The Role of Physics in Science Integration

Special and General theories of relativity may be considered as the most significant examples of integrative thinking. From these works we see that Albert Einstein attached great importance to how we understand geometry and dimensions. It is shown that physics powered by the new multidimensional elastic geometry is a reliable basis for science integration. Instead of searching for braneworlds (elastic membranes - EM) in higher dimensions we will start by searching them in our 3+1 dimensional world. The cornerstone of the new philosophy is an idea that lower dimensional EMs are an essential component of the living matter, they are responsible for our perceptions, intellect, pattern recognition and high speed signal propagation. According to this theory each EM has both physical and perceptive (psychological) meanings: it exists as our Universe-like physical reality for its inner objects and at the same time it plays perceptive (psychological) role in the external bulk space-time. This philosophy may help us to build up a science which explains not only inanimate, unconscious phenomena, but consciousness as well

Elastic membrane based model of human perception

In this work a new approach to multidimensional geometry and multidimensional physics based on smooth infinitesimal analysis (SIA) is proposed. Reality may be considered as the process of time evolution of holistic energetically very weak macro objects - elastic membranes with the geometry based on smooth infinitesimal analysis. An embedded membrane in this multidimensional world will look different for the external and internal observers: from the outside it will look like a material object with smooth infinitesimal geometry, while from the inside our Universe-like space-time fabric. It is shown that our perception may be considered as the result of elastic oscillations of two dimensional elastic membranes with closed topology embedded in our bodies. Only one elastic membrane responsible for its perceptions will correspond to the selected organism, but there may be other membranes, even at the cell level. Elastic membranes stretch and propagate along the direction of attentive focus and occupy energetically favorable positions around microtubules involved into ORch OR. According to the model ORch OR and the elastic membrane corresponding to the living organism are closely connected and support each other

Domain organization of long autotransporter signal sequences

Bacterial autotransporters represent a diverse family of proteins that autonomously translocate across the inner membrane of Gram-negative bacteria via the Sec complex and across the outer bacterial membrane. They often possess exceptionally long N-terminal signal sequences. We analyzed 90 long signal sequences of bacterial autotransporters and members of the two-partner secretion pathway in silico and describe common domain organization found in 79 of these sequences. The domains are in agreement with previously published experimental data. Our algorithmic approach allows for the systematic identification of functionally different domains in long signal sequences. Keywords: bacterial autotransporter, sequence analysis, pattern, protein targeting, signal peptide, protein traffickin

Making sense of the manufacturing belt : determinants of U.S. industrial location, 1880-1920

This paper investigates the ability of the new economic geography to explain the persistence of the manufacturing belt in the United States around the turn of the 20th century using a model which subsumes both market-potential and factor-endowment arguments. The results show that market potential was central to the existence of the manufacturing belt, that it mattered more than factor endowments, and that its impact came through interactions both with scale economies and with linkage effects. Natural advantage played a role in industrial location but only through agricultural inputs which were important for a small subset of manufacturing

The Welfare Cost Of Capital Immobility And Capital Controls

This paper examines the macroeconomic welfare effects of interest risk premia and controls that limit international capital mobility. Using extended loanable funds analysis, it first demonstrates how perfect capital mobility maximises national income, contrary to a prevalent view that it is inimical to economic welfare. As a corollary, the analysis then shows that capital controls, irrespective of their form, generally reduce national income and economic welfare by widening real cross-border interest differentials. Capital controls in the form of quantitative controls, such as the Chilean unremunerated reserve requirement system, and explicit taxes on foreign investment flows impose similar welfare losses. However, quantitative controls are relatively more costly than options to tax capital flows, due to revenue effects.

Visualization of Data by Method of Elastic Maps and Its Applications in Genomics, Economics and Sociology

Technology of data visualization and data modeling is suggested. The basic of the technology is original idea of elastic net and methods of its construction and application. A short review of relevant methods has been made. The methods proposed are illustrated by applying them to the real economical, sociological and biological datasets and to some model data distributions. The basic of the technology is original idea of elastic net - regular point approximation of some manifold that is put into the multidimensional space and has in a certain sense minimal energy. This manifold is an analogue of principal surface and serves as non-linear screen on what multidimensional data are projected. Remarkable feature of the technology is its ability to work with and to fill gaps in data tables. Gaps are unknown or unreliable values of some features. It gives a possibility to predict plausibly values of unknown features by values of other ones. So it provides technology of constructing different prognosis systems and non-linear regressions. The technology can be used by specialists in different fields. There are several examples of applying the method presented in the end of this paper

Seven clusters in genomic triplet distributions

Motivation: In several recent papers new algorithms were proposed for detecting coding regions without requiring learning dataset of already known genes. In this paper we studied cluster structure of several genomes in the space of codon usage. This allowed to interpret some of the results obtained in other studies and propose a simpler method, which is, nevertheless, fully functional. Results: Several complete genomic sequences were analyzed, using visualization of tables of triplet counts in a sliding window. The distribution of 64-dimensional vectors of triplet frequencies displays a well-detectable cluster structure. The structure was found to consist of seven clusters, corresponding to protein-coding information in three possible phases in one of the two complementary strands and in the non-coding regions. Awareness of the existence of this structure allows development of methods for the segmentation of sequences into regions with the same coding phase and non-coding regions. This method may be completely unsupervised or use some external information. Since the method does not need extraction of ORFs, it can be applied even for unassembled genomes. Accuracy calculated on the base-pair level (both sensitivity and specificity) exceeds 90%. This is not worse as compared to such methods as HMM, however, has the advantage to be much simpler and clear

Untersuchung neuroprotektiver Effekte der intrathekalen Baclofenapplikation

Cerebral-ischämische Erkrankungen nehmen eine wichtige Rolle bei der Versorgung neurologischer und neurochirurgischer Patienten ein. Sie sind darüberhinaus ein enormer gesundheitsökonomischer Faktor. Während die Erkenntnisse über die Pathophysiologie dieser Erkrankungen in den letzten Jahrzehnten rasch zugenommen haben, stagniert die Umsetzung pharmakologischer Therapieansätze aus verschiedenen Gründen. Dies macht die Notwendigkeit der Erprobung neuer, klinisch anwendbarer Substanzen in der Klasse der Neuroprotektiva deutlich. Baclofen, ein selektiver Agonist am GABAB-Rezeptor, stellt ein seit ca. drei Jahrzehnten probates Pharmakon bei der Behandlung der spastischen Muskeltonuserhöhung dar. Neben der oralen oder intravenösen Darreichungsform kommt der intrathekalen Gabe von Baclofen eine zunehmend größere Bedeutung bei der Behandlung von Patienten mit Spastiken zu. Ergänzend zu dieser Indikation kristallisierten sich während der letzten Jahre neue Anwendungsgebiete für diese Substanz heraus. Darunter auch die intrathekale Gabe von Baclofen bei Patienten mit schweren und schwersten Hirnverletzungen, während deren intensivmedizinischer Behandlung es zu nicht anders beeinflussbaren vegetativen Entgleisungen kam. Die vorliegende Arbeit versucht, einen Beitrag zur Aufklärung der Wirksamkeit von Baclofen als Neuroprotektivum zu leisten. An einem eigens entwickelten Modell der reversiblen, transienten, globalen Hirnischämie der Ratte wurde der Einfluß von intrathekal appliziertem Baclofen in einer Dosis von 6 μg/kg KG 30 Minuten vor und nach Durchführung einer zehnminütigen cerebralen Ischämie untersucht. Als Zielregion der Untersuchung diente das CA1-Areal des Hippocampus, in dem die Zellschädigung anhand der Anteile geschädigter vs. ungeschädigter Neurone bestimmt wurde. Verglichen wurden Baclofen-behandelte Tiere mit Kontrolltieren die dem gleichen Procedere unterzogen wurden, jedoch anstatt des Verums eine entsprechende Menge physiologischer Kochsalzlösung verabreicht bekamen. Untersucht wurden zusätzlich noch die Parameter Blutglukoseserumspiegel, Körperkern- und Kranialtemperatur, mittlerer arterieller Blutdruck, arterieller Sauerstoff-, Kohlendioxidpartialdruck und pH-Wert. In dem präischämischen Versuchsarm konnte keine neuroprotektive Wirkung für Baclofen festgestellt werden. Im Gegenteil, zeigte doch das Ausmaß der Zellschädigung einen zwar nicht signifikanten, jedoch deutlich erhöhten Anteil geschädigter Neurone. Diese Beobachtung konnte bei den postischämisch mit Baclofen behandelten Tieren nicht gemacht werden. Hier wurde eine geringfügig verminderte Zellschädigung beobachtet, ohne dass diese jedoch ein signifikantes Niveau erreicht hätte. In beiden Versuchsarmen kam es nach Applikation von Baclofen zu einer kurzzeitigen Blutdrucksenkung, die jedoch insbesondere im Fall des präischämischen Versuchsarms keinen Einfluß auf das intraischämische Blutdruckniveau mehr hatte. Allerdings ließ sich bei den präischämisch behandelten Tieren eine deutliche Ventilationseinschränkung mit Ausbildung einer respiratorischen Azidose und Hyperkapnie nachweisen. Dabei sollte bedacht werden, dass Baclofen als Agonist am GABA-Rezeptor mit Atemdepression und Sedierung vergleichbare substanzgruppenspezifische Nebenwirkungen besitzt, die auch anderen GABA-Agonisten, z.B. den Benzodiazepinen, eigen sind. Aufgrund der vorliegenden Ergebnisse lassen sich zunächst keine weiteren Rückschlüsse bezüglich der Fragestellung ziehen. Eine neurotoxische Wirkung von Baclofen kann genauso wenig ausgeschlossen werden wie ein neuroprotektiver Einfluß nachgewiesen werden kann. Zur weiteren Evaluation der Fragestellung müssen zusätzliche Untersuchungen durchgeführt werden. Diese sollten eine Dosis-Wirkungsstudie einschließen, ebenso wie die mechanische Ventilation der Tiere zum Ausschluß respiratorischer Einflüsse auf die neuronale Schädigung

In vitro Evaluation der lateralen Guttapercha-Kondensationstechnik mit Fingerspreadern verschiedener Spitzengeometrie.

Ziel: Ziel der Studie war es, den Einfluss von Spreaderform und Aufbereitungstaper bei der lateralen Kondensation auf die Dichtigkeit der Wurzelfüllungen zu untersuchen. Für diese Studie wurde ein handelsüblicher Spreader so modifiziert, dass seine Arbeitsspitze durch Abflachung Pluggerfunktionalität erhält. Material&Methode: Insgesamt n=75 frisch extrahierte menschliche Zähne mit geraden Wurzeln wurden so vorbereitet, dass 75 gerade Zahnwurzeln. Diese Zahnwurzeln wurden randomisiert so auf 5 Gruppen aufgeteilt, mit rotierenden Ni/Ti Instrumenten vom Typ Profile 02/50 und 04/50 aufbereitet und unter Verwendung der lateraler Kondensation mit den konventionellen Spreadern „pointed“ sowie modifizierten Spreadern "flat tip“ gefüllt. Eine negative Kontrollgruppe wurde unter Anwendung der Zentralstifttechnik ohne Sealer abgefüllt. Die Wurzeln wurden bis auf 1 mm oberhalb des Apex mit Nagellack überzogen und anschließend verblindet. Nach Lagerung in 2%-Methylenblau für 4 Tage wurden die Proben in Kaltpolymerisat eingebettet und es wurden sechs serielle Querschnitte im Abstand von 0,8 mm ab dem Apex angefertigt. Die Querschnitte wurden digitalisiert. Bewertet wurden die Penetrationstiefe in mm ab dem Apex und der Penetrationsgrad. Ergebnisse: Alle Proben zeigten eine ausgeprägte Penetration. Lediglich der Parameter Penetrationsgrad konnte für eine Differenzierung zwischen den Prüfgruppen verwendet werden. Es zeigte sich ein signifikanter Unterschied zwischen der Kontrollgruppe und allen Prüfgruppen. Innerhalb der Prüfgruppen, welche als normalverteilt und varianzhomogen befunden wurden, wurde eine zweifaktorielle Varianzanalyse für die Faktoren "Spreader" und "Taper" durchgeführt. Es ergab sich für den Faktor "Spreader" ein signifikanter Unterschied (p=0,030) ebenso wie für den Faktor "Taper" (p=0,006). Wurzelfüllungen welche mit dem modifizierten Spreader angefertigt wurden zeigen demnach eine statistisch signifikant schlechtere Dichtigkeit (gemessen mittels Penetrationsgrad) als solche die mit konventionellem Spreader kondensiert wurden. Eine Aufbereitung auf einen Taper von 0,04 führt zu einer statistisch signifikant besseren Dichtigkeit (gemessen mittels Penetrationsgrad) als eine Aufbereitung auf einen ISO-normkonformen Taper von 0,02. Schlussfolgerung: Es konnte gezeigt werden, dass mit dem gewählten Spreaderdesign kein zusätzlicher Nutzen verbunden ist, ja sogar die Dichtigkeit der resultierenden Wurzelfüllungen abnahm. Es ist also nicht angezeigt, Spreader in der beschriebenen Form klinisch zu verwenden. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass die Verwendung eines größeren Aufbereitungstapers auch bei lateraler Kondensation zu dichteren Füllungen führt. Klinisch sollte daher ein entsprechend großer Aufbereitungskonus angestrebt werden