 jämfört grundscenariot är kostnaden för arbetsledningen vid industri, då antalet truckar inte förändras Utifrån resultatet i detta examensarbete kan bland annat följande slutsatser sam-manfattas och redovisas: 1. Dagens virkesförsörjningssystem är kostnadseffektivt och ger utifrån angivna förutsättningar den totalt sett lägsta kalkylerade kostnaden för virkesförsörj-ningen av Tunadals sågverk. 2. För att reducera åkarnas väntetid måste SCA frångå den billigast kalkylerade totallösningen och då är det näst bästa alternativet att styra inkörningen mot jämn volym sju dagar i veckan. Detta alternativ ligger nära alternativ ett i kal-kylerad lönsamhet och bör, om man nyttjar förutsättningarna för ett effekti-vare kapitalutnyttjande, vara väl så bra.The commissioner of this study, SCA Skog, has been doubtful that the wood supply to Tunadal is optimized. To test that, in this study the total cost of wood procurement to Tunadal sawmill today was mapped and calculated. After that, 3 scenarios, with conditions other than the current ones, have been set up, analyzed, and their results were compared to the current situation; Total logistics costs if the stock volume are minimized (Scenario 1) alternatively maximized (Scenario 2) and total logistics cost when delivering wood to Tunadal seven days a week instead of, like today, five days a week (Scenario 3). The analysis revealed that the total logistics costs in scenarios 1-3 are 1-7% higher than the cost of the basic scenario. The only costs that do not change in any of sce-narios 1-3 compared to the basic scenario are the costs of industrial management (AKind) and the number of trucks. Based on the results of this thesis, the following conclusions can be drawn: 1. Today's wood supply system is cost-effective and, based on the given condi-tions, provides the overall lowest estimated cost of wood supply of Tunadal's sawmill. 2. In order to reduce the waiting time of the trucks, SCA has to deviate from the cheapest calculated total solution (current situation), and opt in bringing in equal volume seven days a week. This option is close to the current one in calculated profitability and should be used as a prerequisite for more efficient capital utilization

Evaluating Swedish soldiers’ physiological demands in combat

Att vara soldat är väldigt fysiskt krävande, det viktigt att upprätthålla en god fysisk kapacitetsnivå för att klara sin tjänst. Vid militära operationer arbetar soldater på lägre fysiska kravnivåer under lång tid för att ibland gå upp på intensiva kravnivåer. Framgång vid militära operationer är ofta beroende på soldaternas fysiska kapacitet, rörlighet och förmågan att bära sin utrustning. Det är därmed nödvändigt att soldater har tillräcklig arbetskapacitet att utföra sina arbetsuppgifter på ett både snabbt och säkert sätt och minska risken för skador. Fysiska urvalskrav har funnit länge och utvecklats över tiden, men vissa av dessa kravbilder är inte validerad på militär personal, därför är denna typ av metodologiska studier nödvändig. Det övergripande syftet med detta projekt var därför att få en fördjupad förståelse och kunskap om fysiska belastningar inom markstridsområdet för att kunna främja utvecklingen av evidensbaserade urvals och uppföljningstester. Även utveckla en modell för arbetskrav analys för att i förlängningen kunna fastställa kravgränser vid fysiska rekryteringstester av soldater. Data samlades in genom enkäter och kliniska tester och undersökningar för att få en holistisk och systematisk kunskap om ämnet.I en första studie utvecklades en enkät som distribuerades till 251 soldater på olika regementen i Sverige för att få en bättre förståelse om soldaterna egna uppfattningar och erfarenheter kring vilka av deras uppgifter de anser är de mest fysiskt krävande. Resultaten från detta användes för att utveckla en observationsstudie för att mäta den fysiska påfrestningen för de olika uppgifterna som framkom i enkätstudien. Därefter genomförde vi tester med 18 soldater, varav 9 kvinnor, där vi mätte den maximala syreupptagningsförmågan, både i träningskläder och med soldaternas utrustning som de bär i fält, inklusive skyddsväst/kroppsskydd, för att se vilken skillnad det kan vara mellan dessa alternativ. Slutligen följde vi 42 soldater (3 kvinnor) vid 4 olika tillfällen då de genomförde olika övningar i fält. Soldaterna genomförde strid i bebyggelse samt fördröjning strid med fördröjande fältarbeten. De vid undersökte var den fysiska belastningen under dessa övningar. Resultaten av enkätundersökningen visar att soldaternas uppfattning är att omhändertagande och transport av skadade kamrater är de uppgifter som är mest ansträngande tillsammans med olika stridsförflyttningssätt och bära tung materiel. Strid i bebyggelse och olika terrängtyper uppfattades också som ansträngande. Nästan alla uppgifterna som soldaterna uppfattade som mest ansträngande, innehöll moment av att lyfta och bära tungt. Detta ställer krav på både styrke- och aerob förmåga. Inga könsskillnader identifierades bland svaren, män och kvinnor hade samma uppfattning om vilka moment som var mest fysiskt ansträngande. Testerna av den kardiorespiratoriska kapaciteten på löpband, visade att kvinnor och män orkade genomföra testerna på löpbandet under lika lång tid, trots att kvinnor hade en procentuellt högre extra belastning med stridsutrustning och kroppsskydd i jämförelse med männen. Att bära stridsutrustning förkortade tiden till utmattning med cirka 56 %. Den maximala syreupptagningsförmågan sänktes med ungefär 17 % av att bära utrustning, dock med lite större påverkan på männen. Under submaximal löpning arbetade både män och kvinnor på en högre procentsats av sin maximala kapacitet i jämförelse med när de bar utrustning. Vilket också bekräftades när vi analyserade det linjära sambandet mellan hjärtfrekvens och syreupptagningsförmåga, det skiljer mellan utrustningsalternativen, vilket innebär att HRmätning som genomförs med träningskläder inte är direkt överförbar till att bära stridsutrustning. Syresättningen i musklerna minskade mer för männen än kvinnorna, när soldaterna hade stridsutrustning sjönk syresättning snabbare och männen hade ungefär 50 % lägre värden än kvinnorna. Även ventilationen påverkades, minutvolymen minskade vid bärande av stridsutrustning samtidigt som andningsfrekvensen ökade, detta innebar att andningsmönstret förändrades med minskad vitalkapacitet som följd. Inga könsskillnader upptäckte i relativakardiorespiratoriska svaret på att bära stridsutrustning. Kvinnliga soldater i studien vägde mindre men bar tyngre utrustning dock hade de lägre absolut VO2 jämfört med männen på samma nivå, skillnaden försvann för relativ VO2. När vi följde soldaterna i fält vid ett antal olika övningar fann vi att de genomför relativt mycket acceleration och de-accelerationer, de flesta av dem i relativt låg hastighet. Under de 8 timmarna vi följde soldaterna vid respektive övning tillbringade de ungefär 2 timmar över 40 % av deras maximala aerobiska kapacitet, för lång tid över denna nivå kan innebära utmattning och soldaterna löser sina uppgifter på ett sämre sätt. Soldater med en god aerobisk kapacitet har bättre möjligheter att lösa sina uppgifter i den fysiskt påfrestande miljö som de verkar i. Sammanfattningsvis är det viktigt att ha en objektiv och validerad kravbild när man genomför mönstringstester, detta minskar risken för att lämpliga personer inte blir antagna, men även en mindre risk för könsdiskriminering och felaktiga uttagningar. Eftersom den burna utrustningen påverkar soldaternas fysiska förmåga är det viktigt att ta hänsyn till detta vid tester av deras fysiska tjänstgöringsförmåga och man bör använda relevanta utrustningsalternati