A depressão metabólica em aves e mamíferos, dada a alta demanda energética destes animais, se apresenta, geralmente, como resposta às condições de escassez de alimentos e baixas temperaturas. Desta forma, este projeto busca explorar, no campo teórico, como o sistema de termorregulação poderia atuar no sentido de maximizar as reservas energéticas minimizando os gastos metabólicos (depressão metabólica). Para tanto, fazemos uso de teorias da engenharia de controle que propiciam ferramental teórico para analisar como se dariam essas minimizações, ou seja, como o sistema nervoso atuaria estabelecendo um controle (set-point hipotalâmico) que minimizasse estes gastos à medida que se desse o processo de termorregulação. Neste contexto, propomos um modelo básico de termorregulação que leva em conta temperatura corpórea, taxa metabólica e temperatura ambiente, no qual o set-point atua como um controle. Mostramos como este modelo de regulação térmica propicia, devido à sua configuração, significativa redução dos distúrbios causados por variações da temperatura ambiente. Através da teoria de controle ótimo, mostramos como o set-point hipotalâmico pode surgir como resultado da minimização de um funcional relacionado ao custo com a termorregulação. Além disso, fez-se uma análise de como a temperatura ambiente pode definir diferentes situações em termos de vantagens da depressão metabólica como mecanismo de minimização de gasto energético. Para este tipo de análise, propomos um índice de razão entre o custo metabólico constante e o obtido sob atuação do controlador durante o período em que se dá o processo. Após um período em depressão metabólica, os indivíduos devem voltar a sua condição de eutermia, e, em situações de baixa temperatura, o custo deste retorno pode suplantar as vantagens para um dado indivíduo. Assim, são analisadas as influencias da massa corpórea, onde se observa aumento do custo em decorrência da entrada em depressão metabólica por parte dos indivíduos de maior massa. Tal aumento de custo é acentuado nas situações de menor temperatura ambiente. Finalmente, uma análise relativa ao tempo para retorno à condição de eutermia é apresentada, sendo que os resultados vão ao encontro das evidencias atuais sobre a flexibilidade estratégica de muitos hibernantes. / Metabolic depression of mammals and birds, animals of high metabolic demands, normally emerges as a response to food shortage and low ambient temperature. The main goal of this research is to explore, in a theoretical perspective, how the thermoregulatory system could extend the energy reserves of these endotherms decreasing metabolic costs under those environmental conditions. To approach the problem, we propose the use of control engineering theories to analyze the way the this minimization could occur, in other words, how the nervous system would act establishing a control (hypothalamic set-point) to minimize those costs during the thermoregulatory process. In this context, we propose a basic thermoregulation model that takes into account body temperature, metabolic rate and environmental temperature, and in which the set-point acts as a control. We show how this model can significantly reduce disturbances generated by ambient temperature. Using optimal control theory, we show how the hypothalamic set-point can emerge as a result of a minimization process of a functional related to thermoregulation costs. Also, how ambient temperature can define different metabolic profiles is explored, in terms of metabolic depression and the necessary return to euthermic conditions. To quantify this analysis we propose an index, based on the ratio between a constant metabolic cost and the metabolic cost defined by the controller. After a period in metabolic depression individuals should return to their euthermic condition, and, in situations of low environmental temperature, it is shown that the cost to return can be larger than the advantages. In this way, analyzing body mass influences we observed increased metabolic depression cost in larger individuals. This cost is even higher under lower environmental temperature. Finally, the cost related to the time elapsed, until the euthermic state is reached again, is considered. These last results are in accordance with current conception about the flexibility in hibernation process.

A depressão metabólica em aves e mamíferos, dada a alta demanda energética destes animais, se apresenta, geralmente, como resposta às condições de escassez de alimentos e baixas temperaturas. Desta forma, este projeto busca explorar, no campo teórico, como o sistema de termorregulação poderia atuar no sentido de maximizar as reservas energéticas minimizando os gastos metabólicos (depressão metabólica). Para tanto, fazemos uso de teorias da engenharia de controle que propiciam ferramental teórico para analisar como se dariam essas minimizações, ou seja, como o sistema nervoso atuaria estabelecendo um controle (set-point hipotalâmico) que minimizasse estes gastos à medida que se desse o processo de termorregulação. Neste contexto, propomos um modelo básico de termorregulação que leva em conta temperatura corpórea, taxa metabólica e temperatura ambiente, no qual o set-point atua como um controle. Mostramos como este modelo de regulação térmica propicia, devido à sua configuração, significativa redução dos distúrbios causados por variações da temperatura ambiente. Através da teoria de controle ótimo, mostramos como o set-point hipotalâmico pode surgir como resultado da minimização de um funcional relacionado ao custo com a termorregulação. Além disso, fez-se uma análise de como a temperatura ambiente pode definir diferentes situações em termos de vantagens da depressão metabólica como mecanismo de minimização de gasto energético. Para este tipo de análise, propomos um índice de razão entre o custo metabólico constante e o obtido sob atuação do controlador durante o período em que se dá o processo. Após um período em depressão metabólica, os indivíduos devem voltar a sua condição de eutermia, e, em situações de baixa temperatura, o custo deste retorno pode suplantar as vantagens para um dado indivíduo. Assim, são analisadas as influencias da massa corpórea, onde se observa aumento do custo em decorrência da entrada em depressão metabólica por parte dos indivíduos de maior massa. Tal aumento de custo é acentuado nas situações de menor temperatura ambiente. Finalmente, uma análise relativa ao tempo para retorno à condição de eutermia é apresentada, sendo que os resultados vão ao encontro das evidencias atuais sobre a flexibilidade estratégica de muitos hibernantes. / Metabolic depression of mammals and birds, animals of high metabolic demands, normally emerges as a response to food shortage and low ambient temperature. The main goal of this research is to explore, in a theoretical perspective, how the thermoregulatory system could extend the energy reserves of these endotherms decreasing metabolic costs under those environmental conditions. To approach the problem, we propose the use of control engineering theories to analyze the way the this minimization could occur, in other words, how the nervous system would act establishing a control (hypothalamic set-point) to minimize those costs during the thermoregulatory process. In this context, we propose a basic thermoregulation model that takes into account body temperature, metabolic rate and environmental temperature, and in which the set-point acts as a control. We show how this model can significantly reduce disturbances generated by ambient temperature. Using optimal control theory, we show how the hypothalamic set-point can emerge as a result of a minimization process of a functional related to thermoregulation costs. Also, how ambient temperature can define different metabolic profiles is explored, in terms of metabolic depression and the necessary return to euthermic conditions. To quantify this analysis we propose an index, based on the ratio between a constant metabolic cost and the metabolic cost defined by the controller. After a period in metabolic depression individuals should return to their euthermic condition, and, in situations of low environmental temperature, it is shown that the cost to return can be larger than the advantages. In this way, analyzing body mass influences we observed increased metabolic depression cost in larger individuals. This cost is even higher under lower environmental temperature. Finally, the cost related to the time elapsed, until the euthermic state is reached again, is considered. These last results are in accordance with current conception about the flexibility in hibernation process.

Nos mamíferos os núcleos supraquiasmáticos regulam os ritmos circadianos do organismo. A melatonina, hormônio da glândula pineal, é um importante regulador dos ritmos de atividade motora (AM) e temperatura corporal (TC), sendo a sua produção influenciada pelo diabetes mellitus tipo I (DM1). Foram avaliados os efeitos do DM1 sobre os ritmos de TC e AM, seus parâmetros rítmicos, peso e glicemia, assim como as modificações pelos tratamentos tardios e precoces com insulina, melatonina ou ambos. O diabetes rompeu o ritmo de TC, alterou o ritmo de AM, e reduziu a TC e AM. Os tratamentos INS e INS+MEL reverteram o quadro. MEL restaurou apenas alguns parâmetros rítmicos, sendo mais eficiente sobre a AM. Esses resultados mostram que o DM1 altera os ritmos de TC e AM. Os tratamentos INS e INS+MEL revertem o quadro, sendo INS+MEL mais eficiente. A MEL atenua os efeitos deletérios, sendo mais evidente na AM. A insulina é mais rápida, mais duradoura e mais eficiente que a melatonina, que age melhor sobre a AM, e essas melhoras dependem da continuidade dos tratamentos. / In mammals the suprachiasmatic nuclei regulate the circadian rhythms of the body. Melatonin, the pineal gland hormone, is a major regulator of the body temperature (BT) and home cage activity (HCA) rhythms. Its production is influenced by type 1 diabetes mellitus (T1DM). The present work studied the effects of T1DM on BT and HCA rhythms, its rhythmic parameters, glycaemia and body weight and the modifications resulting from early and late treatment with insulin, melatonin or both, in rats. Diabetes disrupted the BT rhythm, altered HCA rhythm, and led to hypothermia and reduced HCA. Late INS and INS+MEL reverted to normal. MEL restored some rhythmic parameters, being more evident on HCA. Taken together, T1DM alters BT and HCA rhythms. INS and INS+MEL treatments revert to normal, being INS+MEL more efficient. MEL attenuates the diabetic state, being more evident on HCA. Insulin effects are faster, last longer and are more efficient than melatonins, which are more evident on HCA, and these beneficial effects depend on the maintenance of the treatments.

Este estudo teve como objetivo avaliar e quantificar o efeito do sombreamento artificial proporcionado por diferentes tipos de materiais de cobertura sobre a fisiologia, o comportamento e o desenvolvimento de novilhas leiteiras, em ambiente de pastagens. A pesquisa foi realizada no período de 08/01/2007 à 30/04/2007. A área experimental foi dividida em 16 parcelas adjacentes e iguais com 84 m² cada. Foram comparados a testemunha (sem sombra) com três tipos de cobertura: telhas de fibrocimento sem cimento amianto, telhas galvanizadas e tela de polipropileno 80% As dimensões dos abrigos foram 2m x 4m e 4m de altura (4m² de sombra.animal-1), sem paredes laterais. Foram utilizadas 16 novilhas Holandesas e 16 Hol x Jersey com idade e peso iniciais de 17,2 ± 5,6 meses e 265,3 ± 66,9kg, respectivamente, pareadas em função da uniformidade de peso e idade. As novilhas permaneciam em piquetes de capim elefante (Penissetum purpureum) durante a noite e após as 9:00h eram conduzidas para as parcelas. A tgn foi registrada por minidatalogger conectado a globo negro para cálculo de CTR e ITGU em cada parcela. As variáveis meteorológicas foram obtidas no posto agrometeorológico da ESALQ/USP. Semanalmente foram registradas FR, TR e TP. As observações comportamentais foram realizadas em dias não consecutivos por 24 horas pelo método focal. As pesagens dos animais foram realizadas mensalmente. As condições ambientais durante o período da pesquisa foram caracterizadas como estressantes para novilhas. A análise física dos materiais (tgn, CTR e ITGU) indicou diferença entre os materiais de cobertura (P<0,05) sendo a telhas de fibrocimento sem amianto a mais confortável termicamente, seguida da telha galvanizada e da tela. Os valores de FR foram menores sob as telhas de fibrocimento (P<0,05) e semelhantes entre telha galvanizada e tela (P>0,05), os valores de TR não apresentaram diferença entre tratamentos somente entre horários e para a TP houve diferença (P<0,05) entre o tratamento fibrocimento e a testemunha, porém não houve entre os demais (P>0,05). A FR apresentou as respostas mais imediatas às alterações ambientais. Houve correlação da TR com a FR e a TP. Não foram observadas alterações comportamentais entre os tratamentos, os animais ficaram sob as sombras nas horas mais quentes do dia, preferencialmente em pé, o comportamento diário seguiu os padrões conhecidos para bovinos. O ganho de peso não foi alterado pelos tratamentos. A análise de custo indicou a cobertura de fibrocimento como a mais indicada para a construção de abrigos considerando-se os resultados encontrados. A pesquisa indicou haver melhora no bem estar térmico das novilhas, porém, não conseguiu determinar ganhos efetivos na utilização da sombra. / The objective of the present study was to evaluate and quantify the effect of artificial shade given by different types of roofing materials on the physiology, behavior and development of dairy heifers in a pasture environment. The present study took place from January 8, 2007 to April 30, 2007. The experimental area was divided into 16 equal, adjacent plots with 84 m2. Three roofing treatments (fiber-cement roofing tiles without amianthus, galvanized roofing tiles and 80% polypropylene screen) were compared to a control (no shade). Shelter structures had no lateral walls and measured 2m x 4m x 4m height (4m² shaded per animal). Animals consisted of 16 Holstein heifers and 16 Holstein x Jersey heifers with initial age and weight being 17.2 ± 5.6 months and 265.3 ± 66.9 kg, respectively. Animals were equally distributed among the treatments according to weight and age. At night, heifers were kept in fields with Pennisetum purpureum, also known as elephant grass. After 9:00 am, animals were taken to the experimental plots. Black globe thermometer temperature (tbg) was measured using a mini-datalogger connected to a black globe. Values were then used to calculate Radiant Thermic Load (RTL) and Black Globe Humidity Index (BGHI) of each plot. Meteorological variables were obtained from the agricultural-meteorological post at the ESALQ/USP. Respiration rate (RR), rectal temperature (RT) and skin temperature (ST) were registered weekly. Behavioral observations were recorded every other day using the focal method. Animals were weighed monthly. Environmental conditions during the research period were characterized as stressful for the heifers. Physical analysis of the material (tbg, RTL and BGHI) indicated the roofing treatments to be significantly different (P<0.05), with the fiber-cement roofing tiles without amianthus to be the most comfortable regarding temperature, followed by the galvanized roofing tiles and the 80% polypropylene screens. Respiration rate was lower under the fiber-cement roofing tiles (P<0.05) and similar under the galvanized tiles and polypropylene screen (P>0.05). RR values were lower under the fiber-cement tiles (P<0.05) and similar under the galvanized roofing tiles and polypropylene screen (P>0.05). There were no significant differences in RT values among treatments; however, a difference was found among data collection times. Concerning ST, fiber-cement tiles were significantly different from the control (P<0.05). On the other hand, there were no significant differences regarding ST among the other treatments (P>0.05). RR presented the most immediate response to environmental alterations. RT presented correlation with RR and ST. No behavioral alterations were observed among the treatments. Daily behavior followed known bovine patterns. Weight gain was not altered by the treatments. A cost analysis indicated fibercement roofing tiles to be better for shelter construction. The present study also indicated improved heifer thermal well-being; however, no effective gains could be determined from shade use.

Nos mamíferos os núcleos supraquiasmáticos regulam os ritmos circadianos do organismo. A melatonina, hormônio da glândula pineal, é um importante regulador dos ritmos de atividade motora (AM) e temperatura corporal (TC), sendo a sua produção influenciada pelo diabetes mellitus tipo I (DM1). Foram avaliados os efeitos do DM1 sobre os ritmos de TC e AM, seus parâmetros rítmicos, peso e glicemia, assim como as modificações pelos tratamentos tardios e precoces com insulina, melatonina ou ambos. O diabetes rompeu o ritmo de TC, alterou o ritmo de AM, e reduziu a TC e AM. Os tratamentos INS e INS+MEL reverteram o quadro. MEL restaurou apenas alguns parâmetros rítmicos, sendo mais eficiente sobre a AM. Esses resultados mostram que o DM1 altera os ritmos de TC e AM. Os tratamentos INS e INS+MEL revertem o quadro, sendo INS+MEL mais eficiente. A MEL atenua os efeitos deletérios, sendo mais evidente na AM. A insulina é mais rápida, mais duradoura e mais eficiente que a melatonina, que age melhor sobre a AM, e essas melhoras dependem da continuidade dos tratamentos. / In mammals the suprachiasmatic nuclei regulate the circadian rhythms of the body. Melatonin, the pineal gland hormone, is a major regulator of the body temperature (BT) and home cage activity (HCA) rhythms. Its production is influenced by type 1 diabetes mellitus (T1DM). The present work studied the effects of T1DM on BT and HCA rhythms, its rhythmic parameters, glycaemia and body weight and the modifications resulting from early and late treatment with insulin, melatonin or both, in rats. Diabetes disrupted the BT rhythm, altered HCA rhythm, and led to hypothermia and reduced HCA. Late INS and INS+MEL reverted to normal. MEL restored some rhythmic parameters, being more evident on HCA. Taken together, T1DM alters BT and HCA rhythms. INS and INS+MEL treatments revert to normal, being INS+MEL more efficient. MEL attenuates the diabetic state, being more evident on HCA. Insulin effects are faster, last longer and are more efficient than melatonins, which are more evident on HCA, and these beneficial effects depend on the maintenance of the treatments.

Este estudo teve como objetivo avaliar e quantificar o efeito do sombreamento artificial proporcionado por diferentes tipos de materiais de cobertura sobre a fisiologia, o comportamento e o desenvolvimento de novilhas leiteiras, em ambiente de pastagens. A pesquisa foi realizada no período de 08/01/2007 à 30/04/2007. A área experimental foi dividida em 16 parcelas adjacentes e iguais com 84 m² cada. Foram comparados a testemunha (sem sombra) com três tipos de cobertura: telhas de fibrocimento sem cimento amianto, telhas galvanizadas e tela de polipropileno 80% As dimensões dos abrigos foram 2m x 4m e 4m de altura (4m² de sombra.animal-1), sem paredes laterais. Foram utilizadas 16 novilhas Holandesas e 16 Hol x Jersey com idade e peso iniciais de 17,2 ± 5,6 meses e 265,3 ± 66,9kg, respectivamente, pareadas em função da uniformidade de peso e idade. As novilhas permaneciam em piquetes de capim elefante (Penissetum purpureum) durante a noite e após as 9:00h eram conduzidas para as parcelas. A tgn foi registrada por minidatalogger conectado a globo negro para cálculo de CTR e ITGU em cada parcela. As variáveis meteorológicas foram obtidas no posto agrometeorológico da ESALQ/USP. Semanalmente foram registradas FR, TR e TP. As observações comportamentais foram realizadas em dias não consecutivos por 24 horas pelo método focal. As pesagens dos animais foram realizadas mensalmente. As condições ambientais durante o período da pesquisa foram caracterizadas como estressantes para novilhas. A análise física dos materiais (tgn, CTR e ITGU) indicou diferença entre os materiais de cobertura (P<0,05) sendo a telhas de fibrocimento sem amianto a mais confortável termicamente, seguida da telha galvanizada e da tela. Os valores de FR foram menores sob as telhas de fibrocimento (P<0,05) e semelhantes entre telha galvanizada e tela (P>0,05), os valores de TR não apresentaram diferença entre tratamentos somente entre horários e para a TP houve diferença (P<0,05) entre o tratamento fibrocimento e a testemunha, porém não houve entre os demais (P>0,05). A FR apresentou as respostas mais imediatas às alterações ambientais. Houve correlação da TR com a FR e a TP. Não foram observadas alterações comportamentais entre os tratamentos, os animais ficaram sob as sombras nas horas mais quentes do dia, preferencialmente em pé, o comportamento diário seguiu os padrões conhecidos para bovinos. O ganho de peso não foi alterado pelos tratamentos. A análise de custo indicou a cobertura de fibrocimento como a mais indicada para a construção de abrigos considerando-se os resultados encontrados. A pesquisa indicou haver melhora no bem estar térmico das novilhas, porém, não conseguiu determinar ganhos efetivos na utilização da sombra. / The objective of the present study was to evaluate and quantify the effect of artificial shade given by different types of roofing materials on the physiology, behavior and development of dairy heifers in a pasture environment. The present study took place from January 8, 2007 to April 30, 2007. The experimental area was divided into 16 equal, adjacent plots with 84 m2. Three roofing treatments (fiber-cement roofing tiles without amianthus, galvanized roofing tiles and 80% polypropylene screen) were compared to a control (no shade). Shelter structures had no lateral walls and measured 2m x 4m x 4m height (4m² shaded per animal). Animals consisted of 16 Holstein heifers and 16 Holstein x Jersey heifers with initial age and weight being 17.2 ± 5.6 months and 265.3 ± 66.9 kg, respectively. Animals were equally distributed among the treatments according to weight and age. At night, heifers were kept in fields with Pennisetum purpureum, also known as elephant grass. After 9:00 am, animals were taken to the experimental plots. Black globe thermometer temperature (tbg) was measured using a mini-datalogger connected to a black globe. Values were then used to calculate Radiant Thermic Load (RTL) and Black Globe Humidity Index (BGHI) of each plot. Meteorological variables were obtained from the agricultural-meteorological post at the ESALQ/USP. Respiration rate (RR), rectal temperature (RT) and skin temperature (ST) were registered weekly. Behavioral observations were recorded every other day using the focal method. Animals were weighed monthly. Environmental conditions during the research period were characterized as stressful for the heifers. Physical analysis of the material (tbg, RTL and BGHI) indicated the roofing treatments to be significantly different (P<0.05), with the fiber-cement roofing tiles without amianthus to be the most comfortable regarding temperature, followed by the galvanized roofing tiles and the 80% polypropylene screens. Respiration rate was lower under the fiber-cement roofing tiles (P<0.05) and similar under the galvanized tiles and polypropylene screen (P>0.05). RR values were lower under the fiber-cement tiles (P<0.05) and similar under the galvanized roofing tiles and polypropylene screen (P>0.05). There were no significant differences in RT values among treatments; however, a difference was found among data collection times. Concerning ST, fiber-cement tiles were significantly different from the control (P<0.05). On the other hand, there were no significant differences regarding ST among the other treatments (P>0.05). RR presented the most immediate response to environmental alterations. RT presented correlation with RR and ST. No behavioral alterations were observed among the treatments. Daily behavior followed known bovine patterns. Weight gain was not altered by the treatments. A cost analysis indicated fibercement roofing tiles to be better for shelter construction. The present study also indicated improved heifer thermal well-being; however, no effective gains could be determined from shade use.