Distribution of electrical potentials over the surface of the heart, i.e., the epicardial potentials, is a valuable tool to understand whether there is a defect in the heart. However, it is not easy to detect these potentials non-invasively. Instead, body surface potentials, which occur as a result of the electrical activity of the heart, are measured to diagnose heart defects. However the source electrical signals loose some critical details because of the attenuation and smoothing they encounter due to body tissues such as lungs, fat, etc. Direct measurement of these epicardial potentials requires invasive procedures. Alternatively, one can reconstruct the epicardial potentials non-invasively from the body surface potentials / this method is called the inverse problem of electrocardiography (ECG). The goal of this study is to solve the inverse problem of ECG using several well-known regularization methods and using their combinations with genetic algorihm (GA) and finally compare the performances of these methods. The results show that GA can be combined with the conventional regularization methods and their combination improves the regularization of ill-posed inverse ECG problem. In several studies, the results show that their combination provide a good scheme for solving the ECG inverse problem and the performance of regularization methods can be improved further. We also suggest that GA can be initiated succesfully with a training set of epicardial potentials, and with the optimum, over- and under-regularized Tikhonov regularization solutions.

En el océano, las condiciones ambientales adversas independientes de la predación tienen como resultado la muerte y lisis celular del fitoplancton que resulta en la liberación de carbono orgánico disuelto (PDOC) a la columna de agua. Las comunidades bacterianas heterotróficas marinas, normalmente dependientes de esta fuente de carbono para su metabolismo, obtienen un beneficio de la liberación de carbono recién sintetizado a la vez que participan en su reciclaje a través de la red trófica microbiana. A pesar de la repercusión que este proceso puede tener en el ciclo del carbono en los océanos, actualmente se desconoce cual es su contribución en ambientes marinos naturales y en el actual escenario de cambio global. El principal objetivo de esta tesis fue analizar las relaciones existentes entre la mortalidad de células del fitoplancton, la proporción de carbono orgánico disuelto (DOC) liberado por el fitoplancton y la supervivencia microbiana bajo diversas condiciones ambientales. La salud de comunidades naturales fitoplanctónicas y bacterianas, la producción primaria total y la liberación fitoplanctónica de DOC fueron determinadas in situ en diferentes regiones oceánicas que comprendieron los mares Mediterráneo, Ártico, Antártico y Atlántico. Los resultados obtenidos en este estudio demostraron la existencia de una relación entre condiciones ambientales tales como la temperatura del agua y la disponibilidad de nutrientes en la muerte celular del fitoplancton. Además, la mortalidad celular del fitoplancton determinada en estos ambientes puede explicar un 41.4% de la PDOC relativa a la producción primaria total, y en regiones oceánicas oligotróficas del noroeste del Océano Atlántico, este proceso sustentó una alta viabilidad bacteriana. Los resultados obtenidos durantes esta tesis resaltan el crucial papel de la lisis celular del fitoplancton en los océanos y ayudan a comprender cuales son las principales vías de transferencia de carbono desde la fotosíntesis hasta el metabolismo heterotrófico bacteriano. / Important phytoplankton losses by cell death, independent of grazing are occurring in the ocean. Phytoplankton cells have been described to die upon encountering adverse environmental conditions, and cell death and lysis would result in the release of the carbon incorporated in the photosynthesis by the phytoplankton as dissolved organic carbon (PDOC). The availability of dissolved organic carbon (DOC) is a major constraint for the heterotrophic bacteria, consequently the release by cell mortality of the recently photosynthate carbon is expected to benefit the bacterial community and should be channelled through the microbial food web. All this processes have been poorly documented and the contribution of the phytoplankton cell death to the release of PDOC has not been yet explored in natural communities. The goal of this PhD Thesis is to provide quantitative information on phytoplankton and bacteria cell death in natural communities and to document the fraction of DOC released by phytoplankton (PDOC) under contrasting natural conditions. The exploration of the relationships between the phytoplankton cell mortality, DOC released by phytoplankton (PDOC) and microbial survival would contribute to better understand the path of carbon from photosynthesis to heterotrophic bacteria by cell death processes. Contrasting environmental conditions and communities from different oceanic regions including the Mediterranean Sea, Arctic, Antarctic and Atlantic oceans were studied. Evaluations of the in situ health status of the natural phytoplanktonic communities and bacteria were analyzed by testing the cell membrane permeability; a property that define cell death in cell biology. The total primary production, and the DOC production by phytoplankton were quantified to explore its dynamic with regard to the variability in phytoplankton cell mortality. The bacterial cell survival was also assessed under the same contrasting conditions mediating by the quantification of percentage of living heterotrophic bacteria. The proportion of dead of phytoplankton cells from the diverse phytoplankton populations encountered in the different communities, were related to environmental conditions as water temperature and nutrients availability, and helped to identify their competitive success. Consistent proportions of dead natural phytoplanktonic cells were found during this study that could represent in average about half of the total (40.5 %) phytoplankton abundance. Phytoplankton mortality constitutes a major process implicated in the production of dissolved organic carbon, as the percentage of phytoplankton dead cells explained the 41.4 % of the percentage of released production (PDOC) relative to total primary production. The large production of PDOC observed here, represented in average the half of the total primary production (54.4%) and supported, at the oligotrophic NE Atlantic Ocean, a higher bacterial viability.

Introduction: A commmon single nucleotide polymorphism in the human brain derived neurotrophic factor (BDNF) gene (Val66met) may have a modulatory effect on the cardiac sympathovagal balance (Yang A. , Chen, Tsai, Hong, Kuo, & Yang, 2010). Recovery of the heart rate immediately after exercise is a function of vagal reactivation. During exercise the increase of the simpathetic activity and the decrease of the vagal activity produce an increase of the cardiac heart rate. The parasimpathetic activation, seems that causes the deceleration of the heart (Levy, 1971; Javorka, Zila, & Balhárek, 2002).Methods: The sample was 67 healthy universitary Spanish students (age, 18-35 years), 17 females and 50 males, All of them were Caucasian for C≥3 generations. The genotype frequency was val/val (n=41), val/met (n=22) and met/met (n=4). Hardy-Weimberg equilibrium X2 test (p = 0.65). They performed a treadmill test with an inclination 3%, and speed increment (begining at 6 km/h and increasing 2km/h every 2 minutes) until exhaustion, maximal heart rate was obtained as well as heart rate recovery immediately after the exercise during the first minute until the fourth minute. The blood pressure was obtained in rest, when finalising the test and past four minutes. Treadmill Lifefitness (USA), MP100 System Hardware. AcqKnoledge Software 3.9-Windows XP. Biopac Systems (USA) and Polar T31 (Finland) were used. DNA testing from saliva Oragene Kit (DNA GENOTEK). Descriptives with Mean and Standard deviation were calculated using SPSS 18 package. Results: Heart rate peak was 185.2 bpm. The results suggest that subjects without p.val66met have a better heart rate recovery during the first minute (24.59 bpm ±10.25). Second minute subjects with p.val66met have a better heart rate recovery (40.50 bpm±12.29). Third minute the subjectes with p.val66met have a better heart rate recovery (51.55 bpm±14.56). Fourth minute the subjects with p.val66met haver a better heart rate recovery (66.55 bpm±10.53). In rest the systolic blood pressure (SBP) (123.48mmHg±11.15) and the diastolic blood pressure (DBP) (63.63 mmHg±7.17) was higher in subjectes without the p.val66met. At the end of the treadmill test the SBP was higher in subjects with the p.val66met (213.63 mmHg±15.28) and the DBP was higher in subjects without the p.val66met. (44.34 mmHg±17.75). At the end of the four minutes the subjects with the p.val66met obtained values higher in SBP (169.63 mmHg±9.43) and in relation to DBP did not have differences (48.86 mmHg±4.86).Our research was only a descriptive study and needs more research to determine the influence of the (BDNF) gene (Val66met) in the heart rate recovery and in the blood pressure. / Introducción: El polimorfismo val66met del factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF: Brain Derived Neurotrophic Factor) podría ejercer un efecto regulador en el equilibrio cardíaco simpatovagal (Yang A. , Chen, Tsai, Hong, Kuo, & Yang, 2010). La recuperación cardíaca inmediatamente después del ejercicio es una función de la reactivación vagal. Durante el ejercicio el incremento de la actividad simpática i la disminución de la actividad vagal produce un incremento de la frecuencia cardíaca. La activación parasimpática parece ser que causa la desaceleración de la frecuencia cardíaca (Levy, 1971; Javorka, Zila, & Balhárek, 2002). Metodología: La muestra escogida es de estudiantes universitarios (edad, 18-35 años), 17 mujeres i 50 hombres. Todos ellos caucásicos en que 3 generaciones o más de la misma familia han vivido en la península ibérica. La frecuencia de genotipo es de val/val (n=41), val/met (n=22) y met/met (n=4), con un Hardy-Weimberg equilibrium X2 test de p = 0.65. Se les administró un test en cinta rodante con una inclinación del 3% y un incremento progresivo de la velocidad (inicio a 6 km/h y incremento de 2km/h cada 2 minutos) hasta la exhaustación, obteniéndose la frecuencia cardíaca máxima, la frecuencia cardíaca en el primer, segundo, tercer y cuarto minuto. También se registró la tensión arterial sistólica y diastólica en reposo, al acabar la prueba de esfuerzo y pasados cuatro minutos. Para este estudio se utilizó una cinta rodante Lifefitness (USA), MP100 System Hardware, AcqKnoledge Software 3.9-Windows XP, Biopac Systems (USA) and Polar T31 (Finland). Para la obtención del DNA Se utilizó el DNA testing from saliva Oragene Kit (DNA GENOTEK). Se hicieron los estudios descriptivos utilizando la media y desviación típica utilizando el programa SPSS 18 package. Resultados: La media de la frecuencia cardíaca máxima fue de 185.2 bpm. Los resultados sugieren que los sujetos sin p.val66met tienen una mejor recuperación cardíaca con 24.59 lat/min ±10.25. Durante el segundo minuto los portadores del p.val66met recuperan mejor (40.50 lat/min ±12.29). En el tercer minuto son los sujetos con p.val66met con mejor recuperación cardíaca (51.55 lat/min ±14.56). En el cuarto minuto los sujetos p.val66met recuperan mejor (66.55 bpm±10.53). En situación de reposo la tensión arterial sistólica (TAS) (123.48 mmHg±11.15) y la tensión arterial diastólica (TAD) (63.63 mmHg±7.17) es más alta en portadores de p.val66met. Al finalizar la prueba la TAS es más alta en individuos con p.val66met (213.63 mmHg±15.28) y la TAD és más alta en sujetos sin p.val66met. (44.34 mmHg±17.75). Pasados cuatro minutos los registros más altos de TAD son para los sujetos con p.val66met (169.63 mmHg±9.43) no habiendo diferencias en relación a la TAD. Este es un estudio descriptivo que necesita más investigaciones del p.val66met. / Introducció: El polimorfisme val66met del factor neurotròfic derivat del cervell (BDNF: Brain Derived Neurotrophic Factor) podria tenir un efecte regulador en l’equilibri cardíac simpatovagal (Yang A. , Chen, Tsai, Hong, Kuo, & Yang, 2010). La recuperació cardíaca després de l’exercici ésuna funció de la reactivació vagal. Durant l’exercici l’augment de l’activitat simpàtica i la disminució de l’activitat vagal provoca un increment de la freqüència cardíaca. L’activació parasimpàtica sembla ser que causa la desacceleració de la freqüència cardíaca (Levy, 1971; Javorka, Zila, & Balhárek, 2002). Metodologia: La mostra escollida és d’estudiants universitaris de nacionalitat espanyola (edat, 18-35 años), 17 dones i 50 homes. Tots ells caucàsics i tres generacions o més de la mateixa família han viscut a la península ibèrica. La freqüència de genotip era de val/val (n=41), val/met (n=22) i met/met (n=4), amb un Hardy-Weimberg equilibrium X2 test de p = 0.65. Es va administrar un test amb cinta rodant amb una inclinació del 3% i un incriment progressiu de la velocitat (inici a 6 km/h y augment de 2km/h cada 2 minuts) fins a la exhaustació, obtenint la freqüència cardíaca màxima, la freqüència cardíaca inmediata durant el primer, segon, tercer i quart minut. També es va enregistrar la tensió arterial sistòlica i la diastòlica en repòs, en acabar la prova d’esforç i passats quatre minuts. Per a realitzar aquest estudi es va utilitzar cinta rodant Lifefitness (USA), MP100 System Hardware, AcqKnoledge Software 3.9-Windows XP, Biopac Systems (USA) and Polar T31 (Finland). Les mostres de DNA es vang obtenir amb DNA testing from saliva Oragene Kit (DNA GENOTEK). Els estudis descriptius es van fer utilitzant la mitjana i la desviació estàndard fent servir el programa SPSS 18 package. Resultats: La mitjana de freqüència cardíaca màxima va ser de 185.2 bpm. Els resultats suggereixen que els subjectes sense p.val66met tenen una millor recuperació cardíaca amb 24.59 bpm ±10.25. Durant el segon minut els portadors del p.val66met recuperen millor (40.50 bpm±12.29). En el tercer minut son els subjectes amb p.val66met els que recuperen millor (51.55 bpm±14.56). En el quart minut els subjectes amb p.val66met recuperen millor (66.55 bpm±10.53). Pel que fa a la situació de repòs la tensió arterial sistòlica (TAS) (123.48mmHg±11.15) i la tensió arterial diastòlica (TAD) (63.63 mmHg±7.17) és més alta en portadors de p.val66met. En finalitzar la prova la TAS és més alta en individus amb p.val66met (213.63 mmHg±15.28) i la TAD més alta en subjectes sense p.val66met (44.34 mmHg±17.75). Passats quatre minuts els registres més alts de TAD són per a subjectes amb p.val66met (169.63 mmHg±9.43). No es detecten diferències en relació a la TAD. Aquest és un estudi descriptiu que necessita més recerques al voltant del p.val66met.

El estrés oxidativo es un desequilibrio entre la producción de radicales libres y los sistemas antioxidantes encargados de su neutralización. El resultado de este desequilibrio es la acumulación de daños en diversas estructuras celulares incluyendo el DNA. El cáncer se acompaña de un mayor estrés oxidativo a nivel celular, por este motivo, muchos de los tratamientos terapéuticos van dirigidos a aumentar los niveles citotóxicos de ROS, conduciendo a la célula tumoral a la apoptosis. Sin embargo, durante la tumorigénesis las células van adquiriendo una serie de características que permiten mantener la homeostasis de los ROS y desarrollar resistencia a los tratamientos antineoplásicos. El cáncer de mama es un tipo de neoplasia en la que el factor endocrino juega un papel relevante tanto en la etiología como en la evolución de la enfermedad. En esta tesis nos planteamos como objetivo estudiar los efectos del 17β-estradiol (E2), la genisteína y la leptina, como factores hormonales, sobre la modulación del estrés oxidativo en la carcinogénesis de mama. E2 es uno de los principales factores de riesgo en la iniciación y progresión de la enfermedad; la genisteína es uno de los fitoestrógenos de mayor actividad estrogénica y, por su parte, la leptina también ha mostrado efectos potenciadores sobre el cáncer de mama, considerándose a nivel epidemiológico como un posible enlace entre obesidad y cáncer. Para alcanzar estos objetivos se estudió: i) el efecto dual de E2 y genisteína sobre el estrés oxidativo en función de la dotación de ERα y ERβ en líneas celulares de cáncer de mama (MCF-7 y T47D), y el estrés oxidativo en muestras de carcinomas ductales infiltrantes en función de la ratio de receptores estrogénicos; ii) la influencia de la leptina crónica sobre el estrés oxidativo y su respuesta al fármaco antineoplásico cisplatino en la línea celular MCF-7; y iii) la importancia de la UCP2 en la regulación del estrés oxidativo endógeno e inducido en las células MCF-7, así como, en líneas celulares de cáncer de páncreas con p53 mutado. Los resultados indican que E2 induce estrés oxidativo de forma dependiente de la dotación de ERα/ERβ. Así, el aumento del estrés oxidativo, debido en parte a un descenso de los sistemas antioxidantes, está mediado por ERα. En cambio, la activación de ERβ por la genisteína implica un menor estrés oxidativo y una mejor función mitocondrial, promovido por una respuesta antioxidante. En consonancia con el estudio in vitro, los carcinomas mamarios con una menor ratio ERα/ERβ también mostraron una mayor respuesta detoxificante, favoreciendo la supervivencia celular. Por su parte, la leptina parece disminuir el nivel de estrés oxidativo basal, lo que podría jugar un papel en la adquisición de resistencia a los tratamientos anticancerígenos. El desacoplamiento mitocondrial mediado por UCP2 protege a la célula cancerosa del daño oxidativo, lo que posiblemente podría conferir citoprotección a través de la adquisición de quimioresistencia. En células de cáncer de páncreas, p53 mutado induce la producción de ROS debido a una disminución de UCP2, contribuyendo al crecimiento celular. En conclusión, los resultados de la presente tesis sugieren que tanto ERβ como UCP2 podrían ser biomarcadores interesantes para conseguir una mejor caracterización del tumor en relación a su nivel de estrés oxidativo y la posible respuesta al tratamiento. / L'estrès oxidatiu és un desequilibri entre la producció de radicals lliures i els sistemes antioxidants encarregats de la seva neutralització. El resultat d'aquest desequilibri és l'acumulació de danys a diverses estructures cel•lulars incloent el DNA. El càncer va acompanyat d'un major estrès oxidatiu a nivell cel•lular, per aquest motiu, molts dels tractaments terapèutics van dirigits a augmentar els nivells citotòxics de ROS, conduint a la cèl•lula tumoral a la apoptosi. No obstant això, durant la tumorigènesi les cèl•lules van adquirint una sèrie de característiques que permeten mantenir l'homeòstasi dels ROS i desenvolupar resistència als tractaments antineoplàstics. El càncer de mama és un tipus de neoplàsia en la qual el factor endocrí juga un paper rellevant tant en la etiologia como en l'evolució de la malaltia. En aquesta tesi ens vàrem plantejar com a objectius estudiar els efectes del 17β-estradiol (E2), la genisteïna i la leptina, com a factors hormonals, sobre la modulació de l'estrès oxidatiu en la carcinogènesi de mama. E2 és un dels principals factors de risc en la iniciació i progressió de la malaltia, la genisteïna és un dels fitoestrògens de major activitat estrogènica i, per la seva part, la leptina també ha mostrat efectes potenciadors sobre el càncer de mama, considerant-se a nivell epidemiològic un possible enllaç entre obesitat i càncer. Per a assolir aquests objectius es va estudiar: i) l'efecte dual de E2 i genisteïna sobre l'estrès oxidatiu en funció de la dotació de ERα i ERβ en línies cel•lulars de càncer de mama (MCF-7 i T47D), i l'estrès oxidatiu a mostres de carcinomes ductals infiltrants en funció de la ràtio de receptors estrogènics; ii) la influència de la leptina crònica sobre l'estrès oxidatiu i la seva resposta al fàrmac antineoplàstic cisplatí en la línea cel•lular MCF-7; i iii) la importància de la UCP2 en la regulació de l'estrès oxidatiu endogen i induït en les cèl•lules MCF-7, així como, en línies cel•lulars de càncer de pàncrees amb p53 mutat. Els resultats indiquen que E2 indueix estrès oxidatiu de forma depenent de la dotació de ERα/ERβ. Així, l'augment de l'estrès oxidatiu, causat en part per un descens dels sistemes antioxidants, està mediat per ERα. En canvi, l'activació de ERβ per la genisteïna implica un menor estrès oxidatiu i una millor funció mitocondrial, promogut per una resposta antioxidant. En consonància amb l'estudi in vitro, els carcinomes mamaris amb una menor ràtio ERα/ERβ també varen mostrar una major resposta detoxificant, afavorint la supervivència cel•lular. Per la seva part, la leptina sembla disminuir el nivell d'estrès oxidatiu basal, la qual cosa podria jugar un paper en l'adquisició de resistència als tractaments anticancerígens. El desacoblament mitocondrial mediat per UCP2 protegeix a la cèl•lula cancerosa del dany oxidatiu, fet que possiblement podria conferir citoprotecció a través de l'adquisició de quimioresistència. En cèl•lules de càncer de pàncrees, p53 mutat indueix la producció de ROS a causa d'una disminució de UCP2, contribuint al creixement cel•lular. En conclusió, els resultats de la present tesi suggereixen que tant ERβ com UCP2 podrien ser biomarcadors interessants per a aconseguir una millor caracterització del tumor en relació al seu nivell d'estrès oxidatiu i la possible resposta al tractament. / Oxidative stress is an imbalance between free radical production and the antioxidant systems responsible for counteracting them. The result of this imbalance is accumulation of damage in several cellular structures, including DNA. Cancer is associated with increased oxidative stress, therefore, many therapeutic treatments are targeted to raise cytotoxic ROS levels, which would lead to tumor cell apoptosis. However, during tumorigenesis, cells acquire several features that maintain ROS homeostasis and develop resistance to anticancer treatments. Breast cancer is a type of neoplasia in which the endocrine factor plays an important role in etiology and disease progress. In the preset thesis we set out to study the effects of hormonal factors: 17β-estradiol (E2), genistein and leptin, on oxidative stress modulation in breast carcinogenesis. E2 is one of the main risk factors for breast cancer initiation and progression; genistein is one of the phytoestrogens with greater estrogenic activity and, while, leptin has also shown enhancing effects on breast cancer, epidemiologically it is also considered to be a possible link between obesity and cancer. The aim of this work was to study: i) the dual effect of E2 and genistein on oxidative stress depending on the ERα and ERβ ratio in breast cancer cell lines (MCF-7 and T47D), and oxidative stress in invasive ductal carcinoma samples depending on estrogen receptor ratio; ii) the influence of chronic leptin on oxidative stress and response to anticancer drug cisplatin in MCF-7 cell line; iii) the significance of UCP2 in the regulation of endogenous and induced oxidative stress in MCF-7 cells as well as in mutant p53 pancreatic cancer cell lines. Results indicate that E2 induces oxidative stress in a ERα/ERβ ratio-dependent manner. Thus, the increase in oxidative stress, due to in part to a decrease in antioxidant systems, is mediated by ERα. In contrast, ERβ activation by genistein involves a lower oxidative stress and better mitochondrial function, which is promoted by an antioxidant response. In agreement with the in vitro study, breast tumors with a lower ERα/ERβ ratio showed a higher detoxifying response, which also improved cellular survival. In turn, leptin appears to decrease the basal level of oxidative stress, which could play a role in the acquisition of resistance to anticancer treatments. UCP2-mediated mitochondrial uncoupling protects the cancer cell from oxidative damage, which may possibly confer cytoprotection through chemoresistance acquisition. In pancreatic cancer cells, p53 mutant induces ROS production due to a decrease in UCP2, contributing to cell growth. In conclusion, the results of this thesis suggest that both ERβ and UCP2 may be interesting biomarkers for a better characterization of the tumor in relation to its level of oxidative stress and possible treatment response.

La fermentación a baja temperatura incrementa el perfil aromático del vino. Sin embargo presenta algunos inconvenientes: descenso de la tasa de crecimiento, fermentaciones lentas o con paradas. Se comparó el metaboloma de una levadura vínica creciendo a 12 ºC y 28 ºC. Las principales diferencias se observaron en el metabolismo lipídico y en la homeostasis redox. Se comparó el metaboloma de levaduras criotolerantes, Saccharomyces bayanus var. uvarum and Saccharomyces kudriavzevii, con el de S. cerevisiae creciendo a 12 ºC Las principales diferencias se encontraron en el metabolismo de la fructosa. Se analizó la capacidad fermentativa y de crecimiento de cepas mutantes y sobre-expresantes del metabolismo lipídico. El incremento de la dosis génica de los genes PSD1, LCB3 y OLE1mejoraron el crecimiento y la capacidad fermentativa. Se desarrollaron cepas mejor adaptadas al frío mediante evolución dirigida, se analizaron los cambios moleculares, observándose una inducción de 4 genes de la familia DAN/TIR. / Low temperature alcoholic fermentations are becoming more frequent as they enhance wine’s aromatic profile but present some disadvantages: reduced growth rate, long lag phase, sluggish or stuck fermentations. We compared the metabolome of wine yeast growing at 12 ºC and 28 ºC in a synthetic must. The main differences were observed in lipid metabolism and redox homeostasis. We also compared the metabolome of the cryotolerant yeasts, Saccharomyces bayanus var. uvarum and Saccharomyces kudriavzevii, growing at 12 ºC to the metabolome of S. cerevisiae. The main differences were found for fructose metabolism. We also analyzed the growth and fermentation capacity of lipid mutants and overexpressing strains. The increase in gene-dosage of PSD1, LCB3 and OLE1 genes improved both growth and fermentation activity. Finally, we developed cold adapted wine yeast strains by evolutionary engineering, and deciphered the underlying changes, resulting in new strain with up-regulation of 4 genes belonging to DAN/TIR family.

Tesis por compendio de publicaciones / La contaminación difusa procedente de la agricultura contribuye significativamente al incremento de la concentración de nitrógeno (N) y fósforo (P) en los ecosistemas acuáticos continentales, siendo éste un grave problema en la gestión del agua. En las regiones mediterráneas más áridas, como el sureste ibérico, este problema se ve agravado debido a los escasos caudales de los cursos de agua, que disminuyen su capacidad de dilución de solutos y los hace especialmente sensibles a la eutrofización. Está globalmente reconocido que los humedales reducen el flujo de nutrientes desde los ecosistemas terrestres a los acuáticos, siendo así utilizados en el tratamiento de la contaminación difusa en zonas agrícolas, urbanas e incluso mineras. Sin embargo, la diversidad de procesos implicados en la retención de nutrientes determina que la eficiencia de retención de los humedales pueda variar en función del clima y la hidrología. En este sentido, la funcionalidad de los humedales mediterráneos del sureste ibérico para la retención de nutrientes en paisajes agrícolas es en gran medida desconocida. En este contexto, en la presente tesis se plantean cuatro objetivos generales: 1. Conocer la eficiencia de retención de N y P de los humedales asociados a sistemas de drenaje, así como su variación temporal en un ciclo hidrológico. 2. Conocer si existen diferencias en la retención de N y P entre el compartimento superficial y subsuperficial de estos humedales. 3 Analizar los factores ambientales que afectan a la retención de N y P. 4. Analizar la variabilidad espacial, a lo largo del eje longitudinal de los humedales, de la eficiencia de retención de N y P en ambos compartimentos. En base a estos objetivos, se seleccionaron 2 humedales (Taray y Parra) asociados a sistemas de drenaje de cuencas agrícolas del sureste ibérico. En ambos, se tomaron mensualmente muestras de agua superficial y subsuperficial a lo largo de un ciclo hidrológico y se midió la concentración de las diferentes fracciones de N y P. Además, se midieron distintas variables físico-químicas e hidrológicas. Tras ello, se analizó la variabilidad espacial y temporal de la retención de N y P en ambos compartimentos, y con la aplicación de diversos test estadísticos, se llegó a las siguientes conclusiones generales: 1. Los humedales mostraron altas eficiencias de retención de N en ambos compartimentos y frente a elevadas concentraciones de N. El clima cálido parece constituir una ventaja para la retención de N en los humedales mediterráneos. 2. El NO3- fue la fracción mayoritaria del N y mostró los mayores porcentajes de retención. Su variabilidad temporal fue menor en el c. subsuperficial. 3. Las mayores eficiencias de retención de NO3- se registraron en verano. 4. Las eficiencias de retención de NH4+ y de NOT fueron muy inferiores y más variables en el tiempo que las de NO3-. Ningún factor ambiental de los estudiados explicó su variabilidad temporal. 5. El c. subsuperficial mostró una mayor eficiencia de retención de NO3- que el superficial, pero el escaso caudal subsuperficial de los humedales determinó que la carga de NO3- retirada en este compartimento fuese muy inferior a la del superficial. 6. A escala de humedal, el Taray retuvo P mientras la Parra lo exportó. 7. La eficiencia de retención de N y P en los humedales estudiados no mostró un carácter lineal, es decir, el incremento en la longitud del humedal, no generó un incremento proporcional en la retención de nutrientes. 8. La mayor eficiencia de retención de NT y NO3- (99.9% del NT) se observó en los primeros 100 m de humedal. La retención de NH4+ en el c. superficial fue mayor en el último tramo del humedal, donde las altas concentraciones de NH4+ pudieron estimular su asimilación microbiológica. La retención de NOT, PT y PRS no mostró ningún patrón de variación espacial estadísticamente significativo entre tramos. 9. La protección y/o restauración de los humedales asociados a sistemas de drenaje podría ser una herramienta útil para controlar la contaminación difusa en cuencas agrícolas. / Nonpoint source pollution from agriculture areas contributes significantly to increase nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations in freshwater ecosystems, being this a major problem in water management. In the most arid areas of Mediterranean region, such as the Iberian southeast, this problem is specially accused because the majority of aquatic ecosystems have low discharges that diminish their solute dilution capacity, and this make them especially sensitive to eutrophication It is globally recognised that wetlands reduce the flow of nutrients from terrestrial to aquatic ecosystems, being used in the diffuse pollution treatment in agricultural, urban and even mining zones. However, the diversity of processes involved in nutrient retention determines that retention efficiency in wetlands can vary in function of climatic conditions and hydrological regimes. In this sense, the functionality of Mediterranean wetlands, in the Iberian southeast, for nutrient retention in agricultural landscapes is largely unknown. In this context, in the present thesis four general objectives were established: 1. To know the N and P retention efficiency of wetlands associated to drainage systems, as well as, its temporal variability over a hydrological cycle. 2. To know if exist differences in the N and P retention efficiency between the surface and subsurface compartments of these wetlands. 3. Analyse the environmental factors that affect to N and P retention. 4. Analyse the spatial variability, along the longitudinal axis of wetlands, of the N and P retention efficiency in both compartments. Basing on these objectives, we selected two wetlands associated to drainage systems of agricultural catchments in the Iberian southeast (Taray and Parra). In both wetlands, surface and subsurface water samples were collected once a month during a hydrological period and the concentration of the different N and P forms were analysed. In addition, different physicochemical and hydrological variables were measured. Thus, the spatial and temporal variability for N and P retention efficiency was analysed in both wetlands components and next conclusions were established: 1. The wetlands showed high N removal efficiencies at both surface and subsurface components, even for high inflow N concentrations. The warm temperature in the Mediterranean wetlands can be an advantage for N removal. 2. NO3- was the main N form and showed the highest retention percentages. Its temporal variability was lower in the subsurface component. 3. The highest NO3- retention efficiency was observed in summer. 4. The NH4+ and TON retention efficiencies were much lower and more variable through the study period than the NO3- efficiency. The studied environmental factors did not explain their temporal variability. 5. The subsurface component showed a higher NO3- retention efficiency than the surface component, but the lower subsurface discharge defined that the NO3- load removed at the subsurface was much lower than at the surface. 6. At the wetland scale, P was retained in Taray wetland but it was exported in Parra wetland. 7. The N and P retention efficiency in the study wetlands did not show a linear nature, that is, the increase in the wetland length did not cause a proportional increase in the nutrient retention. 8. The highest TN and NO3- (99.9% of TN) removal within wetlands was observed in the first 100 m. The NH4+ retention efficiency at the wetland surface was higher in the last wetland reach, where the high inflow NH4+ concentrations could stimulate the microbial immobilization. TON, TP and SRP retention efficiencies did not show any consistent spatial pattern. 9. The conservation and/or restoration of wetlands associated to drainage systems could be an appropriate tool for the control of non-point pollution in agricultural catchments.

The knee joint is the largest and most complex both in humans and in canines. The internal forces that govern it, are not known exactly. Canine knee injuries are recurrent, especially in the anterior cruciate ligament, a disease that has become the focus of numerous research groups in the past 20 years and the development of dozens of techniques and methods of treatment within the veterinary community. This thesis was created to explore the biomechanics that govern the behavior of canine knee forces, in particular, to analyze the forces that cause the rupture of the anterior cruciate ligament (ACL) with a theoretical model. Moreover, experimental tests were carried out in vitro, the results of which will be contrasted with the model. First, the theoretical framework of biomechanics in the canine knee during the stance phase of the dog gait is reviewed and we propose a static biomechanical model of joint forces, to know the magnitude and direction of these. The second phase of the thesis is experimental. On one hand, it analyzes the effects of the forces that cause ACL rupture on the canine knee. On the other, it analyzes the effectiveness of the most common techniques for the correction of the disease, Tibial Tuberosity Advancement (TTA). This is one of the techniques based on changing the biomechanics of the knee and is one of the most widespread. But despite its success, the technique doesn¿t stabilize the knee completely. The study of joint forces before and after the application of the technique is not yet clear, so there are uncontrolled variables that could adversely affect the proper function of the knee, hence the importance of analyzing the technique from two approaches: the theoretical and the experimental. Hypotheses emerging from the model, focus on the effects on the posterior cruciate ligament (PCL) and Patellar Tendon (PT). It is believed that the PCL is a secondary stabilizer that takes on a leading role when the main stabilizer breaks and when the TTA technique is applied. For this reason it is possible that the PCL is overloaded after the intervention of the TTA and may affect long-term knee function. Furthermore, there is little information on the behavior of the Patellar Tendon (PT). It is based on the hypothesis that the tendon works more at higher femorotibial joint flexion angles, and the TTA technique tends to transfer less load. To verify the hypotheses in vitro experiments are carried out on canine limbs with healthy knees, knees with ACL excision and knees repaired by the TTA technique. During the tests shear forces are applied (one of the main causes of ACL injury) and the behavior of the LCP and the PT is collected. We measure the elongation of the posterior cruciate ligament and the strength of the quadriceps tendon (which, through a correlation factor, will transform into the strength of the Patellar Tendon). The measuring devices for the ligament and the tendon are based on the electric extensiometry technique, one of the more accurate experimental techniques to analyze stress and strain and widely used in engineering. The experimental results of this thesis are favorable compared with the biomechanical model hypothesis. The posterior cruciate ligament (PCL) was found to be overloaded after the application of TTA. The Patellar tendon was found to be slightly distended after the application of TTA, and the force increased with the angle of knee flexion. / El genoll és l’articulació més gran i complexa tan en humans com en canins. Les forces internes que el governen no és coneixen amb exactitud. Les lesions dins aquesta articulació en gossos són recurrents, sobre tot, sobre el lligament creuat anterior, afecció que ha esdevingut el centre d’atenció de nombrosos grups d’investigació en els últims 20 anys i el desenvolupament de desenes de tècniques i mètodes de tractament dins la comunitat veterinària. Aquesta tesi neix per explorar la biomecànica que regeix el comportament de les forces al genoll caní, en particular, analitzar les forces causants de la ruptura de lligament creuat anterior (LCA) mitjançant un model teòric. Per altra banda, realitzarà assajos experimentals in-vitro, els resultats dels quals es contrastaran amb el model. Primerament es revisa el marc teòric sobre la biomecànica en el genoll caní durant la fase de càrrega de la marxa del gos i es proposa un model biomecànic estàtic de les forces articulars, per conèixer la magnitud i direcció d’aquestes. La segona fase de la tesi és experimental. Per una banda, analitza els efectes de les forces causants del trencament del LCA sobre el genoll caní sa i patològic. Per altra, analitza l’eficàcia d’una de les tècniques més esteses per a la correcció de la patologia, la Tècnica d’Avanç de la Tuberositat Tibial (TTA, sigles en anglès de “Tibial Tuberosity Advancement”). Es tracta d’una de les tècniques basades en modificar la biomecànica del genoll produint una correcció dinàmica de forces i és una de les més esteses. Però a pesar del seu èxit, no aconsegueix una estabilitat igual a la situació anterior a la lesió del LCA. L’estudi de forces de l’articulació abans i després de l’aplicació de la tècnica encara no està clar, pel que hi ha variables incontrolades que podrien afectar negativament la correcta funció del genoll, per això la importància d’analitzar la tècnica des de dos enfocs: el teòric i l’experimental. Del model sorgeixen les hipòtesis de partida prèvies a l’experimentació. Aquestes es centren en els efectes que pateix el lligament creuat posterior (LCP) i el tendó patel·lar (TP). Es creu que el LCP és un estabilitzador secundari que passa a tenir un rol protagonista quan es trenca l’estabilitzador principal i quan s’aplica la tècnica de la TTA. Per tan, és possible que el LCP es trobi sobre carregat després de la intervenció de la TTA, podent afectar al llarg termini la correcta funció del genoll. Per altra banda, hi ha poca informació sobre el comportament del tendó patel·lar. Es parteix de les hipòtesis que treballa més a majors angles de flexió de l’articulació femorotibial, i que amb la tècnica de la TTA tendeix a descarregar-se. Per verificar les hipòtesis es du a terme l’experimentació in vitro amb extremitats canines amb genolls sans, genolls amb escissió de LCA, i genolls amb reparació per la tècnica de la TTA. Durant els assajos s’apliquen forces tallants (una de les principals causes de la lesió del LCA) i es recullen les tendències de comportament del LCP i el TP. Es mesurarà l’elongació del lligament creuat posterior i la força del tendó del quàdriceps (la qual, a través d’un factor de correlació, es transformarà en força del tendó patel·lar). Els dispositius de mesura sobre el lligament i el tendó estan basats en l’extensiometria elèctrica, una de les tècniques experimentals d’anàlisi de tensions i deformacions més precises i àmpliament usades en el camp de l’enginyeria, capaç de mesurar deformacions de l’ordre de les micres in-situ i en temps real. Els resultats experimentals de la tesi s’han contrastat amb les hipòtesis del model biomecànic favorablement. El lligament creuat posterior (LCP) s’ha trobat que després d’aplicació de la tècnica de reparació de la TTA es troba sobre carregat. Del tendó patel·lar s’ha trobat que es descarrega lleugerament amb la tècnica de la TTA, i augmenta la força amb l’angle de flexió del genoll.

La raza bovina Murciano Levantina (ML) se utilizaba para labores agrícolas por su aptitud de trabajo. Hoy se encuentra en peligro de extinción por pérdida de utilidad ante la aparición de maquinaria agrícola. Los escasos criadores que la mantienen, no se dedican a la producción de ganado bovino, siendo los aspectos del folclore regional los que la hacen acorde con su aptitud de tracción. El Banco de Germoplasma de la raza se inició en el año 2000 y en la actualidad hay 7280 dosis seminales congeladas y almacenadas en N2L, pertenecientes a 13 toros ML, todos ellos muy emparentados. Con estas dosis se atiende tanto a la conservación in vivo, por cesión a los ganaderos y obtención de nuevos reproductores, como a la conservación ex situ in vitro para la futura reconstrucción de la raza en caso necesario; aunque el número de toros es insuficiente, puesto que se requiere semen de 25 toros conservados in vitro. El almacenamiento de dosis seminales es costoso por el aumento continuo de los precios del N2L y actualmente existen métodos para disminuir las necesidades de gametos masculinos; el sexado espermático disminuiría a la mitad estos gastos, aunque posteriormente sería necesaria la recongelación de los gametos. Los objetivos del presente trabajo son conseguir eficacia y eficiencia en el semen recongelado, disminuyendo el número de dosis seminales almacenadas, que serían descongeladas del Banco de Germoplasma, y a las que se les aplicaría un tratamiento similar al requerido por la tecnología de sexado espermático; siendo un objetivo derivado el estudio con técnicas convencionales del semen recongelado y relacionar los parámetros de calidad seminal del semen recongelado con aquellos toros que alcancen mejores valores de fertilidad con semen solamente congelado. Otro objetivo es poner a punto una técnica de recongelación que permita almacenar dosis seminales de forma más eficiente. En este trabajo se han utilizado los datos procesados de dosis seminales de 12 toros de esta raza y los espermatozoides congelados pertenecientes a 6 de esos toros. Los métodos de estudio del eyaculado y de las dosis seminales son los convencionales para la especie bovina. Las técnicas de congelación y recongelación utilizadas son las mismas que para el Banco de Germoplasma. En las experiencias de aplicación de frío, el semen descongelado fue sometido a una recongelación después de haber sufrido un tratamiento (CT), o bien recongelado sin tratamiento (ST). Para conocer el valor de los parámetros estudiados han sido utilizadas técnicas de microscopía óptica y fluorescencia, resistencia en baño de agua termostático, tinciones de E-N, IP, lectinas, azul de toluidina e IA con semen redescongelado a siete novillas de la raza Frisona. En el ganado Murciano Levantino existe variabilidad en los valores promedio de calidad seminal entre los sementales, aunque esto no es debido a la edad. Además, no existen diferencias reseñables en los valores promedio de los parámetros de semen procedente del primer y segundo eyaculado de cada toro. El análisis de los resultados permite conocer el daño en los espermatozoides durante la recongelación, siendo la calidad seminal en el semen descongelado superior a la del redescongelado; con gran variabilidad entre toros. Un semental presentó mejores valores para los parámetros tras la congelación y redescongelación, aunque en algún parámetro no hubo diferencias en ningún toro. Las anomalías espermáticas frecuentemente encontradas fueron las “colas en látigo”, pero ligeramente inferiores en el semen recongelado CT. La inseminación de 7 novillas Frisonas proporcionó un porcentaje de fertilidad del semen recongelado ST del 57’1%, lo que concluye que la recongelación espermática se puede utilizar como técnica de predicción de la fertilidad y ser utilizada para la conservación in vitro. / The Murciano Levantina (ML) bovine breed used to be employed for farming purposes because of their work aptitude. Nowadays, it is an endangered breed because it is no longer used for the mentioned purposes due to the arrival of technology and farming equipment. In addition, there are few ML bovine breeders and this is not their main occupation. This breed is mainly used during popular celebrations and festivals for transport. The Germplasm Bank breed has been carried out since 2000 and currently, there are 7280 seminal doses of 13 ML bulls with high consanguinity among them. With these doses it is possible to carry out both in vivo conservation, cession to the breeders and new breeding males; and ex situ in vitro conservation for the future reconstruction of the race -if necessary. Although the number of seminal doses may seem enough for the recovery of the breed in the future, the number of bulls is not sufficient, because the in vitro cryopreservation of spermatozoa belonging to, at least, 25 bulls is necessary. The storage of seminal doses implies more maintenance costs because of the continued increase in prices; currently there are some methods to reduce the male gametes necessities; the sexing sperm could reduce in the middle these expenses, although, afterwards could be necessary the gametes refreezing. The objectives of the present work are to obtain effectiveness and efficiency in refrozen semen, diminishing the number of frozen seminal doses stored at the Germplasm Bank, which would receive a treatment similar to that required by sexing technologies; being a derivative objective to study the usage of conventional technologies of refrozen semen, connecting the refrozen seminal quality parameters with the best fertility parameters in frozen semen. Another goal is the development of a refreezing technique that allows the storage of seminal doses more efficiently. In this work we have used the processed data of seminal doses belonging to 12 bulls of that breed and the frozen spermatozoa of 6 of those bulls. The methods to study the ejaculates and seminal doses are the conventional ones employed in bovine species. The freezing and refreezing techniques used are the same than those used for the Germplasm Bank. In the experiences with the application of cold, the thawed semen was refrozen after undergoing a certain treatment (CT), or it was refrozen without any treatment (ST). In order to know the value of the studied parameters the following methods have been used: the optical and fluorescent microscopy techniques, resistance in thermostatic water bath study, eosine-nigrosine, PI, lectins (PNA) and toluidine blue stainings and artificial insemination using refrozen semen in 7 Frisone breed heifers. In the ML livestock there is variability in the seminal quality average values among the studs, although this is not due to the bulls’ age. Additionally, there are not important differences regarding the average values between the first and the second ejaculation in each bull. Statistical results permit to know the damage in spermatozoa during recryopreservation, and it was observed that the seminal quality is higher in frozen semen than in refrozen semen, with a high variability among bulls. Among the bulls, one of them presented the best results in each parameter studied after cryopreservation and recryopreservation, although there were no differences among the bulls regarding some parameters. The most frequent sperm abnormalities were the “tails in whip”, but they were slightly lower in CT refrozen semen. The artificial insemination of 7 Frisone heifers showed a percentage of fertility with ST refrozen semen of 57’1%. These results conclude that the re-frozen semen can be used as a predictive technique of fertility, and thus, it can be used for the in vitro conservation of the studied bovine breed.

Los accidentes cerebrovasculares son una de las principales causas de mortalidad y discapacidad en adultos y su incidencia en la población se incrementa cada año. Sin embargo, gracias a los avances en los protocolos de atención, estabilización y rehabilitación de los pacientes, se ha logrado disminuir la tasa de mortalidad a pesar del aumento de casos, lo que conlleva un signi cativo aumento de pacientes con algún grado de secuelas o discapacidad. Los investigadores y médicos trabajan en diversos frentes, buscando comprender los mecanismos que permitan evitar o detectar de forma anticipada un accidente cerebrovascular, los procesos involucrados en la reorganización neuronal y mejorar las terapias que permitan recuperar las actividades de la vida diaria, entre otros. Todo ello ha permitido que la ingeniería tome un papel relevante a la hora de desarrollar técnicas y mecanismos que faciliten la tarea de los especialistas. En este sentido, la robótica se ha hecho un lugar importante durante las distintas fases de recuperación del paciente. El uso de robots para la rehabilitación entrega diversas herramientas y bene cios no sólo a los investigadores, sino también al cuerpo médico y los pacientes. A los investigadores les facilita datos cinemáticos y dinámicos que permiten el estudio de nuevas técnicas de rehabilitación, a los médicos les permite tener un mayor control de las terapias que se están aplicando así como indicadores que mejoren la evaluación del control motor y de la evolución del paciente. Al bene ciario último, el paciente, las nuevas investigaciones buscan precisamente que las terapias de rehabilitación tengan un efecto a nivel neuronal, motor y funcional que permita la recuperación de sus funciones mejorando signi cativamente su calidad de vida. Sin embargo, la interacción entre el robot y la persona conlleva importantes retos, tanto a nivel de control como de diseño, de seguridad y ergonómicos. La resolución favorable de todos ellos permitiría maximizar los bene cios de las terapias de rehabilitación. Realizando una revisión de las publicaciones cientí cas sobre la rehabilitación por medio de dispositivos robóticos, se observa que efectivamente el uso de robots mejora tanto el control motor como el control funcional de los pacientes. Sin embargo, investigaciones que comparan los bene cios conseguidos respecto a terapias convencionales cuestionan la relación costo-efectividad de su uso e incluso plantean sus potenciales efectos negativos si no se aplica de modo individualizado y adaptando el control a la evolución del paciente. Diversos factores pueden estar limitando la e cacia de las terapias robotizadas, uno de ellos es la correcta modelización y diseño mecánico que garantice una adecuada interacción entre el robot y el paciente. Una incorrecta transmisión de fuerzas sobre el paciente puede provocar una variación en el patrón normal de activación muscular, fatiga, incomodidad, dolor y rechazo a la terapia. Esta sobrecarga es generada por un desalineamiento entre las articulaciones del exoesqueleto y sus equivalentes biológicas, causada por la imposibilidad del diseño mecánico de adaptarse al movimiento de los tejidos blandos, la variabilidad antropométrica de los pacientes y los complejos movimientos de las articulaciones biológicas. Esta tesis estudia las fuerzas de interacción ortesis-paciente, sus efectos sobre los patrones musculares y la adaptación de las arquitecturas robóticas al paciente. En base a este estudio se presenta el diseño y validación de un sistema articular de 3 grados de libertad con servoadaptación dinámica que garantice una correcta transmisión de fuerzas entre el robot y el paciente. Gracias a su capacidad de rotar respecto a un centro de rotación variable, el sistema permite adecuarse a las diferentes medidas antropométricas del paciente, compensar el movimiento de los tejidos blandos y el movimiento de roto-traslación de las articulaciones biológicas. El estudio y evaluación de dicha servoadaptación se ha focalizado sobre la articulación del codo, ya que esta articulación permite desacoplar la acción de otros movimientos a la hora del análisis. El desarrollo del sistema articular abarcó las siguientes fases: 1. Estudio de las fuerzas de interacción entre el robot y el paciente, identi cación de las causas del desalineamiento y estudio del estado del arte de los dispositivos robóticos en cuanto a soluciones articulares que minimicen las fuerzas. 2. Diseño y validación de un banco de ensayo que permita emular la acción de un exoesqueleto durante el ejercicio de exo-extensión del codo y a su vez generar distintos grados de desalineamientos del robot sobre la extremidad superior. 3. Estudio de los efectos de los desalineamientos sobre los patrones musculares y las fuerzas transmitidas al paciente. Este estudio sienta las bases que justi can la compensación de los efectos del desalineamiento. La información obtenida es usada para modelar el sistema articular. 4. Diseño y validación de un sistema articular de 3 grados de libertad. Este diseño se modela e implementa de forma virtual sobre el banco de ensayo, para su posterior evaluación a través de diversos desalineamientos generados. 5. Implementación de una estrategia de control que permita al sistema articular rotar respecto a un centro instantáneo de rotación de forma que minimice las fuerzas de interacción sobre el paciente. Si bien se enfocó el estudio a la articulación del codo, el sistema articular diseñado es extrapolable a cualquier articulación del plano sagital o frontal, mientras que el estudio de las fuerzas de interacción es generalizable a todas las articulaciones biológicas. Los resultados corroboran que a mayor desalineamiento, mayores son las fuerzas transmitidas sobre el paciente, siendo la componente en la dirección x del plano sagital la más afectada por los desalineamientos. Además, del análisis de las señales electromiográ cas, se observó que la transmisión inadecuada de fuerzas causa una variación en los patrones musculares normales, en lo que se re ere a velocidad de conducción de los potenciales de acción y al reclutamiento de las moto-neuronas. Se comprobó que el sistema articular permite al exoesqueleto adaptarse a diferentes medidas antropométricas y que es capaz de servoadaptarse durante el movimiento para mantenerse alineado con su equivalente biológica. De las pruebas realizadas se observó que el sistema es capaz disminuir las fuerzas transmitidas, las cuales convergen rápidamente a una zona de estabilización, con gurada al inicio de la terapia, donde las fuerzas de interacción se encuentran dentro de rangos aceptables y no suponen una sobrecarga al paciente. / The use of robots for stroke patients' rehabilitation provides benefits not only to researchers, but also to medical professionals and patients. Researchers are provided with kinematic and dynamic data that allow the study of new rehabilitation techniques. Robotics provide clinicians with means for better controlling undergoing therapies, improving both the assesment and indicators of the evolution of patient. For the ultimate beneficiary, the patient, the current research seeks that rehabilitation therapies have an effect at neuronal, motor and functional levels, resulting in better recovery functions and improving the patient's quality of life. However, the interaction between a robot and a human carries significant challenges, in terms of design control, safety and ergonomics. The favorable resolution of all of them would maximize the benefits of a rehabilitation therapy. Conducting a review of the scientific literature on robot aided therapy, it is observed that the effective use of robots improves both patient motor and functional control. However, comparing the benefits of robotic therapies with respect to conventional therapies puts into question the cost-effectiveness of their use and even their potential effects if they are not applied on an individual basis and if their control is not dinamically adapted to the patient's progress. Several factors may be limiting the effectiveness of a robotic therapy, one of them is the correct modeling and mechanical design to ensure proper interaction between the robot and the patient. Incorrect forces on the patient can cause a variation in the normal pattern of muscle activation, fatigue, discomfort, pain and rejection of the therapy. This overload is generated by a misalignment between the joints of the exoskeleton and its biological counterparts, caused by the impossibility of designing a mechanical architecture that accommodates the movement of soft tissues, the anthropometric variability of patients and the complex biological joint movements. This thesis studies the interaction forces between orthosis and patient, their effects on muscle patterns and the adaptation of robotic architectures to the patient. Based on this study we present the design and validation of a joint system with 3 degrees of freedom with dynamic servo-adaptation that ensures correct robot force transmissions to the patient. Thanks to its ability to rotate around a variable center of rotation, the system can adapt to different anthropometric measurements of the patient, compensating the soft tissue movements and the roto-translational movement of a biological joint. The study and evaluation of such servo-adaptation has focused on the elbow joint, as it is possible to decouple the action of other movements for analysis and can be extrapolated to any joint in the sagittal or frontal plane, while the study of the interaction forces is generalizable to all biological joints. The results confirm that the greater the misalignment, the greater the forces transmitted to the patient are, with the component in the x direction of sagittal being the most affected by misalignments. Furthermore, the analysis of electromyographic signals, shows that an improper transmission of forces causes a variation in normal muscle patterns in terms of conduction velocity and action potential recruitment of motor neurons. It was verified that the joint system enables the exoskeleton to fit to different anthropometric measurements and is capable of servo-adapt itself to the patient's conditions during the movement in order to maintain the alignment with its biological joints. Of the tests performed it was observed that a joint system can reduce the transmitted forces and quickly converge to a stabilization zone, configured at the start of the therapy, in which the interaction forces are within an acceptable range.

El present treball analitza al microscopi òptic i al microscopi electrònic de transmissió el testicle de Sus domesticus (raça Landrace - varietat anglesa) a partir de mascles reproductors porcins adults i sans. L'objectiu principal de tots els centres d'Inseminació Artificial Porcina i de les Explotacions de Selecció i Multiplicació Porcina és garantir una excel·lent qualitat espermàtica al llarg de la vida reproductiva útil d'un mascle reproductor porcí. Així doncs, un millor coneixement dels patrons estructural i ultraestructural normals del testicle permetrà diagnosticar amb facilitat quina ha estat l'estructura o funció testicular afectada quan s'observa una disminució de la qualitat del semen. Les anàlisis seminals i hormonals són certament crucials en la valoració d'aquests mascles, però, no són totalment informatives de les alteracions testiculars, ja que és necessari conèixer l'organització microscòpica.Diversos estudis sobre testicle han demostrat que els marcadors més sensibles per a l'avaluació de la funció testicular són els següents: (1) la grandària testicular, (2) el gruix i l'organització de la càpsula testicular, (3) el percentatge de túbuls seminífers i de teixit intersticial en el parènquima testicular, (4) el diàmetre dels túbuls seminífers, (5) l'alçada i la composició de cèl·lules germinals de l'epiteli seminífer, (6) el gruix i l'organització de la làmina pròpia i, (7) la morfologia i la grandària de les cèl·lules de Leydig. El primer objectiu concret del present estudi ha estat, per tant, caracteritzar tots aquests paràmetres testiculars en mascles porcins sans i adults. L'organització estructural del testicle i les mesures quantitatives utilitzades com a marcadors no mostren diferències significatives ni entres els mascles porcins (P > 0,01), ni entre el testicle dret i l'esquerre (P > 0,01). Els testicles, de 330,80  16,99 g de pes, estan envoltats per una càpsula, de 2.375,13  246,68 m de gruix, la qual es divideix en tres capes: la túnica vaginalis constitueix l'1,82  0,78 % de la càpsula i està composta per una capa mesotelial externa i una capa interna de teixit conjuntiu dens; la túnica albuginea representa el 37,31  3,27 % i és de teixit conjuntiu dens i, la túnica vasculosa constitueix el 64,24 4,40 % i és de teixit conjuntiu lax. En el parènquima testicular els túbuls seminífers i el teixit intersticial representen el 72,44  2,12 % i el 27,46  2,12 %, respectivament. Els túbuls seminífers, de 226,23  18,08 m de diàmetre, es troben fortament recargolats i empaquetats, i estan compostos per la làmina pròpia i l'epiteli seminífer. La làmina pròpia, de 4-4,5 m de gruix, està formada per la làmina basal i dues capes de cèl·lules peritubulars. L'epiteli seminífer, amb una alçada mitjana de 66,11  10,62 m, és columnar i estratificat amb cèl·lules de Sertoli i diferents generacions d'espermatogònies, espermatòcits i espermàtides. El teixit intersticial és un teixit conjuntiu lax amb abundants cèl·lules de Leydig polièdriques fortament empaquetades (ca. 15 x 12 m).El segon objectiu concret d'aquest estudi ha estat estudiar des del punt de vista morfològic i morfomètric (alçada, longitud, freqüència relativa d'aparició i durada) els estadis del cicle de l'epiteli seminífer en els mascles porcins de la raça Landrace (varietat anglesa), classificats d'acord amb el mètode de la morfologia tubular. Els estadis premeiòtics ( I, II i III) ocupen el 31,9 % del cicle espermatogènic i es caracteritzen, principalment, per la presència de cèl·lules en les fase inicials de la meiosi I. Les primeres etapes de la meiosi I no afecten els paràmetres morfomètrics de l'epiteli seminífer ja que els valors obtinguts per l'alçada de l'epiteli seminífer, la freqüència relativa, la longitud i la durada d'aquests estadis són molt variables. Els estadis meiòtics (IV i V) representen el 16,4 % del cicle espermatogènic i estan constituïts, principlament, per cèl·lules en un estat avançat de la meiosi I i /o cèl·lules en meiosi II. Les últimes fases de la meiosi I i també de la meiosi II tenen lloc ràpidament, la qual cosa resulta en una baixa freqüència relativa d'aparició i, per tant, en una baixa durada dels estadis meiòtics. Els estadis postmeiòtics (VI, VII i VIII) ocupen el 50,6 % del cicle espermatogènic. L'esdeveniment més important que té lloc en aquests estadis és la fase de maduració de l'espermiogènesi. En la fase de maduració, les espermàtides experimenten diverses modificacions morfològiques i estructurals que donen lloc, finalment, als espermatozoides. La complexitat d'aquests processos fa que els estadis postmeiòtics presentin valors més grans de freqüència relativa, longitud i durada.El tercer objectiu concret d'aquest treball ha estat descriure a nivell ultraestructural el procés d'espermiogènesi, i relacionar les transformacions que experimenten les espermàtides en fase d'elongació amb els canvis ultraestructurals que tenen lloc en les diferents cèl·lules que constitueixen el testicle (cèl·lules germinals, de Sertoli i de Leydig, principalment). L'espermiogènesi del mascle porcí de la raça Landrace (varietat anglesa) s'ha dividit en 9 passos que vénen definits per 9 tipus diferents d'espermàtides. Al llarg de l'espermiogènesi no s'observen diferències ultraestructurals significatives (P > 0,01) ni entre els mascles porcins ni entre el testicle esquerre i dret en les cèl·lules que constitueixen el testicle. / The present study describes the structure and ultrastructure of the Sus domesticus testis (Landrace breed -british variety) from healthy adults boars. The main goal of the whole of Porcine Artifitial Insemination Centres and of the Porcine Livestocks is to guarantee an excellent spermatic quality along the boar reproductive life. Therefore, a better knowlegment of the normal structural and ultrastructural patterns of the testis will improve the prognosis of subfertility when a low spermatic quality is observed. Both seminal and hormonal analysis are certainly crucial in the assessment of these males, but it is also necessary to know the microscopic organization.Several studies have demonstrated that the most sensitive markers of impaired function are: (1) the testicular size, (2) the thickness and organization of the testicular capsule, (3) the percentage of seminiferous tubules and interstitial tissue in the testicular parenchyma, (4) the diameter of seminiferous tubules, (5) the height and germ cell composition of the seminiferous epithelium, (6) the thickness and organization of the lamina propria, and (7) the Leydig cell size and morphology. The first aim of this study has been to characterize all these testicular parameters in healthy adults boars. The structural organization of the testis and quantitative measures used as markers did not differ significantly either among boars (P > 0.01), or between left and right testes (P > 0.01). Testes, of 330.80  16.99 g weight, were surrounded by a capsule, of 2,375.13  246.68 m thick, divided into three layers: the tunica vaginalis constituted 1.82  0.78% of the capsule and was composed by an outer mesothelial layer and an inner dense connective tissue layer; the tunica albuginea represented 37.31  3.27% and was of dense connective tissue and the tunica vasculosa constituted 64.26  4.40% and was of loose connective tissue. In the testicular parenchyma, the seminiferous tubules and the interstitial tissue comprised 72.44  2.12% and 27.46  2.12%, respectively. Seminiferous tubules were highly convoluted ducts of 226.23  18.08 m in diameter composed by a lamina propria and the seminiferous epithelium. The lamina propria, of 4-4.5 m thick, was formed by basal lamina and two layers of peritubular cells. The seminiferous epithelium, of 66.11  10.62 m high, was stratified columnar with Sertoli cells and different generations of spermatogonia, spermatocytes and spermatids. The interstitial tissue was loose connective tissue with abundant and closely-packed polyhedral Leydig cells (av. 15 x 12 m).The second aim of this study has been to describe the morphological features of the eight stages of the seminiferous epithelium in Landrace boars (british variety) according to the tubular morphology method, as well as their relative frequency, length, height and duration. Premeiotic stages (I, II and III) occupied the 31.9 % of the spermatogenic cycle and were mainly characterized by the presence of cells in the initial phases of meiosis I. Early meiosis I did not affect the morphometric parameters of the seminiferous epithelium as indicated by the variable values obtained in the seminiferous epithelium height, as well as in the relative frequency, length, and duration of premeiotic stages. Meiotic stages (IV and V) represented the 16.4 % of the spermatogenic cycle and were constituted, mainly, by cells in advanced meiosis I and/or cells in meiosis II. Last phases of meiosis I and also meiosis II occurred rapidly, resulting in low relative frequency and, therefore, in low duration of meiotic stages. Postmeiotic stages (VI, VII and VIII) occupied the 50.6 % of the spermatogenic cycle. The most important event of these stages was the maturation phase of spermiogenesis. The maturation phase included several morphological and ultrastructural modifications in spermatids, resulting in the formation of spermatozoa. The complexity of these processes correlated with the high relative frequency, length, and duration of postmeiotic stages.The third aim of this study has been to describe the spermiogenesis process at ultrastructural level and, to relate the spermatid transformations along the spermiogernesis with the ultraestructural changes undergoing in testicular cells (mainly germinal, Sertoli and Leydig cells).The spermiogenesis of Landrace boars (british variety) was divided into 9 steps, each one characterized by the presence of an specific spermatid type. Significant differences were found neither among the three healthy boars (P > 0.01), nor the left and right testes (P > 0.01) in the ultrastructure of the testiculars cells along spermiogenesis.