[Truncated abstract] The activity of the reproductive endocrine axis is the result of interactions among many organs and tissues, particularly the hypothalamus, pituitary gland and gonad. However, it depends on more than the communication between anatomical structures because it is also affected by genotype, internal factors (e.g., metabolic inputs) and external factors (e.g., photoperiod, socio-sexual cues, stress, nutrition). This multifactorial complexity makes it difficult to use animal experimentation to investigate the pathways and mechanisms involved. Therefore, in this study, I have turned to mathematical modelling. The general hypothesis was that, by modelling the hormonal feedback loop that links the hypothalamus, pituitary gland and gonad, I would be able to discover the critical control points in this homeostatic system. This would allow me to inform and direct research into the processes that control reproduction, including inputs from environmental factors. My studies began with the development of a model of the negative feedback loop through which testosterone controls the secretion of pulses of gonadotrophin-releasing hormone (GnRH) by the hypothalamus. The model incorporated two critical factors: testosterone concentration and a time delay in the inhibition of the activity of the GnRH 'pulse generator' by testosterone. The general assumptions were: i) there are two positive feedforward processes (GnRH pulses stimulate LH pulses, and, in turn, LH pulses stimulate testosterone secretion); ii) testosterone exerts negative feedback that reduces the frequency of GnRH pulses. The model incorporated a group of equations that represent the GnRH pulse generator, through which the inhibitory effect of testosterone acted to reduce GnRH pulse frequency. Simulations were run with various values for the time delay in feedback and, as model development progressed, the simulations were extended to include combinations of time delays and levels of sensitivity of the GnRH pulse generator to inhibition by testosterone. The output of the simulations showed clearly that a time delay in negative feedback, as well as the concentration of testosterone, can greatly affect the frequency of GnRH pulses and the shape of the GnRH secretory profile. Importantly, the effect of the time delay depends on the sensitivity of the pulse generator to testosterone. In addition, the simulations suggested two additional components that might be involved in the control of the GnRH pulse generator: i) a delay in the rate of adaptation to a change in steroid feedback; and ii) a minimum pulse interval (maximum frequency). These studies iii therefore suggest that the regulation of the activity of the GnRH pulse generator, and thus the frequency and profile of GnRH and LH pulses, requires interactions among these four components. These interactions should be tested in animal experimentation. In the next stage, I extended the model so I could test whether the feedback delay might involve the process of aromatization in which testosterone is converted to oestradiol at brain level. ... This information can be used to direct future experimental studies that will help us to understand the factors that underlie the dynamic behaviour of the hypothalamic and pituitary systems that control reproduction.

CAPES / O presente trabalho teve como objetivo estimar parâmetros genéticos, em uma população de bovinos da raça Nelore, para as características probabilidade de parto até os 39 meses de idade (PC39), probabilidade de permanência no rebanho (stayability), considerando três partos até 5,2 (STAY5,2) e três partos até 6,2 anos (STAY6,2), e os quatro primeiros intervalos entre partos (IEP1, IEP2, IEP3 e IEP4), tratando- as como variáveis categóricas, e para os perímetros escrotais à desmama (PED) e ao sobreano (PES), tratando-as como variáveis contínuas. Foram usados procedimentos bayesianos, em análises unicaracterística e bicaracterística, por meio dos programas THRGIBBS1F90 e GIBBS2F90. Os dados utilizados pertencem ao programa de melhoramento genético Geneplus - Embrapa. As herdabilidades para PC39, STAY5,2, STAY6,2 , PED e PES em análise unicaracterística foram 0,15, 0,20, 0,23, 0,28 e 0,36, respectivamente. Para o intervalo entre partos as estimativas de herdabilidade, obtidas em análise unicaracterística, para IEP1, IEP2, IEP3 e IEP4 foram 0,13 0,13, 0,12 e 0,17, respectivamente. Estes valores indicam que os ganhos por seleção direta em quaisquer um dos intervalos seriam pequenos.Na análise bicaracterística as herdabilidades para PC39 e PES foram 0,14 e 0,38,respectivamente. As estimativas obtidas foram de baixa magnitude, indicando que os ganhos por seleção direta em qualquer uma das características mensuradas nas fêmeas seriam baixos. Já o PED e PES apresentaram maiores valores de herdabilidades. A correlação entre PES e PC39 foi positiva e de baixa magnitude (0,25), sugerindo que a seleção para o aumento do PES de touros possivelmente levaria a pequenas mudanças na PC39. De modo geral as estimativas de herdabilidade para as características medidas nas fêmeas apresentaram baixos valores, enquanto que para as características medidas nos machos se apresentaram de moderada a baixa, de maneira semelhante à maioria dos estudos com estas características. Entretanto, o modelo de limiar foi capaz de detectar variância genética aditiva para as características em estudo, permitindo promover ganhos, embora pequenos, por seleção direta. / In the present study were obtained, in a population of Nellore cattle, estimates of genetic parameters for the characteristics probability of calving up to 39 months at age (PC39), stayability, considering three calving until 5.2 (STAY5,2) and trhee calving until 6.2 years old (STAY6,2), and the first four calving interval (CI1, CI2, CI3 and CI4), treated as categorical traits, and scrotal perimeter at weaning (EPD) and at 18 months of age (EPS), treated as continuos trait. Were used Baeysian procedures, in single and two trait analysis, by using THRGIBBS1F90 and GIBBS2F90 programs. Information from Nellore animals belonging to the Geneplus-Embrapa program was used. The heritabilities for PC39, STAY3,1, STAY3,2, EPD and EPS in single trait analysis were 0.14, 0.20, 0.23, 0.28 and 0.36, respectively. For the calving interval estimates heritabilities for CI1, CI2, CI3 and CI4 were 0.13, 0.13, 0.12 and 0.017, respectively. These values indicate that genetic gains by direct selection in any of the intervals would be very small. In the two trait analysis the heritabilities for PC39 and EPS were 0.15 and 0.38, respectively. The low values of estimates showed that small gains would be obtained by direct selection in any of traits measured in females. EPD and EPS had higher heritabilities. The correlation between EPS and PC39 was positive with low magnitude (0.25), suggesting that the selection for the increase of EPS of sires could possibly lead to small changes in the PC39. In general, estimates of heritability for traits measured in dams were low and for traits measured in males were moderate to low. This result is likely those reported in most studies with the same traits. However, the threshold model was able to detect additive genetic variance for the traits under study and can permit to promote gains, albeit small, by direct selection.

Este trabalho faz um estudo em propriedades leiteiras no oeste do Paraná com objetivo de (1) formar um entendimento sobre as características sociais, econômicas, gerencias e tecnológicas presentes nas propriedades; (2) implementar em software um modelo de avaliação da eficiência reprodutiva de rebanhos leiteiros e (3) avaliar a aceitação dos produtores ao uso do software. Para isso foi realizada pesquisa quantitativa descritiva com 100 produtores de Medianeira, São Miguel do Iguaçu e Serranópolis do Iguaçu, no oeste do estado, buscando, com base na análise estatística, identificar, entre outros, os padrões para a prática da escrituração zootécnica e uso da tecnologia da informação. Os resultados mostraram que 90% dos produtores mantém algum nível de controle zootécnico, no entanto 72% não avaliam qualquer indicador de desempenho. Entre os produtores que mantém algum controle zootécnico, 87% o fazem em papel. Em média, 74% dos produtores desconhece a margem de lucro da atividade. Tanto no controle de custos, quanto no controle zootécnico e uso de sistemas de informação, não foram identificadas diferenças significativas no comportamento de produtores mais jovens. O software desenvolvido foi utilizado durante dez meses em uma propriedade leiteira com 150 animais da raça holandesa, sendo atualizado semanalmente com os eventos reprodutivos do rebanho. Com o uso do modelo pôde-se analisar 68% dos animais do rebanho (100% dos animais em estágio reprodutivo), uma abrangência quatro vezes maior do que a obtida por meio da fórmula de cálculo do intervalo entre partos (IEP). Foram realizados treinamentos com dois grupos de produtores de diferentes faixas etárias para avaliação da aceitação do software com ênfase nos construtos de expectativa de desempenho, expectativa de esforço, atitude para o uso, condições facilitadoras, autoeficácia e ansiedade frente ao uso do sistema. Em relação a aceitação do software, a expectativa de desempenho (utilidade) foi o aspecto mais bem avaliado pelos produtores. A autoeficácia foi o aspecto de menor percepção, demonstrando maior preocupação dos produtores com possíveis dificuldades que poderiam enfrentar durante o uso. / This work does a study on dairy farms in western Parana in order to (1) form an understanding of the social, economic, managerial and technological characteristics present in the property; (2) implement in software an evaluation model of reproductive efficiency of dairy herds and (3) evaluate the acceptance of the producers to the use of software. For it was carried out a descriptive quantitative research with 100 producers of Medianeira, São Miguel do Iguaçu and Serranópolis do Iguaçu, in the western state, seeking, based on statistical analysis, identify, among others, the practice of zoo technical bookkeeping and use of information technology.. The results showed that 90% of manufacturers stated maintain some level of control livestock, however 72% do not evaluate any performance indicator. Among the producers who keeps some livestock control, 87% they do it on paper. On average, 74% of farmers unaware of the profit margin of the activity. Both in cost control, as the livestock control and use of information systems, no significant differences were identified in the behavior of younger producers. The software developed was used for ten months in a dairy property with 150 Holstein animals race, being updated weekly with the reproductive herd events. With the use of the model can analyze 68% of herd animals (100% of the animals at reproductive stage) an extent four times greater than the range obtained by calculation formula calving interval. Training was conducted with two groups of producers of different age groups to evaluate the acceptance of the software with an emphasis on performance expectation constructs, of performance, effort expectancy, attitude for the use, facilitating conditions, self-efficacy and anxiety during use of the system. Regarding the software acceptance, the performance expectations (utility) was the aspect best rated by the producers. The self-efficacy was the appearance of lower perception, showing greater concern for producers with possible difficulties that could face during the use.

CAPES / O presente trabalho teve como objetivo estimar parâmetros genéticos, em uma população de bovinos da raça Nelore, para as características probabilidade de parto até os 39 meses de idade (PC39), probabilidade de permanência no rebanho (stayability), considerando três partos até 5,2 (STAY5,2) e três partos até 6,2 anos (STAY6,2), e os quatro primeiros intervalos entre partos (IEP1, IEP2, IEP3 e IEP4), tratando- as como variáveis categóricas, e para os perímetros escrotais à desmama (PED) e ao sobreano (PES), tratando-as como variáveis contínuas. Foram usados procedimentos bayesianos, em análises unicaracterística e bicaracterística, por meio dos programas THRGIBBS1F90 e GIBBS2F90. Os dados utilizados pertencem ao programa de melhoramento genético Geneplus - Embrapa. As herdabilidades para PC39, STAY5,2, STAY6,2 , PED e PES em análise unicaracterística foram 0,15, 0,20, 0,23, 0,28 e 0,36, respectivamente. Para o intervalo entre partos as estimativas de herdabilidade, obtidas em análise unicaracterística, para IEP1, IEP2, IEP3 e IEP4 foram 0,13 0,13, 0,12 e 0,17, respectivamente. Estes valores indicam que os ganhos por seleção direta em quaisquer um dos intervalos seriam pequenos.Na análise bicaracterística as herdabilidades para PC39 e PES foram 0,14 e 0,38,respectivamente. As estimativas obtidas foram de baixa magnitude, indicando que os ganhos por seleção direta em qualquer uma das características mensuradas nas fêmeas seriam baixos. Já o PED e PES apresentaram maiores valores de herdabilidades. A correlação entre PES e PC39 foi positiva e de baixa magnitude (0,25), sugerindo que a seleção para o aumento do PES de touros possivelmente levaria a pequenas mudanças na PC39. De modo geral as estimativas de herdabilidade para as características medidas nas fêmeas apresentaram baixos valores, enquanto que para as características medidas nos machos se apresentaram de moderada a baixa, de maneira semelhante à maioria dos estudos com estas características. Entretanto, o modelo de limiar foi capaz de detectar variância genética aditiva para as características em estudo, permitindo promover ganhos, embora pequenos, por seleção direta. / In the present study were obtained, in a population of Nellore cattle, estimates of genetic parameters for the characteristics probability of calving up to 39 months at age (PC39), stayability, considering three calving until 5.2 (STAY5,2) and trhee calving until 6.2 years old (STAY6,2), and the first four calving interval (CI1, CI2, CI3 and CI4), treated as categorical traits, and scrotal perimeter at weaning (EPD) and at 18 months of age (EPS), treated as continuos trait. Were used Baeysian procedures, in single and two trait analysis, by using THRGIBBS1F90 and GIBBS2F90 programs. Information from Nellore animals belonging to the Geneplus-Embrapa program was used. The heritabilities for PC39, STAY3,1, STAY3,2, EPD and EPS in single trait analysis were 0.14, 0.20, 0.23, 0.28 and 0.36, respectively. For the calving interval estimates heritabilities for CI1, CI2, CI3 and CI4 were 0.13, 0.13, 0.12 and 0.017, respectively. These values indicate that genetic gains by direct selection in any of the intervals would be very small. In the two trait analysis the heritabilities for PC39 and EPS were 0.15 and 0.38, respectively. The low values of estimates showed that small gains would be obtained by direct selection in any of traits measured in females. EPD and EPS had higher heritabilities. The correlation between EPS and PC39 was positive with low magnitude (0.25), suggesting that the selection for the increase of EPS of sires could possibly lead to small changes in the PC39. In general, estimates of heritability for traits measured in dams were low and for traits measured in males were moderate to low. This result is likely those reported in most studies with the same traits. However, the threshold model was able to detect additive genetic variance for the traits under study and can permit to promote gains, albeit small, by direct selection.

Este trabalho faz um estudo em propriedades leiteiras no oeste do Paraná com objetivo de (1) formar um entendimento sobre as características sociais, econômicas, gerencias e tecnológicas presentes nas propriedades; (2) implementar em software um modelo de avaliação da eficiência reprodutiva de rebanhos leiteiros e (3) avaliar a aceitação dos produtores ao uso do software. Para isso foi realizada pesquisa quantitativa descritiva com 100 produtores de Medianeira, São Miguel do Iguaçu e Serranópolis do Iguaçu, no oeste do estado, buscando, com base na análise estatística, identificar, entre outros, os padrões para a prática da escrituração zootécnica e uso da tecnologia da informação. Os resultados mostraram que 90% dos produtores mantém algum nível de controle zootécnico, no entanto 72% não avaliam qualquer indicador de desempenho. Entre os produtores que mantém algum controle zootécnico, 87% o fazem em papel. Em média, 74% dos produtores desconhece a margem de lucro da atividade. Tanto no controle de custos, quanto no controle zootécnico e uso de sistemas de informação, não foram identificadas diferenças significativas no comportamento de produtores mais jovens. O software desenvolvido foi utilizado durante dez meses em uma propriedade leiteira com 150 animais da raça holandesa, sendo atualizado semanalmente com os eventos reprodutivos do rebanho. Com o uso do modelo pôde-se analisar 68% dos animais do rebanho (100% dos animais em estágio reprodutivo), uma abrangência quatro vezes maior do que a obtida por meio da fórmula de cálculo do intervalo entre partos (IEP). Foram realizados treinamentos com dois grupos de produtores de diferentes faixas etárias para avaliação da aceitação do software com ênfase nos construtos de expectativa de desempenho, expectativa de esforço, atitude para o uso, condições facilitadoras, autoeficácia e ansiedade frente ao uso do sistema. Em relação a aceitação do software, a expectativa de desempenho (utilidade) foi o aspecto mais bem avaliado pelos produtores. A autoeficácia foi o aspecto de menor percepção, demonstrando maior preocupação dos produtores com possíveis dificuldades que poderiam enfrentar durante o uso. / This work does a study on dairy farms in western Parana in order to (1) form an understanding of the social, economic, managerial and technological characteristics present in the property; (2) implement in software an evaluation model of reproductive efficiency of dairy herds and (3) evaluate the acceptance of the producers to the use of software. For it was carried out a descriptive quantitative research with 100 producers of Medianeira, São Miguel do Iguaçu and Serranópolis do Iguaçu, in the western state, seeking, based on statistical analysis, identify, among others, the practice of zoo technical bookkeeping and use of information technology.. The results showed that 90% of manufacturers stated maintain some level of control livestock, however 72% do not evaluate any performance indicator. Among the producers who keeps some livestock control, 87% they do it on paper. On average, 74% of farmers unaware of the profit margin of the activity. Both in cost control, as the livestock control and use of information systems, no significant differences were identified in the behavior of younger producers. The software developed was used for ten months in a dairy property with 150 Holstein animals race, being updated weekly with the reproductive herd events. With the use of the model can analyze 68% of herd animals (100% of the animals at reproductive stage) an extent four times greater than the range obtained by calculation formula calving interval. Training was conducted with two groups of producers of different age groups to evaluate the acceptance of the software with an emphasis on performance expectation constructs, of performance, effort expectancy, attitude for the use, facilitating conditions, self-efficacy and anxiety during use of the system. Regarding the software acceptance, the performance expectations (utility) was the aspect best rated by the producers. The self-efficacy was the appearance of lower perception, showing greater concern for producers with possible difficulties that could face during the use.