Η εφαρμογή των γεωδαιτικών μεθόδων στη χάραξη και παρακολούθηση των υπογείων έργων ακολουθεί σε γενικές γραμμές μια συγκεκριμένη πρακτική η οποία όμως (1) δεν έχει τεκμηριωθεί ως προς την ακρίβεια και τα όρια εφαρμογής της, και (2) τα στοιχεία που συλλέγονται στα διάφορα έργα στη συντριπτική τους πλειοψηφία δεν αξιολογούνται ή αξιοποιούνται. Η παρούσα Διατριβή στοχεύει να συνεισφέρει στο διπλό αυτό στόχο και γι’ αυτό περιλαμβάνει δύο βασικές ενότητες: Η πρώτη ενότητα στοχεύει στην τεκμηρίωση της ακρίβεια της γεωδαιτικής μεθόδου με βάση αναλυτική και πειραματική προσέγγιση και διερευνάται η ποιότητα και η αξιοπιστία διαθέσιμων παρατηρήσεων από αριθμό υπογείων έργων. Ειδικότερα, υπολογίστηκε η ακρίβεια χάραξης σηράγγων, ανάλογη του κύβου του πλήθους στάσεων σκόπευσης. Στη συνέχεια εκτιμήθηκαν οι αναλυτικές ακρίβειες στον υπολογισμό των οριζοντίων και κατακορύφων μετακινήσεων και συγκλίσεων κατά την παρακολούθηση σηράγγων και πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις για την ακρίβεια των γεωδαιτικών οργάνων και μεθόδων που εφαρμόζονται. Με βάση τα αποτελέσματα η γεωδαιτική μέθοδος κρίνεται επαρκής και ακριβής για τη χάραξη και παρακολούθηση των συνήθων σηράγγων. Η δεύτερη ενότητα, βασισμένη σε παρατηρήσεις από διάφορες σήραγγες, στοχεύει στον έλεγχο της κινηματικής σημείων ή διατομών ελέγχου σηράγγων, τον έλεγχο των γεωμετρικών χαρακτηριστικών συγκλίσεων αλλά και της τυπολογίας της χρονικής εξέλιξης των μετακινήσεων. Αναλύθηκαν περιπτώσεις χωροχρονικής εξέλιξης μετακινήσεων που αποκλίνουν από την τυπική μορφή, με βασικό χαρακτηριστικό την εμφάνιση απότομων, ανεξήγητων μετακινήσεων. Ειδικότερα, η ανάλυση των διαθέσιμων στοιχείων από τις σήραγγες Τυμφρηστού, Καλλιδρόμου κ.α. οδήγησε στο συμπέρασμα ότι η υπερβολική αύξηση των μετακινήσεων τοπικά σε μια περιοχή προκαλεί κάτω από ορισμένες συνθήκες αλυσιδωτά νέες μετακινήσεις σε γειτονικές, προσωρινά σταθεροποιημένες περιοχές του έργου. / Geodetic techniques are widely used for the guidance and monitoring of underground structures, but (1) their accuracy and efficiency are not tested and (2) deformation data, collected during tunnel excavation, are not further evaluated. A contribution towards the solution of both these problems is the aim of this dissertation, which consists of two parts. In the first part the applicability and accuracy of the geodetic techniques were assessed using analytical and experimental techniques. Three main conclusions were obtained. First, that the errors of coordinates along a tunnel are proportional to the cube of the number of stations. Second, it was found that non-prismatic reflectors have a non-linear response and contributes to significant errors (>1-2mm) in convergence measurements and third, that the noise of actual monitoring measurements from several tunnels is at maximum ±4mm. In the second part of this dissertation deformation data from a number of tunnels were analyzed. Analytical methodologies were introduced for the estimation of the geometrical pattern of tunnel section distortion and mathematical, function approximation techniques are followed to model the typical pattern of tunnel deformation. Studies of monitoring data from tunnels that faced instabilities and high deformation (as Tymfristos tunnel, Kallidromo tunnel etc.) revealed that high tunnel closure locally, may induce a new phase of deformation to other nearby, previously stabilized, sections.

Το ριβοσωματικό RNA (rRNA) παίζει σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της ακριβούς αποκωδικοποίησης της γενετικής πληροφορίας. Σύμφωνα με πρόσφατες κρυσταλλικές δομές υψηλής ευκρίνειας της μικρής υπομονάδας του προκαρυωτικού ριβοσώματος, η περιοχή αποκωδικοποίησης αποτελείται κυρίως από rRNA, περιλαμβάνοντας κυρίως τις έλικες 18 και 34, καθώς και τις αδενίνες Α1492 και Α1493 της έλικας 44 του 16S rRNA. Επιπροσθέτως, ο ρόλος του rRNA στην ακριβή αποκωδικοποίηση της γενετικής πληροφορίας έχει αποκαλυφθεί εκτενώς μέσω κατασταλτικών ή αντικατασταλτικών μεταλλάξεων, οι οποίες αυξάνουν ή μειώνουν τη λανθασμένη ανάγνωση του mRNA, αντίστοιχα. Πολλές από τις μεταλλάξεις αυτές αφορούν στο 16S rRNA της Escherichia coli. Μεταξύ αυτών είναι η μετάλλαξη C310G στην έλικα 12, η G1206C στην έλικα 34 και η G517A στην έλικα 18. Στο πρώτο μέρος της παρούσης μελέτης εξετάσθηκε το αντίκτυπο των αντίστοιχων μεταλλάξεων com1 (C310G), com6 (G1206C) και rdn2 (G517A) στο 18S rRNA του Saccharomyces cerevisiae. Τα κύτταρα yeast μετασχηματίστηκαν με rDNA πλασμίδια αγρίου-τύπου (wt) ή μεταλλαγμένα, τα οποία έφεραν τις προαναφερθείσες μεταλλάξεις. Τα κύτταρα που ελέγχθηκαν ήταν το αγρίου τύπου (rdnwt), τα μεταλλάγματα rdn2, com1, καθώς και τα διπλά μεταλλάγματα com1rdn2 και com6rdn2. Το αντίκτυπο της μετάλλαξης com6 εξήγχθη έμμεσα από το διπλό μετάλλαγμα com6rdn2, αφού το μετάλλαγμα com6 δεν ήταν διαθέσιμο στο Εργαστήριο (Τα στελέχη αυτά χορηγήθηκαν από το Εργαστήριο της Dr Susan Liebman, University of Illinois at Chicago, USA). Όσον αφορά στη μελέτη ανάπτυξης των στελεχών αυτών, τα στελέχη com1 παρουσίασαν εξαιρετικά αργή ανάπτυξη παρουσιάζοντας 3 φορές αύξηση του χρόνου διπλασιασμού τους σε σχέση με τα κύτταρα rdnwt. Αντίθετα, το μετάλλαγμα rdn2 παρουσίασε παρόμοιο φαινότυπο ανάπτυξης με τα rdnwt. Είναι αξιοσημείωτο ότι τα διπλά μεταλλάγματα com1rdn2 και com6rdn2 παρουσίασαν μικρότερο χρόνο διπλασιασμού από τα κύτταρα rdnwt. Όσον αφορά στη μεταφραστική ακρίβεια, το μετάλλαγμα com1 παρουσίασε 1,5 φορά αύξηση στο ρυθμό λανθασμένης ενσωμάτωσης του αμινοξέος λευκίνη σε μία αυξανόμενη αλυσίδα πολυφαινυλαλανίνης κατά την in vitro μετάφραση ενός poly(U) εκμαγείου, σε σχέση με τα κύτταρα rdnwt. Αντίθετα, η μετάλλαξη rdn2 οδήγησε σε μεταφραστική υπερακρίβεια, αφού δεν βρέθηκε καμία ενσωμάτωση λανθασμένου αμινοξέος ανά 10.000 κωδικόνια mRNA. Το διπλό μετάλλαγμα com1rdn2 εμφάνισε παρόμοια επίπεδα μεταφραστικής ακρίβειας με κύτταρα rdnwt. Έτσι, οι μεταλλάξεις com1 και rdn2 επηρρεάζουν τη μεταφραστική ακρίβεια σε ίσο βαθμό, αλλά προς αντίθετες κατευθύνσεις. Το άλλο διπλό μετάλλαγμα της παρούσης μελέτης com6rdn2 παρουσίασε επίσης παρόμοια επίπεδα μεταφραστικής ακρίβειας με το rdnwt, αποκαλύπτοντας έτσι πως η μετάλλαξη com6 οδηγεί επίσης σε μείωση της μεταφραστικής πιστότητας. Τα αποτελέσματα αυτά υποδηλώνουν ότι το αντίκτυπο των μεταλλάξεων com1, com6 και rdn2 στην ακρίβεια της μετάφρασης είναι ανεξάρτητο και προσθετικό και όχι συνεργιστικό. Επιπρόσθετη επιβεβαίωση προήλθε με την in vitro μετάφραση εκμαγείων poly(U) παρουσία παρομομυκίνης (PM), ενός αμινογλυκοζιτικού αντιβιοτικού γνωστού για την αύξηση της ενσωμάτωσης λανθασμένων αμινοξέων στην αυξανόμενη πολυπεπτιδική αλυσίδα τόσο στα προκαρυωτικά, όσο και στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Το στέλεχος com1 παρουσίασε 3 φορές αύξηση στη συχνότητα λάθους κατά τη μετάφραση σε σχέση με το rdnwt, επιβεβαιώνοντας το χαρακτηρισμό του ώς επιρρεπές σε λάθη μετάλλαγμα. Αντίθετα, το στέλεχος rdn2 εμφάνισε μισή περίπου συχνότητα λαθών κατά τη μετάφραση σε σχέση με τα κύτταρα rdnwt, σε συμφωνία με το προηγούμενο χαρακτηρισμό του ως υπερακριβές μετάλλαγμα. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαιώθηκαν περαιτέρω με in vivo μελέτες ανθεκτικότητας έναντι της PM τόσο σε υγρές όσο και σε στερεές καλλιέργειες (τρυβλία petri). Το μετάλλαγμα com1 βρέθηκε το πιο ευαίσθητο όλων, αφού το 50% αναστολής της ανάπτυξής του παρατηρήθηκε σε μόλις 5 μΜ PM σε σχέση με τα 75 μΜ για το στέλεχος rdnwt. Αντίθετα, η τιμή IC50 της PM για το rdn2μετάλλαγμα βρέθηκε ίσο προς 500 μΜ. Το διπλό μετάλλαγμα com1rdn2 παρουσίασε παρόμοια επίπεδα ευαισθησίας στην PM με rdnwt, ενώ το άλλο διπλό μετάλλαγμα com6rdn2 αποδείχθηκε ως πιο ανθεκτικό (IC50 = 125 μΜ), υποδηλώνοντας ότι η com6 πρέπει να είναι λιγότερο επιρρεπής σε λάθη σε σχέση με την com1 μετάλλαξη. Πειράματα in vivo ανθεκτικότητας στην PM (σε τρυβλία petri) επιβεβαίωσαν τα επίπεδα ευαισθησίας που αποκαλύφθηκαν με τις υγρές καλλιέργειες. Η μελέτη των μεταλλάξεων αυτών ολοκληρώθηκε με πειράματα πρόσδεσης στις θέσεις A και P του ριβοσώματος. Οι μεταλλάξεις που μειώνουν την μεταφραστική πιστότητα οδηγούν και σε αύξηση της ικανότητας πρόσδεσης μορίων αμινο-ακυλο tRNA (aa-tRNA) στη θέση Α του ριβοσώματος, ενώ αντίθετα οι μεταλλάξεις που αυξάνουν την ακρίβεια της μετάφρασης συνοδεύονται και από μείωση της ικανότητας πρόσδεσης aa-tRNAs στη θέση Α του ριβοσώματος. Με τέτοιες μελέτες βρέθηκε ότι η μετάλλαξη com1 οδήγησε σε αύξηση της ικανότητας πρόσδεσης στη θέση Α, αντίθετα με την rdn2, όπου διαπιστώθηκε ακόμη μικρότερη ικανότητα πρόσδεσης και σε σχέση με τα ριβοσώματα αγρίου τύπου. Τα διπλά μεταλλάγματα έδειξαν λίγο μεγαλύτερη ικανότητα πρόσδεσης σε σχέση με αυτά του αγρίου τύπου. Τα αποτελέσματα αυτά επιβεβαίωσαν το χαρακτηρισμό των com1 και com6 ως μεταλλάξεις μείωσης της μεταφραστικής ακρίβειας σε αντίθεση με τη μετάλλαξη rdn2, η οποία οδηγεί σε υπερακρίβεια. Όσον αφορά στην ικανότητα πρόσδεσης aa-tRNAs στη θέση P του ριβοσώματος σε σχέση με τα ριβοσώματα αγρίου τύπου (rdnwt), αυτή βρέθηκε μεγαλύτερη στην περίπτωση της com1 μετάλλαξης και μικρότερη στην περίπτωση της rdn2 μετάλλαξης, υποδηλώνοντας ότι η com1 οδηγεί σε μεγαλύτερο ρυθμό πρωτεϊνοσύνθεσης σε σχέση με την υπερακριβή rdn2 μετάλλαξη. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας διερευνήσαμε σε συνεργασία με το Εργαστήριο Βιοχημείας του κ. Χρήστου Γεωργίου (Τμήμα Βιολογίας, Παν. Πατρών), για το άν υπάρχει κάποια συσχέτιση μεταξύ της μεταφραστικής πιστότητας και του οξειδωτικού στρες στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήσαμε δύο καλά μελετημένα μεταλλαγμένα στελέχη S. cerevisiae στο Εργαστήριό μας με αντίθετες επιπτώσεις στη μεταφραστική ακρίβεια. Αυτά ήταν το sup45 μετάλλαγμα (επιρρεπές σε λάθη με συχνότητα λάνθασμένης ενσωμάτωσης αμινοξεών ίση προς 0,0166) καθώς και το τριπλό μετάλλαγμα sup45rdn4rdn6 (συχνότητα λάθους: 0,0057), στο οποίο γίνεται η επαναφορά της μεταφραστικής ακρίβειας στα επίπεδα των μορίων αγρίου τύπου (0,0036). Οι μεταλλάξεις rdn4 και rdn6 αφορούν στην έλικα 27 του 18S rRNA, ενώ η μετάλλαξη sup45 πρόκειται για μία κατασταλτική μετάλλαξη στο γονίδιο που κωδικοποιεί για τον πράγοντα τερματισμού της πρωτεϊνοσύνθεσης eRF-1. Οι οξειδωτικοί δείκτες που μετρήθηκαν ήταν η μαλονική διαλδεϋδη (MDA: κύριο προϊόν υπεροξείδωσης λιπιδίων), η οξειδωμένη γλουταθειόνη (GSSG), οξειδωμένα μη πρωτεϊνικά μόρια (NPSSR), καθώς και οξειδωμένα πρωτεϊνικά μόρια (PSSP). Οι αντιοξειδωτικοί δείκτες που μετρήθηκαν ήταν τα ανηγμένα πρωτεϊνικά μόρια που φέρουν ελεύθερες σουλφυδρυλομάδες (PSH), καθώς και το κλάσμα PSH/PSSP μέσα στα κυτταρικά εκχυλίσματα. Εν συντομία, το επιρρεπές σε λάθη κατα τη μετάφραση μετάλλαγμα sup45 μείωσε τα επίπεδα των οξειδωτικών δεικτών σε αντίθεση με το πιο ακριβές τριπλό μετάλλαγμα sup45rdn4rdn6, στο οποίο παρατηρήθηκε αύξηση των δεικτών αυτών. Περαιτέρω επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων αυτών προήλθε με την χρήση παρομομυκίνης κατά την ανάπτυξη των στελεχών αυτών (μειώνει τη μεταφραστική πιστότητα) και τη διεξαγωγή των μετρήσεων αυτών των δεικτών οξειδωτικού στρες εκ νέου. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων με χρήση PM έδειξαν στις περισσότερες περιπτώσεις σημαντική μείωση των επιπέδων οξειδωτικού στρες. Εν κατακλείδι, τα αποτελέσματα του δεύτερου μέρους της Μεταπτυχιακής αυτής Διατριβής υποδηλώνουν ότι στα ευκαρυωτικά κύτταρα η μείωση της μεταφραστικής πιστότητας οδηγεί σε μείωση του οξειδωτικού στρες σε αυτά και το αντίστροφο. / The ribosomal RNA (rRNA) plays a key role in the process of the accurate decoding of genetic information. According to recently derived high-resolution crystal structures of the prokaryotic small ribosomal subunit, the decoding site is mainly composed of RNA, including helices 18 and 34 as well as adenines A1492 and A1493 of helix 44 of the 16S rRNA. Furthermore, the role of ribosomal RNA in the accurate decoding of genetic information has been largely uncovered by suppressor or antisuppressor mutations that increase or decrease misreading respectively. Many of these mutations are in 16S rRNA of Escherichia coli. Among these are C310G in helix 12, G1206C in helix 34 and G517A in helix 18. In the first part of this study we examined the function of the corresponding mutations com1 (C310G), com6 (G1206C) and rdn2 (G517A) in 18S rRNA of Saccharomyces cerevisiae. Yeast cells were transformed with wild-type or mutant rDNA plasmids carrying the afore-mentioned site-directed mutations. The strains examined were the wild-type (rdnwt), mutants rdn2, com1 and the double mutants com1rdn2 and com6rdn2. The properties of mutation com6 were only deduced from the double mutant com6rdn2, since mutation com6 was not available individually. The mutants were first constructed in Prof. Susan Liebman’s laboratory at the University of Illinois at Chicago, USA. Strains com1 were viable but exhibited an extraordinary slow growth phenotype as they displayed a 3-fold increase of their doubling time over the rdnwt. On the other hand, rdn2 mutants displayed a growth phenotype similar to that of rdnwt cells. Interestingly, the double mutants com1rdn2 and com6rdn2 abolished the slow growth phenotype and grew faster than rdnwt. Regarding translational accuracy, com1 mutant displayed a 1.5-fold increase of the rate of misincorporation of the nearcognate amino acid leucine in a growing polyphenylalanine chain with poly(U) as template over rdnwt. In contrast, mutation rdn2 displayed impressive hyperaccuracy as it was found that none nearcognate aminoacid is added in 10.000 mRNA codons. Moreover, the double mutant com1rdn2 exhibited misreading levels similar to those of the rdnwt. Thus, com1 and rdn2 affect the decoding process to an equal degree but in reverse ways. The other double mutant under study, com6rdn2 also displayed an error frequency similar to that of rdnwt revealing that com6 is an error-prone mutation as well. These results imply that the effects of mutations com1, com6 and rdn2 on translational accuracy are independent and additive rather than synergistic. Additional confirmation came by in vitro translation of poly(U) templates in the presence of paromomycin (PM), which is an aninoglycoside antibiotic known to induce suppression of the genetic code. Strain com1 displayed a 3-fold increase of error frequency over rdnwt, confirming its characterization as an error-prone mutant. In contrast, rdn2 displayed an error frequency about half of that observed for the rdnwt, compatible with its characterization as a hyperaccurate mutant. The previous results were confirmed by in vivo resistance studies toward PM in liquid cultures and on Petri plates. Mutant com1 was the most sensitive of all, as 50% inhibition of its growth was observed at only 5 μΜ PM compared to 75 μΜ for rdnwt. In contrast, the IC50 value of PM for the rdn2 mutant was 500 μΜ. The double mutant com1rdn2 exhibited a resistance to PM similar to rdnwt, and the other double mutant com6rdn2 was more resistant (IC50 = 125 μΜ), implying that com6 should be a less error-prone mutation than com1. In vivo resistance to PM (on petri dishes) confirmed the sensitivity levels found in liquid cultures. The study of these mutations was completed by A- and P-site binding experiments. An increase in A-site binding of aa-tRNA may arise from a higher affinity to accept noncognate tRNAs and is related to error-prone mutations, whereas a decrease is related to error-restrictive mutations. Binding of Phe-tRNA to A-site of com1 mutants was much higher than in rdnwt. In contrast, binding to A-site of rdn2 was much lower than in rdnwt. Finally, the double mutants showed an A-site binding capacity slightly higher than the wild-type. These results confirmed that com1 and com6 are error-prone mutations, whereas rdn2 an error-restrictive mutation. With regards to P-site, com1 displayed a higher binding capacity and rdn2 a lower binding capacity compared to wild-type, indicating that com1 may have a higher protein synthesis activity than rdn2. In the second part of this study, we (in cooperation with Dr Christos Georgiou’s lab; Dept. of Biology, University of Patras) investigated whether any correlation between the translational fidelity and oxidative stress exists in eukaryotic cells. We used mutants already studied in our lab for their effects on translational fidelity and other aspects of protein synthesis. These were the sup45 mutant encoding the eRF-1 release factor and the triple mutant sup45rdn4rdn6 which carries, in addition to sup45, mutations rdn4 and rdn6 in helix 27 of the 18S rRNA. Mutant sup45 is error-prone (E.F. = 0.0166), while rdn4, rdn6 are both error-restrictive. The triple mutant sup45rdn4rdn6 diplays an error frequency of 0.0057, equal to the sum of the error frequencies of the individual mutations. The error frequency of the rdnwt is 0.0036. The oxidative markers measured were malondialdehyde (MDA, the main product of lipid peroxidation), oxidized glutathione (GSSG), oxidized non protein molecules (NPSSR), and oxidized protein molecules (PSSP). On the other hand, the antioxidative markers measured were t reduced protein molecules carrying –SH groups (PSH), as well as the ratio PSH/PSSP in the cell. In brief, the error-prone mutant sup45 was shown to decrease the concentrations of the various oxidative markers, while the comparatively error-restrictive triple mutant sup45rdn4rdn6 was shown to increase them. To further test the hypothesis that the oxidative status of a yeast cell may be related to the level of translational accuracy, we repeated the above experiments using PM. Our results with PM showed in most cases a decrease in the concentrations of the various oxidative markers. This is compatible with the notion that an increase in translational errors causes a decrease in oxidative stress and vice versa.

Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να μελετήσει την ορθογραφική απόδοση κλιτικών μορφημάτων ουσιαστικών, ρημάτων και επιθέτων της ελληνικής γλώσσας από μαθητές ηλικίας 9 έως 11 ετών. Στη μελέτη συμμετείχαν τρεις ομάδες μαθητών: 21 μαθητές Στ΄ δημοτικού με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες, 21 μαθητές ίδιας χρονολογικής ηλικίας και 24 μαθητές παρόμοιου αναγνωστικού και ορθογραφικού επιπέδου νεότερης ηλικίας. Αρχικά, χορηγήθηκε στους μαθητές όλων των ομάδων ένα σύνολο δοκιμασιών, οι οποίες αξιολογούσαν τη μη λεκτική τους νοημοσύνη, τη βραχύχρονη μνήμη τους, τις αναγνωστικές και ορθογραφικές τους δεξιότητες. Η πειραματική ορθογραφική δοκιμασία συνίστατο στην ορθογραφική απόδοση ουσιαστικών, επιθέτων και ρημάτων ενσωματωμένων σε κατάλληλα προτασιακά πλαίσια. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, οι μαθητές με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες ήταν λιγότερο ακριβείς και συνεπείς στην ορθογραφική απόδοση των κλιτικών μορφημάτων των λέξεων συγκριτικά με τους μαθητές τυπικής ανάπτυξης της Στ΄ τάξης δημοτικού. Οι μαθητές με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες είχαν παρόμοια επίδοση με αυτή των νεαρότερων μαθητών παρόμοιου αναγνωστικού και ορθογραφικού επιπέδου ως προς την ορθογραφική ακρίβεια και την ορθογραφική συνέπεια στην απόδοση των κλιτικών μορφημάτων. Υπήρξαν βέβαια και κάποιες περιπτώσεις, όπου δεν υπήρξαν διαφοροποιήσεις μεταξύ των ομάδων. Επιπλέον, oι μαθητές και των τριών ομάδων είχαν καλύτερη επίδοση στην ορθογραφική απόδοση των κλιτικών μορφημάτων των ουσιαστικών και των ρημάτων σε σχέση με αυτήν στα κλιτικά μορφήματα των επιθέτων. / The purpose of this study was to examine the spelling of noun's, verb's and adjectives' inflectional morphemes in the Greek language by 9–11-year old children. Three groups participated in this study. Particularly, 21 sixth graders with reading and spelling difficulties, 21 chronological age-matched children and 24 younger reading and spelling-level-matched children. At first, students were assessed on a range of tests of non verbal ability, short-memory abilities, as well as reading and spelling abilities. In the experimental spelling task they were asked to spell nouns, verbs and adjectives in dictated sentences. Children with reading and spelling difficulties were less accurate and less consistent than chronological age-matched children in spelling inflectional morphemes. Moreover, children with reading and spelling difficulties performed similarly to younger reading and spelling-level-matched children as far as spelling accuracy and spelling consistency of inflections are concerned. In some cases of inflectional morphemes the three groups did not differ. Finally, children spelled noun and verb inflections more accurately than adjective inflections.

Η παρούσα έρευνα επικεντρώθηκε στη μελέτη ζητημάτων που αφορούν στη μορφολογική πλευρά της ορθογραφίας, γιατί σε αυτήν φαίνεται να είναι μεγαλύτερες οι δυσκολίες που συναντούν οι μαθητές με και χωρίς δυσκολίες στο γραπτό λόγο. Ειδικότερα, η έρευνα αυτή επιχείρησε να εξετάσει την ορθογραφική απόδοση των βασικών λέξεων και των μορφολογικά πολύπλοκων παράγωγών τους, από ελληνόφωνους μαθητές τυπικής ανάπτυξης και μαθητές με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες, που φοιτούν στο δημοτικό σχολείο. Πιο συγκεκριμένα, δείγμα της έρευνας αποτέλεσαν 66 μαθητές που φοιτούσαν στις Δ΄ και Στ΄ τάξεις του δημοτικού σχολείου. Αρχικά, οι μαθητές εξετάστηκαν σε ορισμένες προδοκιμασίες, οι οποίες αξιολογούσαν τη μη λεκτική νοημοσύνη, τη βραχύχρονη μνήμη και τις αναγνωστικές και ορθογραφικές δεξιότητές τους. Τα αποτελέσματα από τις δοκιμασίες αυτές, οδήγησαν στην επιλογή των μαθητών που θα συγκροτούσαν την κάθε ομάδα αλλά και στις εξισώσεις των ομάδων μεταξύ τους. Οι ερευνητικές ομάδες ήταν τρεις: η πειραματική ομάδα και οι δύο ομάδες ελέγχου. Η πειραματική ομάδα περιείχε 21 μαθητές της Στ΄ τάξης με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες, η ομάδα ελέγχου Ι περιείχε 21 μαθητές τυπικής ανάπτυξης της Στ΄ τάξης και η ομάδα ελέγχου ΙΙ απαρτιζόταν από 24 μαθητές τυπικής ανάπτυξης της Δ΄ τάξης. Η πειραματική ομάδα εξισώθηκε ως προς τη χρονολογική ηλικία και το νοητικό επίπεδο με την ομάδα ελέγχου Ι και με την ομάδα ελέγχου ΙΙ ως προς το αναγνωστικό, ορθογραφικό και νοητικό επίπεδο. Έπειτα, οι μαθητές εξετάστηκαν στην πειραματική ορθογραφική δοκιμασία με στόχο την εξέταση της ορθογραφικής ακρίβειας, της ορθογραφικής συνέπειας και του συνυπολογισμού της ορθογραφικής ακρίβειας και συνέπειάς τους, σε σχέση με την απόδοση λεξικών μορφημάτων και παραγωγικών επιθημάτων λέξεων της ελληνικής γλώσσας. Οι λέξεις που συμπεριλήφθηκαν στη δοκιμασία αυτή έλαβαν τη μορφή ‘Βάση – Παράγωγη’ λ.χ. διαφημίζω-διαφημίσεις. Για τον υπολογισμό της ορθογραφικής ακρίβειας, τα λεξικά μορφήματα και τα παραγωγικά επιθήματα των λέξεων χωρίστηκαν σε 140 λεξικά τμήματα-στόχοι. Για τον υπολογισμό της ορθογραφικής συνέπειας, ομαδοποιήθηκαν τα λεξικά τμήματα που θα συγκρίνονταν μεταξύ τους σε 52 ομάδες λεξικών τμημάτων. Τα κυριότερα αποτελέσματα ήταν τα εξής: όσον αφορά στις συσχετίσεις, προέκυψαν στατιστικώς σημαντικοί δείκτες μεταξύ όλων των τιμών των ανεξάρτητων μεταβλητών μεταξύ τους, καθώς και μεταξύ των τελευταίων και των εξαρτημένων μεταβλητών «ποσοστό ορθογραφικής ακρίβειας», «ποσοστό ορθογραφικής συνέπειας» και «ποσοστό ορθογραφικής ακρίβειας και συνέπειας» της πειραματικής ορθογραφικής δοκιμασίας, με εξαίρεση τη μη λεκτική νοημοσύνη, η οποία φάνηκε να συσχετίζεται σημαντικά μόνο με τις δύο τελευταίες. Επιπλέον, σε όλες τις μετρήσεις της πειραματικής ορθογραφικής δοκιμασίας, οι μαθητές της Στ΄ τάξης με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες σημείωσαν χαμηλότερη επίδοση στην ορθογραφική απόδοση των λεξικών μορφημάτων και παραγωγικών επιθημάτων των λέξεων-στόχων συγκριτικά με τους τυπικούς συνομηλίκους τους. Παράλληλα, είχαν παρόμοια επίδοση σε σχέση με τους νεαρότερους τυπικούς μαθητές της Δ΄ τάξης. Ακόμα, οι τρεις ομάδες είχαν καλύτερη επίδοση στην ορθογραφική απόδοση των λεξικών μορφημάτων και παραγωγικών επιθημάτων των ουσιαστικών και των επιθέτων συγκριτικά με αυτήν των ρημάτων. Τα ευρήματα αυτά, επιβεβαιώνουν το προφίλ των μαθητών με δυσκολίες στο γραπτό λόγο που έχει φανεί σε προγενέστερες έρευνες, δηλαδή ότι υπάρχει μία καθυστέρηση στις ορθογραφικές δεξιότητες των μαθητών με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες σε σχέση με την ηλικία που διανύουν. Επιπρόσθετα, τα υψηλά ποσοστά των τριών ομάδων στην ορθογραφική συνέπεια μάς επιτρέπουν τον ισχυρισμό πως οι μαθητές χρησιμοποιούν μορφολογικές στρατηγικές κατά την παραγωγή ορθογραφημένης γραφής. Ωστόσο, οι τυπικοί μαθητές της Στ΄ φαίνεται να χρησιμοποιούν πιο εκτεταμένα τις μορφολογικές στρατηγικές, αφού παρήγαγαν περισσότερες συνεπείς και σωστές ορθογραφικές αποδόσεις των κοινών λεξικών τμημάτων σε σύγκριση με τους συνομήλικους μαθητές με αναγνωστικές και ορθογραφικές δυσκολίες και τους τυπικούς μαθητές της Δ΄ τάξης. Αν και τα αποτελέσματα της ορθογραφικής συνέπειας ενισχύουν τη χρήση μορφολογικών στρατηγικών, δεν αποκλείουν τη χρήση άλλων στρατηγικών στις οποίες εμπλέκεται ο παράγοντας της μνήμης (λ.χ. απομνημονευτικές στρατηγικές. Τέλος, αν και οι τυπικοί μαθητές της Στ΄ τάξης είχαν σημείωσαν υψηλότερο συνολικό ποσοστό ορθογραφικής ακρίβειας σε σύγκριση με τις άλλες δύο ομάδες, υπήρξαν περιπτώσεις λεξικών τμημάτων, κατά την ορθογραφική απόδοση των οποίων, οι μαθητές και των τριών ερευνητικών ομάδων σημείωσαν είτε υψηλό είτε χαμηλό ποσοστό ορθογραφικής ακρίβειας. Η απουσία στατιστικώς σημαντικής διαφοράς στις περιπτώσεις αυτές, αποτελεί πηγή προβληματισμού και αναδεικνύει το ζήτημα του ρόλου της ορθογραφικής επεξεργασίας εκάστης λέξης. / The present study focused on the examination of matters related to the morphological aspect of spelling. This seems to pose great difficulties to students with or without reading and spelling difficulties. Particularly, this study attempts to examine the spelling of the base and the derived words by Greek-speaking typical achievement students and students with reading and spelling difficulties, all which attended primary school. The participants of this study were 66 fourth and sixth graders. Initially, as part of the testing, students completed a battery of pretests which evaluated their nonverbal intelligence, short-term memory and reading and spelling skills. The results of these tests led to the selection of the students that would form each group and the matching of the groups. Three research groups of participants took part in this study: an experimental group and two control groups. The experimental group consisted of 21 typical achievement sixth graders, control group I consisted of 21 sixth graders with reading and spelling difficulties and control group II comprised 24 typical achievement sixth graders. A reading/spelling level match design was employed. The experimental group was matched in terms of chronological age and intellectual level (chronological age-matched group) with control group I whereas with control group II in terms of reading, spelling and intellectual level (reading/spelling level-matched group). In addition, students were assessed on a spelling task that was designed to examine their spelling accuracy, their spelling consistency and their spelling accuracy-consistency in spelling lexical morphemes and derivational suffixes of Greek words. The experimental items in the spelling task were morphologically related word-pairs (base and derivation). To test the spelling accuracy, lexical morphemes and derivational suffixes of words were divided into 140 lexical parts. To test the spelling consistency, these lexical parts were grouped in 52 groups. The main results are as follows: as far as the correlations are concerned, apart from non-verbal intelligence, there is statistically significant indicators among all independent variables and between the independent and the dependent variables “percentage of spelling accuracy”, “percentage of spelling consistency” and “percentage of spelling accuracy and consistency” of the spelling task. Moreover, in the measurements of the spelling task, students with reading and spelling difficulties performed poorly in spelling lexical morphemes and derivational suffixes compared to their typical achievement peers. At the same time, their performance was similar to the performance of typical achievement fourth graders. In addition, the three groups had a better performance in spelling the lexical morphemes and derivational suffixes of nouns and of adjectives than of verbs. These findings confirm the profile of students with reading and spelling difficulties that has been shown in previous studies. In particular, it seems that there is a delay in the spelling skills of students with reading and spelling difficulties. This is consistent with a spelling delay hypothesis, rather than a spelling deviance hypothesis. Furthermore, the groups’ high percentages in spelling consistency allow us to claim that students use morphological strategies when they spell morphologically related words. However, typical achievement sixth graders seem to make greater use of morphological strategies, since they produce more consistent and correct spellings of the lexical morphemes and derivational suffixes compared to their peers with reading and spelling difficulties and typical achievement fourth graders. Our results suggest the use of morphological strategies, yet they do not exclude the use of other strategies which rely on memory such us memory strategies. Finally, typical achievement sixth graders scored a higher percentage in spelling accuracy compared to the other two groups. However, there were certain parts in which the students’ spellings didn’t differ. Our data show that in these parts students of the three groups scored high or low percentages of spelling accuracy. The absence of statistically significant differences between the three groups in these cases is an area of concern and highlights the role of the orthographic processing of each word.

Η αντιστοίχιση εικόνων έχει σαν σκοπό την εύρεση γεωμετρικών και άλλων διαφορών ανάμεσα σε δύο ή περισσότερες εικόνες. Η ψηφιακή υδατογράφηση εικόνων προσφέρει κατοχύρωση των πνευματικών δικαιωμάτων, εισάγοντας στις εικόνες ένα αδιόρατο σήμα, ένα υδατογράφημα, με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δύσκολο να αφαιρεθεί. Η αντιστοίχιση μπορεί να αποτελέσει τμήμα της ψηφιακής υδατογράφησης, στη φάση της ανίχνευσης του υδατογραφήματος. Επιπλέον, για την ανίχνευση του υδατογραφήματος χρησιμοποιούνται παρόμοιες ή και ίδιες μετρικές ομοιότητας με αυτές που χρησιμοποιούνται στην αντιστοίχιση. Έτσι, οποιαδήποτε βελτίωση αφορά την αντιστοίχιση ή τις μετρικές ομοιότητας μπορεί να έχει θετικές επιδράσεις και στην ψηφιακή υδατογράφηση. Η έρευνα που έγινε στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής σε σχέση με το πρόβλημα της αντιστοίχισης αφορά τη συσχέτιση των εικόνων στο χωρικό πεδίο, η οποία έχει το εξής μειονέκτημα: η περιοχή γύρω από τη μέγιστη τιμή της μπορεί να έχει μεγάλο εύρος και να επηρεάζει την ακρίβεια της αντιστοίχισης. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, προτείνεται μια διαδικασία προ-λεύκανσης των εικόνων, βασισμένη στο φίλτρο σφάλματος πρόβλεψης. Επίσης, αναπτύσσεται ένας επαναληπτικός αλγόριθμος αντιστοίχισης για μετατοπίσεις και περιστροφές, ο οποίος εφαρμόζεται σε ακολουθίες ιατρικών εικόνων με σκοπό τη διάγνωση δυσπλασιών και κακοηθειών. Ένα δεύτερο μειονέκτημα της χωρικής συσχέτισης είναι το μεγάλο υπολογιστικό της κόστος. Στη διδακτορική διατριβή προτείνεται ένα γρήγορο σχήμα υπολογισμού της, το οποίο βασίζεται σε κατάλληλη τμηματοποίηση της εικόνας και στη χρήση του μετασχηματισμού Fourier. Επίσης, το πιο απαιτητικό κομμάτι της διαδικασίας αντιστοίχισης είναι ο υπολογισμός της χρησιμοποιούμενης μετρικής σαν συνάρτηση της σχετικής θέσης των εικόνων. Έτσι, αναπτύσσεται ένας αποδοτικός επαναληπτικός αλγόριθμος, ο οποίος μειώνει σημαντικά τις αναζητήσεις που απαιτούνται για την εύρεση του μεγίστου του συντελεστή συσχέτισης και παρέχει ακρίβεια εικονοστοιχείου. Τέλος, προτείνεται μια τεχνική η οποία παρέχει ακρίβεια υποδιαίρεσης εικονοστοιχείου και βασίζεται στη μεγιστοποίηση του συντελεστή συσχέτισης. Η τεχνική αυτή δεν απαιτεί ανακατασκευή των τιμών της έντασης και παρέχει μια λύση κλειστού τύπου για την εκτίμηση της μετατόπισης. Όσο αφορά το πρόβλημα της υδατογράφησης, η έρευνα που έγινε στα πλαίσια της διδακτορικής διατριβής στοχεύει στην ένθεση ισχυρών υδατογραφημάτων στο χωρικό πεδίο και στη βελτίωση της ανίχνευσής τους. Καταρχήν, προτείνεται μια χωρική αντιληπτική μάσκα, η οποία βασίζεται στην τοπική διασπορά του σφάλματος πρόβλεψης της αρχικής εικόνας. Παράλληλα, αναπτύσσεται ένα «τυφλό» σύστημα ανίχνευσης και η βελτιωμένη απόδοσή του σε σχέση με υπάρχοντες ανιχνευτές αποδεικνύεται θεωρητικά για τη γενική περίπτωση επίθεσης με γραμμικό φίλτρο και θόρυβο. Στη συνέχεια, παράγεται μια νέα χωρική μάσκα η οποία επιτρέπει την ένθεση υδατογραφημάτων με εξαιρετικά μεγάλη ενέργεια, διατηρώντας ταυτόχρονα την ποιότητα της εικόνας σε πολύ καλό επίπεδο. Η απόδοσή της συγκρίνεται με πολύ γνωστές και ευρέως χρησιμοποιούμενες μάσκες και αποδεικνύεται σημαντικά καλύτερη. Επίσης, αναπτύσσεται ένα βελτιωμένο σχήμα ανίχνευσης, το οποίο σε συνδυασμό με την προτεινόμενη μάσκα έχει πολύ καλή απόδοση. Τέλος, προτείνεται μια μέθοδος εισαγωγής υδατογραφήματος στην εικόνα με πολλαπλασιαστικό τρόπο, χρησιμοποιώντας χωρο-χρονική κωδικοποίηση μπλοκ και ειδικότερα μια 4x4 πραγματική, ορθογώνια διάταξη συμβόλων. Το σχήμα αυτό αποδεικνύεται να έχει πολύ καλύτερη απόδοση σε σχέση με την επαναληπτική υδατογράφηση. / Image registration aims at finding geometrical or other differences between two or more images. Image watermarking offers copyright protection by embedding in the images an invisible signal, a watermark, in such a way that it is difficult to be removed. Image registration can be part of a watermark detector. Moreover, similar (or the same) similarity measures are used for both image registration and watermark detection. Thus, any improvement concerning the image registration or the similarity measures can have positive effects on image watermarking, too. Our research concerning the image registration problem deals with the spatial cross-correlation, which has the following drawback: the region around its maximum value can be rather wide, affecting the registration accuracy. This problem can be solved, by properly pre-whitening the images with the prediction error filter. Furthermore, an iterative algorithm is proposed for registering images with translation and rotation differences, which is then applied in sequences of medical images for cancer diagnosis. A second disadvantage of the spatial correlation is its computational cost. A fast computation scheme is proposed, based on a proper partitioning of the images and the Fourier transform. Also, the most computationally intensive part of a registration process is the evaluation of the involved measure for different relative image positions. Thus, an efficient iterative algorithm is developed that considerably reduces the number of searches required for finding the correlation coefficient maximum value and provides pixel accuracy. Finally, an image registration technique with subpixel accuracy is proposed, which is based on the correlation coefficient maximization. This technique does not require the reconstruction of the intensity values and provides a closed form solution to the subpixel translation estimation problem. As far as the problem of image watermarking is concerned, our research aims at embedding robust watermarks in spatial domain and improving their detection. First, a spatial perceptual mask is proposed, based on the local variance of the initial image prediction error. A blind detector is also developed, which performs better than the existing ones. This is theoretically proved for the general attack case with linear filter and noise. Furthermore, a new spatial perceptual mask is proposed that allows for a significantly increased strength of the watermark, while at the same time the image quality remains very good. Its performance is compared to known and widely used masks and is proved to be much better. Moreover, an improved detector is developed, which, combined with the new mask, performs very well. Finally, a new multiplicative watermark embedding is proposed, which uses space-time block coding (specifically a 4x4 real orthogonal design). This scheme is proved to perform much better than the repetitive watermarking.