A fibrilação, atrial ou ventricular, é caracterizada por uma desorganização da atividade elétrica do músculo. O coração, que normalmente contrai-se globalmente, em uníssono e uniforme, durante a fibrilação contrai-se localmente em várias regiões, de modo descoordenado. Para estudar qualitativamente este fenômeno, é aqui proposto um novo modelo matemático, mais simples do que os demais existentes e que, principalmente, admite uma representação singela na forma de circuito elétrico equivalente. O modelo foi desenvolvido empiricamente, após estudo crítico dos modelos conhecidos, e após uma série de sucessivas tentativas, ajustes e correções. O modelo mostra-se eficaz na simulação dos fenômenos, que se traduzem em padrões espaciais e temporais das ondas de excitação normais e patológicas, propagando-se em uma grade de pontos que representa o tecido muscular. O trabalho aqui desenvolvido é a parte básica e essencial de um projeto em andamento no Departamento de Engenharia Elétrica da EESC-USP, que é a elaboração de uma rede elétrica ativa, tal que possa ser estudada utilizando recursos computacionais de simuladores usualmente aplicados em projetos de circuitos integrados / Atrial and ventricular fibrillation are characterized by a disorganized electrical activity of the cardiac muscle. While normal heart contracts uniformly as a whole, during fibrillation several small regions of the muscle contracts locally and uncoordinatedly. The present work introduces a new mathematical model for the qualitative study of fibrillation. The proposed model is simpler than other known models and, more importantly, it leads to a very simple electrical equivalent circuit of the excitable cell membrane. The final form of the model equations was established after a long process of trial runs and modifications. Simulation results using the new model are in accordance with those obtained using other (more complex) models found in the related literature. As usual, simulations are performed on a two-dimensional grid of points (representing a piece of heart tissue) where normal or pathological spatial and temporal wave patterns are produced. As a future work, the proposed model will be used as the building block of a large active electrical network representing the muscle tissue, in an integrated circuit simulator

Neste trabalho estudamos a dinâmica assintótica não linear de algumas equações parabólicas do tipo reação-difusão sob perturbações nos parâmetros e perturbações singulares no domínio do tipo dumbbell. Mais precisamente, trataremos dos atratores provenientes destes problemas, buscaremos compreender a dependência destes conjuntos assintóticos de estados em relação ao parâmetro, investigando a continuidade com taxa dos mesmos. O programa que executaremos para obtenção da taxa de continuidade dos atratores, bem como de toda a estrutura, mostra-nos fortes propriedades de dissipatividade exponencial de alguns semigrupos / In this work we study the asymptotic nonlinear dynamical of some reaction-diffusion parabolic equations under perturbations in parameter and singular perturbations in a dumbbell domain. More precisely, we treat of the attractors from these problems, we seek understand the dependence these asymptotic set of states in relationship the parameter, investigating continuity with rate. The program that we will follow to prove the continuity of the attractors with rate well as the entire structure, we show that these semigroups possess strong exponential dissipative properties

Orientador: Roberto André Kraenkel / Banca: Gilberto Corso / Banca: Cláudia Pio Ferreira / Banca: Fernando Fagundes Ferreira / Banca: Francisco Antonio Bezerra Coutinho / Resumo: Este trabalho é composto de estudos independentes, mas seus temas são conectados entre si. Ele foi feito baseando-se no estudo de equações de reação-difusão e em reação-difusão-advecção. Vários modelos foram utilizados para representar populações e apresentam características em comum. As populações representadas por esses modelos difundem, crescem e saturam de forma semelhante a equação de Fisher-Kolmogorov e Lotka-Volterra e foram modeladas usando condições de contorno de Dirichlet. Domínios limitados e ilimitados foram usados para que melhor representassem as devidas e diferentes aplicações de dados coletados em campo e publicados em periódicos. Esse trabalho também leva em conta a aplicabilidade à habitats fragmentados, isoladas e não-isoladas. Como foco principal temos o estudo do movimento de populações que vivem nesses habitats mostrando que a qualidade e distribuição deles afeta no movimento das populações / Abstract: This thesis consists on independent studies, but its subjects are interconnected. It has been based on the study of reaction-diffusion-advection equations. Several models were used to represent populations and have some characteristics in common. The populations represented by the models spread, grow, and saturate in a way similar to that described by the Fisher-Kolmogorov and Lotka-Volterra equations, and were modeled using Dirichlet boundary conditions. Limited and unlimited domains were used to better represent the necessary applications and different data collected in the field and published in journals. This work also takes into account the applicability to fragmented habitats, isolated and not isolated. As the main focus we study the movement of populations living in these habitats, showing that the quality and distribution affects them the movement of populations / Doutor

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-04-05Bitstream added on 2014-06-13T19:25:53Z : No. of bitstreams: 1 azevedo_fs_dr_ift.pdf: 964901 bytes, checksum: 0ded483f0f1fa4571a038df930452981 (MD5) / Este trabalho é composto de estudos independentes, mas seus temas são conectados entre si. Ele foi feito baseando-se no estudo de equações de reação-difusão e em reação-difusão-advecção. Vários modelos foram utilizados para representar populações e apresentam características em comum. As populações representadas por esses modelos difundem, crescem e saturam de forma semelhante a equação de Fisher-Kolmogorov e Lotka-Volterra e foram modeladas usando condições de contorno de Dirichlet. Domínios limitados e ilimitados foram usados para que melhor representassem as devidas e diferentes aplicações de dados coletados em campo e publicados em periódicos. Esse trabalho também leva em conta a aplicabilidade à habitats fragmentados, isoladas e não-isoladas. Como foco principal temos o estudo do movimento de populações que vivem nesses habitats mostrando que a qualidade e distribuição deles afeta no movimento das populações / This thesis consists on independent studies, but its subjects are interconnected. It has been based on the study of reaction-diffusion-advection equations. Several models were used to represent populations and have some characteristics in common. The populations represented by the models spread, grow, and saturate in a way similar to that described by the Fisher-Kolmogorov and Lotka-Volterra equations, and were modeled using Dirichlet boundary conditions. Limited and unlimited domains were used to better represent the necessary applications and different data collected in the field and published in journals. This work also takes into account the applicability to fragmented habitats, isolated and not isolated. As the main focus we study the movement of populations living in these habitats, showing that the quality and distribution affects them the movement of populations

Submitted by Renato Coutinho (renatomc@ift.unesp.br) on 2016-08-23T17:20:11Z No. of bitstreams: 1 Coutinho RM - PhD Thesis IFT 2015.pdf: 13482267 bytes, checksum: 45f0c36912e49b3e829c6d4b6168c91f (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-26T14:56:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 coutinho_rm_dr_ift.pdf: 13482267 bytes, checksum: 45f0c36912e49b3e829c6d4b6168c91f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-26T14:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 coutinho_rm_dr_ift.pdf: 13482267 bytes, checksum: 45f0c36912e49b3e829c6d4b6168c91f (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Esta tese aborda a dinâmica de populações biológicas estruturadas. Essas estruturas podem ser quaisquer características que distinguam indivíduos da mesma população: sexo, idade, estágio, tamanho, localização espacial. Exploramos uma variedade de sistemas ecológicos e estratégias de modelagem, trabalhando com biólogos e ecólogos em problemas específicos. Estudamos alguns modelos espaciais explícitos para dispersão em conexão com estrutura de estágio. Isto inclui um modelo de equaçõesintegrais a diferenças para a invasão de moscas varejeiras no Brasil durante os anos 70, parametrizado com dados tanto de laboratório quanto de campo para prever \emph{a posteriori} a velocidade de invasão, obtendo boa concordância. Também estudamos o fenômeno conhecido como desconexão de \emph{habitat}, em que indivíduos imaturos de espécies com história de vida complexa, tais como anfíbios dependentes de cursos d'água para reproduzir, são fisicamente separados do seu \emph{habitat} adulto, o que aumenta sua mortalidade drasticamente e pode levar a um limiar de extinção. Investigamos ainda um modelo para migração a partir de uma mancha em uma paisagem com forte sazonalidade, onde a dispersão é possível somente durante uma parte do ano, levando a regimes distintos dependendo da duração dessa estação em relação ao tempo característico de difusão na matriz. Atacamos também problemas envolvendo a coexistência de espécies em comunidades, começando com a dinâmica de coexistência de duas espécies relacionadas por mutualismo intraguilda -- predadores de um recurso comum compartilhado, mas que se beneficiam da presença uma da outra devido ao aumento da eficiência de predação, levando a coexistência estável. Além disso, desenvolvemos um modelo eco-epidemiológico para a transmissão de malária na mata Atlântica, que incorpora fatores ecológicos na taxa de picadas e tamanho da população de mosquitos.Este modelo é parametrizado com dados e explica a ausência da transmissão de malária nesta região, em contraste ao modelo de Ross-MacDonald. Introduzimos um novo quadro teórico para prever a dinâmica populacional de animais de sangue frio levando em conta a variação de temperatura e a estrutura de estágios. Em particular, incorporamos características de história de vida (taxas de nascimento, morte e desenvolvimento) e sua resposta à temperatura a um modelo de dinâmica de populações, aplicando-o a duas questões: viabilidade da população e competição intra\hyp específica dependente de temperatura. Finalmente, exploramos a dinâmica de comunidades predador-presa nas quais cada população é composta por muitas espécies. Presas podem investir mais em defesa contra predadores às custas de uma menor taxa de crescimento, ao passo que predadores podem ser mais ou menos seletivos, porém os mais seletivos são mais eficientes. Essas características variam ao longo de um eixo contínuo, com cada valor correspondendo a uma espécie. Embora a teoria tradicional simplifique o sistema modelando apenas médias e variâncias, nós seguimos a dinâmica do sistema completo para descobrir como distribuições de características com grande variância, especialmente as bimodais, alteram os resultados da dinâmica de comunidades.Observamos vários tipos de dinâmica, e determinamos sob quais circunstâncias espera-se ver diferenças drásticas entre os modelos usuais e o nosso. / This thesis broaches the dynamics of structured biological populations. These structures consist of anything that distinguishes individuals of the same population: sex, age, stage, size, spatial location, individual characteristics, etc. We explored a wide range of ecological systems and modeling approaches, working closely with biologists and ecologists in problems arising in specific contexts. We studied some spatially explicit models for dispersal in connection with stage structure. Those include an integrodifference model for a blowfly invasion in Brazil during the 1970s, parametrized with laboratory and reanalyzed field data to predict a posteriori the invasion speed, obtaining a reasonable agreement. We also study the phenomenon known as habitat split, where immature individuals of species with complex life history, such as amphibians dependent on water streams to reproduce, are physically separated from their adult habitat, what can increase their mortality dramatically and lead to sharp extinction thresholds. We also investigate a model for population migration from a patch in a scenario of strong seasonality, where dispersal is possible only during part of the year, leading to distinct scenarios depending on that duration relative to the characteristic time for diffusion into the matrix. Then we look at problems involving coexisting species in communities, beginning with the dynamics and coexistence of two species engaging in intraguild mutualism, in which they are both specialist predators on a common, shared resource, but benefit from each other’s presence because of increased predation efficiency, leading to stable coexistence. We also develop an eco-epidemiological model for malaria transmission in the Atlantic Forest that incorporates feedbacks from ecological factors into biting rate and mosquito population size. Parametrized with data, it explains the absence of malaria transmission in the area, in contrast to the Ross-MacDonald model. We introduce a novel framework to predict the population dynamics of cold-blooded animals taking into account temperature variation and stage structure. We use individual life-history traits (birth, death and development rates) and their response to temperature to parametrize the population dynamics model, applying it to two sets of questions: population viability and (temperature-dependant) intra-specific competition. Finally, we explore the dynamics of predator-prey communities in which each population is composed by many species, characterized by their traits. Prey can invest more in defense against predators, at the cost of slower growth, while predators can be more or less selective on which prey it feeds on, but selective predators are more efficient. These traits can vary along a range of values, each species corresponding to a trait value. While traditional theory simplifies the description of the system by modeling only the aggregate measures of the distribution of traits in the population, we follow the dynamics of the whole system in order to learn how trait distributions with large variance, especially bimodal ones, change the outcomes of the community dynamics. We observe a range of behaviors, and characterize under which circumstances we expect to see drastic deviations from the usual aggregate models. / FAPESP: 2010/09464-1

Neste trabalho estudamos a dinâmica assintótica não linear de algumas equações parabólicas do tipo reação-difusão sob perturbações nos parâmetros e perturbações singulares no domínio do tipo dumbbell. Mais precisamente, trataremos dos atratores provenientes destes problemas, buscaremos compreender a dependência destes conjuntos assintóticos de estados em relação ao parâmetro, investigando a continuidade com taxa dos mesmos. O programa que executaremos para obtenção da taxa de continuidade dos atratores, bem como de toda a estrutura, mostra-nos fortes propriedades de dissipatividade exponencial de alguns semigrupos / In this work we study the asymptotic nonlinear dynamical of some reaction-diffusion parabolic equations under perturbations in parameter and singular perturbations in a dumbbell domain. More precisely, we treat of the attractors from these problems, we seek understand the dependence these asymptotic set of states in relationship the parameter, investigating continuity with rate. The program that we will follow to prove the continuity of the attractors with rate well as the entire structure, we show that these semigroups possess strong exponential dissipative properties

Orientador: Marcelo Martins dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:53:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoAntoniodos_D.pdf: 739129 bytes, checksum: f677894f21ef1223fced35636869835d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho provamos a existência de solução global para um sistema não linear constituído de duas equações parabólicas acopladas a duas equações diferenciais ordinárias. Tal sistema modela um processo de combustão em um meio poroso com duas camadas, em que os efeitos de compressibilidade são desprezados, mas a troca de calor entre as camadas, bem como a propagação de calor por convecção são levadas em conta. Supondo que os dados iniciais são lipschitzianos, limitados e pertencentes a algum espaço , 1 < < ?, obtivemos solução clássica para o problema / Abstract: In this work we prove the existence of a global solution for a nonlinear system consisting of two parabolic equations coupled to two ordinary differential equations. Such a system models a combustion process in a porous medium with two layers in which compressibility effects are neglected, but heat transfer between the layers as well as heat conduction are taken into a account. We obtained a classical solution under the assumptions that the initial data is bounded, Lipschitz and belongs to some space, with 1 < < ? / Doutorado / Matematica / Doutor em Matemática

A fibrilação, atrial ou ventricular, é caracterizada por uma desorganização da atividade elétrica do músculo. O coração, que normalmente contrai-se globalmente, em uníssono e uniforme, durante a fibrilação contrai-se localmente em várias regiões, de modo descoordenado. Para estudar qualitativamente este fenômeno, é aqui proposto um novo modelo matemático, mais simples do que os demais existentes e que, principalmente, admite uma representação singela na forma de circuito elétrico equivalente. O modelo foi desenvolvido empiricamente, após estudo crítico dos modelos conhecidos, e após uma série de sucessivas tentativas, ajustes e correções. O modelo mostra-se eficaz na simulação dos fenômenos, que se traduzem em padrões espaciais e temporais das ondas de excitação normais e patológicas, propagando-se em uma grade de pontos que representa o tecido muscular. O trabalho aqui desenvolvido é a parte básica e essencial de um projeto em andamento no Departamento de Engenharia Elétrica da EESC-USP, que é a elaboração de uma rede elétrica ativa, tal que possa ser estudada utilizando recursos computacionais de simuladores usualmente aplicados em projetos de circuitos integrados / Atrial and ventricular fibrillation are characterized by a disorganized electrical activity of the cardiac muscle. While normal heart contracts uniformly as a whole, during fibrillation several small regions of the muscle contracts locally and uncoordinatedly. The present work introduces a new mathematical model for the qualitative study of fibrillation. The proposed model is simpler than other known models and, more importantly, it leads to a very simple electrical equivalent circuit of the excitable cell membrane. The final form of the model equations was established after a long process of trial runs and modifications. Simulation results using the new model are in accordance with those obtained using other (more complex) models found in the related literature. As usual, simulations are performed on a two-dimensional grid of points (representing a piece of heart tissue) where normal or pathological spatial and temporal wave patterns are produced. As a future work, the proposed model will be used as the building block of a large active electrical network representing the muscle tissue, in an integrated circuit simulator

Neste trabalho estudamos problemas de reação-difusão semilineares do tipo \'u IND..t(x, t) = \'DELTA\'u(x, t)+ f (u(x, t)), x \'PERTENCE A\' \'OMEGA\' \'PARTIAL\' U/\'PARTIAL\'V (x, t) = 0, x \'PERTENCE A\' \'PARTIAL\'\' OMEGA\'. Desenvolvemos uma teoria abstrata para a obtenção da continuidade da dinâmica assintótica de (P) sob perturbações singulares do domínio espacial W e aplicamos a uma série de exemplos dos assim chamados domínios finos / In this work we study semilinear reaction-diffusion problems of the type \'u IND.t(x, t) = \'DELTA\'u(x, t)+ f (u(x, t)), x \' PERTENCE A\' \'OMEGA\' \'PARTIAL\'u/\'ARTIAL\' v (x, t) = 0, x \"PERTENCE A\' \'PARTIAL\' \' OMEGA\' We develop a abstract theory to obtain the continuity of the asymptotic dynamics of (P) under singular perturbations of the spatial domain W and we apply that to many examples in thin domains

Neste trabalho estudamos a dinâmica assintótica de uma classe de equações diferenciais de reação-difusão definidas em abertos de \'R POT. 3\' arbitrários, limitados ou não, com condições de fronteira de Dirichlet. Utilizando a técnica de estimativas de truncamento, como nos artigos de Prizzi e Rybakowski, mostramos a existência de atratores globais / In this work we study the asymptotic behavior of a class of semilinear reaction-diffusion equations defined on an arbitrary open set of R3, bounded or not, with Dirichlet boundary conditions. Using the tail-estimates technic based on papers of Prizzi and Rybakowski, we prove existence of global attractors