Orientador: Gabriela Castellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:25:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_ElvisLirada_D.pdf: 63417799 bytes, checksum: f7f42b73809b23b9c1b761e184412c98 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Nas últimas décadas, vêm crescendo muito o ramo da Neurociência que estuda a integração neuronal entre áreas cerebrais, onde tal integração é mediada pela chamada conectividade efetiva. A conectividade efetiva pode ser definida como a influência que um sistema neural exerce sobre o outro, tanto ao nível sináptico quanto ao nível cortical. Neste contexto, é cada vez maior a participação de físicos e matemáticos na elaboração de técnicas matemáticas que permitam investigar o comportamento desses sistemas neurais através de experimentos baseados na Ressonância Magnètica funcional (fMRI) e na Eletroencefalografia (EEG). Uma das técnicas que vem sendo amplamente utilizada para estimar a conectividade efetiva entre áreas cerebrais é a denominada Modelagem Causal Dinâmica (DCM), que é uma técnica que incorpora à sua teoria a não-linearidade e a dinâmica de sistemas biológicos. Este trabalho teve por objetivo estudar a conectividade entre áreas cerebrais através da DCM em experimentos de fMRI. Foram estudados dois sistemas neurais. O primeiro deles, o sistema motor, nos possibilitou verificar a plausibilidade da DCM, al'em de averiguarmos as diferenças na conectividade entre as áreas do sistema motor quando indivíduos destros movimentaram os dedos da mão direita e da mão esquerda. Encontramos que a conectividade efetiva é maior quando tais sujeitos movimentaram a mão esquerda, que supomos ser em decorrência da maior dificuldade (inerente às pessoas destras) em mover essa mão. O segundo sistema estudado foi o sistema de reconhecimento de faces emotivas (onde a emoção foi representada por níveis de tristeza) de indivíduos sadios, indivíduos com a doença de Parkinson e indivíduos com a doença de Parkinson e depressão. Neste estudo foi possível verificar através dos resultados da conectividade a falta de habilidade de sujeitos com Parkinson e sujeitos com Parkinson e depressão em reconhecer faces humanas emotivas. Sugerimos que esta falta de habilidade está relacionada principalmente com uma disfunção da atividade do córtex pré-frontal e consequentemente com um aumento da conectividade efetiva desta área com as outras áreas do sistema / Abstract: The branch of Neuroscience that studies functional integration between cerebral areas has recently shown a significant growth. Functional integration refers to the interactions among specialized neuronal populations, where the integration is mediated by the so called effective connectivity. Effective connectivity is defined as the influence that regions, which encompass given neuronal populations, exert on each other. In this process, physicists and mathematicians play an important role in the development of mathematical techniques that allow to investigate the behavior of these neuronal systems through experiments based on functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) and Electroencephalography (EEG). One technique that has been widely used to calculate the effective connectivity between brain areas is known as Dynamic Causal Modeling (DCM), which is a technique that embraces in its theory the nonlinearity and dynamics of biological systems. This work aimed to study the effective connectivity between brain areas through the DCM on fMRI experiments. Two neural systems were studied. The first one was the motor system, which allowed us to check the plausibility of DCM, and to investigate the differences in connectivity between areas of the motor system when right-handed subjects moved the fingers of their right and left hands. We found that the effective connectivity was larger when these individuals moved their left hands, due to a greater difficulty (inherent in right-handed people) in moving this hand. The second system studied was the system for recognition of emotional faces (with sadness as the emotion) of healthy subjects, subjects with Parkinson¿s disease and subjects with Parkinson¿s disease and depression. In this study we verified through the connectivity results the inability of subjects with Parkinson¿s disease and subjects with Parkinson¿s disease and depression to recognize human emotional faces. We suggest that this inability is mainly related to a dysfunction of the neuronal activity of the prefrontal cortex and a consequent increase in the effective connectivity of this area with other areas of the system / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientadores: Fernando Cendes, Benito Pereira Damasceno, Gabriela Castellano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-17T05:21:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_FabricioRamosSilvestre_M.pdf: 49779303 bytes, checksum: 3c2d2949aa4cb1bb74eaec511dfeb084 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Um número crescente de estudos sobre conectividade cerebral tem-se destacado na área da Neurociência. Esses estudos almejam entender como diferentes regiões no cérebro estão relacionadas. Para isso, diversas técnicas podem ser empregadas, dentre elas, a ressonância magnética funcional (fMRI). Baseada no sinal BOLD (Blood Oxigenation Level Dependence), a fMRI constitui-se de séries temporais que permitem estimar padrões conectividade efetiva (ecMRI) e funcional (fcMRI). Esta é definida como uma sincronização entre atividades neurais de regiões cerebrais remotas, aquela, como a influência que a atividade neural em uma região cerebral exerce sobre outra área. O presente trabalho consiste no estudo da conectividade funcional em estado de repouso (resting-state) dos hipocampos de três grupos de indivíduos: controles, pacientes com ELTM esquerda e pacientes com ELTM direita. Os resultados mostraram diferenças na conectividade funcional tanto entre controles versus pacientes (apenas os controles apresentaram correlação entre ambos os hipocampos) quanto entre pacientes com ELTM esquerda versus pacientes com ELTM direita (os valores de conectividade funcional dos pacientes com ELTM à direita foram significativamente superiores aos valores do grupo com ELTM à esquerda). Os resultados demonstram que o uso de técnicas para avaliam a conectividade funcional pode representar uma potente ferramenta no estudo da plasticidade cerebral em pacientes com epilepsia mesial temporal além de possibilitar a análise da rede cerebral padrão em sujeitos controles / Abstract: A growing number of studies on brain connectivity have been deployed in the area of Neuroscience. These studies aim to understand how different brain regions are related. Indeed, several techniques can be employed such as the functional magnetic resonance imaging (fMRI). Based on the BOLD signal (Blood Oxigenation Level Dependence), the fRMI consists of time series to estimate functional (fcMRI) and effective connectivity (ecMRI) patterns. The former is defined as synchronization between neural activities in remote brain regions and the later as the influence that one neural activity exerts on another area. The present work studies functional connectivity at rest (resting-state) of hippocampi from three groups: controls, patients with left MTLE and patients with right MTLE. The results showed differences in functional connectivity between both patients versus controls (only the controls showed correlation between both hippocampi) and between patients with left MTLE versus right MTLE (values of functional connectivity in patients with right MTLE were significantly higher than the group with left MTLE). The results demonstrated that the use of techniques that assess functional connectivity can be a powerful tool in the study of brain plasticity in patients with MTLE / Mestrado / Ciencias Biomedicas / Mestre em Ciências Médicas

A perda auditiva consiste na perda, parcial ou total, da capacidade de ouvir determinados sons e compreensão de palavras. De acordo com o Censo Demográco do ano de 2000, o Brasil apresenta aproximadamente 5.700.000 de indivíduos com surdez, sendo deste total aproximadamente 2 milhões de indivíduos possuidores de perda auditiva severa e profunda. Atualmente diversos estudos têm sido realizados a m de vericar a plasticidade neural e o processo de linguagem em indivíduos surdos, entretanto pouco se conhece acerca do funcionamento do cérebro em repouso, e.g. a rede de modo padrão. O objetivo deste estudo é observar e analisar como se manifesta a organização neuronal, tanto funcional quanto estrutural, em surdos, no estado de repouso. Foram utilizadas imagens fMRI, para a obtenção de dados a respeito do funcionamento cerebral em seu estado de repouso basal, e imagens DTI, a m de se determinar as conexões neuronais. Os dados dos mapas de conectividade funcional e estrutural foram comparados com os achados denidos para sujeitos ouvintes. Nossos achados ilustram que o indivíduo surdo têm maior suporte para a atenção dirigida à tomada de decisão, monitoramento ambiental baseado nos movimentos de objetos e também no controle motor e visual. Podemos armar que a privação auditiva não oferece barreiras intransponíveis para o convívio familiar ou social, sendo o indivíduo surdo tão produtivo e capaz quanto qualquer outro, desde que a abordagem linguística seja condizente com suas capacidades sensoriais. / Hearing loss consists of partial or total loss of the ability to hear certain sounds and comprehension of words. According to the Brazilian Demographic Census of the year 2000, there are approximately 5,700,000 deaf individuals, of which approximately 2 million of them have severe and profound hearing loss. Several studies have now been carried out to verify neural plasticity and the language process in deaf individuals, however little is known about the brain functioning at rest, e.g. the network in standard mode. The objective of this study is to observe and analyze how neuronal organization, both in terms of functional and structural brain networks, is manifested in deaf individuals at resting state. We used fMRI images to obtain data on brain functioning in its basal state of rest and DTI images in order to determine neural connections. The data from the functional and structural connectivity maps were compared with the dened ndings for hearing subjects. Our ndings illustrate that the deaf individual has greater support for attention directed to decision making, environmental monitoring based on movement of objects and also on motor and visual control. We can arm that hearing deprivation does not oer impossible barriers to family or social life, being the deaf individual as productive and capable as any other, since the linguistic approach is consistent with their sensorial capacities.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A deficiÃncia hÃdrica em regiÃes semiÃridas, como o Nordeste do Brasil, representa um dos principais fatores limitantes ao desenvolvimento econÃmico, com graves consequÃncias sociais. Para garantir a conservaÃÃo dos recursos hÃdricos disponÃveis, à imprescindÃvel o controle de aÃÃes antrÃpicas que impactem negativamente a disponibilidade hÃdrica. Por exemplo, a ocupaÃÃo desordenada do solo e a utilizaÃÃo de prÃticas inadequadas na agricultura intensificam a erosÃo e o transporte de sedimentos, interferindo diretamente na disponibilidade hÃdrica. O assoreamento de reservatÃrios causa a reduÃÃo de sua capacidade de armazenamento e, consequentemente, sua capacidade de regularizar vazÃes com elevada garantia. O aporte de sedimentos a mananciais contribui tambÃm para a degradaÃÃo da qualidade da Ãgua, atravÃs do aumento da turbidez, o que provoca a reduÃÃo da concentraÃÃo de oxigÃnio dissolvido, e do enriquecimento de nutrientes. Adicionalmente, a erosÃo do solo à um dos principais fatores de degradaÃÃo ambiental, provocando a perda de nutrientes das camadas superficiais de solo. Portanto, uma avaliaÃÃo precisa dos fluxos de sedimento ao longo de sua trajetÃria à imprescindÃvel para a identificaÃÃo de Ãreas potencialmente erosivas e de locais onde predominam processos de deposiÃÃo. Para isso, faz-se necessÃrio o conhecimento das condiÃÃes de transporte dos sedimentos atravÃs e entre os diferentes compartimentos da bacia hidrogrÃfica. O potencial de movimento de uma partÃcula no sistema, denominado de conectividade no transporte de sedimentos, destaca-se como fator determinante para a compreensÃo e estimativa dos fluxos de massa sÃlida. De forma a se avaliar o efeito da conectividade sobre a produÃÃo de sedimentos na regiÃo semiÃrida do Brasil, realizou-se simulaÃÃo hidrossedimentolÃgica da bacia hidrogrÃfica de meso-escala do aÃude BenguÃ, CearÃ, utilizando-se o modelo WASA-SED. Constatou-se que, de um modo geral, o balanÃo de Ãgua no solo determina as condiÃÃes de geraÃÃo de escoamento na regiÃo de estudo: muito embora haja uma predominÃncia de iniciaÃÃo do escoamento superficial por processo Hortoniano, na escala de bacia hidrogrÃfica o excesso de precipitaÃÃo à percebido somente em eventos de grande magnitude ou apÃs sequÃncias de eventos chuvosos, quando a conectividade hidrolÃgica à elevada. Assim, as condiÃÃes de transporte limitam a produÃÃo de sedimentos, gerando padrÃes espaciais muito semelhantes de escoamento superficial e de produÃÃo de sedimentos. Na escala de bacia hidrogrÃfica, o padrÃo espacial de conectividade mostrou-se fortemente relacionado a caracterÃsticas hidrÃulicas do solo, enquanto que na escala de vertente, caracterÃsticas topogrÃficas locais desempenharam um papel mais importante no transporte de sedimentos. A simulaÃÃo de caracterÃsticas especÃficas do semiÃrido pelo modelo WASA-SED, tais como escoamento do tipo Hortoniano, reinfiltraÃÃo a jusante, redistribuiÃÃo lateral de escoamento e densa rede de reservatÃrios, permitiu a estimativa satisfatÃria dos fluxos de Ãgua e sedimentos tanto na bacia do Benguà (933 kmÂ) como na sub-bacia de Aiuaba (12 kmÂ). Um teste mais rigoroso foi realizado com o uso da tÃcnica de CÃsio-137 como traÃador de erosÃo/deposiÃÃo de sedimentos. A comparaÃÃo entre valores modelados e medidos com 137Cs em uma vertente representativa demonstrou boa correlaÃÃo entre os valores. Apesar de se tratar de um resultado local, tal comparaÃÃo indica que o modelo WASA-SED simule os fluxos de sedimento de maneira satisfatÃria tambÃm na escala de vertente / Water deficit in semiarid regions, such as the Northeastern Brazil, is a major limiting factor to economic development, with serious social consequences. To ensure the conservation of the available water resources, it is essential to control the human activities that impact negatively on water availability. For instance, uncontrolled soil use and improper agricultural practices, tend to intensify erosion and sediment transport processes, with direct impacts on water availability. Reservoirs siltation causes a reduction of the storage capacity and, hence, of the ability to supply water with high reliability. Sediment input to water bodies also contributes to water quality degradation, by increasing turbidity, which results in a reduction of the concentration of dissolved oxygen, and nutrient enrichment. In addition, soil erosion is a major factor of environmental degradation, causing the loss of nutrients of the top soil layers. Therefore, an accurate assessment of sediment fluxes along its pathway is essential for the identification of potentially erosive areas and regions where deposition processes predominate. For such estimation, a good understanding of the conditions of sediment transport through and between the different catchment compartments is necessary. The potential for movement of the soil particles within the system, denominated connectivity in sediment transport, stands out as a determining factor for the understanding and estimation of the flow of solid mass. In order to evaluate the effect of connectivity on sediment yield in the semiarid region of Brazil, a hydrosedimentological simulation of the Benguà meso-scale catchment (CearÃ, Brazil) was carried out with the WASA-SED model. It was found that, in general, water balance in the soil matrix determinates the conditions for runoff generation in the study area: although there is a predominance of surface runoff initiation by Hortonian process, in the catchment scale, excess precipitation is observed only in events of great magnitude or sequences of rain events, when hydrological connectivity is high. Thus, the transport conditions limit sediment yield, generating very similar spatial patterns of runoff and sediment yield. At the catchment scale, the spatial pattern of connectivity was strongly related to soil hydraulic properties, while topographic characteristics played a more important role in sediment transport at the finer scale. The simulation of specific features of semiarid regions by the WASA-SED model, such as Hortonian-type flow, downstream re-infiltration of surface runoff, lateral flow redistribution and dense network of reservoirs, allowed a satisfactory estimate of both water and sediments fluxes in the Benguà catchment (933 km Â), as well as in the Aiuaba sub-basin (12 km Â). A more rigorous test was performed with the technique of Cesium-137 as a tracer of soil erosion/deposition. A comparison between modelled and measured (with 137Cs) values in a representative hillslope showed good correlation between the values. Even though it is a local result, this comparison indicates that the WASA-SED model must be able to simulate sediment fluxes satisfactorily also in the hillslope scale

Made available in DSpace on 2016-08-17T15:00:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao - PamellaSilvaBrito.pdf: 2572284 bytes, checksum: 775b92e1aa430b94c10075867a76b869 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA E AO DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLÓGICO DO MARANHÃO / The marine phanerogams meadows are important because they are nursery areas for many species of fish. In order to describe the community structure, temporal and spatial patterns of fish using Spartina alterniflora meadows of Maranhão Island present in tide macro region were held six samples of nine points in the period between July 2012 and June 2013, using a trawl net. A total of 11,660 individuals captured, representing 80 species, in which 13 are new record for the state of Maranhao. The sampled points are represented by a few abundant species (Rhinosardinia bahiensis, Atherinella brasiliensis, Lycengraulis grossidens, Lycengraulis batesii, incilis Mugil and Centegraulis edentulus) that demonstrated use the space according to interspecific preferences and presenting distribution patterns with the occurrence of distributed Juveniles throughout the year, suggesting that the studied environments are used by many species such as nursery areas and these have food preferences for zooplankton and mostly characterized as marine fish that frequent the estuary at some period of their life cycle. The species A. brasiliensis was constant in the spatial and temporal distribution, L. batesii was more abundant in the dry and the species L. grossidens, M. incilis, R. bahiensis, C. edentulus were dominant in the rainy season. The abiotic factors did not change much numerically, being only significant for dissolved oxygen between stations and different salinity for locations. We can see the meadows shown to be constant in the temporal variation and differed between sites, which showed no significant differences between the evaluation variables. Thus we can infer that the studied phytal environment is considered a nursery, it is frequented by several species of mostly juvenile fish that use this area as a place of recruitment, food and shelter; the dynamics of patches of seagrass were stable during the dry and rainy seasons and the composition and abundance of fish community is more explained by the spatial dynamics, but still have temporal distribution patterns, these features are typical of tropical environments that are inserted in mosaic adjacent environments. / Os prados de fanerógamas marinhas são importantes por serem áreas de berçário de muitas espécies de peixes. A fim de descrever a estrutura da comunidade, padrões temporais e espaciais de peixes que utilizam prados de Spartina alterniflora da Ilha do Maranhão, presentes em região de macromarés foram realizadas seis amostragens de nove pontos no período entre Julho de 2012 e junho de 2013, utilizando uma rede de arrasto. Um total de 11.660 indivíduos capturados, correspondendo a 80 espécies, na qual 13 são nova ocorrência para o estado do Maranhão. Os pontos amostrados são representados por algumas espécies abundantes (Rhinosardinia bahiensis, Atherinella brasiliensis, Lycengraulis grossidens, Lycengraulis batesii, Mugil incilis e Centegraulis edentulus) que demonstraram utilizar o espaço de acordo com preferências interespecíficas e apresentando padrões de distribuição com a ocorrência dos indivíduos juvenis distribuída durante todo o ano, sugerindo que os ambientes estudados são utilizados por várias espécies como áreas de berçário e estas apresentam preferências alimentar por zooplancton em sua maioria e caracterizadas como peixes marinhos que frequentam o estuário em algum período do seu ciclo de vida. A espécie A. brasiliensis mostrou-se constante na distribuição espacial e temporal, L. batesii foi mais abundante na seca e as espécies L. grossidens, M. incilis, R. bahiensis, C. edentulus foram dominantes no período chuvoso. Os fatores abióticos não variaram muito numericamente, apenas sendo significante para oxigênio dissolvido entre as estações e salinidade diferente para locais. Podemos observar os prados mostraram-se constantes na variação temporal e diferiu entre os locais, os quais não apresentaram variações significativas entre as variáveis de avaliação. Dessa maneira podemos inferir que o ambiente fital estudado é considerado um berçário, pois é frequentado por várias espécies de peixes principalmente juvenis que utilizam essa área como local de recrutamento, alimentação e refúgio; a dinâmica dos prados de fanerógamas se mantiveram estáveis durante os períodos seco e chuvoso e que a composição e abundância da comunidade de peixes é mais explicada pela dinâmica espacial, mas ainda assim possuem padrões de distribuição temporal, essas características são típicas de ambientes tropicais que estão inseridos em mosaico de ambientes adjacentes.

Orientador: Gabriela Castellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-24T17:19:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_FabricioRamosSilvestre_D.pdf: 32802688 bytes, checksum: 367566b29c460e1b33f48f861845217a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O conectoma cerebral refere-se ao mapeamento dos circuitos neurais com os objetivos de 1) identificar regiões que dão suporte às atividades mentais e comportamentais, e 2) detectar alterações nesses circuitos que levam a distúrbios de ordem psiquiátrica e neurológica. Na prática, os estudos de conectoma cerebral consistem na integração de técnicas multimodais de imageamento como ressonância magnética (RM), eletroencefalograma (EEG) e magnetoencefalograma (MEG) com o intuito de estimar os tipos e os níveis de conexão entre regiões cerebrais remotas. Essa "conectividade" entre regiões cerebrais é geralmente classificada em três tipos: anatômica, funcional e efetiva. No presente trabalho, as técnicas de conectividade, usando dados de MR, foram aplicadas na comparação de grupos saudáveis e patológicos. Pela técnica de conectividade anatômica observou-se anomalias na substância branca de pacientes com mutação no gene SPG11. Essa anomalias foram detectadas através da redução da anisotropia fracional (FA) e aumento da difusividade média (MD), difusividade radial (RD) e difusividade axial (AD) em regiões subcorticais dos lobos temporal e frontal, bem como no giro do cíngulo, cuneus striatum, corpo caloso e tronco cerebral. Tais achados indicam que o dano neuronal é mais difuso do que indicava a literatura. Um segundo estudo de conectividade anatômica demonstrou que esses índices de difusividade não foram robustos para diferenciar idosos com e sem diagnóstico de depressão indicando a necessidade de avanços na formulação de novos índices com maior sensibilidade. A técnica de conectividade funcional foi empregada em três estudos. No primeiro, observou-se que pacientes com epilepsia de lobo temporal medial unilateral apresentam redução da conectividade funcional durante a execução de tarefas de memória verbal e visual. Essa redução foi predominantemente ipslateral à lesão e associada ao material-específico utilizado no teste de memória. No segundo estudo, verificou-se uma redução dos padrões de conectividade funcional hipotalâmica em sujeitos obesos e a sua parcial elevação após a cirurgia bariátrica concomitantemente à redução de indicadores bioquímicos de inflamação. No terceiro estudo, observou-se que pacientes com doença de Alzheimer apresentaram elevação dos níveis de conectividade funcional na rede saliente (Salience Network) e redução na rede de modo padrão (Default-mode network). Adicionalmente, verificou-se nos pacientes a correlação positiva da síndrome hiperativa com os níveis de conectividade funcional no cíngulo anterior e em áreas da ínsula direita. O conjunto desses resultados ilustra um possível significado clínico para futuro diagnóstico e tratamento da doença de Alzheimer. Pela técnica de conectividade efetiva observou-se que em função do envelhecimento sadio há uma mudança dos parâmetros de conectividade durante a codificação de palavras com conteúdo emocional. A influência do hipocampo sobre a amígdala ipslateral é reduzida nos sujeitos mais velhos enquanto a influência da amígdala direita sobre o hipocampo direito é elevada. Tais achados reforçam a tese da ininterrupta plasticidade etária e da dinâmica cerebral normal. Essa mesma técnica foi também empregada para demonstrar os diferentes padrões de influência entre os lobos frontal e temporal de pacientes com ELTM esquerda e sujeitos controle. Encontrou-se alteração nos padrões de conectividade efetiva dos pacientes, indicando que estes podem ser potenciais biomarcadores para a epilepsia / Abstract: Connectome refers to the neural circuitry mapping aiming to identify brain regions that support mental and behavioral functions as well as to detect circuit changes that are linked to psychiatric or neurologic disorders. In practice, connectome studies link several neuroimaging approaches such as MRI, EEG and MEG by means of the estimation of connections among remote brain regions. This "connectivity" among brain regions is usually classified as anatomic, functional or effective. In this work, the technique of connectivity, using MR data, was applied to compare healthy and pathological groups. By means of the anatomical connectivity abnormalities in the white matter of patients with SPG11 mutation were observed. These abnormalities were expressed as the reduction of the levels of fractional anisotropy (FA) and the increase in mean (MD) and radial diffusivities (RD) in sub-cortical regions of temporal and frontal lobe as well as in cingulated gyrus, cuneus, striatum, corpus callosum and brainstem. These findings suggest that neuronal damage/dysfunction is more widespread than previously recognized in this condition. Another anatomical connectivity study showed that such indices of diffusivity were not robust to statistically differentiate between old subjects with and without depression. This lacking on finding differences between both groups indicates that new indices of diffusivity have to emerge in order to provide complementary information about brain subtle microstructures. Functional connectivity was applied to three studies. In the first study, it was observed that patients with unilateral medial temporal lobe epilepsy presented lower levels of functional connectivity during visual or verbal memory tasks. Such reduction was ipsilateral to the side of the lesion and associated to the specific-material used in the memory task. In the second work, the levels of functional connectivity were reduced in hypothalamic regions of obese patients but a partial reversibility of hypothalamic dysfunction was observed after bariatric surgery. In the third, patients with Alzheimer disease presented higher values of functional connectivity in the salience network and a reduction of connectivity values in the default-mode network. Also in these patients, significant correlations between the levels of hyperactivity syndrome and the salience network were observed in the anterior cingulate cortex and right insula areas. These results indicate the potential clinical significance of resting state alterations in future diagnosis and therapy of Alzheimer disease. The effective connectivity approaches demonstrated that old and young subjects have significant differences when encoding words with emotional contents. The influence of the hippocampus on the ipsilateral amygdale was lower for older subjects whereas the influence of the right amygdale on the right hippocampus was increased for these subjects. These findings suggest that brain plasticity also happens as function of age. The same approach was used to estimate the influence from frontal to temporal lobes in patients with left MTLE compared to healthy subjects. The patterns of effective connectivity were changed in patients and may be potentially considered as biomarkers for epilepsy / Doutorado / Neurociencias / Doutor em Ciências

Orientador: Wesley Rodrigues Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-23T01:10:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ramos_DanielleChristineTenorioLeal_M.pdf: 3214029 bytes, checksum: 790a26e0b392095e69aa0feb27c74277 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os recursos necessários à regeneração florestal frequentemente estão esgotados em áreas degradadas, onde a dispersão e o estabelecimento de plantas são limitados. Árvores isoladas assumem uma função importante nesses ambientes por promoverem a concentração da chuva de sementes e um microssítio favorável à germinação e estabelecimento de regenerantes nativos. Em estudo realizado em um pasto abandonado no sul do estado de São Paulo, investigamos os efeitos de características estruturais e funcionais de árvores isoladas e de suas circunvizinhanças na chuva de sementes. Para isso, instalamos coletores de sementes sob 50 árvores isoladas de diferentes espécies e síndromes de dispersão em um pasto aberto. Coletamos sob as copas das árvores uma alta densidade de sementes de, no mínimo, 47 espécies, maior do que a escassa chuva de sementes coletada em pasto aberto. A maioria das espécies de sementes possuía origem externa à área de trabalho. Tais resultados indicam o uso das árvores isoladas pelos dispersores para movimentação na paisagem. Com uso de modelos de equações estruturais, observamos que dentre altura, tamanho de copa e síndrome de dispersão das árvores focais e densidade da vegetação e abundância de plantas zoocóricas na circunvizinhança, apenas a primeira e a última tiveram efeito positivo significativo sobre a riqueza de sementes. Assim, apesar de não observarmos um efeito forte da síndrome de dispersão das árvores focais, nossos resultados demonstram a importância da disponibilidade de frutos para a intensidade da chuva de sementes. A importância relativa das características estruturais e funcionais da vegetação sobre a chuva de sementes descrita neste trabalho pode contribuir para o aprimoramento do manejo de áreas degradadas e conservação de florestas tropicais / Abstract: Necessary resources for forest regeneration are usually depleted in disturbed sites and seed dispersal and seedling establishment are limited. Isolated trees play a fundamental role in those sites by attracting dispersers and concentrating seed rain in micro sites favorable to native species establishment. Here we report the effect of trees and the vegetation's structure and function at their surroundings on the zoochorous seed rain promoted by frugivores in an abandoned pasture in Southeastern Brazil. We installed seed traps beneath 50 isolated trees of different species and dispersal syndromes. In one year, we collected a high seed density of, at least, 47 species underneath the isolated trees, and a scarce seed rain in the open field. The majority of the seed species was allochthonous in the study site, what points for the use of trees as stepping-stones in the landscape by dispersers. Structural equation modelingresulted that trees' canopy size and dispersal syndrome, vegetation cover, and number of surrounding zoochorous trees did not affect seed rain. Only trees' height and number of surrounding zoochorous shrubs and herbs positively affected seed rain richness. Therefore, despite isolated trees' dispersal syndrome was not determinant for seed rain, we concluded that fruits availability is crucial in intensifying it. The relative importance of vegetation structural and functional characteristics on seed rain we described in this study can potentially contribute to improve disturbed sites management and forest conservation / Mestrado / Ecologia / Mestra em Ecologia

Esta dissertação desenvolve e aplica métodos para caracterizar regiões cerebrais durante o estado de repouso. Utilizam-se grafos para representar a inter-dependência temporal de sinais de ressonância magnética funcional provenientes de regiões cerebrais distintas. Vértices representam regiões cerebrais e arestas representam a conectividade funcional. Buscando superar os problemas de visualização e interpretação desta forma de representação, elaboram-se métodos quantitativos para caracterizar padrões de conectividade entre regiões cerebrais. Para cada sujeito analisado: 1) Faz-se a redução da dimensionalidade espacial das imagens de ressonância magnética funcional respeitando os limites anatômicos das regiões cerebrais. 2) Estima-se a rede de conectividade funcional pela coerência direcionada entre pares de regiões distintas. 3) Constrói-se um grafo direcionado e pesado pela medida de conectividade. 4) Quantificam-se os vértices por índices e faz-se o registro destes valores no espaço comum MNI. 5) Avalia-se a consistência de cada índice pelo teste não paramétrico de Friedman seguido de análises de múltiplas comparações. A análise de 198 imagens de sujeitos sadios produziu resultados consistentes e biologicamente plausíveis. Em sua maioria, revelou regiões associadas a conceitos anatômicos de conectividade e integração cerebral. Embora de implementação simples, o método proporciona informações de natureza dinâmica sobre as relações entre diferentes regiões cerebrais e pode ser utilizado futuramente para estudar e entender desordens psiquiátricas/neurológicas. / This dissertation develops and applies methods to characterize brain regions during resting state. Graphs are used to represent functional MRI connectivity from different brain regions. Vertices represent brain regions and edges represent connectivity. To overcome the visualization and interpretation problems of this form of representation, we developed quantitative methods to characterize its patterns. Methods: For each subject: 1) The reduction of spatial dimensionality of functional magnetic resonance imaging is carried out taking into account the anatomic limits of the brain regions. 2) The network is estimated by directed coherence between pairs of separate regions. 3) A directed graph with weights on its edges is constructed using the later connectivity measure. 4) The vertices are quantified by indexes that are registered in the MNI common space. 5) The consistency of each index is evaluated by the nonparametric Friedman followed by Post-Hoc analysis. Results: The analysis of 198 images of healthy subjects produced consistent and biologically plausible results. They revealed anatomical regions involved in brain integration. Conclusion: The method provides information about the dynamic nature of the relationships between different brain regions and can be used in future clinical studies to understand psychiatric and neurological disorders.

Árvore de componentes é uma forma hierárquica de representar imagens em níveis de cinza baseada nas relações de inclusão dos componentes conexos da imagem. A escolha da vizinhança utilizada para gerar os componentes impacta diretamente na árvore resultante, de forma que uma alteração na escolha da vizinhança pode acarretar em uma alteração na árvore de componentes obtida. Em particular, quando uma sequência de vizinhanças crescentes é usada, os nós das árvores obtidas a partir dessas vizinhanças satisfazem uma relação de inclusão, de forma que se é possível estabelecer relações entre nós de diferentes árvores. Assim sendo, o principal objetivo desta dissertação consiste no desenvolvimento de um algoritmo eficiente para a construção de uma sequência de árvores de componentes. Para tanto, será introduzida uma classe particular de sequências de vizinhanças, que não apenas satisfaz a propriedade crescente como também permite que as árvores de componentes associadas a ela sejam construídas de forma incremental. Com base nestas propriedades, um novo algoritmo de construção de árvores de componentes associado a esta classe de vizinhanças será proposto. Para analisar a eficiência do algoritmo proposto apresentamos, ao final do texto, alguns resultados práticos e teóricos obtidos com relação ao consumo de tempo e à complexidade computacional. / Component tree is a hierarchical way of representing gray-level images based on the inclusion relation of the connected components of the image. The choice of the neighborhood used to generate these components directly impacts in the resulting tree: changing the neighborhood used may cause a change in the resulting component tree. In particular, when considering a sequence of increasing neighborhoods, the nodes of the obtained from these neighborhoods will also satisfy an inclusion relation and that will make it possible to link nodes from different trees. Therefore, the main goal of this dissertation is the development of an efficient algorithm to build a sequence of component trees. In order to do that, we will introduce a class of sequences of neighborhood that not only satisfy the increasing property but also makes it possible to incrementally build the trees associated to it. This additional property will guide us to a novel algorithm, that will build the component trees associated to this class of neighborhoods. To show how efficient the proposed algorithm is, we present some experimental and theoretical results regarding time consumption and computational complexity.

A Ecologia de Estradas é um novo campo de conhecimento e surgiu das demandas sobre estudos de impactos ambientais em áreas naturais, com a construção de empreendimentos lineares, como estradas, rodovias e linhas férreas. Sérios problemas ambientais ligados à implantação de estradas e rodovias estão sendo analisados em todo o mundo, como: dispersão de espécies exóticas, alteração do ciclo hidrológico, mudanças microclimáticas, produção de material particulado e ruído, contaminação das águas e do solo, perda de habitat, fragmentação de ambientes naturais e, principalmente, o atropelamento de animais silvestres. Vários estudos vêm sendo desenvolvidos especialmente na América do Norte e Europa e medidas mitigatórias para o atropelamento de animais silvestres, como as passagens de fauna, vêm sendo criadas. Essas estruturas restituem a conectividade entre os fragmentos florestais e matrizes permeáveis e, quando efetivas nas travessias de animais, contempla-se a conservação da biodiversidade e a segurança do usuário. O estado de São Paulo possui 81 passagens de fauna em 14 rodovias diferentes e, numa delas, a SP-225, foi realizado o monitoramento de 10 passagens inferiores de fauna (PIF), distribuídas em 51 km de extensão. O trecho da rodovia em estudo corta os municípios de Dois Córregos, Brotas e Itirapina. Os objetivos deste trabalho foram comparar a efetividade em travessias de mamíferos de médio e grande porte entre diferentes tipos estruturais de PIF, novas e antigas (presentes antes do licenciamento da duplicação da rodovia), com presença e ausência de água. Três tipos diferentes de PIF foram monitorados: passagens quadradas de concreto, redondas de tubo Armco e um terceiro tipo de grande galeria. Também verificamos a influência da paisagem num entorno de 50 metros (buffers) ao redor das PIFs estudadas. O monitoramento foi realizado por meio de filmagens com câmeras digitais de vídeo e canteiros de pegadas com pó de mármore, durante oito dias por mês, no período de um ano, totalizando um esforço amostral de 96 dias. Foram registradas 800 travessias, sendo que 725 foram exclusivas para mamíferos de médio e grande porte, tendo 16 diferentes espécies representadas. As espécies que mais utilizaram as passagens foram capivara (Hydrochoerus hydrochaeris), com 435 travessias de indivíduos, seguido de veado catingueiro (Mazama gouazoubira), com 94 indivíduos, e tatu galinha (Dasypus novemcinctus), com 52 indivíduos. Os resultados foram testados através de análises de variância e teste correlação de Spearman. Verificou-se que a presença de água é um fator altamente significativo para a travessia da fauna (X2 = 236,5; p<<0,001). Não detectamos diferença na efetividade dos três tipos de PIF estudados (ANOVA: F= 1.43, p= 0,255) embora o tipo \"grande galeria\" tenha contemplado a travessia de 15 espécies diferentes, apresentando, portanto, maior riqueza. O baixo número amostral para PIF do tipo grande galeria impediu o uso de seus resultados em testes estatísticos, porém, uma maior amostragem talvez pudesse mostrar maior sucesso desse tipo de PIF. É possível que passagens redondas e quadradas não tenham diferido no número de travessias por terem em média o mesmo tamanho (2 m x 2 m em PIFs quadradas e 2 m de diâmetro em PIFs redondas), pois talvez os mamíferos de médio e grande porte não tenham predileção por tipos estruturais específicos entre essas duas PIFs. A análise da paisagem no entorno da rodovia demonstrou que as matrizes mais presentes foram as culturas de laranja e pasto, mas a única espécie que respondeu aos tipos de matrizes foi o gambá (Didelphis albiventris), estando freqüente em passagens circundadas por cana de açúcar e pasto. Analisando a ocorrência das espécies estudadas nas PIFs, verificamos que cachorro do mato (Cerdocyon thous) e tatu (Dasypus novemcinctus) se mostraram relacionados negativamente com a presença de água (p= -0,72 e p= -0,62 respectivamente, teste de Spearman), enquanto que veado, gambá e paca se mostraram relacionados positivamente com a presença de vegetação. É possível relacionar o sucesso de travessias de mamíferos de médio e grande porte com PIFs apresentando água também dentro dos limites da paisagem considerados. Nesse sentido, tivemos 676 travessias em passagens úmidas e 46 travessias em passagens secas. A aplicação prática dessa informação é a possibilidade de modificação de tubos de drenagem fluviais já existentes em rodovias (com dimensão mínima de 1,5 m de diâmetro, ou 1,5 m x 1,5 m para caixas retangulares) para a passagem de fauna, ou a construção de novos tubos adaptados para fauna de médio e grande porte nas rodovias em licenciamento para implantação ou duplicação / Road Ecology is a new field of knowledge that emerged from environmental impact studies in natural areas due to the construction of linear developments, such as roads, highways and railways. Serious environmental problems linked to the construction of roads and highways have been analyzed worldwide, such as: dispersion of exotic species, hydrological cycle changes, microclimatic changes, the production of particulate material and noise, water and soil contamination, habitat loss, natural environments fragmentation, and road kill. Many studies have been conducted especially in North America and Europe resulting in mitigation measures such as fauna crossings for the reduction of road kill. These structures restore the connectivity between forests fragments and permeable matrices, the conservation of biodiversity and safety of users is taken into consideration when it is effective for the crossings of animals. Sao Paulo State has 81 fauna crossings in 14 different highways and, in particular, there was monitoring of 10 fauna underpasses, on the SP-225 distributed over 51 km. The section of the highway in the study cuts through the municipalities of Dois Corregos, Brotas and Itirapina. The purpose of this study was to compare the different structural types, new and old (present prior to the highway duplication licensing), with and without the presence of water and their effectiveness on medium and large-sized mammals usage of fauna underpasses. Three different types of fauna underpasses were monitored: square concrete underpass, Armco tube tunnels and a third type of open spam underpass. We also verified the influence of the landscape within 50 meters (buffers) surrounding the fauna underpasses studied. The monitoring was made utilizing digital video recording cameras and marble dust beds track stations, eight days a month, during one year, the sampling totaling 96 days. There were 800 crossings registered, 725 were exclusively for medium and largesized mammals, representing 16 different species. The species that most used the crossings were the capybara (Hydrochoerus hydrochaeris), 435 crossings of the individuals, followed by the gray brocket deer (Mazama gouazoubira), with 94 individuals, and the nine-banded armadillo (Dasypus novemcinctus ), with 52 individuals. The results were tested through the analysis of variance and Spearman correlation test. It was found that the presence of water is a highly significant factor for the fauna crossing (X2 = 236,5; p<<0,001). We detected no difference in the effectiveness of the three types of underpasses studied (ANOVA: F= 1.43, p= 0,255) although the type \"open spam underpass\" demonstrated greater diversity with the crossings of 15 different species. The low sampling number for the type of open spam underpass prevented the usage of the results in statistical tests; however a larger sampling would probably be able to show a greater success of this type of fauna underpass structure. It is possible that there had not been a difference in the number of crossings in round culverts and square culverts because these structures have on average the same size (2m x 2m in square underpasses and 2m in diameter in round underpasses). Maybe because medium and large-sized mammals don\'t have a preference for specific structural types between these two types of fauna underpasses. The analysis of the landscape in the surrounding areas of the highway showed that the cultures of orange and pasture were the prevalent matrices, but the white-eared opossum (Didelphis albiventris) was the only specie that responded to these types of matrices. The white-eared opossum was found frequently in landscapes surrounded by sugar cane and pasture. Analyzing the occurrence of the species studied in the fauna underpasses, we verified that crab eating fox and armadillo demonstrated a negative interaction with water (p= -0,72 e p= -0,62 respectively, Spearman test), whereas gray brocket, white eared opossum and spotted paca demonstrated a positive interaction with the presence of vegetation