INTRODUÇÃO: O Traumatismo Cranioencefálico (TCE) é uma das maiores causas de mortalidade e incapacidade em adultos em todo o mundo. Uma complicação frequente e precoce do TCE é o desenvolvimento de hipertensão intracraniana, cujo diagnóstico e tratamento intensivo geralmente requer monitorização invasiva da pressão intracraniana (PIC); o interesse científico neste campo é crescente. Neste contexto, estudos recentes têm demonstrado que é possível detectar hipertensão intracraniana de forma não-invasiva através da aferição ultrassonográfica do diâmetro da bainha do nervo óptico (BNO), utilizando-se ultrassonografia do nervo óptico (USNO) com insonação pela janela transorbitária. Não se sabe ainda, entretanto, se essa aferição do diâmetro da BNO por USNO tem um real significado prognóstico quando aplicada em pacientes na fase aguda de um TCE. Neste estudo, objetiva-se avaliar o valor prognóstico da aferição do diâmetro da BNO por USNO, avaliada na admissão, em pacientes vítimas de TCE moderado e grave. MÉTODOS: Avaliaramse prospectivamente pacientes vítimas de TCE moderado ou grave (pontuação < 15 na escala de coma de Glasgow [GCS] ou com lesão intracraniana aguda na tomografia de crânio) admitidos na Unidade de Emergência do HCFMRP-USP, com idades entre 18 e 80 anos, de fevereiro/2015 a julho/2015. Após consentimento livre e esclarecido, estes pacientes foram submetidos a avaliação clínica com escalas padronizadas (NOS-TBI), e radiológica (incluindo tomografia de crânio e USNO) e seguidos até sua alta para avaliação cega do seu desfecho funcional (avaliada pela escala modificada de Rankin [mRS]). Após análise univariada, utilizou-se regressão linear e regressão logística multivariada, para identificação de preditores independentes do déficit neurológico (NOS-TBI) e da incapacidade funcional na alta (mRS). Aplicou-se, ainda, curva ROC e estatística C para avaliar a acurácia da USNO em relação incapacidade grave ou óbito intra-hospitalar. RESULTADOS: 70 pacientes foram analisados, sendo 63 (90%) homens, idade média 37,5 ± 15,1 anos, sendo 32 (45%) pacientes com TCE grave e 29 (41%) causados por acidentes de trânsito. Na análise multivariada por regressão linear, o diâmetro médio da BNO (B=4,8; IC 95%: 0,51 a 9,1; p=0,029) e a gravidade do comprometimento do nível de consciência (GCS) na admissão (B=-1,97; IC 95%: -2,9 a -1,0; p<0,001) foram os únicos preditores independentes da severidade do déficit neurológico na alta pela escala NOS-TBI. Na regressão logística multivariada, o diâmetro médio da BNO (OR:2,1; IC 95%:1,1 a 3,9; p=0,021) foi independentemente associado com um escore de mRS>=4 à alta, mesmo após ajuste para idade e GCS na admissão. CONCLUSÕES: Uma maior distensão da bainha do nervo óptico nas primeiras 24 após TCE moderado a grave está independentemente associada a pior déficit neurológico e capacidade funcional à alta. Esses resultados sugerem que a USNO deve ser mais explorada como método com potencial para orientar medidas terapêuticas intensivas de neuroproteção e controle de hipertensão intracraniana na fase aguda do TCE. / BACKGROUND: Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of mortality and disability among adults worldwide. Intracranial hypertension is a frequent and early complication in such patients and its diagnosis and intensive management often require invasive monitoring of intracranial pressure (ICP). In this context, recent studies have shown that it is possible to non-invasively detect intracranial hypertension by ultrasound measurement of optic nerve sheath diameter (ONSD), using optic nerve ultrasound (ONUS) with trans-orbital window insonation. It is still unclear, however, whether the ONSD measurement through ONUS has real prognostic significance when applied to patients in the acute phase of a TBI. In this study, we aimed to evaluate the prognostic value of ONSD measurement by ONUS at admission in patients with moderate and severe TBI. METHODS: We prospectively evaluated patients with moderate or severe TBI (score <15 Glasgow Coma Scale [GCS] or acute intracranial lesion on CT scan) admitted to the Emergency Unit of HCFMRP- USP, aged 18 to 80 years, from February / 2015 to July / 2015. After informed consent, these patients underwent clinical evaluation with standardized scales (NOS-TBI), and radiological (including CT scan and ONUS), and blinded functional outcome assessment at discharge (assed by modified Rankin Scale - mRS). After univariate analysis, we used linear regression and multivariate logistic regression to identify independent predictors of neurological deficit at discharge (NOS-TBI and mRS). We also used ROC Curves and C statistics to evaluate the accuracy of different ONSD cut-offs to identify severe disability and death at discharge. RESULTS: We analyzed 70 patients, 63 (90%) men, mean age 37.5 ± 15.1 years, 32 (45%) with severe TBI, 29 (41%) caused by traffic accidents. After multivariate linear regression analysis, the average diameter of the ONSD (B=4.8; IC 95%: 0.51 a 9.1; p=0.029) and the severity of consciousness impairment (GCS) at admission (B=-1,97; IC 95%: -2,9 a -1,0; p<0,001) were the only independent predictors of neurological deficit severity by the NOS-TBI scale at discharge. On multivariate logistic regression analysis, after age and GCS adjust, the mean ONSD was independently associated with a mRS>=4 at discharge. CONCLUSIONS: Increased distension of the optic nerve sheath in the first 24 after a moderate to severe TBI is independently associated with a worse neurological and functional outcome at discharge. Our results indicate that additional studies should be performed to test ONUS as a method with potential to guide intensive therapeutic measures of neuroprotection and intracranial hypertension control in the acute phase after TBI.

O registro de sinais neurais através de matrizes de microeletrodos implantáveis no meio extracelular do córtex cerebral tem-se tornado um paradigma experimental para a neurociência. Por outro lado, a pesquisa recente sobre neuropróteses motoras tem mostrado que é possível decodificar comandos motores a partir dos sinais registrados no meio extracelular do córtex cerebral. Em ambos os contextos, neurociência experimental e desenvolvimento de neuropróteses motoras, um dos aspectos encontrados no estado da arte ´e a utilização de circuitos integrados (chips) implantados no cérebro. Nesses chips, os sinais neurais medidos com os microeletrodos são amplificados, filtrados, processados e transmitidos a um computador externo mediante fios que atravessam o crânio. Existe o interesse em desenvolver chips implantáveis que transmitam os sinais ao computador externo sem a necessidade de fios que atravessem o crânio. Na pesquisa do estado da arte tem-se encontrado a utilização de tais chips implantáveis sem fio em ratos e macacos, porém até a data da elaboração deste texto não foram encontrados relatos da aplicação em humanos. Um dos aspectos que deve se levar em consideração no desenvolvimento de interfaces neurais implantáveis sem fio é a largura de banda do canal de comunicação. Quanto maior a quantidade de dados a serem transmitidos, maior a largura de banda necessária e maior o aquecimento do chip devido à dissipação de potência. Esta tese aborda sistemas de processamento de sinais neurais extracelulares que tem como objetivo reduzir a quantidade de dados a serem transmitidos e assim viabilizar a transmissão sem fio. Para poder ser integrados dentro do chip implantável, esses sistemas de processamento devem estar otimizados em termos de área e consumo de potência. Dois processamentos encontrados na pesquisa de interfaces neurais implantáveis são a detecção de impulsos elétricos e a separação de impulsos elétricos (Spike Sorting). Nesta tese apresentam-se soluções para esses tipos de processamentos visando a implementação mediante tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Para o caso da detecção de impulsos elétricos (spikes), nesta tese apresenta-se uma alternativa de implementação em hardware de um operador matemático conhecido como operador não linear de energia (NEO do inglês Nonlinear Energy Operator) ou operador Teager. Através da aplicação desse operador a um sinal neural evidencia-se a presença de spikes e atenua-se o ruído. Uma das características inovadoras da implementação apresentada nesta tese é a utilização de um circuito elevador ao quadrado que consiste de apenas três transistores, como bloco funcional básico para a realização da operação NEO. O circuito NEO desenvolvido consome 300 pJ no processamento de um spike e foi caracterizado por simulação até em 30 kHz, frequência que é compatível com as taxas de amostragem encontradas na literatura. O outro processamento abordado nesta tese, conhecido como separação de impulsos elétricos ou Spike Sorting, consiste no agrupamento dos impulsos elétricos registrados por um eletrodo em categorias, de maneira que em uma categoria estejam os impulsos gerados por um mesmo neurônio. Em outras palavras, o objetivo é reconhecer quais dos impulsos elétricos medidos pelo eletrodo pertencem a um mesmo neurônio, sendo possível que vários neurônios influenciem na medida realizada por um único eletrodo. Uma solução para a separação de impulsos, apropriada no contexto de sistemas implantáveis, é o template matching. Essa técnica baseia-se na geração de modelos (templates) durante uma fase inicial ao final da qual o número de templates gerados corresponde ao número de neurônios identificados pelo eletrodo. Numa fase seguinte, o sistema associa cada impulso elétrico detectado a um dos modelos inicialmente gerados. Nesta tese propõe-se um sistema de classificação que executa essa segunda fase do processo de spike sorting. Nesta tese apresenta-se o projeto de um sistema de classificação de spikes baseado na t écnica template matching, implementado com tecnologia CMOS. A implementação proposta nesta tese baseia-se na representação de amostras analógicas mediante o tempo. Esse tipo de representação de sinais analógicos mediante atrasos de pulsos digitais está sendo muito utilizado como alternativa à representação no domínio da tensão, da corrente ou da carga elétrica. A vantagem desse tipo de representação é que não se vê severamente afetada pela redução da tensão de alimentação dos circuitos integrados fabricados em tecnologias submicrométricas. A taxa de acerto na classificação do sistema desenvolvido é maior que 99% inclusive considerando um offset de até 20mV no comparador de saída. Os circuitos apresentados neste trabalho foram projetados considerando dispositivos da tecnologia TSMC de 90nm. / Neural signals recording through implantable microelectrode arrays in cortex extracellular medium has become an experimental paradigm for neuroscience. Moreover, recent research about motor neuroprostheses has shown that it is possible to decode motor commands from the signals recorded in the cerebral cortex extracellular medium. In both situations, experimental neuroscience and motor neuroprostheses development, one of the issues encountered in the state-of-the-art is the use of integrated circuits (chips) implanted in the brain. In these chips, neural signals measured with microelectrodes are amplified, filtered, processed, and transmitted to an external computer through wires that run through the skull. There is interest in developing implantable chips that transmit signals to the external computer without the need for wires passing through the skull. In the survey of the state-of-the-art it has found the use of such implantable wireless chips in rats and monkeys, but until the date of this writing we have not found reports of application in humans. One of the aspects that must be taken into account in the development of wireless implantable neural interfaces is the bandwidth of the communication channel. The greater the amount of data to be transmitted, the greater the bandwidth required and higher chip heating due to power dissipation. This thesis deals with extracellular neural signals processing systems that aim to reduce the amount of data to be transmitted and in this way to enable wireless transmission. In order to integrate them into an implantable chip, those processing systems must be optimized in terms of area and power consumption. Two processes found in the research of implantable neural interfaces are spike detection and spike sorting. In this thesis solutions for these types of processing are presented considering their implementation by CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). For the case of spike detection in this thesis it is presented an alternative for the hardware implementation of a mathematical operator known as NEO (Nonlinear Energy Operator). Through the application of this operator to a neural signal the presence of spikes becomes evident and the noise is attenuated. One of the innovative characteristics of the implementation presented in this thesis is the use of a squarer circuit which consists of only three transistors, as a basic function block for performing operation of NEO. NEO circuit consumes 300 pJ in processing a spike, and was characterized by simulation up to 30 kHz, frequency which is compatible with sampling rates found in the literature. The other processing discussed in this thesis, known as Spike Sorting, is the grouping of electrical impulses recorded by an electrode into categories so that the spikes belonging to the same category were generated by a single neuron. In other words, the goal is to recognize which of the spikes measured by the electrode belong to the same neuron, given that it is possible that several neurons influence the measure performed by a single electrode. A solution for the Spike Sorting suitable in the context of implantable systems, is the template matching. This technique is based on generating templates during an initial phase at the end of which the number of generated templates corresponds to the number of neurons identified by the electrode. In the next phase, the system associates each detected spike to one of the templates generated initially. In this thesis it is proposed a classification systems which performs that second phase of the spike sorting process. This thesis presents the design of a spike classification system based on template matching technique, implemented in CMOS technology. The processing proposed in this work is based on the time-based representation of the analog samples. This kind of representation of analog signals by delays of digital pulses is being widely used as an alternative to the classical representation of samples by voltage, current or electric charge. The advantage of this time-mode representation is that it is not severely affected by reduced supply voltage of integrated circuits manufactured in sub-micrometer technologies. The classification hit rate of the developed system is greater than 99% even when an offset of 20 mV is assumed for the output comparator. All the circuits presented in this work were designed using devices from TSMC 90nm technology.

A brain-machine interface (BMI) is a system that allows the communication between the central nervous system (CNS) and an external device (Wolpaw et al. 2002). Applications of BMIs include the control of external prostheses, cursors and spellers, to name a few. The BMIs developed by various research groups differ in their characteristics (e.g. continuous or discrete, synchronous or asynchronous, degrees of freedom, others) and, in spite of several initiatives towards standardization and guidelines, the cross comparison across studies remains a challenge (Brunner et al. 2015; Thompson et al. 2014). Here, we used a 64-channel EEG equipment to acquire data from 19 healthy participants during three different tasks (SSVEP, P300 and hybrid) that allowed four choices to the user and required no previous neurofeedback training. We systematically compared the offline performance of the three tasks on the following parameters: a) accuracy, b) information transfer rate, c) illiteracy/inefficiency, and d) individual preferences. Additionally, we selected the best performing channels per task and evaluated the accuracy as a function of the number of electrodes. Our results demonstrate that the SSVEP task outperforms the other tasks in accuracy, ITR and illiteracy/inefficiency, reaching an average ITR** of 52,8 bits/min and a maximum ITR** of 104,2 bits/min. Additionally, all participants achieved an accuracy level above 70% (illiteracy/inefficiency threshold) in both SSVEP and P300 tasks. Furthermore, the average accuracy of all tasks did not deteriorate if a reduced set with only the 8 best performing electrodes were used. These results are relevant for the development of online BMIs, including aspects related to usability, user satisfaction and portability. / A interface cérebro-máquina (ICM) é um sistema que permite a comunicação entre o sistema nervoso central e um dispositivo externo (Wolpaw et al., 2002). Aplicações de ICMs incluem o controle de próteses externa, cursores e teclados virtuais, para citar alguns. As ICMs desenvolvidas por vários grupos de pesquisa diferem em suas características (por exemplo, contínua ou discreta, síncrona ou assíncrona, graus de liberdade, outras) e, apesar de várias iniciativas voltadas para diretrizes de padronização, a comparação entre os estudos continua desafiadora (Brunner et al. 2015, Thompson et al., 2014). Aqui, utilizamos um equipamento EEG de 64 canais para adquirir dados de 19 participantes saudáveis ao longo da execução de três diferentes tarefas (SSVEP, P300 e híbrida) que permitiram quatro escolhas ao usuário e não exigiram nenhum treinamento prévio. Comparamos sistematicamente o desempenho \"off-line\" das três tarefas nos seguintes parâmetros: a) acurácia, b) taxa de transferência de informação, c) analfabetismo / ineficiência e d) preferências individuais. Além disso, selecionamos os melhores canais por tarefa e avaliamos a acurácia em função do número de eletrodos. Nossos resultados demonstraram que a tarefa SSVEP superou as demais em acurácia, ITR e analfabetismo/ineficiência, atingindo um ITR** médio de 52,8 bits/min e um ITR** máximo de 104,2 bits/min. Adicionalmente, todos os participantes alcançaram um nível de acurácia acima de 70% (limiar de analfabetismo/ineficiência) nas tarefas SSVEP e P300. Além disso, a acurácia média de todas as tarefas não se deteriorou ao se utilizar um conjunto reduzido composto apenas pelos melhores 8 eletrodos. Estes resultados são relevantes para o desenvolvimento de ICMs \"online\", incluindo aspectos relacionados à usabilidade, satisfação do usuário e portabilidade.

A teoria neuronal prerroga a existência da unidade básica do sistema nervoso, o neurônio. A teoria neuronal foi proposta e formulada nas últimas décadas do século XIX. Ela é comumente associada ao nome de Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), que a formulou em oposição à proposta de que o tecido nervoso é constituído por redes contínuas formadas por células nervosas. Os trabalhos de Ramón y Cajal são, portanto, considerados ponto de inflexão nas pesquisas em Neurociência. Este trabalho objetiva investigar a constituição da teoria neuronal de acordo com a formação do conceito de neurônio. A formação do conceito de neurônio está diretamente ligada ao conceito de plasticidade. Como parte da pesquisa, serão investigados os principais trabalhos de um dos mais fervorosos defensores do reticularismo, o italiano Camillo Golgi (1843-1926). Em linhas gerais, o trabalho pretende um exame da constituição da teoria neuronal a partir da formação do conceito de neurônio e do papel que o conceito de plasticidade teve na formulação do conceito de neurônio / The neuron theory prerogatives the existence of the basic unit of the nervous system, the neuron. The neuron theory was proposed and formulated in the last decades of the nineteenth century. It is commonly associated with the name of Santiago Ramón y Cajal (1852-1934), who formulated it in contradiction to the proposal that nervous tissue consists of seamless networks formed by nerve cells. Ramón y Cajals works are, therefore, considered the turning point in neuroscience research. This work aims to investigate the formation of neuronal theory according to the neurons concept. The formation of the neuron concept is directly linked to the plasticity concept. As part of the research, it will be studied the major works of one of the most fervent advocates of reticular theory, the Italian scientist, Camillo Golgi (1843-1926). In general, this study aims to examine the formation of neuronal theory from the formation of the neuron concept and the role that the plasticity concept had in formulating the neuron concept

O registro de sinais neurais através de matrizes de microeletrodos implantáveis no meio extracelular do córtex cerebral tem-se tornado um paradigma experimental para a neurociência. Por outro lado, a pesquisa recente sobre neuropróteses motoras tem mostrado que é possível decodificar comandos motores a partir dos sinais registrados no meio extracelular do córtex cerebral. Em ambos os contextos, neurociência experimental e desenvolvimento de neuropróteses motoras, um dos aspectos encontrados no estado da arte ´e a utilização de circuitos integrados (chips) implantados no cérebro. Nesses chips, os sinais neurais medidos com os microeletrodos são amplificados, filtrados, processados e transmitidos a um computador externo mediante fios que atravessam o crânio. Existe o interesse em desenvolver chips implantáveis que transmitam os sinais ao computador externo sem a necessidade de fios que atravessem o crânio. Na pesquisa do estado da arte tem-se encontrado a utilização de tais chips implantáveis sem fio em ratos e macacos, porém até a data da elaboração deste texto não foram encontrados relatos da aplicação em humanos. Um dos aspectos que deve se levar em consideração no desenvolvimento de interfaces neurais implantáveis sem fio é a largura de banda do canal de comunicação. Quanto maior a quantidade de dados a serem transmitidos, maior a largura de banda necessária e maior o aquecimento do chip devido à dissipação de potência. Esta tese aborda sistemas de processamento de sinais neurais extracelulares que tem como objetivo reduzir a quantidade de dados a serem transmitidos e assim viabilizar a transmissão sem fio. Para poder ser integrados dentro do chip implantável, esses sistemas de processamento devem estar otimizados em termos de área e consumo de potência. Dois processamentos encontrados na pesquisa de interfaces neurais implantáveis são a detecção de impulsos elétricos e a separação de impulsos elétricos (Spike Sorting). Nesta tese apresentam-se soluções para esses tipos de processamentos visando a implementação mediante tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Para o caso da detecção de impulsos elétricos (spikes), nesta tese apresenta-se uma alternativa de implementação em hardware de um operador matemático conhecido como operador não linear de energia (NEO do inglês Nonlinear Energy Operator) ou operador Teager. Através da aplicação desse operador a um sinal neural evidencia-se a presença de spikes e atenua-se o ruído. Uma das características inovadoras da implementação apresentada nesta tese é a utilização de um circuito elevador ao quadrado que consiste de apenas três transistores, como bloco funcional básico para a realização da operação NEO. O circuito NEO desenvolvido consome 300 pJ no processamento de um spike e foi caracterizado por simulação até em 30 kHz, frequência que é compatível com as taxas de amostragem encontradas na literatura. O outro processamento abordado nesta tese, conhecido como separação de impulsos elétricos ou Spike Sorting, consiste no agrupamento dos impulsos elétricos registrados por um eletrodo em categorias, de maneira que em uma categoria estejam os impulsos gerados por um mesmo neurônio. Em outras palavras, o objetivo é reconhecer quais dos impulsos elétricos medidos pelo eletrodo pertencem a um mesmo neurônio, sendo possível que vários neurônios influenciem na medida realizada por um único eletrodo. Uma solução para a separação de impulsos, apropriada no contexto de sistemas implantáveis, é o template matching. Essa técnica baseia-se na geração de modelos (templates) durante uma fase inicial ao final da qual o número de templates gerados corresponde ao número de neurônios identificados pelo eletrodo. Numa fase seguinte, o sistema associa cada impulso elétrico detectado a um dos modelos inicialmente gerados. Nesta tese propõe-se um sistema de classificação que executa essa segunda fase do processo de spike sorting. Nesta tese apresenta-se o projeto de um sistema de classificação de spikes baseado na t écnica template matching, implementado com tecnologia CMOS. A implementação proposta nesta tese baseia-se na representação de amostras analógicas mediante o tempo. Esse tipo de representação de sinais analógicos mediante atrasos de pulsos digitais está sendo muito utilizado como alternativa à representação no domínio da tensão, da corrente ou da carga elétrica. A vantagem desse tipo de representação é que não se vê severamente afetada pela redução da tensão de alimentação dos circuitos integrados fabricados em tecnologias submicrométricas. A taxa de acerto na classificação do sistema desenvolvido é maior que 99% inclusive considerando um offset de até 20mV no comparador de saída. Os circuitos apresentados neste trabalho foram projetados considerando dispositivos da tecnologia TSMC de 90nm. / Neural signals recording through implantable microelectrode arrays in cortex extracellular medium has become an experimental paradigm for neuroscience. Moreover, recent research about motor neuroprostheses has shown that it is possible to decode motor commands from the signals recorded in the cerebral cortex extracellular medium. In both situations, experimental neuroscience and motor neuroprostheses development, one of the issues encountered in the state-of-the-art is the use of integrated circuits (chips) implanted in the brain. In these chips, neural signals measured with microelectrodes are amplified, filtered, processed, and transmitted to an external computer through wires that run through the skull. There is interest in developing implantable chips that transmit signals to the external computer without the need for wires passing through the skull. In the survey of the state-of-the-art it has found the use of such implantable wireless chips in rats and monkeys, but until the date of this writing we have not found reports of application in humans. One of the aspects that must be taken into account in the development of wireless implantable neural interfaces is the bandwidth of the communication channel. The greater the amount of data to be transmitted, the greater the bandwidth required and higher chip heating due to power dissipation. This thesis deals with extracellular neural signals processing systems that aim to reduce the amount of data to be transmitted and in this way to enable wireless transmission. In order to integrate them into an implantable chip, those processing systems must be optimized in terms of area and power consumption. Two processes found in the research of implantable neural interfaces are spike detection and spike sorting. In this thesis solutions for these types of processing are presented considering their implementation by CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). For the case of spike detection in this thesis it is presented an alternative for the hardware implementation of a mathematical operator known as NEO (Nonlinear Energy Operator). Through the application of this operator to a neural signal the presence of spikes becomes evident and the noise is attenuated. One of the innovative characteristics of the implementation presented in this thesis is the use of a squarer circuit which consists of only three transistors, as a basic function block for performing operation of NEO. NEO circuit consumes 300 pJ in processing a spike, and was characterized by simulation up to 30 kHz, frequency which is compatible with sampling rates found in the literature. The other processing discussed in this thesis, known as Spike Sorting, is the grouping of electrical impulses recorded by an electrode into categories so that the spikes belonging to the same category were generated by a single neuron. In other words, the goal is to recognize which of the spikes measured by the electrode belong to the same neuron, given that it is possible that several neurons influence the measure performed by a single electrode. A solution for the Spike Sorting suitable in the context of implantable systems, is the template matching. This technique is based on generating templates during an initial phase at the end of which the number of generated templates corresponds to the number of neurons identified by the electrode. In the next phase, the system associates each detected spike to one of the templates generated initially. In this thesis it is proposed a classification systems which performs that second phase of the spike sorting process. This thesis presents the design of a spike classification system based on template matching technique, implemented in CMOS technology. The processing proposed in this work is based on the time-based representation of the analog samples. This kind of representation of analog signals by delays of digital pulses is being widely used as an alternative to the classical representation of samples by voltage, current or electric charge. The advantage of this time-mode representation is that it is not severely affected by reduced supply voltage of integrated circuits manufactured in sub-micrometer technologies. The classification hit rate of the developed system is greater than 99% even when an offset of 20 mV is assumed for the output comparator. All the circuits presented in this work were designed using devices from TSMC 90nm technology.

Submitted by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-08-17T14:59:38Z No. of bitstreams: 1 dissertaçãoanavalentim.pdf: 1740504 bytes, checksum: 0257fe112e3d027d453ffe7c79d88e00 (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Cristina (library@lncc.br) on 2016-08-17T14:59:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertaçãoanavalentim.pdf: 1740504 bytes, checksum: 0257fe112e3d027d453ffe7c79d88e00 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-17T15:00:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertaçãoanavalentim.pdf: 1740504 bytes, checksum: 0257fe112e3d027d453ffe7c79d88e00 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / An important problem in Neuroscience is to study models in order to describe qualitatively and quantitatively the neuronal firing. Several the existing models in this area have a deterministic character, failing to take into account some relevant aspects for a more realistic description of the process. In order to model this phenomenon it often is used the Hodgkin and Huxley model. There is a simpler alternative model, despising the coupling and the nonlinearities, called Integrate and Fire. In this work, it was added to the deteministic models some stochastic perturbations in order to obtain more consistent results according to the experiments. Different numerical methods for stochastic equations were adapted to the study of the models above. Thereby, it was verified that the stochastic models reproduce more realistically the neuronal firing. / Um problema importante em Neurociência é o estudo de modelos para descrever qualitativamente o disparo neuronal. Vários dos modelos existentes nesta área é de caráter determinístico, deixando de levar em conta aspectos relevantes para uma descrição mais realista do processo. Para a modelagem deste fenômeno utiliza-se o modelo de Hodgkin e Huxley. Existe um modelo alternativo mais simples chamado Integrate and Fire. Neste trabalho, foram acrescentados aos modelos determinísticos perturbações estocásticas a fim de obtermos resultados mais condizentes com a realidade. Diferentes métodos numéricos para equações estocásticas foram adaptados para o estudo dos modelos supracitados. Com isso, verificou-se que os modelos estocásticos de fato reproduzem de forma mais real o disparo neuronal.

Submitted by JACIARA CRISTINA ALMEIDA DO AMARAL (jaciaramaral@ufpa.br) on 2018-06-19T17:45:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) TESE_IVETE_FINAL.pdf: 2799983 bytes, checksum: f1ad83f0f0dc1fae7842385196a69621 (MD5) / Approved for entry into archive by JACIARA CRISTINA ALMEIDA DO AMARAL (jaciaramaral@ufpa.br) on 2018-06-19T17:46:29Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) TESE_IVETE_FINAL.pdf: 2799983 bytes, checksum: f1ad83f0f0dc1fae7842385196a69621 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-19T17:46:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) TESE_IVETE_FINAL.pdf: 2799983 bytes, checksum: f1ad83f0f0dc1fae7842385196a69621 (MD5) Previous issue date: 2018-04-27 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O crescimento da violência urbana tem levado a sociedade a cobrar do Estado medidas mais severas e punitivas para resolver o problema da criminalidade juvenil. Uma das propostas é a redução da maioridade penal de 18 para 16 anos. As discussões sobre essa proposta têm sido polarizadas ideologicamente e são raras as instâncias onde o debate é baseado em evidências científicas confiáveis. Nessa pesquisa, tentamos contribuir para identificar os condicionantes sociais e morais implícitos associados com a questão da maioridade penal. Para isso, desenhamos dois experimentos para avaliar como fatores socioeconômicos, sociodemográficos e o desenvolvimento moral do indivíduo influenciam na opinião sobre o tema. Objetivo: Verificar a relação entre fatores socioeconômicos, sociodemográficos e o desenvolvimento moral na opinião sobre a redução da maioridade penal. Materiais e Métodos: Trata-se de uma pesquisa quali-quantitativa com delineamento transversal que constituiu-se de dois experimentos: Experimento Belém e Experimento Regional. No Experimento Belém os dados foram coletados em dois locais públicos do município de Belém, Pará, a Praça Batista Campos e o Tribunal de Justiça do Estado do Pará (TJPA). No Experimento Regional foi utilizada uma ferramenta on line com o intuito de alcançar pessoas de diferentes regiões do território brasileiro. A amostra foi composta por indivíduos maiores de 18 anos de ambos os sexos. Os instrumentos utilizados foram: (1) Questionário socioeconômico e sociodemográfico e (2) Dilema do adolescente em conflito com a lei. Na análise dos dados foi utilizado o teste do Qui-quadrado (χ2) de Pearson e a mineração de dados. Resultados: Os funcionários do tribunal apresentam preferência por estágios inferiores (estágio 1) e menor nível de competência moral (índice C médio) (3,97, diferente do público em geral que prefere estágios superiores (estágio 6) e índice C (14.29). Houve uma relação significativa entre a preferência de estágios e a opinião dos sujeitos, apenas no grupo dos funcionários do tribunal (χ2 = 20,665, df = 10, p = 0,024). O primeiro é menos de acordo com a redução da idade de responsabilidade criminal do que o segundo. Conclusão: A acurácia da opinião é maior nos extremos da distância psicológica, ou seja, quando o indivíduo está muito distante ou muito perto da realidade desse adolescente. / The increase in urban violence has led society to charge the State with more severe and punitive measures to solve the problem of juvenile crime. One of the proposals is the reduction of the criminal majority from 18 to 16 years. Discussions on this proposal have been ideologically polarized and instances where the debate is based on reliable scientific evidence are rare. In this research, we try to contribute to identify the implicit social and moral constraints associated with the issue of criminal majority. For this, we designed two experiments to evaluate how socioeconomic factors, sociodemographic factors and the moral development of the individual influence the opinion on the topic. Objective: To verify the relationship between socioeconomic factors, sociodemographic factors and moral development in the opinion about the reduction of the penal majority. Materials and Methods: This is a qualitative and quantitative research with a cross-sectional design that consisted of two experiments: Belem Experiment and Regional Experiment. In the Belém Experiment the data were collected in two public places of the municipality of Belém, Pará, Praça Batista Campos and the Court of Justice of the State of Pará. In the Regional Experiment an on line tool was used with the aim of achieving people from different regions of the Brazilian territory. The sample consisted of individuals older than 18 years of both sex. The instruments used were: (1) Socioeconomic and sociodemographic questionnaire and (2) Dilemma of the adolescent in conflict with the law. Pearson's Chi-square test (χ2) and data mining were used for data analysis. Results: Juvenile court workers display preference for lower stages (stage 1) and a lower level of moral competence (average c-index) (3.97), with a strong adherence to the law, different from the general public that prefers higher stages (stage 6) and c-index (14.29). There was a significant relationship between the stage preference and the opinion of the subjects, only in the juvenile court workers (χ2 = 20,665, df = 10, p = 0.024). However, the former is less in accordance with lowering the age of criminal responsibility than the latter. Conclusion: The accuracy of opinion is greater at the extremes of psychological distance, that is, when the individual is very distant or very close to the reality of this adolescent.

Made available in DSpace on 2016-04-25T19:20:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Irani Alves Cordeiro Wullstein.pdf: 5475565 bytes, checksum: 5781323cb0e0159db9894bd51badb643 (MD5) Previous issue date: 2009-05-21 / This thesis focuses the Yoga since its coming from India to the West, with emphasis on the traditional vision that was incorporated by the great masters. It analyses how Yoga has been received in the postmodern society showing matters of wide circulation newspapers and magazines in Brazil. The introductory chapters prepare the scenery for the main focus of the thesis, which aims to recover a remarkable Yogi and Master, Bohdan Wijtenko. During many years, Master Bohdan has been teaching at many universities abroad and in Brazil and has formed a large number of disciples in our society. Although he did not leave books nor articles in scientific newspapers and magazines, many manuscripts and recorded conferences remain unpublished and the thesis tries to recover them, at least partially, in order to show his work as a great scholar of Hinduism and Yoga, and his constant care in teaching meditation and silence as the essence of this millenary practice. In a special way, it shows his pioneer work to deepen the scientific aspects of Yoga, by going trough the meander of the neurosciences / A tese focaliza o Yoga a partir da sua vinda da Índia para o Ocidente, com ênfase na visão tradicional incorporada por grandes mestres. Analisa a recepção do Yoga na sociedade pós-moderna, mediante matérias de jornais e revistas de grande circulação no Brasil. Com estes capítulos introdutórios, prepara o cenário para o foco principal do trabalho, que é recuperar uma notável figura de Yogue e Mestre, Bohdan Wijtenko. Durante vários anos, Mestre Bohdan ensinou em cátedras no exterior e no Brasil e formou um grande número de discípulos em nossa sociedade. Embora não tenha deixado livros nem artigos em jornais e revistas científicas, ficaram inéditos inúmeros manuscritos e conferências gravadas, que a tese busca recuperar, pelo menos em parte, para apresentar o seu trabalho de grande especialista em Hinduismo e Yoga e sua constante preocupação em ensinar a meditação e o silêncio como a essência dessa prática milenar. Em especial, a tese mostra o seu pioneirismo em aprofundar os aspectos científicos do Yoga, enveredando pelos meandros da neurociência

O desenvolvimento expressivo das Neurociências, verificado a partir dos anos 1990, tem implicado a disseminação de seus estilos de pensamento tanto para além do mundo acadêmico, na cultura popular, quanto em disciplinas científicas que, em princípio, não teriam relação com esse campo. Em decorrência disso, áreas de pesquisa híbridas têm se constituído, tais como o campo de interlocuções entre Neurociências e Educação – foco do presente estudo. O objetivo deste trabalho foi analisar de que forma tem ocorrido a constituição dessa nova área, atentando para os estilos de pensamento que têm se formado a partir desse diálogo interdisciplinar. Para tanto, foram analisados trabalhos acadêmicos produzidos nesse novo campo de interlocuções e entrevistados pesquisadores envolvidos com a produção de conhecimento nesse campo. A análise dos dados obtidos foi desenvolvida com base no referencial dos Estudos da Ciência, levando em conta principalmente as contribuições clássicas de Ludwik Fleck, atualizadas por pesquisadores contemporâneos. A partir da pesquisa realizada, foi formulada a tese de que as interlocuções entre Educação e Neurociências não constituem um empreendimento determinista ou reducionista, como advogam alguns de seus críticos: pelo contrário, pesquisadores da área postulam que a adequada compreensão do sistema nervoso deve levar em conta as interações constantemente estabelecidas entre biologia e ambiente. Além disso, esses pesquisadores têm procurado dialogar com teorias tradicionais da Educação, além de reconhecer a necessidade de aproximação com os sujeitos envolvidos nas práticas educativas, como os professores. A aproximação da Educação às Neurociências é aqui entendida como um processo próprio do campo da pesquisa educacional, que se caracteriza pelo entrecruzamento de práticas, políticas e saberes formulados em diferentes disciplinas científicas. Contudo, foi verificado que, no campo de interlocuções entre Educação e Neurociências, ainda há dificuldades no sentido de produzir trabalhos empíricos que conjuguem teorias e metodologias de ambas as áreas: a maior parte dos trabalhos analisados é composta por estudos bibliográficos, que procuram mostrar a potencialidade da aproximação entre os campos, mas avançam pouco no sentido de produzir pesquisas efetivamente interdisciplinares. Essa dificuldade é compreendida nesta tese como sintomática da própria cisão – criticada por muitos autores analisados – entre natureza e cultura e entre Ciências Biológicas e Ciências Humanas, o que mostra que essa divisão ainda surte efeitos contundentes nos processos de produção de conhecimento de ambas as áreas. / The significant development of Neuroscience, seen from the 1990’s onward, has resulted in the dissemination of styles of thought of this field from the academic world into popular culture and into scientific areas that initially are not related to it. Thus, hybrid research areas have been constituted, such as the field of interlocutions between Neuroscience and Education – focused by this study. The goal of this thesis is to analyze how the formation of this new area has taken place, focusing on thinking styles that have developed through this interdisciplinary dialogue. For this purpose, academic papers produced in this new area were analyzed, and researchers involved in this field were interviewed. The analysis was conducted based on the references in Science Studies, especially considering the classic contributions from Ludwik Fleck, updated by contemporary researchers. Based on the conducted research, a thesis was formulated that the interlocutions between Education and Neuroscience do not constitute a deterministic or reductionist enterprise as a few critics advocate: on the contrary, researchers in the area postulate that a suitable understanding of the nervous system should take the interactions constantly established between biology and environment into account. Furthermore, these researchers have sought to engage in a dialogue with traditional theories of Education, in addition to recognizing the need for approaching subjects involved in educational practices, such as teachers. The approximation between Education and Neuroscience is understood here as a process that is unique to the branch of educational research, which is based on the knowledge formulated in different areas. However, it was noted that there are still difficulty producing empirical works at the intersection between Education and Neuroscience, uniting theories and methodologies from both fields; most analyzed works consist of bibliographical studies. The difficulty conducting empirical studies at this intersection is understood in this thesis as a symptom of the schism – criticized by many analyzed authors – between nature and culture and between Biological Sciences and Human Sciences. / El desarrollo expresivo de las Neurociencias, verificado a partir de los años 1990, viene implicando la diseminación de estilos de pensamiento de esa área tanto para más allá del mundo académico, en la cultura popular, como en disciplinas científicas que, en principio, no tendrían relación con ella. Así, se vienen constituyendo áreas de investigaciones híbridas, tales como el campo de interlocuciones entre Neurociencias y Educación – enfoque del presente estudio. El objetivo de este trabajo fue analizar de qué forma ocurre la constitución de esa nueva área, con enfoque en los estilos de pensamiento que se vienen formando a partir de ese diálogo interdisciplinario. Para tanto, se analizaron trabajos académicos producidos en esa nueva área y fueron entrevistados investigadores involucrados con ese campo. El análisis fue desarrollado con base en el referencial de los Estudios de la Ciencia, llevando en consideración principalmente las contribuciones clásicas de Ludwik Fleck, actualizadas por investigadores contemporáneos. A partir de la investigación desarrollada, fue formulada la tesis de que las interlocuciones entre Educación y Neurociencias no constituyen un emprendimiento determinista o reduccionista, como abogan algunos de sus críticos: por el contrario, investigadores del área postulan que la adecuada comprensión del sistema nervioso debe llevar en consideración las interacciones constantemente establecidas entre biología y ambiente. Además, esos investigadores vienen intentando dialogar con teorías tradicionales de la Educación, además de reconocer la necesidad de aproximación con los sujetos involucrados en las prácticas educativas, como los profesores. La aproximación de la Educación a las Neurociencias es aquí entendida como un proceso característico del campo de la investigación educacional, que se basa en saberes formulados en diferentes áreas. Sin embargo, se verificó que también hay dificultades en el sentido de producir trabajos empíricos en la intersección entre Educación y Neurociencias, conjugando teorías y metodologías de ambas áreas; la mayor parte de los trabajos analizados está compuesta por estudios bibliográficos. La dificultad en producir investigaciones empíricas en esa intersección se comprende en esta tesis como sintomática de la propia escisión – criticada por muchos autores analizados – entre naturaleza y cultura y entre Ciencias Biológicas y Ciencias Humanas.

Este estudo analisa as demandas recebidas pela Chamada Pública Universal, que pode ser definida como uma fonte de fomento à ciência e tecnologia, desenvolvida pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Essa Chamada foi escolhida para o estudo em razão de suas características peculiares de capilaridade, grande relevância no sistema de ciência e tecnologia brasileiros e demanda não induzida, ou seja, permite-se o apoio a todo e qualquer tema de pesquisa científica e tecnológica no país. Por ser não induzida, a análise dos atores por metadados extraídos das propostas de submissão da chamada permitiu a aplicação do estudo de Análise de Redes Sociais (ARS), a discussão dos aspectos da gestão e da estrutura da ação de fomento. O estudo limitou-se aos metadados contidos nas palavras-chave das propostas alinhadas ao Programa Básico de Biociências, mais especificamente, nas áreas do conhecimento da Biofísica, Bioquímica, Farmacologia, Fisiologia e Neurociências. Nesse sentido, este trabalho apresenta um panorama das redes formadas pelas relações das palavras-chave e as respectivas áreas do conhecimento, região e instituição, associadas às propostas submetidas nas edições dos anos de 2009 a 2014. A análise das redes desenvolvidas propiciou refletir quanto às edições da Chamada Universal, bem como relacioná-las à distribuição do fomento no âmbito federal na grande área da ciência biológica. / This study analyzes the requests received by the Public Call Universal, which can be defined as a source of fomentation to science and technology, developed by the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq). The Call was chosen for this study by its peculiar characteristics of coverage, great relevance into the system of the science and Brazilian technology and not induced demand, that is, it allows the support of each and every matter of scientific and technological research in the country. Because it is not induced, the analysis of the actors by metadata extracted from the call submission of proposals allowed the application of the study of Social Network Analysis (SNA), to discuss aspects of the management structure and the promotion of action. The study was limited to metadata contained on these keywords proposals aligned to the Biosciences Basic Programme, specifically in the areas of knowledge of Biophysics, Biochemistry, Pharmacology, Physiology and Neuroscience. In this sense, this paper presents an overview of the networks formed by the relationships of keywords and their areas of knowledge, and region institution, associated with the proposals submitted on the issues of the years 2009 to 2014. The analysis of developed networks allow a reflection of issues Call Universal and relate them to the distribution of development at the federal level in the area of biological science.