Graduation date: 2006 / Most vertebrates exhibit seasonality in many life history traits. Such seasonal rhythms are temporally organized via the transduction of environmental cues (e.g., photoperiod, temperature) into appropriate endocrine signals. However, among ectothermic vertebrates that undergo continuous winter dormancy, temperature is the only environmental cue available for synchronizing seasonal rhythms. Most intriguing is that in species where reproduction occurs immediately following spring emergence, the associated changes in neurophysiology and behavior that accompany reproduction likely occur during winter dormancy. The purpose of this dissertation research was to explore the mechanisms by which temperature cues affect the chronobiology and seasonal reproduction of red-sided garter snakes (Thamnophis sirtalis parietalis). Because of their roles in circadian organization and energy balance, melatonin and corticosterone are likely hormonal components of these time-keeping systems. I first characterized the interactions between melatonin and corticosterone to better understand the hormonal mechanisms facilitating temperature-induced reproduction. Melatonin and corticosterone additively inhibit reproductive behavior during the spring mating season. Experimental manipulations with a serotonin receptor antagonist suggest the mechanism underlying these effects involves a serotonin-regulated system. Although melatonin does not influence corticosterone responses to capture stress, capture stress significantly increases melatonin concentrations. To investigate the functional significance of these interactions in regulating temperature-induced reproduction, I measured body temperatures of snakes as well as circadian melatonin and corticosterone cycles during winter dormancy and spring emergence using a combination of field and laboratory experiments. Surprisingly, an increase in body temperature is not necessary for emergence from winter dormancy. Rather, critically low temperatures may serve as a zeitgeber entraining an endogenous circannual cycle that regulates emergence. Decreased environmental temperatures, in the absence of changing photoperiod cues, modulate circadian melatonin and corticosterone rhythms during hibernation. Such temperature-induced changes in hormone rhythms may facilitate seasonal reproductive behavior following spring emergence. Furthermore, a phase-shift in corticosterone rhythms during the mating season may regulate the seasonal transition between reproductive and non-reproductive states in red-sided garter snakes. Such studies investigating the environmental and hormonal mechanisms underlying time-keeping systems may provide valuable insight into the potential impact of environmental perturbations (e.g., climate change) on seasonal rhythms in physiology and behavior.

The purpose of this study is to develop an automatic facial feature extraction system, which is able to identify the detailed shape of eyes, eyebrows and mouth from facial images. The developed system not only extracts the location information of the features, but also estimates the parameters pertaining the contours and parts of the features using parametric deformable templates approach. In order to extract facial features, deformable models for each of eye, eyebrow, and mouth are developed. The development steps of the geometry, imaging model and matching algorithms, and energy functions for each of these templates are presented in detail, along with the important implementation issues. In addition, an eigenfaces based multi-scale face detection algorithm which incorporates standard facial proportions is implemented, so that when a face is detected the rough search regions for the facial features are readily available. The developed system is tested on JAFFE (Japanese Females Facial Expression Database), Yale Faces, and ORL (Olivetti Research Laboratory) face image databases. The performance of each deformable templates, and the face detection algorithm are discussed separately.

Les contours actifs sont parmi les méthodes de segmentation d'images les plus utilisées et de nombreuses implémentations ont vu le jour durant ces 25 dernières années. Parmi elles, l'approche greedy est considérée comme l'une des plus rapides et des plus stables. Toutefois, quelle que soit l'implémentation choisie, les résultats de segmentation souffrent grandement en présence d'occlusions, de concavités ou de déformation anormales de la forme. Si l'on dispose d'informations a priori sur la forme recherchée, alors son incorporation à un modèle existant peut permettre d'améliorer très nettement les résultats de segmentation. Dans cette thèse, l'inclusion de ce type de contraintes de formes dans un modèle de contour actif explicite est proposée. Afin de garantir une invariance à la rotation, à la translation et au changement d'échelle, les descripteurs de Fourier sont utilisés. Contrairement à la plupart des méthodes existantes, qui comparent la forme de référence et le contour actif en cours d'évolution dans le domaine d'origine par le biais d'une transformation inverse, la méthode proposée ici réalise cette comparaison dans l'espace des descripteurs. Cela assure à notre approche un faible temps de calcul et lui permet d'être indépendante du nombre de points de contrôle choisis pour le contour actif. En revanche, cela induit un biais dans la phase des coefficients de Fourier, handicapant l'invariance à la rotation. Ce problème est résolu par un algorithme original. Les expérimentations indiquent clairement que l'utilisation de ce type de contrainte de forme améliore significativement les résultats de segmentation du modèle de contour actif utilisé. / Active contours are widely used for image segmentation. There are many implementations of active contours. The greedy algorithm is being regarded as one of the fastest and stable implementations. No matter which implementation is being employed, the segmentation results suffer greatly in the presence of occlusion, context noise, concavities or abnormal deformation of shape. If some prior knowledge about the shape of the object is available, then its addition to an existing model can greatly improve the segmentation results. In this thesis inclusion of such shape constraints for explicit active contours is being implemented. These shape priors are introduced through the use of robust Fourier based descriptors which makes them invariant to the translation, scaling and rotation factors and enables the deformable model to converge towards the prior shape even in the presence of occlusion and contextual noise. Unlike most existing methods which compare the reference shape and evolving contour in the spatial domain by applying the inverse transforms, our proposed method realizes such comparisons entirely in the descriptor space. This not only decreases the computational time but also allows our method to be independent of the number of control points chosen for the description of the active contour. This formulation however, may introduce certain anomalies in the phase of the descriptors which affects the rotation invariance. This problem has been solved by an original algorithm. Experimental results clearly indicate that the inclusion of these shape priors significantly improved the segmentation results of the active contour model being used.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2015-04-01T14:16:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2600688 bytes, checksum: 925d18dd7ebd669f58ba726884baa97c (MD5) Previous issue date: 2013-02-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Brazil is the country with the highest rate of reported snakebites. The venomous snakes that occur in the country belong to the Viperidae and Elapidae families. Snakebites cause the release of pharmacologically active substances with local effects such as hemorrhage, oedema, necrosis, myotoxicity, cardiotoxicity, neurotoxicity and cytotoxicity, as well as systemic effects such as blood coagulation, spontaneous bleeding, renal and respiratory failure. Snake venoms are rich sources of proteins, peptides, organic and inorganic compounds. The phospholipase A2 (PLA2s) are the most abundant proteins in the snake venom of different genera and exhibit toxic and pharmacology effects of strong medical and scientific interest. The aim of this study was to characterize physic-chemically B-linear epitopes of three phospholipases A2 (BhtTX-I, BthTX-II and BthA-I) isolated from Bothrops jararacussu snake venom recognized by the therapeutic horse anti-ophidic sera; in silico comparative analysis of the B-linear epitopes recognized by the sera that are present and / or absent in other PLA2s isolated from snake venoms; and describe molecules isolated from plant extracts that are able to inhibit the toxic and pharmacological effects of PLA2s. Parallel spot synthesis peptides experiments on cellulose membranes allowed identifying, by chemiluminescence, twelve PLA2s regions recognized by anti-ophidic sera (anti-bothropic and/or anti-crotalic). Comparative analyzes between PLA2s enabled to identify that some regions recognized by anti-ophidic sera are responsible for neurotoxic, anticoagulant and myotoxic activities performed by snakes. Therefore, this work enables interaction regions elucidate molecular serum-protein as well as assist in proposing new inhibitors. / O Brasil é o país com maior índice de acidentes ofídicos registrados. As serpentes peçonhentas que ocorrem no país pertencem às famílias Viperidae e Elapidae. Acidentes ofídicos causam a liberação de substâncias farmacologicamente ativas com efeitos locais como hemorragia, edema, necrose tecidual, miotoxicidade, cardiotoxicidade, neurotoxicidade e citotoxicidade, além de efeitos sistêmicos como coagulação sanguínea, sangramentos espontâneos, insuficiência renal e respiratória. Peçonha de serpentes são fontes ricas de proteínas, peptídeos, compostos orgânicos e inorgânicos. As fosfolipases A2 (PLA2s) são as proteínas mais abundantes nas peçonhas dos diferentes gêneros de serpentes e apresentam efeitos tóxicos e farmacológicos de grande interesse médico-científico. O presente estudo teve por objetivos caracterizar físico-quimicamente epitopos B-lineares de três PLA2s isoladas da peçonha de Bothrops jararacussu reconhecidos pelos soros antiofídicos; analisar comparativamente, in silico, os epitopos B-lineares reconhecidos pelos soros que estão presentes e/ou ausentes em demais PLA2s isoladas de peçonhas de serpentes; relatar moléculas isoladas de extratos vegetais que possibilitem inibir os efeitos tóxicos e farmacológicos das PLA2s. Experimentos de síntese paralela de peptídeos realizadas em membranas de celulose permitiram identificar, por quimiluminescência, doze regiões das PLA2s (BthTX-I, BthTX-II e BthA-I) presentes na peçonha de Bothrops jararacussu reconhecidas por soros antiofídicos (antibotrópico e/ou anticrotálico). Análises comparativas entre PLA2s possibilitaram identificar que algumas regiões específicas que foram reconhecidas pelos soros antiofídicos são responsáveis pelas atividades neurotóxica, miotóxica e anticoagulante desencadeadas pelo ofidismo. Portanto, o presente trabalho possibilita elucidar regiões de interação molecular soro-proteína bem como auxiliar na proposição de novos inibidores.

As fosfolipases A2 secretadas, particularmente do grupo II são abundantes nos venenos de serpentes, incluindo o gênero Bothrops e estão envolvidas em diversos processos fisiológicos e fisiopatológicos, como inflamação e dor, incluindo artrite. Contudo, não está totalmente caracterizado o papel da FLA2 para a gênese e manutenção dos quadros de inflamação articular. Nosso objetivo foi padronizar um novo modelo de artrite, utilizando sFLA2 do grupo IIA (miotoxina II) isolada do veneno da serpente Bothrops asper e avaliar a mediação química envolvida no processo nociceptivo deste quadro. Os resultados indicaram aumento de permeabilidade vascular, infiltrado celular e hiperalgesia. A hiperalgesia é um processo multimediado com a participação de prostanóides, sendo sua produção decorrente da ativação de FLA2 endógenas. Estes dados sugerem que esta FLA2 pode se tornar uma ferramenta científica importante para o entendimento dos mecanismos fisiopatológicos envolvidos nos processos de inflamação articular. / Secretory phospholipases A2 are abundant in different animal tissues and particularly group II are found in venom snakes and are proteins involved in many physiological and pathophysiological processes, like inflammation and pain, components of arthritis. However, the involvement of PLA2 in the genesis and maintenance of articular inflammation is not well characterized. Our aim is to characterize the articular inflammatory response induced by Lys 49-PLA2 (IIA group) isolated from B. asper snake venom. It was analyzed the nociceptive process involved, developing a new experimental model of articular inflammation. Our results indicated that sPLA2 induces increase in the vascular permeability, cell migration and hyperalgesia. Hyperalgesia is a multimediated process and prostanoids are involved in the nociceptive process, being its production dependent of the endogenous PLA2 activation. These data indicate that this PLA2 could be an important scientific tool for the understanding of the pathophysiological mechanisms involved in articular inflammation processes.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A radiação ionizante vem sendo empregada com sucesso na destoxicação de venenos. Neste trabalho a radiação foi utilizada para verificar os efeitos causados pelos produtos de radiólise da água na crotamina do veneno de Crotalus durissus terrificus. Estes efeitos foram analisados com o uso de algumas substâncias denominadas scavengers, que competem por espécies reativas específicas impedindo-as de agir na molécula. Para estudar, então, os possíveis danos estruturais causados às toxinas foram utilizadas as técnicas de dicroísmo circular, fluorescência, análise de ressonância nuclear magnética, análise de aminoácidos e análise de microscopia intravital. Os resultados obtidos demonstram que a radiação ionizante causa alterações estruturais importante nas estruturas secundárias e terciárias da crotamina. Também foi possível verificar que a toxina depois de irradiada não tem arranjo tridimensional detectável por ressonância nuclear magnética e ainda que o efeito tóxico da molécula é alterado quando a toxina foi irradiada. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-11-11T13:14:25Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-11-11T13:14:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os venenos de serpentes são complexas misturas de proteínas e peptídeos que apresentam uma variedade de atividades biológicas. Estudos apontam para uma rica diversidade de moléculas bioativas de baixa massa molecular nos venenos, como a crotamina, miotoxina A, peptídeos potenciadores de bradicinina (BPPs) inibidores do tipo Kunitz de serinopeptidases e tripeptídeos inibidores de metalopeptidases. O interesse nestas moléculas está relacionado ao potencial uso como agentes terapêuticos contra diversas patologias, como distúrbios da coagulação e modulação da atividade de metalopeptidases, moléculas estas envolvidas com tumorigenêse e outros processos patológicos como inflamação crônica e distúrbios neurológicos. O veneno da serpente Bitis gabonica rhinoceros provoca alterações fisiopatológicas como severa desordem na coagulação sanguínea e danos teciduais seguidos de necrose. No presente estudo foram isoladas e caracterizadas metalopeptidases e serinopeptidases, além de componentes de baixa massa molecular como inibidor do tipo Kunitz e BPPs. Estes peptídeos foram testados quanto a sua capacidade inibitória frente as peptidases endógenas e sequenciados por espectrometria de massa. Os nossos dados mostram que as peptidases isoladas degradam caseína e não tem atividade sobre colágeno. A serinopeptidase tem atividade β-fibrinogenolítica e o inibidor tipo Kunitz isolado apresenta maior capacidade de inibir a quimotripsina, com valor de Ki= 0,07 μM, mostrando-se um promissor substituto ao fármaco aprotinina. Este peptídeo apresentou também atividade citotóxica em células B16F10 e tênue atividade antimicrobiana. Dentre os BPPs identificados, o peptídeo que possui sequência não canônica apresentou a capacidade de potencializar a ação da bradicinina tanto em ensaio edematogênico quanto de inibição da atividade enzimática da enzima conversora de angiotensina. Esses resultados indicam o potencial de peptídeos de venenos animais para o desenvolvimento de novos agentes terapêuticos para o tratamento de enfermidades como hipertensão e distúrbios de coagulação. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Estudando uma comunidade de serpentes da Serra da Mantiqueira, foram encontradas 11 espécies de serpentes, e constatada a superioridade numérica de indivíduos da família Viperidae. As áreas abertas foram as mais freqüentadas, além de mostrar maior riqueza de espécies. A maioria das espécies encontradas apresenta a viviparidade como modo reprodutivo. A altitude mostrou influenciar a distribuição e abundância das espécies. As três espécies mais abundantes foram B. neuwiedi, B. jararaca e C. durissus, e são apresentadas informações de sua história natural. As fêmeas são maiores e mais robustas do que os machos. Entre filhotes, o dimorfismo sexual não ocorre ou é restrito. Fêmeas são mais ativas na primavera e no verão, e machos no outono. As fêmeas parecem ser mais agressivas. As três espécies alimentam-se preferencialmente de pequenos mamíferos. A espermatogênese e a vitelogênese são sazonais, e machos e fêmeas estocam espermatozóides no trato genital a fim de harmonizarem seus ciclos. O nascimento dos filhotes ocorre no verão. / This study was conducted in the Serra da Mantiqueira, and show biological and ecological aspects within a community of snakes. Eleven species were found. The snakes was mostly found in open areas, and open areas also showed a greater richness of species. A significant percentage of the species reproduced by viviparity. Altitude influenced the abundance and distribution of the species. The three dominant species of snakes was B. neuwiedi, B jararaca and C. durissus. Females are bigger and stronger then the males. Among the young, sexual dimorphism does not happen or it is restricted. Females also showed increased activity during the spring and summer, whiles males had increased activity levels during the autumn months. Females were more aggressive. These three species feed primarily on small mammals. Spermatogenesis and vitellogenesis are seasonal, and males and females show sperm storage in the genital tract so their cycles are harmonized. B. jararaca is bigger and stronger than B. neuwiedi, and female B. jararaca have larger and heavier litters.

Análise proteômica das glândulas de veneno e acessória durante o ciclo de produção de veneno e a influência da inervação noradrenérgica na síntese de proteínas foi verificada. Nossos dados mostram que a síntese de proteínas envolvidas no processo de síntese e secreção de proteínas está aumentada nos estágios ativados da glândula de veneno e que a estimulação da inervação noradrenérgica regula a síntese de algumas proteínas importantes para estes processos. Mostramos pela primeira vez, a presença de várias toxinas no estágio quiescente da glândula e que a produção e secreção de toxinas ocorrem de maneira não sincronizada. Na glândula acessória verificamos uma modulação na síntese de algumas proteínas da glândula após a extração de veneno. Mostramos também a presença de várias toxinas e de inibidores de enzimas do veneno nesta glândula. A composição proteômica das glândulas do aparelho glandular de veneno de serpente contribuirá para um melhor conhecimento dos mecanismos de produção e secreção de veneno e para os estudos das toxinas e suas diversidades. / Proteomic analysis of venom gland and accessory gland during venom production cycle and the influence of noradrenergic innervation on protein synthesis of venom gland were verified. Our data show that the synthesis of proteins involved in the process of synthesis and secretion of proteins is increased in activated stages of venom gland and the sympathetic outflow regulates the synthesis of some proteins that is important to this process. For the first time we showed that many toxins are present in quiescent stage of venom gland and the production and secretion of toxins is not synchronized. Regarding the accessory gland, we verify that the syntheses of some protein of gland were regulated after venom extraction. We also showed the presence of some toxins of the venom and enzyme inhibitors in this gland. The proteomic composition of snake venom gland apparatus will contribute to better understand the mechanisms involved in venom gland activation and consequently, venom production. These data will also contribute to the studies on snake toxins and their diversities.