Flexible Bayesian Dynamic Modeling of Correlation and Covariance Matrices

Modeling correlation (and covariance) matrices can be challenging due to the positive-definiteness constraint and potential high-dimensionality. Our approach is to decompose the covariance matrix into the correlation and variance matrices and propose a novel Bayesian framework based on modeling the correlations as products of unit vectors. By specifying a wide range of distributions on a sphere (e.g. the squared-Dirichlet distribution), the proposed approach induces flexible prior distributions for covariance matrices (that go beyond the commonly used inverse-Wishart prior). For modeling real-life spatio-temporal processes with complex dependence structures, we extend our method to dynamic cases and introduce unit-vector Gaussian process priors in order to capture the evolution of correlation among components of a multivariate time series. To handle the intractability of the resulting posterior, we introduce the adaptive $\Delta$-Spherical Hamiltonian Monte Carlo. We demonstrate the validity and flexibility of our proposed framework in a simulation study of periodic processes and an analysis of rat's local field potential activity in a complex sequence memory task.Comment: 49 pages, 15 figure

Transformation de la composition de la forêt de la péninsule gaspésienne au cours du XXe siècle

Au cours des derniers 200 ans, la population humaine mondiale a augmenté exponentiellement ainsi que l’exploitation des ressources naturelles et l’aménagement du territoire. Ces activités anthropiques transforment les biomes, en modifiant les régimes de perturbations et les communautés biologiques, marquant le début de l’Anthropocène. Il est important de documenter ces évènements et de comprendre leurs conséquences, tant pour des raisons fondamentales qu’appliquées. En ce sens, l’écologie historique est une discipline qui offre des approches robustes pour comprendre les écosystèmes passés et leurs transformations. Le but de cette thèse a été de reconstituer la composition forestière préindustrielle d’une région de forêts tempérée et boréale dans l’est de l’Amérique du Nord, de documenter les changements de composition et de comprendre les causes de ces changements. La région d’étude est la péninsule gaspésienne, une région montagneuse située dans l’est du Québec à la transition entre les écozones des forêts tempérée et boréale. Une base de données décrivant la composition forestière préindustrielle a été construite à partir des observations notées par les premiers arpenteurs qui ont exploré, mesuré et divisé le territoire. Cette base de données a été analysée suivant trois approches, soit 1- une évaluation méthodologique de la validité et de la robustesse des données, 2- une reconstitution de la composition forestière préindustrielle à grande échelle spatiale et 3- une reconstitution de la composition préindustrielle à fine échelle spatiale en plusieurs périodes temporelles, formant ainsi respectivement les trois principaux chapitres de la thèse. Différents types de données d’archives d’arpentage peuvent être utilisés pour décrire la forêt préindustrielle, mais la représentativité et la robustesse de ces données sont encore peu documentées. Le but du premier chapitre a été d’évaluer la qualité des observations des arpenteurs et des reconstitutions de composition forestière résultantes. Dans la péninsule gaspésienne, les types de données décrivant la composition préindustrielle proviennent de deux types d’arpentage, soit l’arpentage des rivières (6180 observations) et l’arpentage des cantons (17 275 observations). Dans les deux cas, nous avons analysé des données d’observations linéaires de peuplements (n = 19 787) et des arbres témoins (n = 3668). Les données ont été analysées séparément pour les écozones de forêts boréale et tempérée. Les résultats montrent que les reconstitutions obtenues avec l’arpentage des cantons sont plus représentatives de l’ensemble de la région qu'avec l’arpentage des rivières, car un plus grand nombre de données est disponible et l’ensemble du gradient altitudinal est mieux échantillonné, tandis que l’arpentage de rivières est biaisé en faveur des basses altitudes. Les fréquences des taxons des arbres témoins se comparent aux valeurs de dominances dérivées des observations linéaires. La forêt préindustrielle de l’écozone boréale était composée surtout de sapin baumier, d’épinettes et de bouleau à papier, tandis que celle de l’écozone tempérée comprenait, en plus des taxons boréaux, le thuya occidental, le bouleau jaune, les pins et les érables. Comparativement à la forêt actuelle, décrite à partir des placettes échantillons des inventaires forestiers modernes (1976-2008; n = 27 521), on constate que des changements de composition plus importants sont survenus dans la forêt tempérée que dans la forêt boréale. Le bouleau à papier, les peupliers et les érables sont les taxons qui ont le plus augmenté, au détriment du thuya occidental, des pins et du bouleau jaune. Ces changements de composition sont potentiellement la conséquence des perturbations anthropiques et des changements climatiques, mais la contribution relative de chaque facteur demeure mal comprise. Plusieurs perturbations anthropiques (colonisation, feux anthropiques et pratiques forestières) ont affecté la Gaspésie au cours du dernier siècle tandis que la température est demeurée stable. Le but du deuxième chapitre a été d’étudier l’impact des perturbations anthropiques dans un contexte de climat régionalement stable. À partir de cartes historiques, les perturbations anthropiques du XXe siècle (incendies et coupes) ont été reconstituées. La distribution spatiale et altitudinale des taxons ont été mesurées et comparées entre la période préindustrielle et moderne. Les résultats indiquent que les changements de composition sont spatialement associés aux perturbations du XXe siècle, tandis que la distribution spatiale et la limite altitudinale sont demeurées stables pour tous les taxons. Nous concluons que les perturbations anthropiques du XXe siècle ont été à elles seules suffisantes pour causer d’importants changements de composition dans la forêt tempérée. Dans le troisième chapitre, la chronologie des changements de composition forestière des derniers 200 ans a été documentée en utilisant plusieurs jeux de données décrivant la composition forestière d’une même région (1400 km2) à différentes époques. Trois premiers jeux de données proviennent des archives d’arpentage primitif (1830-1869, 1880-1899, 1900-1962; n = 6493 observations) alors que les quatre derniers proviennent des placettes échantillons des quatre inventaires forestiers décennaux du gouvernement du Québec (1976, 1987, 1998-2005, 2008; n = 1502). Les résultats démontrent que l’utilisation de plusieurs jeux de données permet de documenter des tendances temporelles de changements de composition. La fréquence d’occurrence des pins a chuté subitement au début du XXe siècle, celle du bouleau à papier a augmentée progressivement depuis le début de la colonisation, celle des peupliers a augmentée subitement à la suite des grands incendies du XXe siècle et celle des érables a augmentée rapidement au milieu du XXe siècle. La forêt moderne de la région d’étude est fortement structurée par les incendies du XXe siècle. -- Mot(s) clé(s) en français : écologie forestière; écologie historique; écologie des perturbations; archive de l’arpentage primitif; comparaison de base de données; forêt préindustrielle; forêt boréale; forêt tempérée; changement de composition; perturbation anthropique

Étude du mécanisme de la libération somatodendritique de dopamine

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal

Fantasmagories kitsch : lumière, expérience et ostentation

Ce mémoire de maîtrise accompagne les oeuvres produites pour l’exposition DEL : Devanture. Exotisme. Luxe. présentée au centre d’art actuel Langage Plus d’Alma du 27 novembre 2015 au 7 février 2016. Il propose de tenir une réflexion axée principalement sur le kitsch dans son expression contemporaine, à la lumière des divers éléments ayant concouru à sa naissance puis à son expansion au sein des sociétés occidentales post-industrielles. Divisé en trois grands chapitres et ponctué de nombreuses images visant à expliciter divers concepts ou à illustrer l'évocation d’oeuvres ou d'artistes en lien direct avec notre propos, le pivot de cette réflexion se veut une synthèse de ce que le kitsch permet de révéler dans le va-et-vient constant qu'il alloue entre le monde de l'art et celui de la culture. Fort d'une historicité dont la teneur et l'ampleur n'ont d'égale que la puissance évocatrice et la résonance actuelle que nous lui trouvons, le kitsch est un monde à part ayant sévi dans tous les domaines, à tous les niveaux, depuis la littérature et jusqu'à la production de biens manufacturés en passant par la musique, l'architecture et, bien sûr, les arts plastiques. Fondée sur le postulat selon lequel le kitsch peut aussi bien être utilisé que dénoncé, et ce à l'intérieur même d'une pratique artistique dont nous élaborerons les tenants et aboutissants au sein des chapitres deux et trois, notre résolution de travailler par et sur le kitsch est en grande partie influencée par la réflexivité critique que celui-ci permet dès lors que la démarche menant à son utilisation est suffisamment concertée. S'appuyant entre autres sur la pensée d'Hermann Broch, de Milan Kundera, et d'Abraham Moles, ce mémoire appréhende les travaux d'autres artistes ayant travaillé en périphérie du kitsch, notamment Jeff Wall ou Gregory Crewdson. Les questionnements légitimes que le kitsch suscite, qu'ils soient d'ordre esthétiques, philosophiques, artistiques ou même politiques, ont modelé notre réflexion et su canaliser notre volonté de jongler avec l'ambigüité, la confusion et le malaise, formes contemporaines du kitsch dont la mise en évidence passe par un travail en arts visuels de réinterprétation et d'accentuation. Dans l'optique de revisiter le kitsch, les oeuvres de l’exposition tentent d’en subvertir les codes. Son caractère décoratif ou ornemental vient s’opposer à celui de la fascination, faisant ainsi passer le kitsch de l'agrément à l'agression. Dans ce chapitre présentant les constats analytiques de l’exposition, installation lumineuse et sonore, projections vidéo sur bâche et impressions photographiques viennent révéler l'affirmation brutale du mensonge kitsch

Transformation de la composition de la forêt de la péninsule gaspésienne au cours du XXe siècle

Au cours des derniers 200 ans, la population humaine mondiale a augmenté exponentiellement ainsi que l’exploitation des ressources naturelles et l’aménagement du territoire. Ces activités anthropiques transforment les biomes, en modifiant les régimes de perturbations et les communautés biologiques, marquant le début de l’Anthropocène. Il est important de documenter ces évènements et de comprendre leurs conséquences, tant pour des raisons fondamentales qu’appliquées. En ce sens, l’écologie historique est une discipline qui offre des approches robustes pour comprendre les écosystèmes passés et leurs transformations. Le but de cette thèse a été de reconstituer la composition forestière préindustrielle d’une région de forêts tempérée et boréale dans l’est de l’Amérique du Nord, de documenter les changements de composition et de comprendre les causes de ces changements. La région d’étude est la péninsule gaspésienne, une région montagneuse située dans l’est du Québec à la transition entre les écozones des forêts tempérée et boréale. Une base de données décrivant la composition forestière préindustrielle a été construite à partir des observations notées par les premiers arpenteurs qui ont exploré, mesuré et divisé le territoire. Cette base de données a été analysée suivant trois approches, soit 1- une évaluation méthodologique de la validité et de la robustesse des données, 2- une reconstitution de la composition forestière préindustrielle à grande échelle spatiale et 3- une reconstitution de la composition préindustrielle à fine échelle spatiale en plusieurs périodes temporelles, formant ainsi respectivement les trois principaux chapitres de la thèse. Différents types de données d’archives d’arpentage peuvent être utilisés pour décrire la forêt préindustrielle, mais la représentativité et la robustesse de ces données sont encore peu documentées. Le but du premier chapitre a été d’évaluer la qualité des observations des arpenteurs et des reconstitutions de composition forestière résultantes. Dans la péninsule gaspésienne, les types de données décrivant la composition préindustrielle proviennent de deux types d’arpentage, soit l’arpentage des rivières (6180 observations) et l’arpentage des cantons (17 275 observations). Dans les deux cas, nous avons analysé des données d’observations linéaires de peuplements (n = 19 787) et des arbres témoins (n = 3668). Les données ont été analysées séparément pour les écozones de forêts boréale et tempérée. Les résultats montrent que les reconstitutions obtenues avec l’arpentage des cantons sont plus représentatives de l’ensemble de la région qu'avec l’arpentage des rivières, car un plus grand nombre de données est disponible et l’ensemble du gradient altitudinal est mieux échantillonné, tandis que l’arpentage de rivières est biaisé en faveur des basses altitudes. Les fréquences des taxons des arbres témoins se comparent aux valeurs de dominances dérivées des observations linéaires. La forêt préindustrielle de l’écozone boréale était composée surtout de sapin baumier, d’épinettes et de bouleau à papier, tandis que celle de l’écozone tempérée comprenait, en plus des taxons boréaux, le thuya occidental, le bouleau jaune, les pins et les érables. Comparativement à la forêt actuelle, décrite à partir des placettes échantillons des inventaires forestiers modernes (1976-2008; n = 27 521), on constate que des changements de composition plus importants sont survenus dans la forêt tempérée que dans la forêt boréale. Le bouleau à papier, les peupliers et les érables sont les taxons qui ont le plus augmenté, au détriment du thuya occidental, des pins et du bouleau jaune. Ces changements de composition sont potentiellement la conséquence des perturbations anthropiques et des changements climatiques, mais la contribution relative de chaque facteur demeure mal comprise. Plusieurs perturbations anthropiques (colonisation, feux anthropiques et pratiques forestières) ont affecté la Gaspésie au cours du dernier siècle tandis que la température est demeurée stable. Le but du deuxième chapitre a été d’étudier l’impact des perturbations anthropiques dans un contexte de climat régionalement stable. À partir de cartes historiques, les perturbations anthropiques du XXe siècle (incendies et coupes) ont été reconstituées. La distribution spatiale et altitudinale des taxons ont été mesurées et comparées entre la période préindustrielle et moderne. Les résultats indiquent que les changements de composition sont spatialement associés aux perturbations du XXe siècle, tandis que la distribution spatiale et la limite altitudinale sont demeurées stables pour tous les taxons. Nous concluons que les perturbations anthropiques du XXe siècle ont été à elles seules suffisantes pour causer d’importants changements de composition dans la forêt tempérée. Dans le troisième chapitre, la chronologie des changements de composition forestière des derniers 200 ans a été documentée en utilisant plusieurs jeux de données décrivant la composition forestière d’une même région (1400 km2) à différentes époques. Trois premiers jeux de données proviennent des archives d’arpentage primitif (1830-1869, 1880-1899, 1900-1962; n = 6493 observations) alors que les quatre derniers proviennent des placettes échantillons des quatre inventaires forestiers décennaux du gouvernement du Québec (1976, 1987, 1998-2005, 2008; n = 1502). Les résultats démontrent que l’utilisation de plusieurs jeux de données permet de documenter des tendances temporelles de changements de composition. La fréquence d’occurrence des pins a chuté subitement au début du XXe siècle, celle du bouleau à papier a augmentée progressivement depuis le début de la colonisation, celle des peupliers a augmentée subitement à la suite des grands incendies du XXe siècle et celle des érables a augmentée rapidement au milieu du XXe siècle. La forêt moderne de la région d’étude est fortement structurée par les incendies du XXe siècle. -- Mot(s) clé(s) en français : écologie forestière; écologie historique; écologie des perturbations; archive de l’arpentage primitif; comparaison de base de données; forêt préindustrielle; forêt boréale; forêt tempérée; changement de composition; perturbation anthropique

Bayesian Neural Decoding Using A Diversity-Encouraging Latent Representation Learning Method

It is well established that temporal organization is critical to memory, and that the ability to temporally organize information is fundamental to many perceptual, cognitive, and motor processes. While our understanding of how the brain processes the spatial context of memories has advanced considerably, our understanding of their temporal organization lags far behind. In this paper, we propose a new approach for elucidating the neural basis of complex behaviors and temporal organization of memories. More specifically, we focus on neural decoding - the prediction of behavioral or experimental conditions based on observed neural data. In general, this is a challenging classification problem, which is of immense interest in neuroscience. Our goal is to develop a new framework that not only improves the overall accuracy of decoding, but also provides a clear latent representation of the decoding process. To accomplish this, our approach uses a Variational Auto-encoder (VAE) model with a diversity-encouraging prior based on determinantal point processes (DPP) to improve latent representation learning by avoiding redundancy in the latent space. We apply our method to data collected from a novel rat experiment that involves presenting repeated sequences of odors at a single port and testing the rats' ability to identify each odor. We show that our method leads to substantially higher accuracy rate for neural decoding and allows to discover novel biological phenomena by providing a clear latent representation of the decoding process

Recrutement des poissons dans le fjord du Saguenay

La faune ichtyologique du fjord du Saguenay est composée de plus de 60 espèces de poissons marins, diadromes et dulcicoles dont plusieurs font l’objet d’une pêche récréative comme l’éperlan arc-en-ciel anadrome (Osmerus mordax), le sébaste (Sebastes spp.), la morue franche (Gadus morhua), la morue ogac (Gadus ogac) et le flétan du Groenland (Reinhardtius hippoglossoides). On ignore si le recrutement des poissons marins exploités par la pêche récréative dans le Saguenay dépend de la production des stocks locaux ou des échanges avec les populations de l’estuaire du Saint-Laurent. Nous avons donc étudié la distribution spatio-temporelle de l’ichtyoplancton dans le fjord du Saguenay afin d’identifier les zones de production, de rétention et d’advection larvaires dans le but d’y préciser les mécanismes de recrutement des stocks de poissons. L’ichtyoplancton a été échantillonné à 21 stations sur le fjord du Saguenay à six occasions, de mai à octobre 2004, et à cinq occasions, de juin à septembre 2005. Les résultats montrent que le recrutement du capelan et de l’éperlan arc‑en‑ciel anadrome repose sur la production et la rétention des larves dans le fjord du Saguenay. Cependant, le recrutement des sébastes et des morues dépendrait de l’immigration de juvéniles en provenance de l’estuaire du Saint-Laurent. Ces résultats sont supportés par une revue des résultats des études antérieures sur les poissons du fjord du Saguenay. L’étude des mécanismes de recrutement des stocks de poissons du fjord du Saguenay favorise l’exploitation durable de ces ressources halieutiques conformément à la mission de Pêches et Océans Canada et dans le respect du programme de conservation du parc marin du Saguenay‑Saint-Laurent.In the Saguenay Fjord, the fish community is composed of more than 60 marine, diadromous and freshwater species, including many species exploited by the winter sport fishery such as the rainbow smelt (Osmerus mordax), redfish (Sebastes spp.), Atlantic cod (Gadus morhua), Greenland cod (Gadus ogac), and Greenland halibut (Reinhardtius hippoglossoides). We do not know if the recruitment of the fish species exploited by the winter sport fishery depends on the local production of recruits in the Saguenay Fjord or on exchanges with the St. Lawrence Estuary populations. Hence, we measured the spatio-temporal distribution of ichthyoplankton in the Fjord to identify zones of larval production, retention or advection, in order to investigate the recruitment mechanisms of these stocks. We sampled ichthyoplankton at 21 stations on six occasions, from May to October 2004, and on five occasions, from June to September 2005. Results indicated that the recruitment of capelin (Mallotus villosus) and of the anadromous rainbow smelt (Osmerus mordax) relied on the local production and retention of larvae within the Fjord. However, the recruitment of redfish (Sebastes spp.) and cods (Gadus spp.) depended on the immigration of juveniles from the St. Lawrence Estuary. Our results are corroborated by a review of previous studies of these fish populations. Studying the recruitment mechanisms of fish populations in the Saguenay Fjord supports a sustainable exploitation of these locally important fisheries resources, in accordance with the mission of Fisheries and Oceans Canada and consistent with the conservation program of the Saguenay St. Lawrence Marine Park

First radial velocity results from the MINiature Exoplanet Radial Velocity Array (MINERVA)

The MINiature Exoplanet Radial Velocity Array (MINERVA) is a dedicated observatory of four 0.7m robotic telescopes fiber-fed to a KiwiSpec spectrograph. The MINERVA mission is to discover super-Earths in the habitable zones of nearby stars. This can be accomplished with MINERVA's unique combination of high precision and high cadence over long time periods. In this work, we detail changes to the MINERVA facility that have occurred since our previous paper. We then describe MINERVA's robotic control software, the process by which we perform 1D spectral extraction, and our forward modeling Doppler pipeline. In the process of improving our forward modeling procedure, we found that our spectrograph's intrinsic instrumental profile is stable for at least nine months. Because of that, we characterized our instrumental profile with a time-independent, cubic spline function based on the profile in the cross dispersion direction, with which we achieved a radial velocity precision similar to using a conventional "sum-of-Gaussians" instrumental profile: 1.8 m s$^{-1}$ over 1.5 months on the RV standard star HD 122064. Therefore, we conclude that the instrumental profile need not be perfectly accurate as long as it is stable. In addition, we observed 51 Peg and our results are consistent with the literature, confirming our spectrograph and Doppler pipeline are producing accurate and precise radial velocities.Comment: 22 pages, 9 figures, submitted to PASP, Peer-Reviewed and Accepte

Knee Arthroplasty: Disabilities in Comparison to the General Population and to Hip Arthroplasty Using a French National Longitudinal Survey

International audienceBACKGROUND: Knee arthroplasty is increasing exponentially due to the aging of the population and to the broadening of indications. We aimed to compare physical disability and its evolution over two years in people with knee arthroplasty to that in the general population. A secondary objective was to compare the level of disabilities of people with knee to people with hip arthroplasty. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: 16,945 people representative of the French population were selected in 1999 from the French census and interviewed about their level of disability. This sample included 815 people with lower limb arthroplasty. In 2001, 608 of them were re-interviewed, among whom 134 had knee arthroplasty. Among the other participants re-interviewed, we identified 68 who had undergone knee arthroplasty and 145 hip arthroplasty within the last two years (recent arthroplasty). People with knee arthroplasty reported significantly greater difficulties than the general population with bending forward (odds ratio [OR] = 4.7; 95% confidence interval [CI]: 1.7, 12.6), walking more than 500 meters (OR = 6.0; 95% CI: 1.5, 24.7) and carrying 5 kg kilograms for 10 meters (OR = 4.6; 95% CI: 1.3, 16.4). However, the two years evolution in disability was similar to that in the general population for most activities. The level of mobility was similar between people with recent knee arthroplasty and those with recent hip arthroplasty. Nevertheless, people with recent knee arthroplasty reported a lower level of disability than the other group for washing and bending forward (OR = 0.3; 95% CI: 0.1, 0.6 and OR = 0.4; 95% CI: 0.1, 0.9, respectively). CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: People with knee arthroplasty reported a higher risk of disability than the general population for common activities of daily living but a similar evolution. There was no relevant difference between recent knee and hip arthroplasties for mobility