Reflectance data are presented for Si, Ge, GaP, GaAs, InAs, and InSb in the range of photon energies between 1.5 and 25 eV. The real and imaginary parts of the dielectric constant and the function describing the energy loss of fast electrons traversing the materials are deduced from the Kramers-Kronig relations. The results can be described in terms of interband transitions and plasma oscillations. A theory based on the frequency-dependent dielectric constant in the random phase approximation is presented and used to analyze these data above 12 eV, where the oscillator strengths coupling the valence and conduction bands are practically exhausted. The theory predicts and the experiments confirm essentially free electron-like behavior before the onset of $d$-band excitations and a plasma frequency modified from that of free electrons due to oscillator strength coupling between valence and $d$ bands and $d$-band screening effects. These complications are absent in Si. The energy loss functions obtained from optical and characteristic energy loss experiments are also found to be in good agreement. Arguments for interpreting structure in the reflectance curves above 16 eV in terms of $d$-band excitations are given.

The self-consistent field method in which a many-electron system is described by a time-dependent interaction of a single electron with a self-consistent electromagnetic field is shown to be equivalent for many purposes to the treatment given by Sawada and Brout. Starting with the correct many-electron Hamiltonian, it is found, when the approximations characteristic of the Sawada-Brout scheme are made, that the equation of motion for the pair creation operators is the same as that for the one-particle density matrix in the self-consistent field framework. These approximations are seen to correspond to (1) factorization of the two-particle density matrix, and (2) linearization with respect to off-diagonal components of the one-particle density matrix. The complex, frequency-dependent dielectric constant is obtained straight-forwardly from the self-consistent field approach both for a free-electron gas and a real solid. It is found to be the same as that obtained by Nozi\'eres and Pines in the random phase approximation. The resulting plasma dispersion relation for the solid in the limit of long wavelengths is discussed.

A single-band model Hamiltonian is used to describe the electronic structure of a three-dimensional disordered binary alloy. Several common theories based on the single-site approximation in a multiple-scattering description are compared with exact results for this Hamiltonian. The coherent-potential theory of Soven and others is shown to be the best of these. Within the appropriate limits, it exhibits dilute-alloy, virtual-crystal, and well separated impurity-band behavior. Hubbard and Onodera's and Toyozawa's simple model density of states is employed in numerical calculations for a wide variety of concentrations and scattering-potential strengths. Explicit results are exhibited for the total density of states, the partial density contributed by each component, and such $k$-dependent properties as the Bloch-wave spectral density and the distribution function. These illustrate the general conclusions as well as the limitations of the quasiparticle description.

Experimental data for the optical constants of Ag and Cu extending to 25 eV are discussed in terms of three fundamental physical processes: (1) free-electron effects, (2) interband transitions, and (3) collective oscillations. Dispersion theory is used to obtain an accurate estimate of the average optical mass characterizing the free-electron behavior over the entire energy range below the onset of interband transitions. The values are ${m}_{a}=1.03\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.06$ for Ag and 1.42\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.05 for Cu. The interband transitions to 11 eV are identified tentatively using Segall's band calculations. Plasma resonances involving both the conduction band and $d$ electrons are identified and described physically.

Erythropoietin (EPO) and its receptor play a major role in embryonic brain, are weakly expressed in normal postnatal/adult brain and up-regulated upon metabolic stress. EPO protects neurons from hypoxic/ ischemic injury. The objective of this trial is to study the safety and efficacy of recombinant human EPO (rhEPO) for treatment of ischemic stroke in man.The trial consisted of a safety part and an efficacy part. In the safety study, 13 patients received rhEPO intravenously (3.3 X 10(4) IU/50 ml/30 min) once daily for the first 3 days after stroke. In the double-blind randomized proof-of-concept trial, 40 patients received either rhEPO or saline. Inclusion criteria were age <80 years, ischemic stroke within the middle cerebral artery territory confirmed by diffusion-weighted MRI, symptom onset <8 hr before drug administration, and deficits on stroke scales. The study endpoints were functional outcome at day 30 (Barthel Index, modified Rankin scale), NIH and Scandinavian stroke scales, evolution of infarct size (sequential MRI evaluation using diffusion-weighted [DWI] and fluid-attenuated inversion recovery sequences [FLAIR]) and the damage marker S100ss.No safety concerns were identified. Cerebrospinal fluid EPO increased to 60-100 times that of nontreated patients, proving that intravenously administered rhEPO reaches the brain. In the efficacy trial, patients received rhEPO within 5 hr of onset of symptoms (median, range 2:40-7:55). Admission neurologic scores and serum S100beta concentrations were strong predictors ofoutcome. Analysis of covariance controlled for these two variables indicated that rhEPO treatment was associated with an improvement in follow-up and outcome scales. A strong trend for reduction in infarct size in rhEPO patients as compared to controls was observed by MRI.Intravenous high-dose rhEPO is well tolerated in acute ischemic stroke and associated with an improvement in clinical outcome at 1 month. A larger scale clinical trial is warranted.

Erythropoietin (EPO) promotes neuronal survival after hypoxia and other metabolic insults by largely unknown mechanisms. Apoptosis and necrosis have been proposed as mechanisms of cellular demise, and either could be the target of actions of EPO. This study evaluates whether antiapoptotic mechanisms can account for the neuroprotective actions of EPO. Systemic administration of EPO (5,000 units/kg of body weight, i.p.) after middle-cerebral artery occlusion in rats dramatically reduces the volume of infarction 24 h later, in concert with an almost complete reduction in the number of terminal deoxynucleotidyltransferase-mediated dUTP nick-end labeling of neurons within the ischemic penumbra. In both pure and mixed neuronal cultures, EPO (0.1–10 units/ml) also inhibits apoptosis induced by serum deprivation or kainic acid exposure. Protection requires pretreatment, consistent with the induction of a gene expression program, and is sustained for 3 days without the continued presence of EPO. EPO (0.3 units/ml) also protects hippocampal neurons against hypoxia-induced neuronal death through activation of extracellular signal-regulated kinases and protein kinase Akt-1/protein kinase B. The action of EPO is not limited to directly promoting cell survival, as EPO is trophic but not mitogenic in cultured neuronal cells. These data suggest that inhibition of neuronal apoptosis underlies short latency protective effects of EPO after cerebral ischemia and other brain injuries. The neurotrophic actions suggest there may be longer-latency effects as well. Evaluation of EPO, a compound established as clinically safe, as neuroprotective therapy in acute brain injury is further supported.

Background and Purpose— Numerous preclinical findings and a clinical pilot study suggest that recombinant human erythropoietin (EPO) provides neuroprotection that may be beneficial for the treatment of patients with ischemic stroke. Although EPO has been considered to be a safe and well-tolerated drug over 2 decades, recent studies have identified increased thromboembolic complications and/or mortality risks on EPO administration to patients with cancer or chronic kidney disease. Accordingly, the double-blind, placebo-controlled, randomized German Multicenter EPO Stroke Trial (Phase II/III; ClinicalTrials.gov Identifier: NCT00604630) was designed to evaluate efficacy and safety of EPO in stroke. Methods— This clinical trial enrolled 522 patients with acute ischemic stroke in the middle cerebral artery territory (intent-to-treat population) with 460 patients treated as planned (per-protocol population). Within 6 hours of symptom onset, at 24 and 48 hours, EPO was infused intravenously (40 000 IU each). Systemic thrombolysis with recombinant tissue plasminogen activator was allowed and stratified for. Results— Unexpectedly, a very high number of patients received recombinant tissue plasminogen activator (63.4%). On analysis of total intent-to-treat and per-protocol populations, neither primary outcome Barthel Index on Day 90 ( P =0.45) nor any of the other outcome parameters showed favorable effects of EPO. There was an overall death rate of 16.4% (n=42 of 256) in the EPO and 9.0% (n=24 of 266) in the placebo group (OR, 1.98; 95% CI, 1.16 to 3.38; P =0.01) without any particular mechanism of death unexpected after stroke. Conclusions— Based on analysis of total intent-to-treat and per-protocol populations only, this is a negative trial that also raises safety concerns, particularly in patients receiving systemic thrombolysis.

A simple interpolation scheme for paramagnetic fcc transition and noble metals has been developed and extended to the ferromagnetic state of Ni. It is based on the representation of $d$ and conduction bands by linear combinations of atomic orbitals and orthogonalized plane waves, respectively, and includes hybridization effects through the use of k-dependent matrix elements. The energy bands of augmented-plane-wave calculations from first principles for Cu and paramagnetic Ni are fitted with an rms deviation of about 0.12 eV. The density of states of paramagnetic Ni is calculated and shown to be significantly influenced by hybridization. A self-consistent calculation of the ferromagnetic band structure of Ni is carried out by the incorporation of correlation effects through the use of an intra-atomic Coulomb interaction patterned along the lines suggested by Gutzwiller, Hubbard, and Kanamori. Experimental information relating to the magnetization, ferromagnetic Kerr effect, Fermi surfaces, neutron magnetic form factor, electronic specific heat, and high-field susceptibility is used to determine the parameters characteristic of the ferromagnetic state and to check the predictions of the resulting band structure. The k-dependent splitting of the bands averages 0.37 eV in the vicinity of the Fermi level. The wave functions resulting from these calculations are shown to be sufficiently realistic to permit the calculation of the total charge density in Cu and the magnetic form factor of Ni. The use of approximate spin-polarized wave functions appropriate to the solid demonstrates the importance of both unpaired and paired electrons to the magnetic form factor. The net conduction-electron polarization is found to be small and positive. The effective $s\ensuremath{-}d$ exchange energy changes sign between the central and outer parts of the Brillouin zone. The inclusion of spin-orbit effects is discussed, and the reduction of the density of states at the Fermi level due to this interaction is calculated. The effect is too small to explain the presence of ferromagnetism in Ni and its absence in Pd and Pt.

Autism spectrum conditions (ASCs) are heritable conditions characterized by impaired reciprocal social interactions, deficits in language acquisition, and repetitive and restricted behaviors and interests. In addition to more complex genetic susceptibilities, even mutation of a single gene can lead to ASC. Several such monogenic heritable ASC forms are caused by loss-of-function mutations in genes encoding regulators of synapse function in neurons, including NLGN4. We report that mice with a loss-of-function mutation in the murine NLGN4 ortholog Nlgn4, which encodes the synaptic cell adhesion protein Neuroligin-4, exhibit highly selective deficits in reciprocal social interactions and communication that are reminiscent of ASCs in humans. Our findings indicate that a protein network that regulates the maturation and function of synapses in the brain is at the core of a major ASC susceptibility pathway, and establish Neuroligin-4-deficient mice as genetic models for the exploration of the complex neurobiological disorders in ASCs.

The frequency-dependent complex dielectric constant $\ensuremath{\epsilon}(\ensuremath{\omega})={\ensuremath{\epsilon}}_{1}+i{\ensuremath{\epsilon}}_{2}$ and associated functions are derived in the range 0 to 22 eV by application of the Kramers-Kronig relations to existing reflectance data for clean Al surfaces. The results are quantitatively interpreted in terms of intra- and interband transitions as well as plasma oscillations. The decomposition of $\ensuremath{\epsilon}(\ensuremath{\omega})$ into intra- and interband parts given here is seen to be valid in the presence of electron-electron interactions. Due to these interactions the optical effective mass ${m}_{a}=1.5$, deduced from experiment in the free-carrier region, is appreciably larger than that obtained using Segall's band calculations (${m}_{\mathrm{ac}}\ensuremath{\cong}1.15$). The band calculations are extended to higher energies in order to examine the effect of interband transitions for the range of interest. It is found that the only interband transitions which lead to significant structure in ${\ensuremath{\epsilon}}_{2}(\ensuremath{\omega})$ are those that occur around $W$ and $\ensuremath{\Sigma}$ in the vicinity of $K$ in the Brillouin zone and that these produce a peak near 1.4 eV. These conclusions are in accord with the experimentally determined ${\ensuremath{\epsilon}}_{2}(\ensuremath{\omega})$ which exhibits a peak at 1.5 eV and has no further structure at higher energies. The result of a quantitative calculation of the structure in ${\ensuremath{\epsilon}}_{2}(\ensuremath{\omega})$ using a fine mesh of points in k space and an approximate variation of the momentum matrix element with k is in good agreement with the experimental results with respect to shape but has a magnitude which is somewhat too low. From the known influence of many-electron effects on the intraband contribution to $\ensuremath{\epsilon}(\ensuremath{\omega})$ and a general sum rule, the corresponding effect on interband transitions may be estimated and shown roughly to account for the difference. The derived $\ensuremath{\epsilon}(\ensuremath{\omega})$ indicates the presence of a sharp plasma resonance at $\ensuremath{\hbar}{\ensuremath{\omega}}_{p}=15.2$ eV, in excellent agreement with the results of characteristic energy loss experiments. It is shown that this resonance may be interpreted either in terms of electrons characterized by the low-frequency optical mass and screened by the interband dielectric constant at ${\ensuremath{\omega}}_{p}$ or, since the $f$ sum has been essentially exhausted, in terms of the exact asymptotic formula for $\ensuremath{\epsilon}$ in which all carriers are unscreened and have the free-electron mass.