Artificial neural networks have been widely used for machine learning and optimization. A neuro ensemble is a collection of neural networks that works cooperatively on a problem. In the literature, it has been shown that by combining several neural networks, the generalization of the overall system could be enhanced over the separate generalization ability of the individuals. Evolutionary computation can be used to search for a suitable architecture and weights for neural networks. When evolutionary computation is used to evolve a neuro ensemble, it is usually known as evolutionary neuro ensemble. In most real-world problems, we either know little about these problems or the problems are too complex to have a clear vision on how to decompose them by hand. Thus, it is usually desirable to have a method to automatically decompose a complex problem into a set of overlapping or non-overlapping sub-problems and assign one or more specialists (i.e. experts, learning machines) to each of these sub-problems. An important feature of neuro ensemble is automatic problem decomposition. Some neuro ensemble methods are able to generate networks, where each individual network is specialized on a unique sub-task such as mapping a subspace of the feature space. In real world problems, this is usually an important feature for a number of reasons including: (1) it provides an understanding of the decomposition nature of a problem; (2) if a problem changes, one can replace the network associated with the sub-space where the change occurs without affecting the overall ensemble; (3) if one network fails, the rest of the ensemble can still function in their sub-spaces; (4) if one learn the structure of one problem, it can potentially be transferred to other similar problems. In this thesis, I focus on classification problems and present a systematic study of a novel evolutionary neuro ensemble approach which I call cooperative coevolutionary mixture of experts (CCME). Cooperative coevolution (CC) is a branch of evolutionary computation where individuals in different populations cooperate to solve a problem and their fitness function is calculated based on their reciprocal interaction. The mixture of expert model (ME) is a neuro ensemble approach which can generate networks that are specialized on different sub-spaces in the feature space. By combining CC and ME, I have a powerful framework whereby it is able to automatically form the experts and train each of them. I show that the CCME method produces competitive results in terms of generalization ability without increasing the computational cost when compared to traditional training approaches. I also propose two different mechanisms for visualizing the resultant decomposition in high-dimensional feature spaces. The first mechanism is a simple one where data are grouped based on the specialization of each expert and a color-map of the data records is visualized. The second mechanism relies on principal component analysis to project the feature space onto lower dimensions, whereby decision boundaries generated by each expert are visualized through convex approximations. I also investigate the regularization effect of learning by forgetting on the proposed CCME. I show that learning by forgetting helps CCME to generate neuro ensembles of low structural complexity while maintaining their generalization abilities. Overall, the thesis presents an evolutionary neuro ensemble method whereby (1) the generated ensemble generalizes well; (2) it is able to automatically decompose the classification problem; and (3) it generates networks with small architectures.

在當代心靈哲學的討論中，「通俗心理學」是指日常生活中人們對於其自身或其他人心理狀態與行為的常識性理解，它是以命題態度作為核心。「取消式唯物論」認為通俗心理學題錯誤的，將會被神經科學所取消。此主張最初為費耶阿本所提出，本論文所討論的取消式唯物論，則是指邱奇瀾及邱奇蘭所主張的版本。根據他們的論點，通俗心理學是一個經驗理論，由於它是無能與停希的，並且無法被成熟的神經科學化約，所以它的律則及本體論皆是錯誤的，未來人類將會使用一套神經科學的語詞來表達我們的心靈現象，使得通俗心理學被徹底取消。另一方面，工具論則認為通俗心理學並不是經驗理論，有關命題態度的歸屬僅僅是實用上的工具，於預測上有用，但並不描述內在的物理機制，以命題態度為組成部份的通俗心理學是社會實踐中多目標的工具，它根植於人類日常生活中，因此無法被神經科學所化約或取消。本論文企圖透過對取消式唯物論與工具論間，對通俗心理學的相互爭論，進一步嘗試對「通俗心理學作為一個理論或實踐？」這個課題作一個初步的回答。我們認為通俗心理學題一個深受社會文化及演化因素影響的常識概念架構，它不僅是一因果解釋理論，並且也是依賴社會文化網絡的實踐工具，應當以理論與實踐的兩種進路來加以探討。如果通俗心理學並不僅僅是一經驗理論，而是具有理論與實踐兩面向文明及演化的產物的話，則通俗心理學將不會面臨被神經科學徹底取消的命運。

Les tumeurs intracrâniennes font partie des pathologies les plus fréquentes en neurologie après les accidents vasculaires cérébraux et les démences. On estime leur incidence à 10 nouveaux cas par an pour 100000 personnes. Les glioblastomes en sont la forme la plus virulente et malgré les avancées médicales des dernières années leur pronostic demeure très pessimiste. En effet, la médiane de survie est de l'ordre de 12 mois et le taux de survie à 5 ans est seulement de 2%.<br />L'un des enjeux actuels de la recherche en neuro-oncologie est de mettre au point de nouveaux traitements à visée curative. C'est le cas de la thérapie de photoactivation du platine par irradiation synchrotron (PAT-Plat), technique qui a été développée au cours des dernières années et qui a montré des effets curatifs chez des rats porteurs du gliome F98.<br />Dans ce travail de thèse, nous avons cherché à mieux caractériser les effets de la PAT-Plat et de ses différentes modalités (chimiothérapie à base de cisplatine et radiothérapie synchrotron) sur les tissus et la vascularisation cérébrale saine ainsi que sur le gliome F98. La microscopie biphotonique intravitale a été utilisée comme méthode d'observation et notre étude a donné lieu au développement de plusieurs méthodes (observation de la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique (BHE), imagerie de la vascularisation tumorale, marquage des astrocytes et des fibres élastiques en intravital).<br />Nous avons ainsi démontré qu'une irradiation synchrotron (15Gy/79keV) n'entraînait pas d'effets secondaires à court terme (rupture de la BHE, diminution de la perfusion, gliose, ...) dans le cortex pariétal de souris nude. Nous avons également mis en évidence qu'un effet de synergie entre le cisplatine et l'irradiation était à l'origine des effets spectaculaires de la PAT-Plat. Enfin, nous avons souligné qu'outre son action sur les cellules tumorales, la thérapie entraînait une diminution de la perfusion des vaisseaux angiogéniques.

Ce travail présente une critique conceptuelle et épistémologique des conceptions représentationnistes de la 'connaissance de la réalité', entendue comme le résultat d'un processus cognitif ou scientifique. Il expose les raisons de l'insatisfaction que peut susciter ce type de conception relativement à l'usage ordinaire des concepts de 'connaissance' et de 'réalité'. Puis, il montre la possibilité d'une théorie de la cognition, théorie de l'énaction, et d'une épistémologie qui fassent droit, à l'expérience, phénoménale et pragmatique, attachée à cet usage. La théorie de l'énaction formalise l'idée d'une co-constitution historique du sujet et de l'objet de la connaissance émergeant de l'interaction sensori-motrice d'un système vivant et de son environnement. Elle autorise, en outre, une conception de la connaissance de la réalité qui permet de repenser en termes conceptuels la question de la relation mental/physique, et de proposer une pratique d'articulation des compte-rendus phénoménal et objectif, produits respectivement en première et en troisième personne : la neurophénoménologie. <br />La légitimation de cette 'théorie de l'énaction' fait appel à une épistémologie non représentationniste revendiquant elle aussi une 'véritable' historicité du processus de co-constitution de l'objet et du sujet de la connaissance. Cette épistémologie établit une distinction entre le 'faire' de la pratique scientifique et le 'dire' de la connaissance de la réalité qui permet d'arracher le concept de réalité à l'espace métaphysique des causes et de le replacer dans l'espace logique de la justification. C'est une épistémologie qui est basée sur les notions d'alliances plurielles et d'ouverture de pratiques diverses situant la connaissance scientifique au sein d'un réseau évolutif d'acteurs impliqués à divers titres dans l'organisation de la vie collective.

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Recent advances in the miniaturization, functionality, and integration of integrated circuits and packages, such as the system-on-package (SOP) methodology, require increasing use of microvias that generates vertical signal paths in a high-density multilayer substrate. A scanning projection excimer laser system has been utilized to fabricate the microvias. In this thesis, a novel technique implementing statistical experimental design and neural networks (NNs) is used to characterize and model the excimer laser ablation process for microvia formation. Vias with diameters from 10 50 micrometer have been ablated in DuPont Kapton(r) E polyimide using an Anvik HexScan(tm) 2150 SXE pulsed excimer laser operating at 308 nm. Accurate NN models, developed from experimental data, are obtained for microvia responses, including ablated thickness, via diameter, wall angle, and resistance. Subsequent to modeling, NNs and genetic algorithms (GAs) are utilized to generate optimal process recipes for the laser tool. Such recipes can be used to produce desired microvia responses, including open vias, specific diameter, steep wall angle, and low resistance. With continuing advancement in the use of excimer laser systems in microsystems packaging has come an increasing need to offset capital equipment investment and lower equipment downtime. In this thesis, an automated in-line failure diagnosis system using NNs and Dempster-Shafer (D-S) theory is implemented. For the sake of comparison, an adaptive neuro-fuzzy approach is applied to achieve the same objective. Both the D-S theory and neuro-fuzzy logic are used to develop an automated inference system to specifically identify failures. Successful results in failure detection and diagnosis are obtained from the two approaches. The result of this investigation will benefit both engineering and management. Engineers will benefit from high yield, reliable production, and low equipment down-time. Business people, on the other hand, will benefit from cost-savings resulting from more production-worthy (i.e., lower maintenance) laser ablation equipment.

Ventilation is a critical task in underground mining operation. Lack of a good ventilation system causes accumulation of harmful gases, explosions, and even fatalities. A proper ventilation system provides adequate fresh air to miners for a safe and comfortable working environment. Fans, which provide air flow to different faces of a mine, have great impact in ventilation systems. Thus, selection of appropriate fans for a mine is the acute task. Unsuitable selection of a fan decreases safety and production rate, which increases capital and operational costs. Moreover, pitch angle of fans&rsquo / blades plays an important role in fan&rsquo / s efficiency. Therefore, selection of a fan and its pitch angle, which yields the maximum efficiency, is an emerging issue for an efficient mine ventilation. The main objective of this research study is to provide a decision making methodology for the selection of a main fan and its appropriate pitch angle for efficient mine ventilation. Nowadays, analytical hierarchy process as multi criteria decision making is used, and it yields outputs based on pairwise comparison. On the other hand, Fuzzy Logic as a soft computing method was combined with analytical hierarchy process and combined model did not yield appropriate results / because Fuzzy AHP increased uncertainty ratio in this study. However, fuzzy analytical hierarchy process might be inapplicable when it faces with vague and complex data set. Soft computing methods can be utilized for complicated situations. One of the soft computing methods is a Neuro-Fuzzy algorithm which is used in classification and DM issues. This study has two phases: i) selection of an appropriate fan using Analytical Hierarchy Process (AHP) and Fuzzy Analytical Hierarchy Process (Fuzzy AHP) and ii) selection of an appropriate pitch angle using Neuro-Fuzzy algorithm and Fuzzy AHP method. This study showed that AHP can be effectively utilized for main fan selection. It performs better than Fuzzy AHP because FAHP contains more expertise and makes problems more complex for evaluating. When FAHP and Neuro-Fuzzy is compared for pitch angle selection, both methodologies yielded the same results. Therefore, utilization of Neuro-Fuzzy in situation with complicated and vague data will be applicable.

Hintergrund: Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) ist eine der Haupttodesursachen weltweit. Eine gesteigerte Aktivität des sympathischen Nervensystems wird als wesentlicher pathophysiologischer Aspekt vermutet. Grundsätze: Die vorliegende Arbeit untersuchte die muskelsympathische Nervenaktivität (MSNA) und die Baroreflex-Sensitivität bei COPD-Patienten und gesunden Probanden in Ruhe sowie unter moderater körperlicher Belastung. Ergebnisse: COPD-Patienten zeigten in Ruhe eine signifikant gesteigerte MSNA sowie eine signifikant verminderte Baroreflex-Sensitivität. Diese Ergebnisse bestätigen die Resultate vorausgegangener Publikationen der Arbeitsgruppe. In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals ein signifikanter Anstieg der MSNA unter moderater statischer Belastung bei COPD-Patienten nachgewiesen werden. Fazit: In der vorliegenden Arbeit konnte erstmals eine Korrelation zwischen sympatho-vagaler Imbalance und verminderter körperlicher Leistungsfähigkeit bei COPD-Patienten nachgewiesen werden. Eine Modifikation der neuro-humoralen Aktivität bei COPD-Patienten könnte in Zukunft eine Rolle in der Behandlung der COPD spielen und sollte in größeren, randomisierten Studien untersucht werden.

In den letzten Jahren wurde es dank der Entwicklung moderner Bildgebungsverfahren möglich, die neuronalen Korrelate kognitiver Arbeitsprozesse teilweise aufzudecken und immer besser zu verstehen. Durch diese Fortschritte ist es heute möglich, diese identifizierten Systeme im Rahmen der Erforschung psychiatrischer Erkrankungen auf Dysregulationen zu untersuchen. Dabei wird seit einigen Jahren der Suche nach Endophänotypen eine tragende Rolle zuteil. Endophänotypen befinden sich dabei intermediär zwischen dem klinischen Phänotyp und dem für die Krankheit kodierenden Genotyp. Ihre Identifizierung soll in Zukunft dazu beitragen, das nach neuesten Erkenntnissen nicht mehr aktuelle psychiatrische Klassifikationssystem zu reformieren und damit eine krankheitsgerechtere Einteilung der einzelnen Diagnosegruppen zu gewährleisten. In diesem Rahmen wurden in der hier vorliegenden Arbeit drei verschiedene neuronale Systeme, die dem Belohnungssystem, dem verbalen sowie visuell-räumlichen Arbeitsgedächtnis und den Aufmerksamkeitsprozessen zugrunde liegen, in Bezug auf ihre Relevanz als potentielle Endophänotypen getestet. 20 erstgradige Angehörige von schizophrenen Patienten unterzogen sich in diesem Zuge einer etwa einstündigen fMRT- Untersuchung, während der sie Aufgaben zur Aktivierung dieser neuronalen Netzwerke lösen sollten. Die dabei gemachten Funde indizieren Dysregulationen verschiedener neuronaler Areale während aller Aufgaben. In Bezug auf vorherige Studien zu Endophänotypen sowohl mit Angehörigen als auch mit Schizophrenen konnten diese Funde in den wissenschaftlichen Hintergrund eingeordnet werden. Dabei konnten einige vielversprechende Beobachtungen festgehalten werden. Es ergaben sich potentielle Endophänotypen in Bereichen neuronaler Hirnstrukturen, die der Verarbeitung von kognitiven Kontrollprozessen zugrunde liegen. Des Weiteren konnte eine Dysregulation vor allem des rechten anterioren Thalamus konstatiert werden. Auch Hyperaktivierungen in Arealen des PFCs und im prämotorischen Kortex konnten ebenfalls durch Funde anderer Studien bestätigt werden. Zusammenfassend stehen die wissenschaftlichen Forschungen zur Endophänotypenfrage wohl noch am Anfang eines langen, jedoch sehr vielversprechenden Weges, der die aktuellen Klassifikationssysteme in Zukunft revolutionieren könnte. Die ersten Schritte sind getan und müssen nun in weiteren, umfangreicheren und möglicherweise auch präziseren Studien fortgeführt werden.

Les micelles polyioniques ont émergé comme des systèmes prometteurs de relargage de médicaments hydrophiles ioniques. Le but de cette étude était le développement des micelles polyioniques à base de dextrane pour la relargage de médicaments hydrophiles cationiques utilisant une nouvelle famille de copolymères bloc carboxymethyldextran-poly(éthylène glycol) (CMD-PEG). Quatre copolymères CMD-PEG ont été préparés dont deux copolymères identiques en termes de longueurs des blocs de CMD et de PEG mais différent en termes de densité de charges du bloc CMD; et deux autres copolymères dans lesquels les blocs chargés sont les mêmes mais dont les blocs de PEG sont différents. Les propriétés d’encapsulation des micelles CMD-PEG ont été évaluées avec différentes molécules cationiques: le diminazène (DIM), un médicament cationique modèle, le chlorhydrate de minocycline (MH), un analogue semi-synthétique de la tétracycline avec des propriétés neuro-protectives prometteuses et différents antibiotiques aminoglycosidiques. La cytotoxicité des copolymères CMD-PEG a été évaluée sur différentes lignées cellulaires en utilisant le test MTT et le test du Bleu Alamar. La formation de micelles des copolymères de CMD-PEG a été caractérisée par différentes techniques telles que la spectroscopie RMN 1H, la diffusion de la lumière dynamique (DLS) et la titration calorimétrique isotherme (ITC). Le taux de relargage des médicaments et l’activité pharmacologique des micelles contenant des médicaments ont aussi été évalués. Les copolymères CMD-PEG n'ont induit aucune cytotoxicité dans les hépatocytes humains et dans les cellules microgliales murines (N9) après 24 h incubation pour des concentrations allant jusqu’à 15 mg/mL. Les interactions électrostatiques entre les copolymères de CMD-PEG et les différentes drogues cationiques ont amorcé la formation de micelles polyioniques avec un coeur composé du complexe CMD-médicaments cationiques et une couronne composée de PEG. Les propriétés des micelles DIM/CMDPEG ont été fortement dépendantes du degré de carboxyméthylation du bloc CMD. Les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation du bloc CMD ≥ 60 %, ont incorporé jusqu'à 64 % en poids de DIM et ont résisté à la désintégration induite par les sels et ceci jusqu'à 400 mM NaCl. Par contre, les micelles de CMD-PEG de degré de carboxyméthylation ~ 30% avaient une plus faible teneur en médicament (~ 40 % en poids de DIM) et se désagrégeaient à des concentrations en sel inférieures (∼ 100 mM NaCl). Le copolymère de CMD-PEG qui a montré les propriétés micellaires les plus satisfaisantes a été sélectionné comme système de livraison potentiel de chlorhydrate de minocycline (MH) et d’antibiotiques aminoglycosidiques. Les micelles CMD-PEG encapsulantes de MH ou d’aminoglycosides ont une petite taille (< 200 nm de diamètre), une forte capacité de chargement (≥ 50% en poids de médicaments) et une plus longue période de relargage de médicament. Ces micelles furent stables en solution aqueuse pendant un mois; après lyophilisation et en présence d'albumine sérique bovine. De plus, les micelles ont protégé MH contre sa dégradation en solutions aqueuses. Les micelles encapsulant les drogues ont maintenu les activités pharmacologiques de ces dernières. En outre, les micelles MH réduisent l’inflammation induite par les lipopolysaccharides dans les cellules microgliales murines (N9). Les micelles aminoglycosides ont été quant à elles capable de tuer une culture bactérienne test. Toutefois les micelles aminoglycosides/CMDPEG furent instables dans les conditions physiologiques. Les propriétés des micelles ont été considérablement améliorées par des modifications hydrophobiques de CMD-PEG. Ainsi, les micelles aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG ont montré une taille plus petite et une meilleure stabilité aux conditions physiologiques. Les résultats obtenus dans le cadre de cette étude montrent que CMD-PEG copolymères sont des systèmes prometteurs de relargage de médicaments cationiques. / Polyion complex (PIC) micelles have emerged as promising delivery systems of ionic hydrophilic drugs. It was the aim of this study to develop dextran-based PIC micelles for the delivery of hydrophilic cationic drugs using a new family of carboxymethyldextranblock- poly(ethylene glycol) (CMD-PEG) copolymers. Four CMD-PEG copolymers were prepared: (i) two copolymers identical in terms of the length of CMD and PEG blocks, but different in terms of the charge density of the CMD block; and (ii) two copolymers in which the charged block is the same, but the PEG block is of different molecular weight. The micellization of CMD-PEG copolymers and drug delivery aspects of the resulting micelles were evaluated using different cationic drugs: diminazene (DIM), a model cationic drug, minocycline hydrochloride (MH), a semisynthetic tetracycline antibiotic with promising neuroprotective properties and different aminoglycoside antibiotics. The cytotoxicity of CMD-PEG copolymers was evaluated in different cell lines using MTT and Alamar blue assays. CMD-PEG micelles encapsulating different drugs were characterized using different techniques, such as 1H NMR spectroscopy, dynamic light scattering (DLS), and isothermal titration calorimetry (ITC). The pattern of drug release and pharmacological activity of micelles-encapsulated drugs were also evaluated. The CMD-PEG copolymers did not induce cytotoxicity in human hepatocytes and murine microglia (N9) in concentrations as high as 15 mg/mL after incubation for 24 h. Electrostatic interactions between CMD-PEG copolymers and different cationic drugs triggered the formation of PIC micelles with a CMD/drug core and a PEG corona. The properties of DIM/CMD-PEG micelles were strongly dependent on the degree of carboxymethylation of the CMD block. Micelles of CMD-PEG copolymers having degree of carboxymethylation ≥ 60%, incorporated up to 64 wt% DIM, resisted salt-induced disintegration in solutions up to 400 mM NaCl and sustained DIM release under physiological conditions (pH 7.4, 150 mM NaCl). In contrast, micelles of CMD-PEG of degree of carboxymethylation ~ 30% had lower drug content (~ 40 wt% DIM) and disintegrated at lower salt concentration (∼ 100 mM NaCl). The CMD-PEG copolymer that showed the most satisfactory micellar properties, in terms of high drug loading capacity, sustained drug release and micelles stability was selected as a potential delivery system of minocycline hydrochloride (MH) and different aminoglycosides. CMD-PEG micelles encapsulating either MH or aminoglycosides had small size (< 200 nm in diameter), high drug loading capacity (≥ 50 wt% drug) and sustained drug release. These micelles were stable in aqueous solution for up to one month, after freeze drying and in the presence of bovine serum albumin. Furthermore, the micelles protected MH against degradation in aqueous solutions. Micelles-encapsulated drugs maintained their pharmacological activity where MH micelles reduced lipopolysaccharides-induced inflammation in murine microglia (N9) cells. And aminoglycosides micelles were able to kill a test micro-organism (E. coli X-1 blue strain) in culture. Aminoglycosides/CMD-PEG micelles were unstable under physiological conditions. Micelle properties were greatly enhanced by hydrophobic modification of CMD-PEG. Thus, aminoglycosides/dodecyl-CMD-PEG micelles showed smaller size and better stability under physiological conditions. The results obtained in this study show that CMD-PEG copolymers are promising delivery systems for cationic hydrophilic drugs.