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An investigation of the neurological basis of movement was carried out by studying the responses of single cells in the striate cortex of the unanesthetized cat. Three aspects of movement perception were studied: velocity, direction of movement, and apparent-movement. It was found that the relation between velocity of movement and rate of cell discharge was a power function, that the idea that cells respond to one direction of movement is true only in a statistical sense, and that the cortical mechanisms for real movement probably differ from those for apparent-movement. Several developments in methodology are also described. / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)

Yes / This paper proposes a new index to determine the static voltage stability of the load buses in a power network for certain operating conditions and hence identifies load buses which are close to voltage collapse. The proposed index is formulated from the quadratic equation derived from a two-bus network and is computed using the apparent power and the line impedance. The proposed index shows how far the load buses from their voltage stability limit and hence the most sensitive bus can be identified according to maximum loadability. 14 bus IEEE reliability test system is used to study the performance of the proposed index for its validity. A comparison is also made between proposed index and some other indices found in the literature. The results are discussed and key conclusion drawn.

Traditional methods for predicting transient stability of power systems such as the direct method, the time domain approach, and the energy function methods do not work well for online transient stability predictions problems. With the advent of Phasor Measurement Units (PMUs) in power systems, it is now possible to monitor the behavior of the system in real time and provide important information for transient stability assessment and enhancement. Techniques such as the rotor oscillation prediction method based on time series have made the prediction of system stability possible for real-time applications. However, methods of this type require more than 300 milliseconds after the start of a transient event to make reliable predictions. The dissertation provides an alternate prediction method for transient stability by taking advantage of the available PMUs data. It predicts transient stability using apparent impedance trajectories obtained from PMUs, decision trees, and FLDSD method. This method enables to find out the strategic locations for PMUs installation in the power system to rapidly predict transient stability. From the simulations performed, it is realized that system stability can be predicted in approximately 200 milliseconds (12 cycles). The main advantage of this method is its simplicity as the PMUs can record the apparent impedance trajectories in real-time without any previous calculations. Moreover, using decision trees built in CART, transient stability prediction becomes straightforward and computationally very fast. The optimum locations for PMUs placement can also be determined using this technique. After the transient instability prediction by the apparent impedance trajectories, a slow- coherency based intelligent controlled islanding scheme is also developed to restore the stability of system. It enables the generators in the same island to stay in synchronism and the imbalance between the generators and load demand is minimized. / Ph. D.

A new power system controlled separation scheme is proposed to prevent the propagation of cascading failures across a transmission network should it undergoes a major disturbance, thereby reducing the possibility of a large-scale blackout. This scheme is developed based on a set of conjectures, which state the following: (i) the locations of out-of-step operations are independent of the severity and the location of the initial faults; (ii) these out-of-step operations occur sequentially over a sufficiently long duration so that relay blocking and transfer tripping can take place to minimize the load-generation imbalance in the formed islands. To verify these conjectures, extensive dynamic stability simulations are executed on a 30-bus and a 517-bus system, which exhibit characteristics suitable for this study. Furthermore, we verify that these out-of-step operations do depend on the prevailing system topology and the operating conditions. / Master of Science

Les travaux effectués au cours de cette thèse portent principalement sur la construction de nouvelles bornes du comportement effectif des matériaux biphasés de type matrice-inclusions à comportement linéaire élastique. Dans un premier temps, afin d’encadrer le comportement effectif, nous présentons une nouvelle approche numérique, inspirée des travaux de Huet (J. Mech. Phys. Solids 1990 ; 38:813-41), qui repose sur le calcul des comportements apparents associés à des volumes élémentaires (VE) non-carrés construits à partir d'assemblages de cellules de Voronoï, chaque cellule contenant une inclusion entourée de matrice. De tels VE non-carrés permettent d'éviter l'application directe des CL sur les inclusions à l’origine d’une surestimation artificielle des comportements apparents. En utilisant les théorèmes énergétiques de l'élasticité linéaire et des procédures de moyennisation appropriées portant sur les comportements apparents, un nouvel encadrement du comportement effectif est obtenu. Son application au cas d'un composite biphasé, constitué d'une matrice isotrope et de fibres cylindriques parallèles et identiques distribuées aléatoirement dans le plan transverse, conduit à des bornes plus resserrées que celles obtenues par Huet. En nous appuyant sur cette nouvelle procédure numérique, nous avons ensuite réalisé une étude statistique des comportements apparents à l'aide de simulations de type Monté Carlo. Puis, à partir des tendances issues de cette étude statistique, nous avons proposé et mis en œuvre de nouveaux critères de tailles de VER. / This work is devoted to the derivation of improved bounds for the effective behavior of random linear elastic matrix-inclusions composites. In order to bounds their effective behavior, we present a new numerical approach, inspired by the works of Huet (J. Mech. Phys. Solids 1990 ; 38:813-41), which relies on the computation of the apparent behaviors associated to non square (or non cubic) volume elements (VEs) comprised of Voronoï cells assemblages, each cell being composed of a single inclusion surrounded by the matrix. Such non-square VEs forbid any direct application of boundary conditions to particles which is responsible for the artificial overestimation of the apparent behaviors observed for square VEs. By making used of the classical bounding theorems for linear elasticity and appropriate averaging procedures, new bounds are derived from ensemble averages of the apparent behavior associated with non square VEs. Their application to a two-phase composite composed of an isotropic matrix and aligned identical fibers randomly and isotropically distributed in the transverse plane leads to sharper bounds than those obtained by Huet. Then, by making use of this new numerical approach, a statistical study of the apparent behavior is carried out by means of Monte Carlo simulations. Subsequently, relying on the trends derived from this study, some proposals to define RVE criteria are presented.

Les progrès technologiques récents en imagerie par résonance magnétique (IRM) ont ouvert la voie à une résolution spatiale de l’ordre de quelques microns, et donc à l’imagerie de cellules biologiques. Dans le cadre de ce projet, nous avons réalisé des expériences de microscopie IRM sur le système nerveux de l’aplysie (Aplysia californica), particulièrement adapté de par sa simplicité et de par la très grande taille de ses neurones, en vue d’étudier des processus à échelle cellulaire avec divers contrastes IRM. Les expériences d’imagerie ont été effectuées sur un aimant horizontal 17.2 Tesla, à des résolutions spatiales jusqu’à 25 µm isotrope. Le travail initial a consisté en la conception et fabrication de micro-antennes radiofréquences adaptées à la taille de neurones uniques et de ganglions. La première partie du projet a porté sur l’utilisation de l’ion manganèse (Mn2+) comme traceur de réseaux neuronaux dans le ganglion buccal de l’aplysie. Le manganèse (Mn) est un agent de contraste IRM qui pénètre dans les neurones par les canaux de calcium. La cartographie des projections axonales des neurones moteurs du ganglion dans chacun des nerfs périphériques a été établie. Il a également été démontré l’existence d’un transport actif du Mn2+ au sein du réseau neuronal activé par le neurotransmetteur dopamine. Dans un second temps, on s’est intéressé à deux méthodes de mesure de diffusion par IRM, à échelle microscopique. D’une part, un mécanisme de pondération en diffusion, DESIRE (Diffusion Enhancement of SIgnal and REsolution), original et particulièrement adapté à des échantillons petits, a été exploré. La séquence DESIRE a été implémentée en deux dimensions et testée avec succès sur fantôme. Le rehaussement mesuré était en accord avec les prévisions théoriques. Le grand défi à venir sera d’utiliser cette séquence pour acquérir des images de tissu biologique pondérées en diffusion avec un contraste unique. D’autre part, une séquence plus « classique » a été implémentée pour mesurer le coefficient de diffusion apparent (ADC) dans le tissu nerveux. Il s’agit d’une DP-FISP (Diffusion Prepared Fast Imaging with Steady-state free Precession) en trois dimensions, qui répond aux critères de résolution spatiale et de rapidité, avec un minimum d’artefacts. Cette séquence a permis d’étudier l’évolution de l’ADC de l’eau à différentes échelles du tissu nerveux en réponse à un stress cellulaire. Les deux sollicitations retenues étaient un choc hypotonique ou l’ajout d’ouabaïne. Des mesures d’ADC ont été effectuées sur des corps neuronaux isolés et sur du tissu de ganglion, avant et après sollicitation. Les deux types de stress ont entraîné une augmentation de l’ADC dans la cellule et une diminution globale de l’ADC dans le tissu. Ces résultats soutiennent l’hypothèse que la diffusion ralentie de l’eau habituellement observée dans un tissu ischémié (ou dans d’autres conditions associées à un gonflement cellulaire) est due à l’augmentation de surface membranaire. / Recent progress in magnetic resonance imaging (MRI) has opened the way for micron-scale resolution, and thus for imaging biological cells. In this thesis work, we performed magnetic resonance microscopy (MRM) on the nervous system of Aplysia californica, a model particularly suited due to its simplicity and to its very large neuronal cell bodies, in the aim of studying cellular-scale processes with various MR contrasts. Experiments were performed on a 17.2 Tesla horizontal magnet, at resolutions down to 25 µm isotropic. Initial work consisted in conceiving and building radiofrequency microcoils adapted to the size of single neurons and ganglia. The first major part of the project consisted in using the manganese ion (Mn2+) as neural tract tracer in the buccal ganglia of Aplysia. Manganese is an MR contrast agent that enters neurons via voltage-gated calcium channels. We performed the mapping of axonal projections from motor neurons into the peripheral nerves of the buccal ganglia. We also confirmed the existence of active Mn2+ transport inside the neural network upon activation with the neurotransmitter dopamine. In the second major part of the project, we tested the potential of two diffusion MRI sequences for microscopy. On the one hand, we explored a very original mechanism for diffusion weighting, DESIRE (Diffusion Enhancement of SIgnal and REsolution), particularly suited for small samples. The two-dimensional DESIRE sequence was implemented and successfully tested on phantoms. The measured enhancement was consistent with theoretical predictions. Using this sequence to produce diffusion weighted images with an unprecedented contrast in biological tissue remains a challenge. On the other hand, a more “standard” sequence was implemented to measure the apparent diffusion coefficient (ADC) in nervous tissue with MRM. This sequence was a three-dimensional DP-FISP (Diffusion Prepared Fast Imaging with Steady-state free Precession), which met criteria for high resolution in a short acquisition time, with minimal artifacts. Using this sequence, we studied the changes in water ADC at different scales in the nervous system, triggered by cellular challenges. The challenges were hypotonic shock or exposure to ouabain. ADC measurements were performed on single isolated neuronal bodies and on ganglia tissue, before and after challenge. Both types of stress produced an ADC increase inside the cell and an ADC decrease at tissue level. The results favor the hypothesis that the increase in membrane surface area associated with cell swelling is responsible for the decrease of water ADC in tissue, typically measured in ischemia or other conditions associated with cell swelling.

La décision à l’hôpital public est un objet complexe, qui donne lieu à de fréquentesmodifications législatives et réglementaires. Déterminant essentiel de la qualité duservice rendu, les modalités d’exercice du pouvoir de décision à l’hôpital sontdéfinies par les textes, mais aussi par les pratiques des acteurs.Cette thèse traite des relations entre les deux catégories d’acteurs qui dominent lesinteractions ayant pour objet la décision : les directeurs et les médecins.Ces acteurs ont un rôle majeur et complémentaire dans les deux phases du processusde décision. D’une part, ils assurent une grande partie de la préparation desdécisions, dans le cadre d’échanges informels et au sein des instances. Directeurs etmédecins ont donc ainsi un rôle important dans la délibération qui précède ladécision. D’autre part, ils ont un rôle essentiel dans la prise de décision elle-même.Au-delà du pouvoir juridique de décider, qui revient au directeur, chefd’établissement, directeurs et médecins s’influencent réciproquement dans la prisede la décision.Ces travaux visent à démontrer que les relations entre directeurs et médecins dansle cadre de la décision à l’hôpital public sont des relations de dialogue, notammentdans la préparation des décisions. Ce sont aussi des relations de pouvoir, enparticulier dans la phase de prise de décision.Notre étude présente enfin des propositions visant à améliorer la qualité du processusde décision à l’hôpital public. Ces propositions tendent à renforcer la qualité dudialogue par le rapprochement des formations des acteurs, à augmenter latransparence, et à renforcer les supervisions externes des débats hospitaliers. / Decision-making in a public hospital is complex and subject to frequent legislative and regulatory changes. The rules of decision-making – an essential determinant of service quality – are defined not only by Law and regulations, but also by actual practices.This Dissertation analyses the relationships between the two types of actors predominantly involved in decision-making: managers and physicians.These actors hold a major and complementary role in the two phases of the decision-making process. First, they take charge of a large part of the preparation of decisions, thanks to informal exchanges and formal committee meetings. Managers and physicians thus have an important role in the preliminary discussions preceding the decision. Second, they also play a major role in the decision-taking stage itself. Beyond the decision power – that belongs to the manager. Managers and physicians have a reciprocal influence in the final decision-making process.This study aims at demonstrating that the relationships between managers and physicians in the process of decision-making in a public hospital are based on dialogue, in particular in the preparation of decisions. They are also power relationships, in particular in the final phase of decision-making.Last, this Dissertation offers suggestions to improve the quality of the decision-making process in public hospitals. These suggestions aim at reinforcing the quality of dialogue by harmonizing the formation of the actors, improving transparency, and reinforcing the external supervision of debates within the hospital.