The human olfactory system can classify new odors in a dynamic environment with varying odor complexity and concentration, while simultaneously reducing the influence of stable background odors. Replication of this capability has remained an active area of research over the past 3 decades and has great potential to advance medical diagnostics, environmental monitoring and industrial monitoring, among others. New methods for rapid dynamic temporal evaluation of chemical sensor arrays for the monitoring of analytes is explored in this work. One such method is high and low bandpass filtering of changing sensor responses; this is applied to reduce the effects of background noise and sensor drift over time. Processed sensor array responses, coupled with principal component analysis (PCA), will be used to develop a novel approach to classify odors in the presence of changing sensor responses associated with evolving odor concentrations. These methods will enable the removal of noise and drift, as well as facilitating the normalization to decouple classification patterns from intensity; lastly, PCA and artificial neural networks (ANNs) will be used to demonstrate the capability of this approach to function under dynamic conditions, where concentration is changing temporally. / February 2016

O gênero Mikania (Asteraceae, tribo Eupatorieae) apresenta aproximadamente 450 espécies, muitas delas especialmente importantes por seu uso em medicina tradicional. Para a análise quimiotaxonômica, um banco de dados acerca da composição micromolecular de Mikania foi criado. Foram elaboradas análises de agrupamento e de componentes principais, bem como o cálculo de parâmetros evolutivos usados em quimiotaxonomia. O perfil químico e a análise estatística multivariada demonstraram que diterpenóides, lactonas sesquiterpenoídicas e cumarinas são os marcadores químicos mais importantes para este gênero. A presença de dicotomia entre a produção de lactonas sesquiterpenoídicas e diterpenóides não foi estritamente confirmada para o gênero, embora esteja claro que a produção de um interfere negativamente na do outro. As relações SH/(AC+IPP) e FV/FL foram compatíveis com o posicionamento de Mikania na família Asteraceae. As análises de componentes principais (PCA) e de agrupamento forneceram informações que correlacionam caracteres morfológicos e geográficos com dados químicos. As espécies distribuídas predominantemente no Brasil são consideradas muito mais ricas em diterpenos do tipo kaurano, assim como tendem a apresentar inflorescências tirsóides. Por outro lado, espécies não-brasileiras tendem a acumular lactonas sesquiterpenoídicas e apresentar preferencialmente inflorescências do tipo corimbosa. / The genus Mikania (Asteraceae, tribe Eupatorieae) encompasses around 450 species, many of which especially important due to their use in folk medicine. A database of the micromolecular composition of Mikania was generated for a chemotaxonomic analysis. Clustering and Principal Components Analysis (PCA) were performed, as well the calculation of evolutive parameters used in chemotaxonomy. The chemical profile and the statistical multivariate analysis demonstrated that diterpenes, sesquiterpene lactones and coumarins are the most important chemical markers in this genus. The presence of dicotomy between the production of sesquiterpene lactones and diterpenes was not strictly confirmed for the genus, although it is clear that the production of one interferes negatively with the other. The SH/(AC+IPP) and FV/FL ratios are compatible with the positioning of Mikania in the Asteraceae family. The PCA and clustering analysis provided information correlating morphological characters and geographical patterns with chemical data. The species distributed predominantly in Brazil are considered very rich in kaurane diterpenes quite prone to present thyrsoid inflorescences. In contrast, non-Brazilian species trend to accumulate mostly sesquiterpene lactones, preferentially presenting the corymbose inflorescence type.

Onchocerciasis is a blindness-causing disease caused by a nematode called Onchocerca volvulus that is transmitted by Simulium blackflies. The disease is a major epidemiological problem among rural communities living in close proximity to rivers in some population in Sub-Saharan Africa. Recent studies identified Ghana to be a treat of recrudescence of onchocerciasis in neighboring countries. This thesis applies spatial models, predicts, and assesses population at risk of onchocerciasis in Ghana. It also evaluates the disease endemicity in Burundi in order to test the models applied in Ghana. Onchocerciasis prevalence data spanning a period of 2004 (Ghana) and 1985-1992 (Burundi) were integrated together with biophysical variables in a GIS. Next, modeling of the spatial risk of onchocerciasis was based on the principal component analysis (PCA) regression models. The final predictive spatial models represent the risk of the disease. The spatial models showed potential biogeographic zones and epidemiological patterns of onchocerciasis in relation to village settlements that are at risk. Also, the risk of onchocerciasis increased with the proximity to the rivers. The estimated population at risk in Ghana in 2010 was 5,211,808 people (or 21.36% of the total population) and 235,032 people in Burundi (or 2.8% of the total population). Findings from this study can help in the effective design of preventive control measures of the risk of recrudescence of the disease and safeguard the achievements of the OCP and APOC programs.

Este trabalho investiga a possibilidade de reconstruir a variabilidade da precipitação pretérita na América do Sul a partir de uma série temporal de razão isotópica de oxigênio (δ18O) em um testemunho de gelo obtido na Bolívia, para isso é analisado as relações espaço-temporais entre a precipitação sobre a América do Sul e a série do δ18O. Utilizou-se dados do δ18O dos primeiros 50 metros do testemunho de gelo do Nevado Illimani (6.350 m, 16º37’S, 67º46’W) e totais mensais da precipitação coletada em 890 estações meteorológicas sobre o continente sul-americano no período 1979–2008. As amostras da precipitação foram dispostas em uma grade equiespaçada com resolução de ~2º de latitude e longitude. A variabilidade espacial e temporal da precipitação foram analisadas pela Análise das Componentes Principais no Modo T e S, respectivamente, com a identificação dos principais Padrões Espaciais Anômalos (PEA) e das zonas espaciais em que a variação temporal das anomalias da precipitação é correlacionada. No núcleo de cada zona foi selecionada uma série temporal anômala da precipitação para comparar com a série do δ18O. Constatou-se que há 12 PEA da precipitação e que são originários, predominantemente, da variação na temperatura superficial dos oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Tropical Norte e 8 zonas espaciais em que a variação da precipitação é parcialmente homogênea. Analisando características dos PEA da precipitação com a variação do δ18O constata-se que os registros de máximo (mínimo) fracionamento isotópico no verão estão relacionados à seca (chuvas acima da média) na Amazônia ou no nordeste brasileiro. Já no inverno, os registros de máximo (mínimo) fracionamento isotópico estão relacionados a secas (chuvas acima da média no litoral) na região tropical e chuvas acima da média (secas) na região extratropical. O índice de correlação entre todas séries de precipitação com a série do δ18O mostrou que a variação sincronizada das variáveis altera-se sazonalmente em função da migração espacial dos mecanismos de transporte e convergência da umidade. A comparação das séries de precipitação das 8 zonas com o δ18O possibilitou identificar possíveis áreas para a reconstrução paleoclimática. Nas regiões equatorial e subtropical foi testado a reconstrução. Nessas áreas, os fatores que controlam as duas variáveis são os mesmos, predominando os oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Norte nas alterações das séries temporais com frequência entre 24 e 60 meses. Para reconstrução da variabilidade da precipitação pretérita a partir da variação do δ18O foram testada duas técnicas, uma utilizando a análise de dependência por regressão e outra pela adoção de PEA para casos específicos da variação do δ18O. A primeira técnica não gerou resultados satisfatórios, por isso não foi usada. Com a segunda técnica foi possível identificar com 80% de chance de acerto as secas na Amazônia, no nordeste brasileiro e na região subtropical e com 68% de chance de acerto as chuvas acima da média na região subtropical, quando a avaliação não considera a magnitude das anomalias da precipitação. Por outro lado, a técnica é limitada, porque os PEAs adotados como referência não representam a grande variabilidade da precipitação nessas regiões. / This thesis investigates the possibility of reconstructing the South American past precipitation variability based on an oxygen isotope ratio (δ18O) time series from a Bolivian ice core, for this we analysed the spatial-temporal relations between these two variables. We used δ18O data from the upper 50 meters of Nevado Illimani ice core (6,350 m, 16°37'S, 67°46'W) and monthly total precipitation collected at 890 weather stations in South America in the period 1979–2008. Precipitation samples were arranged in an equally spaced grid with a ~2° latitude and longitude. The precipitation temporal and spatial variability were analysed by Principal Component Analysis on Mode S and T, respectively, with the identification of the main Anomalous Spatial Patterns (ASP) and spatial zones in which temporal rainfall anomalies variations are correlated. At each zone core, we selected one anomalous precipitation time series to compare with the δ18O series. There are 12 precipitations ASP that originate predominantly from surface temperature variations in the equatorial Pacific and tropical North Atlantic oceans, and 8 spatial zones in which the precipitation variation is partially homogeneous. Analysing the precipitation ASP characteristics with the δ18O variation, it is observed that records of maximum (minimum) isotopic fractionation in summer are related to droughts (above average precipitations) in the Amazon and northeastern Brazil. In the winter, records of maximum (minimum) isotopic fractionation are related to droughts (above average rainfall in the coastal area) in the tropical region and above average rainfall (droughts) in the extratropical region. The correlation index among all series of precipitation with δ18O series showed that these variables synchronized variation alters seasonally depending on the transport mechanisms spatial migration and on the moisture convergence. The comparison of the 8 precipitation zones with the δ18O series enabled us to identify possible areas for paleoclimatic reconstruction, which are the equatorial and subtropical regions. In these areas, the factors controlling the two variables are the same, prevailing the equatorial Pacific and the North Atlantic changes in time series with frequency from 24 to 60 months. To reconstruct the precipitation variability from the past δ18O variation we tested two techniques, one using dependency analysis for regression and other adopting ASP for specific cases of δ18O variations. The first technique yielded no satisfactory results, so it was disregarded. Using the second technique, it was possible to identify droughts in Amazonia, the Brazilian northeast and in the subtropical region with 80% changes of success. Above the average rainfalls in the subtropical region are identify with 68% changes of success, if this assessment does not consider the magnitude of the precipitation anomalies. On the other hand, the technique has limitations because the ASPs adopted as reference do not represent the wide precipitation variability in these regions.

O gênero Mikania (Asteraceae, tribo Eupatorieae) apresenta aproximadamente 450 espécies, muitas delas especialmente importantes por seu uso em medicina tradicional. Para a análise quimiotaxonômica, um banco de dados acerca da composição micromolecular de Mikania foi criado. Foram elaboradas análises de agrupamento e de componentes principais, bem como o cálculo de parâmetros evolutivos usados em quimiotaxonomia. O perfil químico e a análise estatística multivariada demonstraram que diterpenóides, lactonas sesquiterpenoídicas e cumarinas são os marcadores químicos mais importantes para este gênero. A presença de dicotomia entre a produção de lactonas sesquiterpenoídicas e diterpenóides não foi estritamente confirmada para o gênero, embora esteja claro que a produção de um interfere negativamente na do outro. As relações SH/(AC+IPP) e FV/FL foram compatíveis com o posicionamento de Mikania na família Asteraceae. As análises de componentes principais (PCA) e de agrupamento forneceram informações que correlacionam caracteres morfológicos e geográficos com dados químicos. As espécies distribuídas predominantemente no Brasil são consideradas muito mais ricas em diterpenos do tipo kaurano, assim como tendem a apresentar inflorescências tirsóides. Por outro lado, espécies não-brasileiras tendem a acumular lactonas sesquiterpenoídicas e apresentar preferencialmente inflorescências do tipo corimbosa. / The genus Mikania (Asteraceae, tribe Eupatorieae) encompasses around 450 species, many of which especially important due to their use in folk medicine. A database of the micromolecular composition of Mikania was generated for a chemotaxonomic analysis. Clustering and Principal Components Analysis (PCA) were performed, as well the calculation of evolutive parameters used in chemotaxonomy. The chemical profile and the statistical multivariate analysis demonstrated that diterpenes, sesquiterpene lactones and coumarins are the most important chemical markers in this genus. The presence of dicotomy between the production of sesquiterpene lactones and diterpenes was not strictly confirmed for the genus, although it is clear that the production of one interferes negatively with the other. The SH/(AC+IPP) and FV/FL ratios are compatible with the positioning of Mikania in the Asteraceae family. The PCA and clustering analysis provided information correlating morphological characters and geographical patterns with chemical data. The species distributed predominantly in Brazil are considered very rich in kaurane diterpenes quite prone to present thyrsoid inflorescences. In contrast, non-Brazilian species trend to accumulate mostly sesquiterpene lactones, preferentially presenting the corymbose inflorescence type.

Este trabalho investiga a possibilidade de reconstruir a variabilidade da precipitação pretérita na América do Sul a partir de uma série temporal de razão isotópica de oxigênio (δ18O) em um testemunho de gelo obtido na Bolívia, para isso é analisado as relações espaço-temporais entre a precipitação sobre a América do Sul e a série do δ18O. Utilizou-se dados do δ18O dos primeiros 50 metros do testemunho de gelo do Nevado Illimani (6.350 m, 16º37’S, 67º46’W) e totais mensais da precipitação coletada em 890 estações meteorológicas sobre o continente sul-americano no período 1979–2008. As amostras da precipitação foram dispostas em uma grade equiespaçada com resolução de ~2º de latitude e longitude. A variabilidade espacial e temporal da precipitação foram analisadas pela Análise das Componentes Principais no Modo T e S, respectivamente, com a identificação dos principais Padrões Espaciais Anômalos (PEA) e das zonas espaciais em que a variação temporal das anomalias da precipitação é correlacionada. No núcleo de cada zona foi selecionada uma série temporal anômala da precipitação para comparar com a série do δ18O. Constatou-se que há 12 PEA da precipitação e que são originários, predominantemente, da variação na temperatura superficial dos oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Tropical Norte e 8 zonas espaciais em que a variação da precipitação é parcialmente homogênea. Analisando características dos PEA da precipitação com a variação do δ18O constata-se que os registros de máximo (mínimo) fracionamento isotópico no verão estão relacionados à seca (chuvas acima da média) na Amazônia ou no nordeste brasileiro. Já no inverno, os registros de máximo (mínimo) fracionamento isotópico estão relacionados a secas (chuvas acima da média no litoral) na região tropical e chuvas acima da média (secas) na região extratropical. O índice de correlação entre todas séries de precipitação com a série do δ18O mostrou que a variação sincronizada das variáveis altera-se sazonalmente em função da migração espacial dos mecanismos de transporte e convergência da umidade. A comparação das séries de precipitação das 8 zonas com o δ18O possibilitou identificar possíveis áreas para a reconstrução paleoclimática. Nas regiões equatorial e subtropical foi testado a reconstrução. Nessas áreas, os fatores que controlam as duas variáveis são os mesmos, predominando os oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Norte nas alterações das séries temporais com frequência entre 24 e 60 meses. Para reconstrução da variabilidade da precipitação pretérita a partir da variação do δ18O foram testada duas técnicas, uma utilizando a análise de dependência por regressão e outra pela adoção de PEA para casos específicos da variação do δ18O. A primeira técnica não gerou resultados satisfatórios, por isso não foi usada. Com a segunda técnica foi possível identificar com 80% de chance de acerto as secas na Amazônia, no nordeste brasileiro e na região subtropical e com 68% de chance de acerto as chuvas acima da média na região subtropical, quando a avaliação não considera a magnitude das anomalias da precipitação. Por outro lado, a técnica é limitada, porque os PEAs adotados como referência não representam a grande variabilidade da precipitação nessas regiões. / This thesis investigates the possibility of reconstructing the South American past precipitation variability based on an oxygen isotope ratio (δ18O) time series from a Bolivian ice core, for this we analysed the spatial-temporal relations between these two variables. We used δ18O data from the upper 50 meters of Nevado Illimani ice core (6,350 m, 16°37'S, 67°46'W) and monthly total precipitation collected at 890 weather stations in South America in the period 1979–2008. Precipitation samples were arranged in an equally spaced grid with a ~2° latitude and longitude. The precipitation temporal and spatial variability were analysed by Principal Component Analysis on Mode S and T, respectively, with the identification of the main Anomalous Spatial Patterns (ASP) and spatial zones in which temporal rainfall anomalies variations are correlated. At each zone core, we selected one anomalous precipitation time series to compare with the δ18O series. There are 12 precipitations ASP that originate predominantly from surface temperature variations in the equatorial Pacific and tropical North Atlantic oceans, and 8 spatial zones in which the precipitation variation is partially homogeneous. Analysing the precipitation ASP characteristics with the δ18O variation, it is observed that records of maximum (minimum) isotopic fractionation in summer are related to droughts (above average precipitations) in the Amazon and northeastern Brazil. In the winter, records of maximum (minimum) isotopic fractionation are related to droughts (above average rainfall in the coastal area) in the tropical region and above average rainfall (droughts) in the extratropical region. The correlation index among all series of precipitation with δ18O series showed that these variables synchronized variation alters seasonally depending on the transport mechanisms spatial migration and on the moisture convergence. The comparison of the 8 precipitation zones with the δ18O series enabled us to identify possible areas for paleoclimatic reconstruction, which are the equatorial and subtropical regions. In these areas, the factors controlling the two variables are the same, prevailing the equatorial Pacific and the North Atlantic changes in time series with frequency from 24 to 60 months. To reconstruct the precipitation variability from the past δ18O variation we tested two techniques, one using dependency analysis for regression and other adopting ASP for specific cases of δ18O variations. The first technique yielded no satisfactory results, so it was disregarded. Using the second technique, it was possible to identify droughts in Amazonia, the Brazilian northeast and in the subtropical region with 80% changes of success. Above the average rainfalls in the subtropical region are identify with 68% changes of success, if this assessment does not consider the magnitude of the precipitation anomalies. On the other hand, the technique has limitations because the ASPs adopted as reference do not represent the wide precipitation variability in these regions.

Reconhecimento de padrões em imagens é uma área de grande interesse no mundo científico. Os chamados métodos de extração de características, possuem as habilidades de extrair características das imagens e também de reduzir a dimensionalidade dos dados gerando assim o chamado vetor de características. Considerando uma imagem de consulta, o foco de um sistema de reconhecimento de imagens de faces humanas é pesquisar em um banco de imagens, a imagem mais similar à imagem de consulta, de acordo com um critério dado. Este trabalho de pesquisa foi direcionado para a geração de vetores de características para um sistema de reconhecimento de imagens, considerando bancos de imagens de faces humanas, para propiciar tal tipo de consulta. Um vetor de características é uma representação numérica de uma imagem ou parte dela, descrevendo seus detalhes mais representativos. O vetor de características é um vetor n-dimensional contendo esses valores. Essa nova representação da imagem propicia vantagens ao processo de reconhecimento de imagens, pela redução da dimensionalidade dos dados. Uma abordagem alternativa para caracterizar imagens para um sistema de reconhecimento de imagens de faces humanas é a transformação do domínio. A principal vantagem de uma transformação é a sua efetiva caracterização das propriedades locais da imagem. As wavelets diferenciam-se das tradicionais técnicas de Fourier pela forma de localizar a informação no plano tempo-freqüência; basicamente, têm a capacidade de mudar de uma resolução para outra, o que as fazem especialmente adequadas para análise, representando o sinal em diferentes bandas de freqüências, cada uma com resoluções distintas correspondentes a cada escala. As wavelets foram aplicadas com sucesso na compressão, melhoria, análise, classificação, caracterização e recuperação de imagens. Uma das áreas beneficiadas onde essas propriedades tem encontrado grande relevância é a área de visão computacional, através da representação e descrição de imagens. Este trabalho descreve uma abordagem para o reconhecimento de imagens de faces humanas com a extração de características baseado na decomposição multiresolução de wavelets utilizando os filtros de Haar, Daubechies, Biorthogonal, Reverse Biorthogonal, Symlet, e Coiflet. Foram testadas em conjunto as técnicas PCA (Principal Component Analysis) e IMPCA (Image Principal Component Analysis), sendo que os melhores resultados foram obtidos utilizando a wavelet Biorthogonal com a técnica IMPCA / Image pattern recognition is an interesting area in the scientific world. The features extraction method refers to the ability to extract features from images, reduce the dimensionality and generates the features vector. Given a query image, the goal of a features extraction system is to search the database and return the most similar to the query image according to a given criteria. Our research addresses the generation of features vectors of a recognition image system for human faces databases. A feature vector is a numeric representation of an image or part of it over its representative aspects. The feature vector is a n-dimensional vector organizing such values. This new image representation can be stored into a database and allow a fast image retrieval. An alternative for image characterization for a human face recognition system is the domain transform. The principal advantage of a transform is its effective characterization for their local image properties. In the past few years researches in applied mathematics and signal processing have developed practical wavelet methods for the multi scale representation and analysis of signals. These new tools differ from the traditional Fourier techniques by the way in which they localize the information in the time-frequency plane; in particular, they are capable of trading on type of resolution for the other, which makes them especially suitable for the analysis of non-stationary signals. The wavelet transform is a set basis function that represents signals in different frequency bands, each one with a resolution matching its scale. They have been successfully applied to image compression, enhancement, analysis, classification, characterization and retrieval. One privileged area of application where these properties have been found to be relevant is computer vision, especially human faces imaging. In this work we describe an approach to image recognition for human face databases focused on feature extraction based on multiresolution wavelets decomposition, taking advantage of Biorthogonal, Reverse Biorthogonal, Symlet, Coiflet, Daubechies and Haar. They were tried in joint the techniques together the PCA (Principal Component Analysis) and IMPCA (Image Principal Component Analysis)

Este trabalho investiga a possibilidade de reconstruir a variabilidade da precipitação pretérita na América do Sul a partir de uma série temporal de razão isotópica de oxigênio (δ18O) em um testemunho de gelo obtido na Bolívia, para isso é analisado as relações espaço-temporais entre a precipitação sobre a América do Sul e a série do δ18O. Utilizou-se dados do δ18O dos primeiros 50 metros do testemunho de gelo do Nevado Illimani (6.350 m, 16º37’S, 67º46’W) e totais mensais da precipitação coletada em 890 estações meteorológicas sobre o continente sul-americano no período 1979–2008. As amostras da precipitação foram dispostas em uma grade equiespaçada com resolução de ~2º de latitude e longitude. A variabilidade espacial e temporal da precipitação foram analisadas pela Análise das Componentes Principais no Modo T e S, respectivamente, com a identificação dos principais Padrões Espaciais Anômalos (PEA) e das zonas espaciais em que a variação temporal das anomalias da precipitação é correlacionada. No núcleo de cada zona foi selecionada uma série temporal anômala da precipitação para comparar com a série do δ18O. Constatou-se que há 12 PEA da precipitação e que são originários, predominantemente, da variação na temperatura superficial dos oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Tropical Norte e 8 zonas espaciais em que a variação da precipitação é parcialmente homogênea. Analisando características dos PEA da precipitação com a variação do δ18O constata-se que os registros de máximo (mínimo) fracionamento isotópico no verão estão relacionados à seca (chuvas acima da média) na Amazônia ou no nordeste brasileiro. Já no inverno, os registros de máximo (mínimo) fracionamento isotópico estão relacionados a secas (chuvas acima da média no litoral) na região tropical e chuvas acima da média (secas) na região extratropical. O índice de correlação entre todas séries de precipitação com a série do δ18O mostrou que a variação sincronizada das variáveis altera-se sazonalmente em função da migração espacial dos mecanismos de transporte e convergência da umidade. A comparação das séries de precipitação das 8 zonas com o δ18O possibilitou identificar possíveis áreas para a reconstrução paleoclimática. Nas regiões equatorial e subtropical foi testado a reconstrução. Nessas áreas, os fatores que controlam as duas variáveis são os mesmos, predominando os oceanos Pacífico Equatorial e Atlântico Norte nas alterações das séries temporais com frequência entre 24 e 60 meses. Para reconstrução da variabilidade da precipitação pretérita a partir da variação do δ18O foram testada duas técnicas, uma utilizando a análise de dependência por regressão e outra pela adoção de PEA para casos específicos da variação do δ18O. A primeira técnica não gerou resultados satisfatórios, por isso não foi usada. Com a segunda técnica foi possível identificar com 80% de chance de acerto as secas na Amazônia, no nordeste brasileiro e na região subtropical e com 68% de chance de acerto as chuvas acima da média na região subtropical, quando a avaliação não considera a magnitude das anomalias da precipitação. Por outro lado, a técnica é limitada, porque os PEAs adotados como referência não representam a grande variabilidade da precipitação nessas regiões. / This thesis investigates the possibility of reconstructing the South American past precipitation variability based on an oxygen isotope ratio (δ18O) time series from a Bolivian ice core, for this we analysed the spatial-temporal relations between these two variables. We used δ18O data from the upper 50 meters of Nevado Illimani ice core (6,350 m, 16°37'S, 67°46'W) and monthly total precipitation collected at 890 weather stations in South America in the period 1979–2008. Precipitation samples were arranged in an equally spaced grid with a ~2° latitude and longitude. The precipitation temporal and spatial variability were analysed by Principal Component Analysis on Mode S and T, respectively, with the identification of the main Anomalous Spatial Patterns (ASP) and spatial zones in which temporal rainfall anomalies variations are correlated. At each zone core, we selected one anomalous precipitation time series to compare with the δ18O series. There are 12 precipitations ASP that originate predominantly from surface temperature variations in the equatorial Pacific and tropical North Atlantic oceans, and 8 spatial zones in which the precipitation variation is partially homogeneous. Analysing the precipitation ASP characteristics with the δ18O variation, it is observed that records of maximum (minimum) isotopic fractionation in summer are related to droughts (above average precipitations) in the Amazon and northeastern Brazil. In the winter, records of maximum (minimum) isotopic fractionation are related to droughts (above average rainfall in the coastal area) in the tropical region and above average rainfall (droughts) in the extratropical region. The correlation index among all series of precipitation with δ18O series showed that these variables synchronized variation alters seasonally depending on the transport mechanisms spatial migration and on the moisture convergence. The comparison of the 8 precipitation zones with the δ18O series enabled us to identify possible areas for paleoclimatic reconstruction, which are the equatorial and subtropical regions. In these areas, the factors controlling the two variables are the same, prevailing the equatorial Pacific and the North Atlantic changes in time series with frequency from 24 to 60 months. To reconstruct the precipitation variability from the past δ18O variation we tested two techniques, one using dependency analysis for regression and other adopting ASP for specific cases of δ18O variations. The first technique yielded no satisfactory results, so it was disregarded. Using the second technique, it was possible to identify droughts in Amazonia, the Brazilian northeast and in the subtropical region with 80% changes of success. Above the average rainfalls in the subtropical region are identify with 68% changes of success, if this assessment does not consider the magnitude of the precipitation anomalies. On the other hand, the technique has limitations because the ASPs adopted as reference do not represent the wide precipitation variability in these regions.

When stimuli processing time varies in an oddball paradigm, the latency of the P300 will vary across trials. In an oddball task requiring difficult response selections, as the variation of stimuli processing time increases, so does the variation of the P300 latency, causing latency jitters in the measurement. Averaging the P300 across different trials without adjusting this latency jitter will lead to diminished P300 amplitude, resulting in inaccurate conclusions from the data. Verleger et al. (2014) reported a diminished P300 amplitude in a difficult oddball task that required subjects to make response selections among stimuli that are difficult to distinguish, but his work did not correct for any latency jitter observed within his sample. The current study replicated the easy and hard oddball tasks conducted in Verleger et al.. Raw ERPs obtained from 16 subjects indicated a successful replication of the study. An examination of the behavioral data showed that there was substantial variation in the P300 during the hard oddball tasks, and a latency jitter correction was applied in the analysis. Results indicated that there was a significant increase in the amplitude of P300 after latency jitter correction, and that this P300 amplitude did not differ significantly between easy and hard oddball tasks. These results suggest that difficult decision requirement does not reduce the amplitude of the P300, and that latency jitter should be accounted for when analyzing data from tasks involving a difficult decision requirement.

In 2010, approximately two-thirds of adults and one-fifth of the adolescent population in the United States were considered either overweight or obese, resulting in the United States having the highest per capita obesity rate among all OECD countries. A considerable body of literature regarding health behavior, health outcomes, and public policy exists on what the Centers for Disease Control and Prevention considers an obesity epidemic. In response to the growing problem of childhood obesity, the Child Nutrition and WIC Reauthorization Act of 2004 (CNRA), which required that schools participating in the National School Lunch Program and/or School Breakfast Program have wellness policies on file, was passed. The purpose of this research is to provide additional insight into the origin of the geographic variation in adolescent obesity rates between the U.S. states. Previous research has looked at differences in built environments, maternal employment, food prices, agriculture policies, and technology factors in an effort to explain the variation in adolescent obesity prevalence. This dissertation contributes to the literature by examining the hypothesis that state-level school wellness policies also played a role in determining the rates of childhood obesity. Using School Health Policies and Practices Study (SHPPS) surveys from 2000 – 2012, I derived a state-level school wellness policy measure. This, together with Youth Risk Behavior Surveillance survey data on adolescent BMI was used to measure the effect of the wellness policy mandate on adolescent obesity prevalence. Several models were applied to first demonstrate that the state of residence for an adolescent is indeed related to BMI trends and then to investigate various determinants of adolescent obesity including the primary variable of interest, state school wellness policies. The results of this research provide evidence of a statistically significant, although very small positive effect of school wellness policies on adolescent BMI that is contrary to my hypothesis. Dominance analysis showed that of the four wellness policy factors considered in the principal component composition of the wellness policy measure, policy components that met state requirements rather than those meeting health screen criteria, state recommendations, and national standards were most important in explaining the overall variance of the regression model. Interestingly, the public school attendance rate itself was also associated with a substantial decrease in adolescent BMI. Understanding the determinants of adolescent obesity and how to effect change in the rising trend is a national concern. Obese adolescents are at significant risk of becoming obese adults and previous research has already shown the high economic costs associated with adult obesity and its comorbidities. Policies implemented in school, where adolescents consume a considerable portion of their daily calories and participate in physical activity, can help to build healthy habits that have the potential to lower the probability of an adolescent becoming an obese adult. Over time, a healthier adult population may result in lower economic costs associated with medical care and lost productivity.