La connaissance des principales sources diffuses de sédiments permettrait d'améliorer l'utilisation des ressources publiques investies dans les stratégies de gestion des sols. Les méthodes de traçage (fingerprinting) conventionnelles basées sur la composition géochimique sont laborieuses et nécessitent une préparation importante des échantillons. Cette étude visait à rechercher les sources de sédiments dans des bassins versants agricoles du Rio Grande do Sul (sud du Brésil) et d'évaluer l'utilisation des outils spectroscopiques comme technique alternative. La superficie des bassins versants étudiés est comprise entre 0,80 et 2027 km². Les sources de sédiments correspondent aux terres cultivées, aux prairies, aux chemins agricoles et aux berges des cours d'eau. L'échantillonnage des sédiments est basé sur des préleveurs automatiques pour un suivi temporel, des prélèvements de sédiments fins du lit de la rivière, et lors d'événements de pluvieux. La concentration totale des traceurs géochimiques a été mesurée dans les échantillons de sédiments et de sols. Les mesures spectrales ont été faites dans la gamme ultraviolet-visible, proche infrarouge et infrarouge moyen pour le bassin versant d'Arvorezinha. Les deux méthodes, classiques et spectroscopiques, permettent de discriminer et de fournir la contribution des sources de sédiments. L'information spectrale peut être aussi précise que les traceurs géochimiques. En outre, la combinaison de paramètres de couleur dérivés du spectre dans le visible avec traceurs géochimiques était une façon rapide et peu coûteuse pour améliorer la discrimination entre les sources et la précision des prédictions. La contribution des sources de sédiments démontrent que d'autres facteurs que proportion de l'utilisation des terres, comme la distribution de terres agricoles, les forêts et les chemins agricoles dans le paysage, jouent un rôle important dans la production de sédiments. Forêt riparienne semble être un facteur clé de l'érosion des berges des cours d'eau. L'érosion due aux chemins agricoles semble être fortement liée échelle d'observation et dépend du nombre de points ou les routes traversent le réseau hydrographique. Les terres cultivées, même lorsque cultivées sans labour (semis direct), sont encore la principale source de sédiments dans les bassins versants agricoles dans le sud du Brésil. La quantité de sédiment produite par les terres cultivées et par unité de surface qui atteint efficacement le réseau de drainage variait de 0,06 à 3,95 tonnes ha-1 an-1. Ces variations sont partiellement liées au relief et à la pente, mais elles sont essentiellement influencées par l'utilisation des terres et la gestion des sols. La quantité de sédiments provenant des terres cultivées est encore trop élevée pour des zones de faible érosivité et cultivées sans labour du sol, comme le bassin versant de Conceição (1, tonnes ha-1 an-1). Ceci, indique que des efforts supplémentaires sont encore nécessaires pour réduire l'érosion du sol. Par conséquent, il est urgent de mieux planifier l'utilisation et l'occupation des terres dans ces bassins versants, dans la mesure où les systèmes de gestion des sols utilisés par les agriculteurs sont encore inefficaces pour réduire le ruissellement et l'érosion dans les zones cultivées dans le sud du Brésil. / The knowledge of the main diffuse sources of sediment production can enhance efficiency in the use of public resources invested in management strategies that seek to mitigate sediment transfer. Conventional fingerprinting methods based on geochemical composition are timeconsuming and require critical preliminary sample preparation. In this sense, spectroscopic methods can be less labor-intensive, cheap, and viable alternative for this purpose. The present study aimed to evaluate the sediment sources in agricultural catchments from Rio Grande do Sul State, Brazil, and to evaluate the potential use of spectroscopy measurements as a low cost and easy alternative to fingerprinting sediment sources. The total area of the study includes five catchments as Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição, and Guaporé with areas of 1.19, 0.80, 1.43, 804.3, and 2,027.2 km², respectively. Sediment sources evaluated were crop fields, grasslands, unpaved roads, and stream channels. Sediment sampling strategy included time-integrated samplers, fine-bed sediments, and storm-event sediments. The total concentrations of several geochemical tracers were estimated in sediment and source samples. Spectral measurements were made for ultraviolet-visible, near-infrared, and mid-infrared ranges only for the Arvorezinha catchment. Source ascriptions obtained by alternative methods based on spectroscopy analysis were in agreement with ascriptions from classical fingerprinting method based on geochemical composition. Spectral information can be as precise as the geochemical tracers. Besides, combining visible-based-colour to geochemical tracers was a rapid and inexpensive way to enhance discrimination between source types and to improve precision of sediment sources apportionment. Findings of sediment source apportionment demonstrate that other factors than proportion of land use, such as distribution of croplands, forests, and unpaved roads in the landscape; play an important role in sediment production. Riparian forests seems to be a key factor for stream channel erosion. Unpaved roads seems to be strongly scale-related and dependent upon the number of points were roads across directly the stream network. The crop fields, even when cultivated with no-tillage, are still the main source of sediment in agricultural catchments in southern Brazil. The amount of sediment yielded from crop fields per unit of area that actually reaches the stream outlet ranged from 0.06 to 3.95 ton ha-1 yr-1. These variations are attributed partly to the relief and slope, but land use and soil management mostly influences them. The amount of sediment originated from crop fields are still too high for low susceptible areas with no-till, as Conceição catchment (1.30 ton ha-1 yr-1), indicating that further efforts are still necessary to further reduce soil erosion. Therefore, there is an urgent need to better plan land use and occupation in these catchments, inasmuch as the soil management systems used by farmers are still inefficient to reduce runoff and erosion in areas with crops in southern Brazil. / O conhecimento das principais fontes difusas de sedimentos pode aumentar a eficiência de utilização dos recursos investidos em estratégias de gestão que visem mitigar a transferência de sedimentos aos cursos d'água. Métodos convencionais baseados na composição geoquímica ainda tem alto custo, são onerosos e demandam preparação preliminar crítica das amostras. Dessa forma, métodos espectroscópicos podem ser uma alternativa menos trabalhosa, mais rápida e viável para esse propósito. Objetivou-se com o presente trabalho avaliar a contribuição das fontes de sedimentos em bacias hidrográficas agrícolas do estado do Rio Grande do Sul, e avaliar o potencial uso da espectroscopia como uma alternativa para traçar a origem dos sedimentos. As áreas de estudo são representativas dos principais impactos da agricultura nos recursos hídricos no estado. A área total das bacias hidrográficas de Arvorezinha, Júlio de Castilhos 1, Júlio de Castilhos 2, Conceição e Guaporé é de 1,19, 0,80, 1,43, 804,3 e 2.031 km², respectivamente. As fontes de sedimento avaliadas foram lavouras, pastagens, estradas e canais da rede de drenagem. A estratégia de amostragem de sedimentos incluiu coleta com amostradores do tipo integrador no tempo, sedimento de fundo e sedimento coletado durante eventos pluviométricos. A concentração de vários traçadores geoquímicos foram estimados nas amostras de sedimento e das fontes. Análises espectroscópicas foram realizadas na região do ultravioleta-visível, infravermelho próximo e infravermelho médio na bacia hidrográfica de Arvorezinha. A contribuição das fontes estimadas pelos métodos espectroscópicos foram similares às obtidas com traçadores geoquímicos. Além disso, a combinação de parâmetros de cor derivados da faixa espectral do visível pode ser uma alternativa rápida e de baixo custo para melhorar a discriminação das fontes e aumentar a precisão das predições. Os resultados demonstram que outros fatores além da proporção do uso do solo são importantes na produção do sedimento, como a distribuição das lavouras, florestas e estradas na paisagem. As florestas ripárias exercem um fator chave na erosão dos canais de drenagem. As estradas parecem ser fortemente dependentes da escala e do número de pontos em que cruzam os canais de drenagem. As lavouras, mesmo cultivadas sob plantio direto, ainda são as principais fontes de sedimentos nas bacias hidrográficas rurais do sul do Brasil. A quantidade de sedimento produzida nas lavouras que atinge a rede fluvial variou de 0.06 a 3.95 ton ha-1 ano-1. Essa variação é devida em parte às condições naturais intrínsecas de relevo e fortemente influenciada pelo uso e manejo do solo. A quantidade de sedimento erodida das lavouras ainda são muito elevadas para áreas de baixa susceptibilidade à erosão manejadas sob plantio direto, como na bacia hidrográfica do Conceição (1.30 ton ha-1 ano-1), indicando que maiores esforços ainda são necessários para reduzir a erosão do solo. Existe uma necessidade urgente de planejar a utilização e ocupação da terra nessas bacias, uma vez que os sistemas de manejo do solo utilizados pelos agricultores ainda são ineficientes para reduzir a erosão nas lavouras no sul do Brasil.

Orientador: Alexandro José Baldassin / Banca: Adriane Beatriz de Souza Serapião / Banca: Fátima de Lourdes dos Santos Nunes / Resumo: O presente trabalho visa a construção de uma ferramenta de auxílio para profissionais da fisioterapia, que promova por meio de tecnologias da computação, como a lógica Fuzzy, um tratamento personalizado, motivador e eficaz. Inicialmente fez-se uma verificação da literatura e trabalhos que relacionem reabilitação com tecnologia (incluindo ambientes virtuais imersivos e não imersivos), seguida de uma análise das necessidades da fisioterapia para, enfim, criar uma proposta de solução computacional. O problema encontrado consiste da necessidade de uma ferramenta motivadora (mantenha a assiduidade do paciente), que apresente dados da progressão do paciente e seja de fácil utilização (pelo paciente e fisioterapeuta). A solução computacional envolve câmera de profundidade e sensores vestíveis para obter dados corporais e, com análise de dados e utilização de métodos de inteligência artificial, consiga prover uma forma intuitiva, motivadora e eficiente para o tratamento fisioterapêutico. Resultados mostram a aplicabilidade da proposta em obter os valores biométricos, a criação de exercícios personalizados, os jogos motivacionais com dificuldade dinâmica por meio da lógica Fuzzy proposta e a visualização do progresso dos pacientes / Abstract: The present work aims to build an assist tool to physiotherapists that, through computer science technologies, such as Fuzzy logic, can promote a personalized, motivating and efficient treatment. Initially a literature review and works related to technologies and health were analyzed, followed by an analysis of the physiotherapy needs so that a computer solution could be proposed. The issue found consists in the need of a motivational tool (which can keep the attendance of the patient), that shows progressive data of the patient and is of ease use (both by the patient and physiotherapist). The computer solution uses a depth camera (such as MS Kinect) and wearable sensors to obtain the body data and, through data analysis and artificial intelligence methods, make an intuitive, motivational and efficient solution for the physical treatment. Results shows the applicability of the proposal in obtaining the biometric data, the creation of custom virtual exercises, the motivational games with dynamic difficulty through the Fuzzy logic and the visualization of the patient progress / Mestre

Tesis por compendio / [ES] La contaminación del agua representa un desafío ambiental crítico a nivel global y en la Unión Europea (UE), particularmente en la región mediterránea de España. El crecimiento poblacional, la demanda creciente de alimentos y combustibles, junto con el cambio climático, intensifican la contaminación por nutrientes en los cuerpos de agua. Esta contaminación amenaza la calidad del agua y los ecosistemas acuáticos, así como la salud humana. La complejidad de las vías de transporte de nutrientes hace que su monitoreo y mitigación sean complicados. Se requieren modelos integrales que vinculen procesos y relaciones de causa y efecto para controlar eficazmente la contaminación. En la región mediterránea, como la Demarcación Hidrográfica del Júcar (DHJ), la interacción entre agua superficial y subterránea es clave, pero los modelos tradicionales presentan limitaciones. Esta tesis aborda estos desafíos al caracterizar la contribución de nutrientes a las masas de agua superficiales de la DHJ, evaluar medidas de reducción de la contaminación, considerando el cambio climático a largo plazo y aplicar técnicas de aprendizaje supervisado para predecir la concentración de nitratos. El acoplamiento de modelos hidrológicos y de calidad del agua, junto con el aprendizaje automático, ofrece una comprensión profunda y valiosa de los factores detrás de la contaminación por nutrientes y proporciona una base sólida para la toma de decisiones y la gestión sostenible del agua en la DHJ y regiones similares. Esta tesis fue estructurada como un compendio de tres artículos que abarcan estos desafíos. El primer artículo profundiza en la compleja interacción entre las aguas superficiales y las subterráneas en las cuencas de la DHJ, centrándose en la dinámica de la contaminación por nitratos. Los resultados muestran una correlación directa entre las concentraciones de nitratos en ríos y acuíferos a lo largo del eje principal de los ríos Júcar y Turia, lo cual destaca el papel fundamental de las aportaciones de agua subterránea en la contribución a los niveles de nitratos de los ríos. Además, el estudio identifica regiones aguas abajo con actividades agrícolas y urbanas intensificadas como focos de contaminación por nitratos. El segundo artículo aborda la vulnerabilidad de la calidad de las aguas superficiales al cambio climático y escenarios de reducción de la contaminación difusa y puntual en las cuencas de la DHJ a largo plazo. Los resultados indican que, en los escenarios de cambio climático, se espera que aumenten significativamente las masas de agua con un mal estado de amonio, fósforo y DBO5, y en menor proporción las masas en mal estado de nitratos. En concreto, las concentraciones medias de amonio y fósforo podrían duplicarse durante los meses de bajo caudal. Para mantener la calidad actual del agua, se requieren reducciones sustanciales de al menos el 25% de la contaminación difusa por nitratos y del 50% de las cargas puntuales de amonio, fósforo y DBO5. El tercer artículo presenta un enfoque innovador para simular la concentración de nitratos en masas de agua superficiales mediante modelos de aprendizaje automático. Aprovechando los métodos de selección de características y los algoritmos random forest (RF) y eXtreme Gradient Boosting (XGBoost), el estudio logró una gran precisión en la predicción de la concentración de nitratos. Estos modelos analizaron 19 variables de entrada, que abarcan factores ecológicos, hidrológicos y ambientales, junto con datos de concentración de nitratos procedentes de estaciones de aforo de la calidad de las aguas superficiales. En particular, la investigación destaco que la localización desempeña un papel dominante, explicando el 87% de la variabilidad de los nitratos en relación con la concentración de nitrógeno y fósforo. Esta investigación destaco el potencial del aprendizaje automático en la predicción de la calidad del agua y la evaluación de riesgos. / [CA] La contaminació de l'aigua representa un desafiament ambiental crític a nivell global i a la Unió Europea (UE), particularment a la regió mediterrània d'Espanya. El creixement poblacional, la demanda creixent d'aliments i combustibles, juntament amb el canvi climàtic, intensifiquen la contaminació per nutrients en els cossos d'aigua. Aquesta contaminació amenaça la qualitat de l'aigua i els ecosistemes aquàtics, així com la salut humana. La complexitat de les vies de transport de nutrients fa que el seu monitoratge i mitigació siguin complicats. Es requereixen models integrals que vinculin processos i relacions de causa i efecte per a controlar eficaçment la contaminació. A la regió mediterrània, com la Demarcació Hidrogràfica del Xúquer (DHJ), la interacció entre aigua superficial i subterrània és clau, però els models tradicionals presenten limitacions. Aquesta tesi aborda aquests desafiaments en caracteritzar la contribució de nutrients a les masses d'aigua superficials de la DHJ, avaluar mesures de reducció de la contaminació, considerant el canvi climàtic a llarg termini i aplicar tècniques d'aprenentatge supervisat per a predir la concentració de nitrats. L'acoblament de models hidrològics i de qualitat de l'aigua, juntament amb l'aprenentatge automàtic, ofereix una comprensió profunda i valuosa dels factors darrere de la contaminació per nutrients i proporciona una base sòlida per a la presa de decisions i la gestió sostenible de l'aigua en la DHJ i regions similars. Aquesta tesi va ser estructurada com un compendi de tres articles que abasten aquests desafiaments. El primer article aprofundeix en la complexa interacció entre les aigües superficials i les subterrànies en les conques de la DHJ, centrant-se en la dinàmica de la contaminació per nitrats. Els resultats mostren una correlació directa entre les concentracions de nitrats en rius i aqüífers al llarg de l'eix principal dels rius Xúquer i Túria, la qual cosa destaca el paper fonamental de les aportacions d'aigua subterrània en la contribució als nivells de nitrats dels rius. A més, l'estudi identifica regions aigües avall amb activitats agrícoles i urbanes intensificades com a focus de contaminació per nitrats. El segon article aborda la vulnerabilitat de la qualitat de les aigües superficials al canvi climàtic i escenaris de reducció de la contaminació difusa i puntual en les conques de la DHJ a llarg termini. Els resultats indiquen que, en els escenaris de canvi climàtic, s'espera que augmentin significativament les masses d'aigua amb un mal estat d'amoni, fòsfor i DBO5, i en menor proporció les masses en mal estat de nitrats. En concret, les concentracions mitjanes d'amoni i fòsfor podrien duplicar-se durant els mesos de baix cabal. Per a mantenir la qualitat actual de l'aigua, es requereixen reduccions substancials d'almenys el 25% de la contaminació difusa per nitrats i del 50% de les càrregues puntuals d'amoni, fòsfor i DBO5. El tercer article presenta un enfocament innovador per a simular la concentració de nitrats en masses d'aigua superficials mitjançant models d'aprenentatge automàtic. Aprofitant els mètodes de selecció de característiques i els algorismes random forest (RF) i extremi Gradient Boosting (XGBoost), l'estudi va aconseguir una gran precisió en la predicció de la concentració de nitrats. Aquests models van analitzar 19 variables d'entrada, que abasten factors ecològics, hidrològics i ambientals, juntament amb dades de concentració de nitrats procedents d'estacions d'aforament de la qualitat de les aigües superficials. En particular, la recerca destaco que la localització exerceix un paper dominant, explicant el 87% de la variabilitat dels nitrats en relació amb la concentració de nitrogen i fòsfor. Aquesta recerca destaco el potencial de l'aprenentatge automàtic en la predicció de la qualitat de l'aigua i l'avaluació de riscos. / [EN] Water pollution poses a critical environmental challenge globally and in the European Union (EU), particularly in the Mediterranean region of Spain. Population growth, increasing demand for food and fuels, coupled with climate change, intensify nutrient pollution in water bodies. This pollution threatens water quality, aquatic ecosystems, and human health. The complexity of nutrient transport pathways makes monitoring and mitigation challenging. Comprehensive models that link processes and cause-and-effect relationships are required to effectively control pollution. In the Mediterranean region, such as the Júcar River Basin District (RBD), the interaction between surface and groundwater is crucial, but traditional models have limitations. This thesis addresses these challenges by characterising the contribution of nutrients to surface waters in the Júcar RBD, evaluating pollution reduction measures considering long-term climate change, and applying supervised learning techniques to predict nitrate concentrations. The coupling of hydrological and water quality models, along with machine learning, provides a deep and valuable understanding of the factors behind nutrient pollution and establishes a solid foundation for decision-making and sustainable water management in the Júcar RBD and similar regions. This thesis is structured as a compendium of three articles that encompass these challenges. The first article delves into the complex interaction between surface and groundwater in the Júcar RBD basins, focusing on nitrate pollution dynamics.The results reveal a direct linear correlation between nitrate concentrations in rivers and aquifers along the main axes of the Júcar and Turia rivers, highlighting the fundamental role of groundwater contributions to river nitrate levels. Additionally, the study identifies downstream regions with intensified agricultural and urban activities as nitrate pollution hotspots. This research not only identifies pollution sources but also offers a means to predict nitrate concentrations and assess the effectiveness of pollution prevention measures. The second article addresses the vulnerability of surface water quality to climate change and long-term diffuse and point source pollution reduction scenarios in the Júcar RBD basins. In a region where nutrient concentrations are of particular concern, the study investigates how changing climatic conditions, including rising temperatures and altered precipitation patterns, affect nitrate, ammonium, phosphorus, and biochemical oxygen demand (BOD5) levels. The results indicate that under climate change scenarios, significantly more water bodies are expected to be in poor condition for ammonium, phosphorus, and BOD5, and to a lesser extent, nitrate. Specifically, average concentrations of ammonium and phosphorus could double during low-flow months. To maintain current water quality, substantial reductions of at least 25% in diffuse nitrate pollution and 50% in point source loads of ammonium, phosphorus, and BOD5 are required. This research underscores the importance of water quality management strategies. The third article introduces an innovative approach to simulate nitrate concentrations in surface water bodies using machine learning models. Leveraging feature selection methods and artificial intelligence algorithms, including random forest (RF) and eXtreme Gradient Boosting (XGBoost), the study achieved high precision in predicting nitrate concentrations. These models analysed 19 input variables spanning ecological, hydrological, and environmental factors, along with nitrate concentration data from surface water quality gauging stations. In particular, the research highlighted the dominant role of location, explaining 87% of nitrate variability in relation to nitrogen and phosphorus concentration. This research showcased the potential of machine learning in water quality prediction and risk assessment. / We appreciate the help provided by the Júcar River Basin District Authority (CHJ), who gathered field data. The first author’s research was partially funded by a PhD scholarship from the food research stream of the programme “Colombia Científica—Pasaporte a la Ciencia”, granted by the Colombian Institute for Educational Technical Studies Abroad (Instituto Colombiano de Crédito Educativo y Estudios Técnicos en el Exterior, ICETEX). The authors thank the Spanish Research Agency (AEI) for the financial support to RESPHIRA project (PID2019-106322RB- 100)/AEI/10.13039/501100011033. The contributors gratefully acknowledge funding for open access charge: CRUE-Universitat Politècnica de València / Dorado Guerra, DY. (2024). Modelización integrada con aprendizaje automático para evaluar la contaminación por nutrientes en las masas de agua actual y bajo el efecto del cambio climático. Aplicación a la Demarcación Hidrográfica del Júcar [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202898 / Compendio

L'estructura multiresolutiva proposada per Moran [1] té com a objectiu obtenir l'equilibri entre el cost computacional de l'adquisició sèrie i l'eficiència de l'adquisició paral•lela en sistemes d'espectre eixamplat de seqüència directa. L'adquisició i el posterior tracking són dos processos clau en la desmodulació del senyal d'espectre eixamplat, puix que sense una correcta sincronització aquesta és inviable. L'estructura multiresolutiva mostrà en la seva primera proposta un bon comportament en un canal ionosfèric de 800km [2], però el problema al que s'enfronta ara és més complex. Un canal ionosfèric des de l'Antàrtida a Catalunya, d'una longitud de 12700km, amb unes condicions de canal més agreujades per la distància i la variabilitat horària de la ionosfera en el trajecte de les ones. És amb aquest objectiu que aquest treball de tesi presenta millores a aquest algorisme d'adquisició i de seguiment amb els ulls posats en el problema a resoldre. S'han dissenyat seqüències PN adaptades a les necessitats de l'estructura multiresolutiva usant estratègies evolutives [3,4] i algorismes genètics [5], demanant a les seqüències pseudoaleatòries l'acompliment de més requisits que els originals de les seqüències PN. D'altra banda, també s'ha dissenyat un sistema d'estimació de la qualitat de l'adquisició i de control basat en lògica difusa [6], que permeti donar garanties de la robustesa de l'adquisició i alhora, millorar les prestacions de l'estructura reduint-ne el cost computacional. Finalment, s'ha realitzat un refinament del funcionament de l'estructura multiresolutiva, ajustant-ne els paràmetres d'aprenentatge dels filtres adaptatius de la mateixa per al canal ionosfèric i afegint-li la prestació de funcionar com a detector RAKE, que millora la qualitat de les dades desmodulades. Aquests nous dissenys i millores han estat contrastats amb l'estructura multiresolutiva original [1] i amb d'altres algorismes d'adquisició adaptatius basats en filtres LMS [7,8] i s'ha demostrat que les aportacions realitzades en aquest treball permeten obtenir un millor rendiment en les condicions de transmissió abordades. [1] J. A. Morán. Sistema ràpid d’adquisició per transmissió DS-SS sobre canal ionosfèric. Tesi Doctoral, Enginyeria i Arquitectura La Salle. Universitat Ramon Llull, Barcelona (Espanya), 2001. [2] J.A. Morán, J.C. Socoró, X. Jové, J.L. Pijoan i F. Tarrés. Multiresolution Adaptive Structure for acquisition in DS-SS receivers. International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). Salt Lake City (EUA), 2001. [3] I. Rechenberg. Evolutionsstrategie: Optimierung technischer Systeme nach Prinzipiender biologischen Evolution. Frommann-Holzboog, Alemanya, 1973. [4] H.P. Schwefel. Evoluitonsstrategie und numerische Optimierung. Tesi Doctoral, Technische Universitat Berlin, Berlin (Alemanya), 1975. [5] D. E. Goldberg. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. Addison-Wesley, 1989. [6] L.A. Zadeh. Fuzzy Sets. IEEE Trans. on Information and Control, 8:338–353, 1965. [7] M.G. El-Tarhuni. Application of Adaptive Filtering to Direct-Sequence Spread-Spectrum Code Synchronization. Tesi Doctoral, Carleton University, 1997. [8] M. Han, T. Yu, C. Kang i D. Hong. A New Adaptive Code-Acquisition Algorithm Using Parallel Subfilter Structure. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 55(6):1790–1796, Novembre 2006. / La estructura multiresolutiva propuesta por Moran [1] tiene como objetivo obtener el equilibrio entre el coste computacional de la adquisición serie y la eficiencia de la adquisición paralela en sistemas de espectro ensanchado de secuencia directa. La adquisición y el posterior tracking son dos procesos clave en la demodulación de la señal de espectro ensanchado, puesto que sin una correcta sincronización ésta es inviable. La estructura multiresolutiva mostró en su primera propuesta un buen comportamiento en un canal ionosférico de 800km [2], pero el problema al que se enfronta ahora es más complejo. Un canal ionosférico desde la Antártida a Catalunya, con una longitud de 12700km, con unas condiciones de canal más agravadas por la distancia y la variabilidad horaria de la ionosfera en el trayecto de las ondas. Con este objetivo, este trabajo de tesis presenta mejoras a este algoritmo de adquisición y de seguimiento con la mirada puesta en el problema a resolver. Se han diseñado secuencias PN adaptadas a las necesidades de la estructura multiresolutiva usando estrategias evolutivas [3,4] y algoritmos genéticos [5], pidiendo a las secuencias pseudoaleatorias más requisitos que los habituales en las secuencias PN. Por otro lado, también se ha diseñado un sistema de estimación de la calidad en la adquisición y de control basado en lógica difusa [6], que permita dar garantías de la robustez en la adquisición y a su vez, mejorar las prestaciones de la estructura reduciendo el coste computacional. Finalmente, se ha realizado un ajuste del funcionamiento de la estructura multiresolutiva, ajustándose los parámetros de aprendizaje de los filtros adaptativos para el canal ionosférico y añadiendo la prestación de funcionar como detector RAKE, que mejora la calidad de los datos demodulados. Estos nuevos diseños y mejoras se han contrastado con la estructura multiresolutiva original [1] y con otros algoritmos de adquisición adaptativos basados en filtros LMS [7,8] y se ha demostrado que las aportaciones realizadas en este trabajo permiten obtener un mejor rendimiento en las condiciones de transmisión abordadas. [1] J. A. Morán. Sistema ràpid d’adquisició per transmissió DS-SS sobre canal ionosfèric. Tesis Doctoral, Enginyeria i Arquitectura La Salle. Universitat Ramon Llull, Barcelona (España), 2001. [2] J.A. Morán, J.C. Socoró, X. Jové, J.L. Pijoan i F. Tarrés. Multiresolution Adaptive Structure for acquisition in DS-SS receivers. International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). Salt Lake City (EUA), 2001. [3] I. Rechenberg. Evolutionsstrategie: Optimierung technischer Systeme nach Prinzipiender biologischen Evolution. Frommann-Holzboog, Alemanya, 1973. [4] H.P. Schwefel. Evoluitonsstrategie und numerische Optimierung. Tesis Doctoral, Technische Universitat Berlin, Berlin (Alemanya), 1975. [5] D. E. Goldberg. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. Addison-Wesley, 1989. [6] L.A. Zadeh. Fuzzy Sets. IEEE Trans. on Information and Control, 8:338–353, 1965. [7] M.G. El-Tarhuni. Application of Adaptive Filtering to Direct-Sequence Spread-Spectrum Code Synchronization. Tesis Doctoral, Carleton University, 1997. [8] M. Han, T. Yu, C. Kang i D. Hong. A New Adaptive Code-Acquisition Algorithm Using Parallel Subfilter Structure. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 55(6):1790–1796, Noviembre 2006. / The multiresolutive structure proposed by Moran [1] attempts to reach a compromise between the computational cost of serial acquisition schemes and acquisition efficiency of parallel systems in direct-sequence spread spectrum acquisition. Acquisition and subsequent tracking are two key processes in the signal demodulation, since without proper synchronization demodulation is impossible. The multiresolutive structure in Moran’s first proposal showed a good performance on an ionospheric channel of 800km [2], but the problem we face now is more complex. A ionospheric radio channel from the Antarctica to Catalonia, 12700km in length, with worsen channel conditions due to distance and time variability of the ionosphere along the paths of the radio waves. This thesis presents improvements to this algorithm acquisition and tracking system in the aim of facing those hard channel conditions. PN sequences are designed to satisfy the needs of the multiresolutive structure [ABM05, AFSB07] using evolutionary strategies [3, 4] and genetic algorithms [5], through adding more requirements than is usually demanded. On the other hand, a fuzzy logic [6] control block has been implemented to estimate the quality of acquisition and control, evaluate the robustness of the acquisition and improve the performance of the structure by reducing its computational load. Finally, the multiresolutive structure has been adjusted, setting new values for the adaptive filter convergence parameters that refer to the ionospheric radio channel and improving the demodulated data using a RAKE detector. The new multiresolutive structure has been compared to the original multiresolutive structure [1] and to other LMS-based adaptive acquisition algorithms [7,8]. The results show that the new multiresolutive structure is competitive when comparing the original structure and also in relation to other adaptive acquisition algorithms found in state-of-the-art. [1] J. A. Morán. Sistema ràpid d’adquisició per transmissió DS-SS sobre canal ionosfèric. PhD Thesis, Enginyeria i Arquitectura La Salle. Universitat Ramon Llull, Barcelona (Espanya), 2001. [2] J.A. Morán, J.C. Socoró, X. Jové, J.L. Pijoan i F. Tarrés. Multiresolution Adaptive Structure for acquisition in DS-SS receivers. International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP). Salt Lake City (EUA), 2001. [3] I. Rechenberg. Evolutionsstrategie: Optimierung technischer Systeme nach Prinzipiender biologischen Evolution. Frommann-Holzboog, Alemanya, 1973. [4] H.P. Schwefel. Evoluitonsstrategie und numerische Optimierung. Tesi Doctoral, Technische Universitat Berlin, Berlin (Alemanya), 1975. [5] D. E. Goldberg. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. Addison-Wesley, 1989. [6] L.A. Zadeh. Fuzzy Sets. IEEE Trans. on Information and Control, 8:338–353, 1965. [7] M.G. El-Tarhuni. Application of Adaptive Filtering to Direct-Sequence Spread-Spectrum Code Synchronization. PhD Thesis, Carleton University, 1997. [8] M. Han, T. Yu, C. Kang i D. Hong. A New Adaptive Code-Acquisition Algorithm Using Parallel Subfilter Structure. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 55(6):1790–1796, November 2006.

Made available in DSpace on 2015-06-26T13:08:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 stella_aparecida_iff_mest_2013.pdf: 2260165 bytes, checksum: eb12d331363220960351de6e8f16c16d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2013 / Fundação Oswaldo Cruz. Instituto Nacional de Saúde da Mulher, da Criança e do Adolescente Fernandes Figueira. Departamento de Ensino. Programa de Pós-Graduação em Saúde da Criança e da Mulher. Rio de Janeiro, RJ, Brasil. / As lesões tumefativas desmielinizantes (LTD) do SNC apresentam extrema dificuldade diagnóstica em virtude da similaridade clínica e radiológica com outras entidades nosológicas, incluindo doenças neoplásicas, inflamatórias e infecciosas. Frequentemente, o caráter indefinido das lesões aponta para a necessidade de biópsia cerebral com alto risco de morbidade. Portanto, o reconhecimento das características neurorradiológicas da LTD é fundamental para evitar a utilização de procedimentos invasivos. Na prática clínica, os exemplos das formas tumefativas não tumorais são os seguintes: esclerose múltipla (EM), neuromielite óptica (NMO), doença de Schilder e encefalomielite agudadisseminada (ADEM).Objetivo e Métodos: Analisar, através de revisão sistemática da literatura, quais ferramentas diagnósticas clínicas, radiológicas e laboratoriais são utilizadas pelos autores na investigação da etiologia das LTDs do SNC na infância.Resultados: As doenças desmielinizantes encontradas foram as seguintes: EM em 36% dos casos; LTD, sem classificação específica, em 27%; ADEM 17%;doença de Schilder 13 % e NMO 7%. De todos os casos estudados, em 45% houve recorrência de eventos desmielinizantes. Não há protocolo definido em relação aos tipos de exame solicitados nem a sequência apropriada ou oportunidade de indicá-los. Os exames mais realizados pelos autores foram os seguintes: RM de crânio, exame histopatológico, pesquisa de bandas oligoclonais e índice de IgG no líquor, RM de coluna e pesquisa de anticorpo antiaquaporina 4. Conclusão: A análise da literatura mostra que os dados mais relevantes para se definir o diagnóstico das LTDs são obtidos através da história e evolução clínica dos pacientes, e exames de neuroimagem; é fundamental que pacientes portadores de LTD sejam acompanhados a médio/longo prazo na tentativa de aumentar as possibilidades diagnósticas; não existe protocolo universal de abordagem das LTDs; há necessidade incondicional de implementação de fluxo de procedimentos capazes de orientar o diagnóstico das LTDs na infância e adolescência. / Introduction: The tumefactive demyelinating lesions (TDL) of the CNS have extremely difficult diagnosis due to the clinical and radiological similarity with other nosological entities, including neoplastic, inflammatory and infectious diseases. Commonly, the undefined character of the lesions points to the need of brain biopsy with high risk of morbidity. Thus, the recognition of neuroradiological characteristics of the TDL is critical to avoid the use of invasive procedures. In the clinical practice, the examples of the non tumorous forms of tumefactive lesions are the following: multiple sclerosis (MS), optic neuromyelitis (ONM), Schilder`s disease and acute disseminated encephalomyelitis (ADEM). Objective and Methods: Analysis, through the systematic review of the literature, which clinic, radiological and laboratorial diagnostic tools are used by the authors in the investigation of the etiology of the TDL`s of the CNS in the childhood. Results: The following demyelinating diseases have been found: MS in 36% of the cases; TDL without a specific classification in 27%; ADEM 17%;Schilder`s disease 13 % and ONM 7%. Considering all the cases studied, in 45% had recurrence of demyelinating events. There is no defined protocol with respect to the types with medical exams requested neither the appropriate sequence or the opportunity of indicate them. The medical exams more conducted by the authors were the following: MRI of skull,histopathological exam, research of oligoclonal bands and IgGindex in the liquor, MRI of spine and research of anti-aquaporin-4 antibody. Conclusion: The analysis of the literature shows that the most relevant data to define the diagnosis of the TDLs are obtained through the history and clinical evolution of the patients and neuroimaging tests.It is critical that the patients with TDL be accompanied over the medium/long term in an attempt of increase the diagnostic possibilities; there is not an universal protocol of approach of the TDL; there is unconditional necessity of implementation of flow of procedures able to guide the diagnosis of the TDLs in the childhood and adolescence.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work proposes a design methodology of fuzzy controllers for systems that do not offer any intuitive information to the control designer, in order to provide guidelines to construct the fuzzy conventional controllers. The design methodology involves the application of artificial intelligence techniques, where the fuzzy controllers are obtained by an optimization process that uses genetic algorithms. For this optimization procedure, the knowledge of the system dynamics is required. From the experimental inputs and outputs of the system, an artificial neural network is trained and, in that way, it is possible to model the dynamic behavior of the plant. The rule base, the weights of the rules and the input membership functions are optimized. The goal of this methodology is the control the vibrations of complex dynamic systems, such as vibration control of plates instrumented with piezoelectric sensors and actuators. In this work, the fundamentals of fuzzy control, artificial neural networks and genetic algorithms are presented. The proposed control methodology is evaluated numerically and experimentally on the control of a vibratory system with one degree of freedom, and on a steel cantilever test beam. The first system is controlled by electromagnetic actuators and the beam is controlled by piezoelectric actuators. Many controllers are evaluated in time and frequency domains. For the studied cases, it is concluded that the proposed methodology is efficient and also some considerations are made about the future works based of the presented search. / Este trabalho propõe uma metodologia de projeto de controladores fuzzy para sistemas, que não oferecem ao projetista de controle informações intuitivas suficientes para orientá-lo na construção convencional dos controladores fuzzy. A metodologia de projeto envolve a aplicação de técnicas de inteligência artificial, onde os controlares fuzzy são obtidos a partir de um processo de otimização que utiliza os algoritmos genéticos. Esse mecanismo de otimização, por sua vez, requer o conhecimento da dinâmica do sistema. Uma rede neural artificial é então treinada para, a partir de dados de entrada e saída do sistema, modelar o comportamento dinâmico da planta. São otimizados a base de regras, o peso das regras e as funções de pertinência de entrada. A motivação do trabalho é o controle de vibrações em sistemas dinâmicos complexos, como, por exemplo, o controle de vibração em placas instrumentadas com vários sensores e atuadores piezelétricos. O trabalho apresenta os fundamentos do controle fuzzy, das redes neurais artificiais e dos algoritmos genéticos. A metodologia de controle proposta é avaliada numérica e experimentalmente no controle de mesa vibratória de um grau de liberdade e de uma viga de aço engastada-livre. A mesa é controlada por atuadores eletromagnéticos e a viga por atuadores piezelétricos. Diversos controladores são avaliados no domínio do tempo e da freqüência. O trabalho conclui que, para os casos estudados, a metodologia proposta é eficiente e aponta, ainda, nas considerações finais, alguns desdobramentos futuros da pesquisa realizada. / Mestre em Engenharia Mecânica

Este trabalho explora a gerência de segurança e cooperação de aplicações em sistemas distribuídos móveis. Neste contexto, é feito um estudo sobre os diferentes middlewares para ambientes móveis (mobile middleware): suas capacidades de enfrentar os desafios da mobilidade e da segurança. As análises do estudo mostram que esses middlewares devem possuir características que lhes permitem uma melhor adaptação às necessidades das aplicações e à natureza dos ambientes móveis. Os middlewares existentes pouco abordam a questão da segurança. A segurança ainda é um problema complexo que deve ser gerido em todos os níveis de um sistema distribuído móvel, incluindo novos mecanismos. Com base nessa análise, foi desenvolvido um modelo de gerência de segurança que implementa um mecanismo de autenticação mútua, confidencialidade, detecção de intruso e controle de acesso em ambientes móveis. O objetivo é garantir a confiabilidade, a disponibilidade de serviços e a privacidade do usuário através da tecnologia PET - Privacy-Enhancing Tecnologies. A idéia é fundamentada em agentes interceptadores e autoridades de segurança que distribuem tíquetes de segurança e controlam o acesso a recursos e espaços de tuple do ambiente. O estudo de caso apresentou resultados satisfatórios que permitem julgar a pertinência do modelo proposto. O modelo será integrado a um sistema de e-saúde. / The work exploits the security management and the cooperation of applications in mobile distributed systems. In this context a study of different mobile middleware is made. The study examines their capacities to face the challenges of mobility and security issues. The analysis shows that the existing middleware has very few approaches on security problems; security is still a complex issue to be managed in all the levels of mobile distributed system including new mechanisms. Based on this analysis, a security management model is developed that implements a mechanism for mutual authentication, confidentiality, intrusion detection, access control of mobile agents in mobile environments, ensures services availability and user privacy, through technology PET (Privacy-Enhancing Technologies). The idea is based on interceptor agents and security authorities that distribute security tickets and control the access to resources and Tuple spaces in mobile environment. The proposed model presents good performance and is integrated to an e-health system: Relationship Management with Chronic Patient GRPC.

Introdução: Ativação exacerbada de processos excitatórios mediados por NMDA e excesso de inibição mediada por GABA são descritos, respectivamente, nas fases agudas e subagudas após o traumatismo cranioencefálico (TCE). No entanto, existem poucos estudos a respeito do funcionamento desses circuitos na fase crônica do TCE. Objetivo: Avaliar a excitabilidade cortical (EC) de pacientes em fase crônica que sofreram TCE, especificamente diagnosticados com lesão axonial difusa (LAD). Métodos: Todos os 31 pacientes adultos foram avaliados após 1 ano, pelo menos, do TCE moderado ou grave. Inicialmente, os pacientes foram submetidos à avaliação de funções executivas - atenção, memória, fluência verbal e velocidade de processamento de informação - por meio de bateria neuropsicológica. Em seguida, a avaliação da EC foi realizada utilizando-se uma bobina circular para aplicar pulsos simples e pareados de estimulação magnética transcraniana na região cortical representativa do abdutor curto do polegar (pollicis brevis) na área M1 de ambos hemisférios. Os parâmetros de EC medidos foram: Limiar Motor de Repouso (LMR), Potenciais Evocados Motores (PEM), Inibição Intracortical de Intervalo Curto (IICIC) e Facilitação Intracortical (FIC). Todos os dados foram comparados aos dados normativos de EC já descritos na literatura e também aos de um grupo controle de pessoas saudáveis. Resultados: Não houve diferença significativa entre os hemisférios direto e esquerdo. Desta forma, os dados foram analisados de forma agrupada (\"pooled data\"). Os valores de LMR e FIC dos pacientes com LAD estavam dentro dos valores de normalidade. No entanto, os valores de PEMs a 120% do LMR, a 140% do LMR e IICIC estavam aumentados (respectivamente p=0,013; p=0,012; p < 0,001): PEM-120% LAD 524,95 [365,42 ; 616,66] versus Controles 303,50 [241,49 ; 399,19]; PEM-140% LAD 1150,00 [960,56 ; 1700,00] vs Controles 670,5 [575,43 ; 1122,78] e IICIC LAD 1,09 [0,82 ; 1,35] vs Controles 0,34 [0,28 ; 0,51]; pp02-Rel LAD 0,85 [0,64 ; 1,36] vs Controles 0,28 [0,20 ; 0,37]; pp04-Rel LAD 1,03 [0,88 ; 1,34] vs Controles 0,38 [0,29 ; 0,62] - sugerindo um possível desarranjo no sistema inibitório (p < 0.001). Os achados neuropsicológicos mostraram alterações na memória, atenção e velocidade de processamento de informação, mas possuíam correlação fraca com os dados de EC. Conclusão: Como os processos inibitórios envolvem circuitos mediados por GABA, além de outros, existe a possível inferência de que a própria fisiopatologia do LAD (rompimento de axônios) possa depletar GABA contribuindo com a desinibição do sistema neural na fase crônica do LAD / Background: Overactivation of NMDA-mediated excitatory processes and excess of GABA-mediated inhibition are described after a brain injury on the acute and subacute phases, respectively. Nevertheless, there are few studies regarding the circuitry on the chronic phase of brain injury. Objective: To evaluate the cortical excitability (CE) on the chronic phase of Traumatic Brain Injury (TBI) victims, specifically diagnosed with Diffuse Axonal Injury (DAI). Method: All 31 adult patients were evaluated after one year, at least, from the moderate and severe TBI. First, all patients underwent a broad neuropsychological assessment to evaluate executive functions - attention, memory, verbal fluency and information processing speed. Then, subsequently, the CE assessment was performed with a circular coil applying single-pulse and paired-pulse transcranial magnetic stimulation over the cortical representation of the abductor pollicis brevis muscle on M1 of both hemispheres. The CE parameters measured were: Resting Motor Threshold (RMT), Motor-Evoked Potentials (MEP), Short Interval Intracortical Inhibition (SIICI), and Intracortical Facilitation (ICF). All data were compared to normative data previously described on literature and to a control group that consisted of healthy subjects. Results: No significant difference between Left and Right hemispheres were found on these DAI patients. Therefore, parameters were analyzed as pooled data. Values of RMT and ICF from DAI patients were found within the normality. However, MEPs and SIICI values were higher on DAI patients (respectively p=0,013; p=0,012; p < 0,001): MEP-120% DAI 524,95 [365,42 ; 616,66] versus Control 303,50 [241,49 ; 399,19]; MEP-140% DAI 1150,00 [960,56 ; 1700,00] vs Control 670,5 [575,43 ; 1122,78] and SIICI DAI 1,09 [0,82 ; 1,35] vs Control 0,34 [0,28 ; 0,51]; pp02-Rel DAI 0,85 [0,64 ; 1,36] vs Control 0,28 [0,20 ; 0,37]; pp04-Rel DAI 1,03 [0,88 ; 1,34] vs Control 0,38 [0,29 ; 0,62] - suggesting a disarranged inhibitory system (p < 0.001). The neuropsychological findings had weak correlation with CE data. Conclusion: As inhibition processes also involve GABA-mediated circuitry, it is likely to infer that DAI pathophysiology itself (disruption of axons) may deplete GABA contributing to a disinhibition of the neural system on the chronic phase of DAI

Os modelos experimentais reproduzem doenças que acometem seres humanos, sendo de extrema importância porque possibilitam o estudo da patogênese e abordagem terapêutica dessas enfermidades. Nesse grupo inclui-se o modelo experimental de esclerodermia induzida pela imunização de coelhos com colágeno V humano provocando alterações histológicas (pele, pulmão e rim) similares àquelas observadas em humanos. As doenças auto-imunes têm sua etiologia desconhecida e são particularmente caracterizadas pela presença de auto-anticorpos no soro. Nesse aspecto, 90 a 95% dos pacientes com esclerodermia apresentam algum auto-anticorpo contra antígenos intracelulares (proteínas nucleolares RNA polimerase I, II e III, Scl-70, centriolares ou golginas) ou da matriz extracelular (colágeno). O presente estudo tem como objetivo avaliar a resposta imunológica nos animais do modelo experimental de esclerodermia. Para tanto, o soro dos animais foram testados quanto à presença de auto-anticorpos e de outros fatores imunológicos séricos que indicassem um processo imunológico ativo paralelo às lesões teciduais em desenvolvimento e incluiu: pesquisa de anticorpos anticolágenos V, III e I, imunocomplexos circulantes, fator reumatóide, níveis de complemento, fatores antinucleares (FAN) por imunofluorescência indireta em células HEp-2 e caracterização dos antígenos alvos por immunoblot. A análise da resposta imune revelou que as alterações histológicas do pulmão, rim e pele se desenvolviam com o aumento dos níveis séricos de anticorpos anti-colágeno V. Além disso, todos os animais imunizados com Col V apresentavam anticorpos para outros tipos de colágeno. Esses animais desenvolveram uma marcante resposta imunológica a antígenos intracelulares com 100% de positividade para o FAN e presença de imunocomplexos nos soros obtidos 30, 75 e 120 dias pós-imunização quando comparados a dois grupos controles (albumina e adjuvante completo de Freud). Todos os animais do grupo Col V apresentaram na IFI padrão citoplasmático Golgi símile e, em 10% deles, reatividade adicional aos centríolos. Ambos auto-anticorpos são raros, mas já descritos em pacientes com esclerodermia. A pré-absorção dos soros desses animais com Col V não interferiu no resultado do FAN. A caracterização dos antígenos alvos mostrou uma reatividade uniforme a proteínas de alto peso molecular de células epiteliais humanas (maior ou igual 175 kDa) que progredia com o tempo de imunização. Eluatos ácidos contendo os anticorpos anti-fração 175 kDa reproduziram o padrão de IFI igual ao soro original. As análises demonstram que a imunização com Col V humano em coelhos resulta numa resposta imunológica exuberante e que se caracteriza pela presença de auto-anticorpos a componentes intracelulares. / Experimental models for human diseases are of utmost importance, since they allow the study of their pathogenesis and therapeutic approach. In this group we can include the experimental model of collagen V-induced scleroderma, in rabbits, with histological alterations (skin, lung and kidney) similar to those observed in humans. Auto-immune diseases have an unknown etiology, and are characterized by the presence of auto-antibodies in serum. In this aspect, 90%-95% of the patients with scleroderma present some kind of auto-antibody against intracellular antigens (RNA polymerase I, II and III nucleoproteins, Scl-70, centriolar or golgins) or to components of the extracellular matrix (collagen). This study aims to assess the immune response of the animal subjects in a scleroderma experimental model. The animals sera were tested for auto-antibodies and other serum immunological factors that would point to an active immunological process, parallel to the developing tissue lesions, including anti-collagen V, III and I antibodies, circulating immune complexes, rheumatoid factor, complement levels, antinuclear antibodies (ANA) by indirect immunofluorescence in HEp-2 (IFI) cells, and characterization of target antigens with an immunoblot. The analysis of the immune response in the studied animals revealed that histological alterations in lungs, kidneys and skin developed with an increase of the serum levels of anti-collagen V antibodies. Furthermore, all the Col Vimmunized animals presented antibodies against other types of collagen as well. These animals also developed a strong immune response against intracellular antigens, being 100% positive for ANA, showing also immune complexes in sera obtained 30, 75 and 120 days after immunization with Col V, when compared to the control groups (albumin and Freunds complete adjuvant). All the animals from the Col V group showed a cytoplasmic pattern at the IFI, Golgi simile and, in 10% of the cases, additional reactivity to the centrioles. Both auto-antibodies are rare, yet were already described in patients with scleroderma. The pre-absorption of these animals sera with Col V did not interfere with the ANA reactivity. The characterization of the target antigens showed a uniform reactivity to high molecular weight proteins of human epithelial cells (> or = 175 kDa), which progressed with the immunization time. Acid eluats containing antibodies against the 175 kDa fraction reproduced the same IFI reactivity pattern of the original serum. The results demonstrate that immunization of rabbits with human Col V results in an exuberant immune response, characterized by the presence of autoantibodies against intracellular components.

Introdução: Os afro-brasileiros compreendem um grupo de negros e pardos com uma ancestralidade diversa. Como as diferenças raciais podem estar associadas a apresentações distintas, torna-se relevante realizar uma análise de associações clínicas e sorológicas de pacientes afro-brasileiros com esclerose sistêmica (ES). Objetivos: Analisar a apresentação clínica e laboratorial, características demográficas e sobrevida dos afro-brasileiros com ES. Métodos: Foram avaliados soros de 260 pacientes adultos com ES (57 afro-brasileiros e 203 brancos). Pacientes com síndromes de sobreposição foram excluídos. Dados clínicos e demográficos foram obtidos de um banco de dados de registros eletrônicos. A análise laboratorial incluiu anti-CENP-A/ CENP-B, Scl70, RNA polimerase III, Ku, fibrilarina, Th/To, PM/Scl75 e PM/Scl100 por line imunoblotting e anticorpos antinucleares por imunofluorescência indireta em células HEp-2. Resultados: Em relação aos brancos, os pacientes afro-brasileiros com ES apresentaram menor tempo de doença (9,0±5,4 anos vs. 11,3±7,5 anos, P=0,001), maior frequência do padrão nucleolar (28% vs. 13%, P=0,008) e menores frequências do padrão centromérico (14% vs. 29%, P=0,026) e CENP-B (18% vs. 34%, P=0,017). Comparações adicionais entre grupos étnicos de acordo com a forma clínica revelaram que pacientes afro-brasileiros com ES difusa apresentaram maior frequência de hipertensão pulmonar (P=0,017), envolvimento cardíaco (P=0,037), padrão nucleolar (P=0,036) e anticorpos antifibrilarina (P=0,037). De maneira diferente foi observado para a forma limitada apenas uma menor frequência de envolvimento esofágico (P=0,050) e padrão centromérico (P=0,049). A análise de sobrevida mostrou que os afro-brasileiros apresentaram maior mortalidade quando ajustados para sexo e forma clínica (risco relativo 3,65; intervalo de confiança de 95% 1,05-12,62, P=0,041). Conclusão: Os pacientes afro-brasileiros com ES, apesar de sua forte impressão de ancestralidade europeia, apresentam características distintas de acordo com a forma clínica e uma doença mais grave do que os brancos, com um padrão muito semelhante ao descrito para negros de outros países / Introduction: African-Brazilians comprise a group of blacks and \"pardos\" with a diverse ancestry. As racial differences can be associated with distinct presentations, it becomes relevant to assess the clinical and serological associations of African-Brazilians with systemic sclerosis (SSc). Objectives: To analyze clinical and laboratory presentation, demographic features and survival of Afro-Brazilians with SSc. Methods: Sera from 260 adult SSc patients (57 African-Brazilians and 203 whites) were evaluated. Patients with overlap syndromes were excluded. Clinical and demographic data were obtained from an electronic register database. Laboratory analysis included: anti-CENPA/CENP-B, Scl70, RNA polymerase III, Ku, fibrillarin, Th/To, PM/Scl75 and PM/Scl100 by line immunoassay and antinuclear antibodies by indirect immunofluorescence on HEp-2 cells. Results: In relation to whites, African-Brazilian patients with SSc presented shorter disease duration (9.0±5.4 years vs. 11.3±7.5 years, P=0.001), higher frequency of nucleolar pattern (28% vs. 13%, P=0.008) and lower frequencies of centromeric pattern (14% vs. 29%, P=0.026) and CENP-B (18% vs. 34%, P=0.017). Further comparison of ethnic groups according to subsets revealed that African-Brazilian patients with diffuse SSc presented higher frequency of pulmonary hypertension (P=0.017), heart involvement (P=0.037), nucleolar pattern (P=0.036) and anti-fibrillarin antibodies (P=0.037). A different pattern was observed for the limited subset with solely a lower frequency of esophageal involvement (P=0.050) and centromeric pattern (P=0.049). Survival analysis showed that African-Brazilians had a higher mortality, when adjusted for gender and clinical subset (relative risk 3.65, confidence interval 95% 1.05-12.62, P=0.041). Conclusion: African-Brazilian patients with SSc, despite their strong imprint of European ancestry, have distinct characteristics according to clinical subset and an overall more severe disease than whites, with a pattern very similar to the described for blacks from other countries