Made available in DSpace on 2016-01-13T13:28:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1996. Added 1 bitstream(s) on 2016-01-13T13:31:57Z : No. of bitstreams: 1 000026725.pdf: 2463119 bytes, checksum: 982fc4e48f2643f56d6c0c32d87644b8 (MD5)

Orientador: Ruben Aldrovandi. / Doutor

Desde que surgiu, o computador vem sendo utilizado na modelagem de fenômenos em todas as áreas do conhecimento. Em neurociências, a modelagem computacional é utilizada para descrever, reproduzir e fazer previsões sobre o comportamento dos diferentes componentes do sistema nervoso. Assim como em outras áreas das ciências, este procedimento tem-se mostrado eficiente no estudo e aprimoramento das teorias a respeito da função cerebral. Com o crescente aumento do poder computacional, maiores e mais detalhados modelos podem ser construídos com um grau de realismo biológico cada vez maior. Neste trabalho, apresentamos modelos computacionais biologicamente plausíveis de neurônios corticais do sistema somestésico primário. Os modelos foram construídos com base no formalismo de Hodgkin-Huxley para a implementação de canais iônicos e na técnica de compartimentalização de Rall para modelar sua extensão espacial. Os parâmetros foram ajustados a partir de resultados experimentais 'in vivo' e 'in vitro' com neurônios, retirados da literatura. Os resultados das simulações mostraram que os modelos são biologicamente aceitáveis e de qualidade superior a de outros modelos construídos anteriormente, possibilitando a construção de modelos de redes neuronais em larga escala mais precisos. / Since its appearance, the computer has been used to model phenomena in all areas of knowledge. In neuroscience, computer modeling is used to describe, reproduce and predict behaviors of different components of the nervous system. As well as in other areas of sciences, this procedure has been shown to be efficient in the study and improvement of theories on brain function. With the increasing power of computers, larger and more detailed models can be constructed with an increasing degree of biological realism. In this work, we present biologically plausible computer models of cortical neurons from the primary somatosensory system. The models have been implemented based on the Hodgkin-Huxley formalism for ionic channels and the Rall´s compartmental technique for spatial extent. The parametrs have been adjusted based on in vivo and in vitro experimental results taken from the literature. Simulation results have shown that the models are biologically acceptable and of superior quality in comparison with previous models, allowing the construction of more precise large-scale neuronal network models.

Orientador: Othon Cabo Winter / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Silvia Maria Giuliatti Winter / Banca: Julio Ignácio Bueno de Camargo / Banca: Teresinha de Jesus Stuchi / Resumo: Em geral, pequenos corpos do sistema solar, como asteroides e cometas, têm uma forma muito irregular, o que afeta significativamente o seu potencial gravitacional, dificultando os estudos da dinâmica ao redor destes corpos. Uma primeira aproximação é a expansão em harmônicos esféricos, onde os termos C20 e o C22 caracterizam a irregularidade do corpo. Usamos essa aproximação em superfícies de secção de Poincaré para estudar as regiões próximas ao planeta anão Haumea, onde foi observado um anel. A partir do mapeamento feito pela técnica de superfície de secção de Poincaré, foi possível identifi- car Famílias de órbitas periódicas e regiões estáveis. Duas Famílias de órbitas periódicas foram destacadas, a primeira uma Família de segundo tipo associada à ressonância 1:3 (Família ressonante) e a segunda uma Família de primeiro tipo (Família central). As simulações indicam que as partículas do anel podem estar em órbitas da Família central. Já a Família ressonante, não pode ser responsável pelo anel devido a excentricidade de suas órbitas e da sua posição. Para simular de forma mais realista a irregularidade de um pequeno corpo, é usada uma melhor aproximação para o cálculo do potencial gravitacional. O modelo de concentração de massa, ou modelo de mascons, é uma aproximação discreta da forma de um corpo, capaz de simular um potencial irregular, assimétrico e tridimensional. A esse modelo é aplicada a superfície de secção de Poincaré, com o objetivo de estudar a dinâmica da região... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In general, small bodies of the Solar system, e.g. asteroids and comets, have a very irregular shape. This feature affects significantly the gravitational potential around these irregular bodies, which hinders dynamical studies. A first approximation is an expansion in spherical harmonics, where C20 and C22 characterize the irregularity of the body. This approach is used on Poincaré surfaces of sections to study regions close to the dwarf planet Haumea. This regions are where the observed ring. By the technique of Poincaré surface of section, it was identified Families of periodic orbits and stable regions. Two Families of periodic orbits were studied, the first Family is a second type associated with the 1:3 resonance (resonant Family) and the second Family is a first type (central Family). During the simulations the ring particles can be in orbits of the central Family. But the resonant Family can not be responsible for the ring due the eccentricity and position of their orbits. In order to more realistically simulation of the irregularity of the body, a better approximation is necessary for the computation of the gravitational potential. The mass concentration model, or mascon model, is a discrete approximation of the shape of a body. This model simulates an irregular, asymmetric and three-dimensional potential. This model was applied in a Poincaré surfaces of section, mainly to study the dynamics of the region close to the asteroid 4179 Toutatis. Four Families of ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Made available in DSpace on 2016-05-17T16:51:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-03-27. Added 1 bitstream(s) on 2016-05-17T16:54:31Z : No. of bitstreams: 1 000857078.pdf: 1812962 bytes, checksum: bde14a09d566d4e85bd92430eb397f6f (MD5) / Utilizamos as abordagens de potencial e massa efetiva e a de espaço de fase quântico para caracterizar propriedades da molécula magnética de Fe8. Na abordagem de potencial e massa efetiva obtemos a altura da barreira do estado fundamental, o hiato de energia devido ao tunelamento, a medida da temperatura de crossover, o campo magnético de pareamento de níveis e o de saturação. Na descrição de espaço de fase quântico, estudamos qualitativamente as correlações entre o par de variáveis envolvidas através das funções de Wigner e Husimi, calculamos o hiato de energia associado ao tunelamento e fornecemos uma medida via funcional de entropia para a correlação entre as variáveis momento angular e ângulo e sua respectiva intepretação / We have used an angle-based description and the quantum discrete phase space formalism to characterize Fe8 cluster properties. Through the angle-based approach we have calculated the the ground state barrier height, the energy splitting of the two lowest levels, the crossover temperature, the matching and the saturation magnetic field intensities. With the quantum phase space approach we also have used the energy splitting in order to study the spin tunneling of the lowest energy levels, a qualitative and a quantitative way to show the correlations between the angle and angular momentum variables via the Wigner and Husimi functions

Orientador: Diógenes Galetti / Banca: Marcus Aloizio Martinez de Aguiar / Banca: Marcelo de Oliveira Terra Cunha / Resumo: Quando temos sistemas quânticos sem análogo clássico a descrição de Weyl- Wigner, para o espaço de fase quântico, não pode ser utilizada, pois a mesma não representa graus de liberdade associados a grandezas discretas. Um exemplo desses sistemas são os estados emaranhados bipartites de spin 1/2. Para tal, se faz necessária a descrição de um espaço de fase quântico discreto e de dimensão finita. Nessa descrição é possível se obter a caracterização do emaranhamento, bem como quantificar o grau dessas correlações entre os sub sistemas; além do que, há a possibilidade de calcular a evolução temporal nessa descrição, tanto para o sistema como um todo quanto para o emaranhamento / Abstract: For quantum systems without classical analog the Weyl-Wigner description associated to quantum phase space can not be used, since it does not represent degrees of freedom associated with discrete quantities. An example of these systems are spin 1/2 bipartite entangled states. For them, it is needed a discrete quantum phase space description which have nite dimension. In this description, it is possible to obtain entanglement characterization, and to quantify the correlation degree between the subsystems; there is also the possibility of calculating the time evolution, in this description, both for the system as a whole as well as for the entanglement / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-22Bitstream added on 2014-06-13T20:08:21Z : No. of bitstreams: 1 debarba_t_me_ift.pdf: 382014 bytes, checksum: 4afa66c6a4a88da9339ed53d43aa49c9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Quando temos sistemas quânticos sem análogo clássico a descrição de Weyl- Wigner, para o espaço de fase quântico, não pode ser utilizada, pois a mesma não representa graus de liberdade associados a grandezas discretas. Um exemplo desses sistemas são os estados emaranhados bipartites de spin 1/2. Para tal, se faz necessária a descrição de um espaço de fase quântico discreto e de dimensão finita. Nessa descrição é possível se obter a caracterização do emaranhamento, bem como quantificar o grau dessas correlações entre os sub sistemas; além do que, há a possibilidade de calcular a evolução temporal nessa descrição, tanto para o sistema como um todo quanto para o emaranhamento / For quantum systems without classical analog the Weyl-Wigner description associated to quantum phase space can not be used, since it does not represent degrees of freedom associated with discrete quantities. An example of these systems are spin 1/2 bipartite entangled states. For them, it is needed a discrete quantum phase space description which have nite dimension. In this description, it is possible to obtain entanglement characterization, and to quantify the correlation degree between the subsystems; there is also the possibility of calculating the time evolution, in this description, both for the system as a whole as well as for the entanglement

Orientador: Diógenes Galetti / Banca: Armando Nazareno Faria Aleixo / Banca: Maria Carolina Nemes / Banca: Miguel Alexandre Novak / Banca: Rogério Rosenfeld / Resumo: Utilizamos as abordagens de potencial e massa efetiva e a de espaço de fase quântico para caracterizar propriedades da molécula magnética de Fe8. Na abordagem de potencial e massa efetiva obtemos a altura da barreira do estado fundamental, o hiato de energia devido ao tunelamento, a medida da temperatura de crossover, o campo magnético de pareamento de níveis e o de saturação. Na descrição de espaço de fase quântico, estudamos qualitativamente as correlações entre o par de variáveis envolvidas através das funções de Wigner e Husimi, calculamos o hiato de energia associado ao tunelamento e fornecemos uma medida via funcional de entropia para a correlação entre as variáveis momento angular e ângulo e sua respectiva intepretação / Abstract: We have used an angle-based description and the quantum discrete phase space formalism to characterize Fe8 cluster properties. Through the angle-based approach we have calculated the the ground state barrier height, the energy splitting of the two lowest levels, the crossover temperature, the matching and the saturation magnetic field intensities. With the quantum phase space approach we also have used the energy splitting in order to study the spin tunneling of the lowest energy levels, a qualitative and a quantitative way to show the correlations between the angle and angular momentum variables via the Wigner and Husimi functions / Doutor

Desde que surgiu, o computador vem sendo utilizado na modelagem de fenômenos em todas as áreas do conhecimento. Em neurociências, a modelagem computacional é utilizada para descrever, reproduzir e fazer previsões sobre o comportamento dos diferentes componentes do sistema nervoso. Assim como em outras áreas das ciências, este procedimento tem-se mostrado eficiente no estudo e aprimoramento das teorias a respeito da função cerebral. Com o crescente aumento do poder computacional, maiores e mais detalhados modelos podem ser construídos com um grau de realismo biológico cada vez maior. Neste trabalho, apresentamos modelos computacionais biologicamente plausíveis de neurônios corticais do sistema somestésico primário. Os modelos foram construídos com base no formalismo de Hodgkin-Huxley para a implementação de canais iônicos e na técnica de compartimentalização de Rall para modelar sua extensão espacial. Os parâmetros foram ajustados a partir de resultados experimentais 'in vivo' e 'in vitro' com neurônios, retirados da literatura. Os resultados das simulações mostraram que os modelos são biologicamente aceitáveis e de qualidade superior a de outros modelos construídos anteriormente, possibilitando a construção de modelos de redes neuronais em larga escala mais precisos. / Since its appearance, the computer has been used to model phenomena in all areas of knowledge. In neuroscience, computer modeling is used to describe, reproduce and predict behaviors of different components of the nervous system. As well as in other areas of sciences, this procedure has been shown to be efficient in the study and improvement of theories on brain function. With the increasing power of computers, larger and more detailed models can be constructed with an increasing degree of biological realism. In this work, we present biologically plausible computer models of cortical neurons from the primary somatosensory system. The models have been implemented based on the Hodgkin-Huxley formalism for ionic channels and the Rall´s compartmental technique for spatial extent. The parametrs have been adjusted based on in vivo and in vitro experimental results taken from the literature. Simulation results have shown that the models are biologically acceptable and of superior quality in comparison with previous models, allowing the construction of more precise large-scale neuronal network models.

A voz humana apresenta flutuações na frequência, amplitude e formato de onda. Esse comportamento característico pode ser estudado usando técnicas de análise não linear, além das técnicas convencionais. O objetivo desse trabalho é analisar sinais de vozes normais e patológicas (com nódulos e edemas) usando seção de Poincaré de vários trechos do espaço de fase reconstruído e calcular a dispersão em relação ao ponto médio da seção e em relação à distribuição dos pontos sobre os eixos coordenados. Essa dispersão será calculada utilizando o conceito estatístico de desvio padrão. Foram analisados 48 sinais de voz humanas, divididos em 3 grupos (16 normais, 16 com nódulo e 16 com edema de Reinke). Foram selecionados trechos de 500m do sinal temporal nas regiões de maior estacionariedade, descartando os trechos iniciais e finais do sinal para evitar possíveis transitórios. A partir do espaço de fase bidimensional, a seção de Poincaré foi traçada em 10 trechos distintos da trajetória. Em seguida, foi gerado o espaço de fase em 3 dimensões contendo os pontos da seção. Foi feita uma rotação tridimensional dos pontos utilizando a reta tangente à trajetória de modo que a seção ficasse paralela ao plano x = O. Da seção resultante foram extraídas as componentes principais e em seguida calculado o desvio padrão da dispersão e o desvio padrão dos pontos projetados no plano em relação aos eixos coordenados (y;z). A validação da ferramenta desenvolvida para esse estudo foi realizada utilizando um sinal senoidal inserindo gradativamente Jitter e Shimmer, onde se verificou uma variação proporcional da média da dispersão. Os resultados obtidos para esse conjunto de vozes mostraram que o desvio padrão da dispersão e o desvio padrão em relação aos eixos coordenados dos pontos de vozes normais é menor do que os encontrados para vozes com edema e com nódulo. Concluiu-se que a ferramenta proposta conseguiu diferenciar vozes normais das vozes patológicas. Portanto, a ferramenta é promissora para análise e avaliação desse grupo vozes. / The human voice, normal or pathological, has fluctuations in the frequency, amplitude and waveform. This characteristic behavior can be studied using techniques of nonlinear analysis, in addition to conventional techniques. The aim of this study is to analyze signals of normal and pathological voices (with nodules and edema) using the Poincaré section of several parts of the reconstructed phase space and calculate the dispersion in relation to the midpoint of the section and in relation to the distribution of points on coordinate axes. This dispersion is calculated using the statistical concept of standard deviation. We analyzed 48 human voice signals divided into 3 groups (16 normal, 16 with nodules and 16 with Reinke\'s edema). It was selected 500m signal frames presenting good stationarity, discarding the initial and final portions of the signal to avoid possible transient. From the two-dimensional phase space, the Poincaré section was drawn on 10 different stretches of the path. It was then generated the three-dimensional phase space containing the points of the section. We conducted a three dimensional rotation of the points using the tangent to the trajectory so that the section stayed parallel to the plane. From the resulting section, principal components were extracted and then calculated the standard deviation of the dispersion and the standard deviation of the coordinate axes of the projected points of the section in the plan. The validation tool developed for this study was performed using a sinusoidal signal gradually inserting jitter and shimmer, where there was a proportional variation of the dispersion media. The results for this set of voices showed that the standard deviation of the dispersion and the standard deviation related to the coordinate axes of the points of normal voices is smaller than those found for voices with edema and nodule. It was concluded that the proposal was promising tool for analyzing and evaluating this group voices.