La classification est un des nombreux domaines de la Fouille de Données qui vise à extraire l'information à partir de grands volumes de données en utilisant différentes techniques computationnelles de l'apprentissage, des statistiques et de la reconnaissance des formes. Une des deux approches fondamentales de la classification non supervisé (ou clustering) est la classification hiérarchique. Son but est de produire un arbre dans lequel les nœuds représentent des classes des objets analysés. Un des inconvénients principaux de la méthode ascendante hiérarchique la plus connue et la plus utilisée, la Classification Ascendante Hiérarchique (CAH), est le fait qu'on ne peut pas mettre en évidence des classes d'objets ayant des caractéristiques communes. Cette propriété se trouve par exemple dans les classes qui se recouvrent et qui ont été introduites et étudies dans les extensions de la CAH.<br /><br />Cette thèse porte sur une extension récente de la Classification Ascendante Hiérarchique, appelée Classification Ascendante 2-3 Hiérarchique et proposé par P. Bertrand en 2002, avec en vue son application au domaine de la Fouille de Données.<br />Les trois contributions majeures de cette thèse résident dans l'étude théorique des 2-3 hiérarchies (appelées aussi paired hierarchies), dans le nouvel algorithme de 2-3 CAH avec son implémentation et dans la première étude applicative de cette méthode dans deux domaines de la Fouille de Données.<br /><br />Notre étude théorique inclut la découverte de quatre nouvelles propriétés théoriques des 2-3 hiérarchies et les définitions des liens d'agrégation entre les classes pour ce type de structure. Ceci nous a aussi permis de mettre en évidence un cas spécial de fusion des classes et d'introduire une étape intermédiaire dans la construction des 2-3 hiérarchies. L'étude exhaustive et systématique des cas possibles nous a permis de formuler les meilleurs choix concernant le lien d'agrégation et l'indexation de la structure, avec en vue l'amélioration de la qualité des 2-3 hiérarchies.<br /><br />Dans un deuxième temps, basé sur notre étude et contributions théoriques, nous proposons un nouvel algorithme général de Classification Ascendante 2-3 Hiérarchique. Ceci représente la concrétisation de notre travail précédent, aboutissant à un algorithme performant, qui explore plusieurs possibilités du modèle 2-3 hiérarchique. Une analyse théorique de la complexité de notre algorithme a montré que la complexité a été réduite de O(n3) dans l'algorithme initial de 2-3 CAH à O(n2 log n) pour notre algorithme. Les comparaisons des 2-3 hiérarchies avec les hiérarchies classiques obtenues sur différents ensembles de données (réels et simulés), ont validé l'analyse de complexité par les temps d'exécution. En plus, des résultats très satisfaisants ont été obtenus en analysant la "qualité" des 2-3 hiérarchies comparées aux hiérarchies classiques : jusqu'au 50% de classes en plus et un gain maximum de 84% en utilisant l'indice de Stress.<br />Nous avons ensuite proposé un modèle orienté-objet de notre algorithme de 2-3 CAH, qui a été intégré dans une boite à outils ``Hierarchical Clustering Toolbox'' (HCT) que nous avons développée pour la visualisation des méthodes ascendantes hiérarchiques de classification. Ce modèle a été également intégré comme méthode d'indexation des cas dans la plateforme de Raisonnement à Partir de Cas (RàPC), CBR*Tools, développé à l'INRIA Sophia Antipolis, et utilisé pour la conception des systèmes de recommandations. <br /><br />Notre dernière contribution concerne une toute première étude de l'utilisation de notre algorithme de 2-3 CAH sur des données réelles relevant de deux domaines de la Fouille des Données : le Web Mining et la Classification de Documents XML. Celle-ci a donné lieu à des résultats intéressants et portait sur la comparaison de la classification 2-3 hiérarchique des équipes de recherche de l'INRIA en utilisant soit le comportement des utilisateurs sur leur sites Web, soit leur rapport annuel d'activité écrit en XML, par rapport à la structure organisationnelle existante en thèmes de recherche.<br /><br />Pour conclure, nous montrons que ce sujet est loin d'être épuisé et nous proposons plusieurs pistes de recherche future relatives à la Classification Ascendante 2-3 Hiérarchique ainsi qu'à notre boite à outils HCT, développée pendant cette thèse.

Obesity in children is a nationwide problem. Physical activity is one way to help children stay fit and prevent obesity. Unfortunately, access to technology involving sedentary behavior is easier than ever. Fortunately, for this generation of students there is a way to combine physical activity and technology through exergaming. In order to encourage students to participate in exergaming, the students should be able to play games they prefer. The purpose of this study was to apply a paired choice preference assessment, rank order card sort, and social validity surveys to determine the preference order of six exergames for six elementary students and measure heart rates as the children played the six exergames. The results of this study show that children had different preferences as evident by the rank order card sort, social validity survey, and paired choice preference assessment. The pre-rank order card sort was significantly correlated with the paired choice assessment. On the other hand, the pre-social validity survey was not significantly correlated with the paired choice assessment.

The measures studied in this thesis were a measure of disorder, D, and a measure of the individual part of the disagreement, the measure of relative rank variance, RV, proposed by Svensson in 1993. The measure of disorder is a useful measure of order consistency in paired assessments of scales with a different number of possible values. The measure of relative rank variance is a useful measure in evaluating reliability and for evaluating change in qualitative outcome variables. In Paper I an overview of methods used in the analysis of dependent ordinal data and a comparison of the methods regarding the assumptions, specifications, applicability, and implications for use were made. In Paper II an application, and a comparison of the results of some standard models, tests, and measures to two different research problems were made. The sampling distribution of the measure of disorder was studied both analytically and by a simulation experiment in Paper III. The asymptotic normal distribution was shown by the theory of U-statistics and the simulation experiments for finite sample sizes and various amount of disorder showed that the sampling distribution was approximately normal for sample sizes of about 40 to 60 for moderate sizes of D and for smaller sample sizes for substantial sizes of D. The sampling distribution of the relative rank variance was studied in a simulation experiment in Paper IV. The simulation experiment showed that the sampling distribution was approximately normal for sample sizes of 60-100 for moderate size of RV, and for smaller sample sizes for substantial size of RV. In Paper V a procedure for inference regarding relative rank variances from two or more samples was proposed. Pair-wise comparison by jackknife technique for variance estimation and the use of normal distribution as approximation in inference for parameters in independent samples based on the results in Paper IV were demonstrated. Moreover, an application of Kruskal-Wallis test for independent samples and Friedman’s test for dependent samples were conducted. / Statistical methods for ordinal data

Nikotin gilt als die Abhängigkeit verursachende Komponente im Zigarettenrauch. Zudem hat Nikotin einen Einfluss auf die Ausbildung von lang anhaltenden kortikalen Erregbarkeitsveränderungen. Diese als neuroplastisch bezeichneten Veränderungen gelten als neurophysiologische Grundlage von Lern- und Gedächtnisprozessen. Die kognitiven Fähigkeiten sind bei Rauchern im Nikotinentzug reduziert und bessern sich erst nach Nikotingabe wieder. Auch Nichtraucher zeigen verbesserte kognitive Leistungen nach Nikotingabe. Im Rahmen dieser Arbeit sollte untersucht werden, in welchem Maße nikotinerge Acetylcholin-Rezeptoren bei der Induktion von inhibitorischen kortikalen Erregbarkeitsveränderungen im menschlichen Gehirn eine Rolle spielen. Daher führten wir Versuche mit dem für diese Rezeptoren spezifischen Liganden Nikotin durch. Wir untersuchten den Einfluss von schnell anflutendem Nikotin in Form von Nasenspray und eines kontinuierlich hohen Nikotinspiegels in Form eines Nikotinpflasters auf inhibitorische kortikale Erregbarkeitsveränderungen bei Rauchern und Nichtrauchern. Für die Auslösung fokaler inhibitorischer Erregbarkeitsveränderungen verwendeten wir die gepaarte assoziative Stimulation (PAS). Mittels transkranieller Magnetstimulation wurden die kortikalen Exzitabilitätsveränderungen über die Änderung der MEP-Amplituden im Musculus abductor digiti minimi erfasst. Ohne Nikotin hatten sowohl Nichtraucher als auch Raucher die Fähigkeit zur Ausbildung von inhibitorischen kortikalen Erregbarkeitsveränderungen, wobei diese bei Rauchern im Nikotinentzug deutlich schlechter ausgeprägt waren als bei Nichtrauchern. Bei Nichtrauchern wurden die inhibitorischen Nacheffekte der PAS durch Nikotin aufgehoben bzw. vermindert, während sie bei Rauchern initial kürzer anhielten, später jedoch erneut auftraten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Nikotin eine wichtige Rolle bei der Ausbildung von inhibitorischen kortikalen Erregbarkeitsveränderungen spielt. Da diese als neuroplastisch bezeichneten Veränderungen als neurophysiologisches Korrelat für Lernvorgänge und Gedächtnis angesehen werden, lässt sich ein hierdurch vermittelter Einfluss von Nikotinabhängigkeit und Nikotinentzug auf kognitive Prozesse annehmen. Zudem nimmt Nikotin einen bedeutsamen Einfluss auf die durch zerebrale Stimulationsprotokolle wie die PAS ausgelösten Effekte.

Depuis au moins 540 Ma deux grands systèmes de subduction coexistent sur Terre : d'une part, les systèmes de subduction-collision (chaînes Hercynienne, Himalayenne ou Alpine) et d'autre part, les systèmes de subduction de type péri-pacifique. Pour ces derniers, l'avant-arc constitue une zone clef pour retracer l'évolution de la subduction au cours du temps. En effet ces zones au contact avec le slab peuvent enregistrer des événements tectoniques et/ou des conditions métamorphiques variées (e.g. formation de " paired metamorphic belts "), qui sont autant d'indicateurs du contexte géodynamique. Le massif métamorphique de El Oro en Equateur est un exemple exeptionnel où une section complète et basculée de l'avant-arc Triasique est préservée. L'ensemble est constitué d'une série métasédimentaire de bas à haut grade métamorphique intrudée par des granitoïdes de type S, juxtaposé avec un laccolithe gabbroïque et des schistes bleus. Ce travail de thèse s'est concentré sur l'étude du métamorphisme de haute-température basse-pression et ses relations les schistes bleu. Afin de contraindre l'événement tectono-métamorphique affectant l'avant-arc Equatorien au Trias et la formation d'une "paired metamorphic belt", nous avons utilisé des outils structuraux, métamorphiques, géochimiques, géochronologiques et de modélisation thermique. Nos résultats montrent que durant cette période l'avant-arc Equatorien connait un intense épisode de fusion partielle en régime extensif. La base de la croûte est migmatisée sur une épaisseur de 10km. Les estimations Pression-Température indiquent que les conditions de fusion partielle varient de 4.5 kbar et 650°C pour la partie supérieure métaxitique et jusqu'à 7.5 kbar et 720°C pour la partie inférieure diatexitique. La gradient géothermique inféré est divisé en deux segments : un segment supérieur caractérisé par un gradient de 40°C/km et un segment inférieur caractérisé par un gradient quasi-isothermique. L'absence de paragénèse de ultra-haute température est attribuée à la grande fertilité du protolithe métasédimentaire. Les résultats géochimiques montrent que les plutons granodioritiques sont issus d'un mélange entre : (1) les liquides de fusion partielle produit par la réaction de deshydration de la muscovite des métasédiments et (2) un magma basique. Les âges U-Pb sur zircons et monazites révèlent que l'événement anatectique fût bref entre 229 et 225 Ma. La source de chaleur à l'origine de l'événement thermique est attribuée à la mise en place d'un pluton gabbroïque à ~ 230 Ma en base de croûte. Successivement, se sous-plaque les schistes-bleu refroidissant rapidement l'avant-arc. L'événement anatectique observé dans le massif de El Oro au Trias s'insrit à plus grande échelle au sein d'une large anomalie thermique affectant l'ensemble du continent sud Américain entre 260 et 220 Ma. Durant cette période la marge est un soumise à un régime extensif accompagné d'un important magmatisme d'origine crustal, principalement en position d'arc et d'avant-arc. Nous attribuons cette anomalie thermique d'ampleur continental à une "avalanche mantellique". A la lumière du contexte géodynamique globale nous inteprétons la formation de la paired metamorphic belt de El Oro à la rupture du slab.

Soil organic carbon (SOC) concentrations and greenhouse gas (GHG) emissions are not uniform across the landscape, but assemble in "hotspots" in specific areas. These differences are mainly driven by human-induced activities such as agricultural management. 40-50% of the Earth's land surface is under agricultural land-use, for instance cropland, managed grassland and permanent crops including agro-forestry and bio-energy crops. Furthermore, 62% of the global soil C stock is SOC and the soil stores more than 3 times more C than the atmosphere. Thus, C sequestration in agricultural soil has a potentially important role in increasing SOC storage and GHG mitigation, and there is considerable interest in understanding the effects of agricultural management on SOC and GHG fluxes in both grasslands and croplands, in order to better assess the uncertainty and vulnerability of terrestrial SOC reservoirs. For the sake of discovering the agricultural management practices relating to the effective and sustainable C sequestration in agricultural lands in Europe, simulating future terrestrial C stocks and GHG budgets under varied agricultural management systems in major European ecosystems is essential. Using models is a useful method with the purpose of this and abundant studies have carried out. However, many model results have not been validated with reliable observed long-term data, while other studies have reported a strong impact of model initialisation on model result. Nevertheless, predictions of annual to decadal variability in the European terrestrial C and GHG ressources largely rely on model results. Consequently, finding the most appropriate and comprehensive model initialisation method for obtaining reliable model simulations became important, especially for process-based ecosystem models. In recent years, Zimmermann et al. (2007) have succeed in initialising the Rothamsted Carbon model (RothC) using a physical and chemical soil fractionation method. For that reason, we hypothesised that measured detailed SOC data would be useful to initialise ecosystem models, and this hypothesis should be tested for different process-based models and agricultural land-use and management. (...)

Conventional functional electrical stimulation (FES) therapy, if provided shortly after an incomplete spinal cord injury, is able to help an individual to restore voluntary hand function. This is thought to occur through the induction of neuroplasticity. However, conventional FES therapy employs a push-button-based control scheme, which does not fully require the recipient to generate volitional movements. The first study in this thesis therefore sought to determine, in an early proof-of-concept test with able-bodied participants, whether control strategies which are triggered by volitional activity (including an electroencephalography-based brain-machine interface (BMI-FES) and an electromyogram-based control scheme (EMG-FES)) might provide greater benefits to hand function. The results offer relatively weak evidence to suggest that BMI-FES, and especially EMG-FES, were able to induce greater neuroplasticity than conventional treatments in the corticospinal tract leading to the hands, but that this did not immediately translate to more functional improvements such as maximum grip force. ii The second study in this thesis focussed on spinal associative stimulation (SAS), which involves paired stimulation pulses at both the head (via transcranial magnetic stimulation), and the wrist (via peripheral nerve stimulation). The purpose of this, as with the first study, was to induce neuroplasticity and upregulate the corticospinal tract leading to the hands. While limited research has suggested that it is possible to produce neuroplasticity through SAS, all such studies have provided stimulation at a fixed frequency of 0.1 or 0.2 Hz. The present study therefore sought to compare the effectiveness of a typical 0.1 Hz paradigm with a 1 Hz paradigm, and a paradigm which provided stimulation in 5 Hz “bursts”. None of the paradigms were able to successfully induce neuroplasticity in a consistent manner. The increased variability in this study as compared to the previous one, despite the nearly identical assessment methodology, suggests that responses to the SAS treatment may have been highly individual. This serves to highlight a potential limitation of the treatment, which is that its effectiveness may not be universal, but rather dependent on each specific recipient. This may be a challenge faced by SAS should it continue to be tested as a novel therapy.

Die KE-Familie ist das am ausführlichsten untersuchte Beispiel für eine angeborene spezifische Sprachstörung. Die Sprachstörung in dieser Familie wird durch eine heterozygote Punktmutation im FoxP2-Gen hervorgerufen, die R553H-Mutation. Die betroffenen Mitglieder der Großfamilie haben Defizite beim Erlernen komplexer orofazialer Bewegungsabläufe als Grundlage des fließenden Sprechens und zeigen Störungen beim Sprachverständnis und beim Schreiben. Untersuchungen an der KE-Familie und an Knockout-Tieren hatten Hinweise auf eine Beteiligung des Kleinhirns an der Sprachstörung der KE-Familie geliefert. Entsprechend war zu erwarten, dass genauere Kenntnisse über den Einfluss vom FoxP2-Gen auf Entwicklung und Funktion des Kleinhirns helfen könnten, die Funktion von FoxP2 und seine Rolle bezüglich dieser Sprachstörung, aber auch in Hinblick auf die Sprachfähigkeit des Menschen weiter aufzuschlüsseln. Die Experimente, die der vorliegenden Promotionsarbeit zu Grunde liegen, erforschten erstmals den Einfluss der KE-Mutation im FoxP2-Gen auf synaptischer Ebene durch Untersuchungen am in der Literatur ausführlich beschriebenen erregenden Schaltkreis im Kleinhirnkortex von heterozygoten R552H-Mäusen. Elektrophysiologische Messungen dienten dazu, die Verschaltung der Parallelfasern und Kletterfasern auf die Purkinjezelle auf Veränderungen der Übertragungseigenschaften zu prüfen. Durch Induktion von Langzeitdepression und Paarpulsbahnung an der Parallelfaser-Purkinjezell-Synapse sollte die synaptische Plastizität untersucht werden. Es zeigten sich eine intakte Verschaltung der erregenden Eingänge auf die Purkinjezelle, jedoch Veränderungen der Langzeit- und der Kurzzeitplastizität: Nach Induktion von Langzeitdepression entwickelte sich diese signifikant schneller. Die Paarpulsbahnung war bei kurzen Interstimulusintervallen signifikant verstärkt. Die Befunde sprechen für einen Einfluss des FoxP2-Gens auf die synaptischen Eigenschaften im Kleinhirnkortex. Die Aufschlüsselung dieses Einflusses und seine Bedeutung für die Sprachstörung der KE-Familie und die Sprachentwicklung beim Menschen ist Gegenstand weiterer Forschung.

Title from first page of PDF document. Includes bibliographical references (p. 22-31).

Making a decision today is quite important, especially in companies, where the consequences can bring benefits or costs. Sometimes the decisions to be made are complex and we need to evaluate many criterions that can involve several factors. In those cases, it is not easy to have a good overview of all choices and for this reason it is important to have a system that helps us in making complex decisions, when it is not possible to evaluate all the alternatives manually. This thesis describes different algorithms and tools that can aid in the process of making decisions. Based on the review of existing tools a new web based application is proposed. The new tool, Decision Maker, uses both the full Analytical Hierarchical Process approach and Chainwise Paired Comparisons method to evaluate different alternatives.