A velocidade de arrastamento de elétrons caracteriza a condutividade elétrica de um gás fracamente ionizado e é um dos mais importantes parâmetros de transporte para a simulação e modelagem de detectores de radiação e de descargas em plasmas. Neste trabalho são apresentados os resultados de velocidade de arrastamento de elétrons, em função do campo elétrico reduzido, obtidos para o nitrogênio e isobutano pela técnica de Townsend pulsada. Em uma câmara de geometria planar, os elétrons primários foram liberados de um catodo de alumínio devido à incidência de um feixe de laser de nitrogênio e acelerados em direção ao anodo (placa de vidro de elevada resistividade) por meio de um campo elétrico uniforme. Os rápidos sinais elétricos (da ordem de nanossegundos) gerados foram digitalizados em um osciloscópio de 1 GHz de largura de banda para medidas do tempo de trânsito dos elétrons e cálculo das velocidades de arrastamento em diferentes distâncias entre anodo e catodo. Para validar este método, as medidas foram feitas inicialmente no nitrogênio puro em uma região de campo elétrico reduzido de 148 a 194 Td. Os resultados mostraram um excelente acordo com aqueles encontrados na literatura para este gás, amplamente investigado. As medidas de velocidade de deriva de elétrons no isobutano puro foram realizadas em função do campo elétrico reduzido de 190 a 211 Td. Os resultados concordaram dentro dos erros experimentais com os valores simulados com o programa Imonte (versão 4.5) e com os resultados recentemente obtidos pelo nosso grupo no intervalo de campo elétrico reduzido investigado neste trabalho. / The electron drift velocity characterizes the electric conductivity of weakly ionized gases and is one of the most important transport parameters for simulation and modelling of radiation detectors and plasma discharges. This work presents the results of electron drift velocity as a function of the reduced electric field obtained in pure nitrogen and pure isobutane by the Pulsed Townsend technique. In a planar geometry chamber, primary electrons were liberated from an aluminum cathode due to the incidence of a nitrogen laser beam and accelerated toward the anode (high resistivity glass plate) by an uniform electric field. The fast electric signals generated were digitalized in a 1 GHz bandwidth oscilloscope to measure the electrons transit time and to calculate the electron drift velocity in different gaps between anode and cathode. To validate this method, measurements were initially carried out in pure nitrogen, in reduced electric fields ranging from 148 to 194 Td. These results showed very good agreement with those found in the literature for this largely investigated gas. In the pure isobutane, measurements of electron drift velocities were performed as a function of reduced electric field from 190 to 211 Td. The results were concordant, within the experimental errors, with the values simulated by the Imonte (version 4.5) software and the data recently obtained by our group in the range of reduced electric field investigated in this work.

A velocidade de arrastamento de elétrons caracteriza a condutividade elétrica de um gás fracamente ionizado e é um dos mais importantes parâmetros de transporte para a simulação e modelagem de detectores de radiação e de descargas em plasmas. Neste trabalho são apresentados os resultados de velocidade de arrastamento de elétrons, em função do campo elétrico reduzido, obtidos para o nitrogênio e isobutano pela técnica de Townsend pulsada. Em uma câmara de geometria planar, os elétrons primários foram liberados de um catodo de alumínio devido à incidência de um feixe de laser de nitrogênio e acelerados em direção ao anodo (placa de vidro de elevada resistividade) por meio de um campo elétrico uniforme. Os rápidos sinais elétricos (da ordem de nanossegundos) gerados foram digitalizados em um osciloscópio de 1 GHz de largura de banda para medidas do tempo de trânsito dos elétrons e cálculo das velocidades de arrastamento em diferentes distâncias entre anodo e catodo. Para validar este método, as medidas foram feitas inicialmente no nitrogênio puro em uma região de campo elétrico reduzido de 148 a 194 Td. Os resultados mostraram um excelente acordo com aqueles encontrados na literatura para este gás, amplamente investigado. As medidas de velocidade de deriva de elétrons no isobutano puro foram realizadas em função do campo elétrico reduzido de 190 a 211 Td. Os resultados concordaram dentro dos erros experimentais com os valores simulados com o programa Imonte (versão 4.5) e com os resultados recentemente obtidos pelo nosso grupo no intervalo de campo elétrico reduzido investigado neste trabalho. / The electron drift velocity characterizes the electric conductivity of weakly ionized gases and is one of the most important transport parameters for simulation and modelling of radiation detectors and plasma discharges. This work presents the results of electron drift velocity as a function of the reduced electric field obtained in pure nitrogen and pure isobutane by the Pulsed Townsend technique. In a planar geometry chamber, primary electrons were liberated from an aluminum cathode due to the incidence of a nitrogen laser beam and accelerated toward the anode (high resistivity glass plate) by an uniform electric field. The fast electric signals generated were digitalized in a 1 GHz bandwidth oscilloscope to measure the electrons transit time and to calculate the electron drift velocity in different gaps between anode and cathode. To validate this method, measurements were initially carried out in pure nitrogen, in reduced electric fields ranging from 148 to 194 Td. These results showed very good agreement with those found in the literature for this largely investigated gas. In the pure isobutane, measurements of electron drift velocities were performed as a function of reduced electric field from 190 to 211 Td. The results were concordant, within the experimental errors, with the values simulated by the Imonte (version 4.5) software and the data recently obtained by our group in the range of reduced electric field investigated in this work.

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Ciências de Engenharia, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação dos Professores António Manuel Antunes Fiúza e Margarida Maria de Brito Loebe Guimarães

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-14T20:51:44Z No. of bitstreams: 1 ZoeliaCamilaMouraBessa_DISSERT.pdf: 3791168 bytes, checksum: e624a66aeb2a2192f56727cc91e4cb75 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-17T20:49:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ZoeliaCamilaMouraBessa_DISSERT.pdf: 3791168 bytes, checksum: e624a66aeb2a2192f56727cc91e4cb75 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-17T20:49:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ZoeliaCamilaMouraBessa_DISSERT.pdf: 3791168 bytes, checksum: e624a66aeb2a2192f56727cc91e4cb75 (MD5) Previous issue date: 2015-06-08 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Em saguis, foi observado que a sincronia entre os perfis circadianos de atividade dos animais que vivem em grupo ? mais forte entre os indiv?duos de uma mesma fam?lia do que entre fam?lias diferentes. Dentro do grupo ? mais forte entre juvenis do que entre juvenis e seus pais. No entanto, s?o desconhecidos os mecanismos envolvidos na sincronia social. Com o objetivo de investigar os mecanismos de sincroniza??o envolvidos na sincronia entre os perfis circadianos de atividade em casais de saguis, foi registrada continuamente a atividade motora por act?metros em 3 d?ades. Os casais foram submetidos a duas condi??es de ilumina??o: ciclo claro escuro CE 12:12 (CEJ I - 21 dias), e depois em claro constante (~350 lux). Em CC, os casais foram submetidos a 4 situa??es experimentais: 1. conv?vio completo (CCJ I - 24 dias), 2. remo??o de um membro do casal para outra sala com condi??es semelhantes (CCS I - 20 dias), 3. reintrodu??o do membro do casal na gaiola da 1? situa??o (CCJ II - 30 dias), e 4. remo??o do membro de cada casal para outra sala experimental (CCS II - 7 dias) para avaliar os mecanismos de sincroniza??o. Por fim, os membros do casal foram reintroduzidos na gaiola e submetidos ao ciclo CE 12:12 (CEJ II - 11 dias). Os casais entraram em livre curso na primeira condi??o em CC em conv?vio social, com per?odos id?nticos entre os membros do casal, semelhante ao observado na segunda condi??o. Nas etapas sem conv?vio social, apenas 2 f?meas entraram em livre curso na primeira etapa e 3 animais na segunda. Nas referidas condi??es, os ritmos dos animais de cada casal apresentaram diferentes per?odos end?genos. Al?m disso, nas condi??es com conv?vio social (CEJ e CCJ), os membros do casal apresentaram rela??o de fase est?vel entre si para o in?cio e fim da fase ativa, enquanto que nas etapas com separa??o entre o casal foi observada uma quebra de estabilidade nas rela??es de fase entre os perfis circadianos de atividade, com um aumento na diferen?a de ?ngulo de fase entre o casal. Ao entrar em livre curso, na transi??o entre CEJI e CCJI, todos os animais anteciparam progressivamente o in?cio e o fim da fase ativa em fase semelhante ? condi??o anterior, expressando sinal de arrastamento ao CE anterior. Enquanto que nas etapas seguintes isto foi observado em apenas 3 animais entre CCJI e CCSI, e entre CCJII e CCSII, demonstrando sinais de arrastamento ?s pistas sociais entre os membros dos casais. Por outro lado, 1 animal atrasou progressivamente entre CCJI e CCSI, 3 animais atrasaram entre CCSI e CCJII e 3 animais entre CCJII e CCSII, possivelmente por arrastamento aos animais da parte externa da col?nia. Processo semelhante foi observado em 4 animais entre CCSII e CEJII, indicando arrastamento ao CE. Na transi??o entre o CCSI e CCJII foram observados sinais de mascaramento no ritmo de uma f?mea em resposta ao macho e em outro casal no ritmo do macho em rela??o ao da f?mea. A correla??o geral e m?xima entre os perfis circadianos de atividade dos animais foi mais forte nas condi??es em conv?vio social em CE e CC do que na aus?ncia do conv?vio social em CC, evidenciando o efeito social. Os casais tiveram maiores valores para a correla??o m?xima em CE e CC juntos do que quando os perfis foram correlacionados com animais de gaiolas diferentes de mesmo ou diferente sexo. Resultados semelhantes foram observados na correla??o geral. Portanto, sugere-se que o conv?vio social favorece a uma forte sincronia entre os perfis circadianos de atividade dos casais de sagui, que envolve sincroniza??o por arrastamento e mascaramento. Por?m, estudos adicionais s?o necess?rios para avaliar o efeito das pistas sociais na sincroniza??o do ritmo circadiano da atividade entre casais de saguis na aus?ncia de pistas sociais externas a fim de confirmar esta hip?tese. / In marmosets, it was observed that the synchrony among circadian activity profiles of animals that cohabite in family groups is stronger than those of the same sex and age of different families. Inside the group, it is stronger between the younger ones than between them and their parents. However, the mechanisms involved in the social synchrony are unknown. With the aim to investigate the synchronization mechanisms involved in the synchrony between the circadian activity profiles during cohabitation in pairs of marmosets, the motor activity was continuously registered by the use of actmeters on three dyads. The pairs were maintained in two different conditions of illumination: light-dark cycle LD 12:12 (LD cohabitation I ? 21 days), and thereafter in LL (~350 lux). Under LL, the pairs were submitted to four experimental situations: 1. Cohabitation (LLJ I ? 24 days), 2. Removal of one member of the pair to another room with similar conditions (LLS I ? 20 days), 3. Reintroduction of the separated member in the cage of the first situation (LLJ II ? 30 days) and 4. Removal of a member from each pair to another experimental room (LLS II ? 7 days), to evaluate the mechanisms of synchronization. Ultimately, the members of each pair were reintroduced in the cage and were kept in LD cycle 12:12 (LDJ II ? 11 days). The rhythms of pairs free-ran in LL, with identical periods between the members of each pair during the two stages of cohabitation. In the stages in which the animals were separated, only the rhythms of two females free-ran in the first stage and of three animals in the second one. In those conditions, the rhythms of animals of each pair showed different endogenous periods. Besides, during cohabitation in LD and LL, the members of each pair showed a stable phase relationship in the beginning of the active phase, while in the stages in which the animals were separated it was noticed a breaking in the stability in the phase relationships between the circadian activity profiles, with an increase in the difference in the phase angles between them. During cohabitation, at the transition between LD and LL, all animals showed free-running rhythms anticipating progressively the beginning and the end of the active phase in a phase similar to the previous condition, showing signs of entrainment to the previous LD. While in the posterior stages this was observed in only three animals between: LLT I and LLS I, and LLT II and LLS II, evidencing signs of entrainment to social cues between the members of each pair. On the other hand, one animal delayed progressively between LLT I and LLS I, three animals delayed between LLS I and LLT II, and three animals between LLT II and LLS II, perhaps by entrainment to the animals maintained outdoors in the colony. Similar process was observed in four animals between LLS II and LDT II, indicating entrainment to LD. In the transition between LLS I and LLT II, signs of masking was observed in the rhythm of a female in response to the male and in another pair in the rhythm of the male in regard to that of the female. The general and maximum correlations in the circadian activity profiles were stronger during cohabitation in LD and LL than in the absence of social contact in LL, evidencing the social effect. The cohabiting pairs had higher values of the maximum correlation in LD and LL than when the profiles were correlated to animals of different cages, with same or different sexes. Similar results were observed in the general correlation. Therefore, it is suggested that cohabitation induces a strong synchrony between circadian activity profiles in marmosets, which involves entrainment and masking. Nevertheless, additional studies are necessary to evaluate the effect of social cues on the synchronization of the circadian rhythm in pairs of marmosets in the absence of external social cues in order to confirm this hypothesis.

O deslocamento de elétrons em gases pode ser caracterizado por grandezas macroscópicas tais como a velocidade de arrastamento, taxa de ionização, primeiro coeficiente de Townsend e os coeficientes de difusão longitudinal e transversal, que são denominados de parâmetros de transporte. Esses parâmetros são importantes já que permitem a validação das secções de choque de colisões de elétrons com as moléculas do gás, contribuem com informações para modelos de descargas automantidas e são importantes para o desenvolvimento de novos detectores gasosos. Neste trabalho são apresentados os resultados de velocidade de arrastamento (W), taxa de ionização (Ri) e do primeiro coeficiente Townsend de ionização (α), para o isobutano e n-butano em função do campo elétrico reduzido efetivo no intervalo de 130 a 180 Td, obtidos utilizando a técnica de Townsend pulsada. Em nosso aparato, os elétrons primários são gerados a partir da incidência no catodo de um curto pulso de laser e são acelerados em direção ao anodo por meio de um campo elétrico uniforme. O sinal elétrico proveniente do deslocamento desses elétrons é digitalizado por um osciloscópio e a partir do ajuste de uma função modelo à forma do sinal elétrico, determinam-se os parâmetros de transporte. Os resultados obtidos para o isobutano e n-butano foram comparados com os valores da simulação Magboltz 2-versão 8.6 em razão da escassez de dados na literatura para esses gases na região de campo elétrico reduzido estudada. / The electron swarm can be characterized by macroscopic quantities such as the drift velocity, ionization rate, first Townsend ionization coefficient and the longitudinal and transverse diffusion coefficients, so called transport parameters. These parameters are important since they allow the validation of electron collisional cross section with gas molecules, contribute for self-sustained discharge models and are important for gaseous detectors development. In the present work the results of electron drift velocity (W), ionization rate (Ri) and first Townsend coefficient (α) as a function of the reduced electric field for isobutane and n-butane by the means of pulsed Townsend technique are presented. In our experimental setup, the primary electrons are liberated by the irradiation of a short laser pulse at the cathode and are accelerated towards the anode through a uniform electric field. The electron movements induce signals that are digitalized and the fitting of a model function to their waveforms provides the transport parameters. The results obtained for isobutane and n-butane were compared with Magboltz 2-version 8.6 values, since there are few data in the literature for these gases for effective reduced electric field ranging from 130 to 180 Td.

Nosso grupo de pesquisa estuda ritmos circadianos em um roedor subterrâneo do gênero Ctenomys, o tuco-tuco. Nesta tese, apresentarei dados sobre sincronização fótica e não-fótica dos ritmos circadianos em tuco-tucos, e sobre sincronização não-fótica em camundongos. Investigamos a sincronização fótica em tuco-tucos por meio de uma abordagem conjunta de campo e laboratório. Inicialmente medimos o ciclo claro/escuro natural percebido por animais mantidos em áreas cercadas em campo, utilizando aparelhos light loggers que registraram continuamente o padrão temporal diário da exposição à luz. Em seguida, foi aplicado um modelo desse padrão de exposição à luz em laboratório, para testar o seu potencial como um sincronizador fótico dos ritmos circadianos dos tuco-tucos. O modelo consistiu em pulsos de luz aplicados uma vez por dia em diferentes momentos aleatórios. Apesar de carregar o mínimo de informação temporal, esse regime luminoso foi um sincronizador eficiente em muitos casos, tal como previsto anteriormente a partir de simulações computacionais de um oscilador matemático. Os resultados revelam que a sincronização de osciladores circadianos é ainda mais robusta do que se imaginava. Nosso segundo conjunto de experimentos avaliou a sincronização não-fótica em tuco-tucos, os quais são herbívoros, expostos a ciclos diários de disponibilidade de alimentos. Semelhante a outras espécies de roedores, tuco-tucos desenvolveram uma atividade antecipatória ao alimento, expressa diariamente antes da alimentação. Houve, no entanto, grande variabilidade inter-individual na expressão da atividade antecipatória, provavelmente relacionada com diferenças nas respostas metabólicas à restrição temporal do alimento. O trabalho final foi uma colaboração com o Dr. Shin Yamazaki, sobre sincronização não-fótica em camundongos do tipo selvagem e camundongos mutantes com ablação genética do relógio circadiano. Ciclos diários de alimentos palatáveis e de corrida em roda induziram ritmicidade autossustentada em camundongos mutantes arrítmicos, que não expressavam os genes Period, componentes importantes da maquinaria molecular que gera os ritmos circadianos nas células. Estes resultados sugerem a existência de novos osciladores circadianos que respondem a sinais diários de recompensa. Enquanto espécies modelo de laboratório, tais como o camundongo, podem trazer informações valiosas sobre os mecanismos fisiológicos, as espécies selvagens como o tuco-tuco podem nos dar pistas sobre o significado ecológico dos fenômenos circadianos / Our research group studies circadian rhythms in a subterranean rodent from the genus Ctenomys, the tuco-tuco. In this thesis, I will present data on photic and non-photic synchronization of circadian rhythms in tuco-tucos, as well as a study on non-photic synchronization in the laboratory mouse. Natural photic synchronization in tuco-tucos was verified with field and laboratory approaches. We initially measured the natural light/dark cycle experienced by tuco-tucos in semi natural field enclosures, by means of automatic light logger devices that continuously recorded the daily temporal pattern of light exposure. Next, a model of this light exposure pattern was applied to tuco-tucos in the laboratory, to test its potential as a photic synchronizer of the circadian rhythms. The model consisted of single light pulses applied once a day at varying random times. Despite the minimal timing information, this light regimen was a successful synchronizer in many instances, as predicted from previous computer simulations of a mathematical oscillator. These results revealed that the synchronization of circadian oscillators is even more robust than previously thought. Our second set of experiments evaluated the non-photic synchronization in the herbivorous tuco-tucos, by exposing animals to daily cycles of food availability. Similar to other rodent species, tuco-tucos in this protocol developed a circadian food anticipatory activity (FAA) right before the daily feeding time. However, there was great interindividual variability in FAA expression, likely related to differences in the metabolic responses to time-restricted feeding. The final work was a collaboration with Dr. Shin Yamazaki from the University of Texas Southwestern Medical Center, regarding non-photic synchronization in wildtype and mutant mice with genetic disruption of the circadian clock. Daily cycles of palatable food and wheel running induced self-sustaining rhythmicity in arrhythmic mutant mice, which do not express the Period genes, key components of the molecular machinery responsible for circadian rhythm generation within the cells. These results suggest the existence of novel circadian oscillators responsive to daily rewarding signals. While model laboratory species such as the mouse can bring valuable information on physiological mechanisms, wild species like the tuco-tuco can give us insights into the ecological meaning of circadian phenomena

O deslocamento de elétrons em gases pode ser caracterizado por grandezas macroscópicas tais como a velocidade de arrastamento, taxa de ionização, primeiro coeficiente de Townsend e os coeficientes de difusão longitudinal e transversal, que são denominados de parâmetros de transporte. Esses parâmetros são importantes já que permitem a validação das secções de choque de colisões de elétrons com as moléculas do gás, contribuem com informações para modelos de descargas automantidas e são importantes para o desenvolvimento de novos detectores gasosos. Neste trabalho são apresentados os resultados de velocidade de arrastamento (W), taxa de ionização (Ri) e do primeiro coeficiente Townsend de ionização (α), para o isobutano e n-butano em função do campo elétrico reduzido efetivo no intervalo de 130 a 180 Td, obtidos utilizando a técnica de Townsend pulsada. Em nosso aparato, os elétrons primários são gerados a partir da incidência no catodo de um curto pulso de laser e são acelerados em direção ao anodo por meio de um campo elétrico uniforme. O sinal elétrico proveniente do deslocamento desses elétrons é digitalizado por um osciloscópio e a partir do ajuste de uma função modelo à forma do sinal elétrico, determinam-se os parâmetros de transporte. Os resultados obtidos para o isobutano e n-butano foram comparados com os valores da simulação Magboltz 2-versão 8.6 em razão da escassez de dados na literatura para esses gases na região de campo elétrico reduzido estudada. / The electron swarm can be characterized by macroscopic quantities such as the drift velocity, ionization rate, first Townsend ionization coefficient and the longitudinal and transverse diffusion coefficients, so called transport parameters. These parameters are important since they allow the validation of electron collisional cross section with gas molecules, contribute for self-sustained discharge models and are important for gaseous detectors development. In the present work the results of electron drift velocity (W), ionization rate (Ri) and first Townsend coefficient (α) as a function of the reduced electric field for isobutane and n-butane by the means of pulsed Townsend technique are presented. In our experimental setup, the primary electrons are liberated by the irradiation of a short laser pulse at the cathode and are accelerated towards the anode through a uniform electric field. The electron movements induce signals that are digitalized and the fitting of a model function to their waveforms provides the transport parameters. The results obtained for isobutane and n-butane were compared with Magboltz 2-version 8.6 values, since there are few data in the literature for these gases for effective reduced electric field ranging from 130 to 180 Td.

Nosso grupo de pesquisa estuda ritmos circadianos em um roedor subterrâneo do gênero Ctenomys, o tuco-tuco. Nesta tese, apresentarei dados sobre sincronização fótica e não-fótica dos ritmos circadianos em tuco-tucos, e sobre sincronização não-fótica em camundongos. Investigamos a sincronização fótica em tuco-tucos por meio de uma abordagem conjunta de campo e laboratório. Inicialmente medimos o ciclo claro/escuro natural percebido por animais mantidos em áreas cercadas em campo, utilizando aparelhos light loggers que registraram continuamente o padrão temporal diário da exposição à luz. Em seguida, foi aplicado um modelo desse padrão de exposição à luz em laboratório, para testar o seu potencial como um sincronizador fótico dos ritmos circadianos dos tuco-tucos. O modelo consistiu em pulsos de luz aplicados uma vez por dia em diferentes momentos aleatórios. Apesar de carregar o mínimo de informação temporal, esse regime luminoso foi um sincronizador eficiente em muitos casos, tal como previsto anteriormente a partir de simulações computacionais de um oscilador matemático. Os resultados revelam que a sincronização de osciladores circadianos é ainda mais robusta do que se imaginava. Nosso segundo conjunto de experimentos avaliou a sincronização não-fótica em tuco-tucos, os quais são herbívoros, expostos a ciclos diários de disponibilidade de alimentos. Semelhante a outras espécies de roedores, tuco-tucos desenvolveram uma atividade antecipatória ao alimento, expressa diariamente antes da alimentação. Houve, no entanto, grande variabilidade inter-individual na expressão da atividade antecipatória, provavelmente relacionada com diferenças nas respostas metabólicas à restrição temporal do alimento. O trabalho final foi uma colaboração com o Dr. Shin Yamazaki, sobre sincronização não-fótica em camundongos do tipo selvagem e camundongos mutantes com ablação genética do relógio circadiano. Ciclos diários de alimentos palatáveis e de corrida em roda induziram ritmicidade autossustentada em camundongos mutantes arrítmicos, que não expressavam os genes Period, componentes importantes da maquinaria molecular que gera os ritmos circadianos nas células. Estes resultados sugerem a existência de novos osciladores circadianos que respondem a sinais diários de recompensa. Enquanto espécies modelo de laboratório, tais como o camundongo, podem trazer informações valiosas sobre os mecanismos fisiológicos, as espécies selvagens como o tuco-tuco podem nos dar pistas sobre o significado ecológico dos fenômenos circadianos / Our research group studies circadian rhythms in a subterranean rodent from the genus Ctenomys, the tuco-tuco. In this thesis, I will present data on photic and non-photic synchronization of circadian rhythms in tuco-tucos, as well as a study on non-photic synchronization in the laboratory mouse. Natural photic synchronization in tuco-tucos was verified with field and laboratory approaches. We initially measured the natural light/dark cycle experienced by tuco-tucos in semi natural field enclosures, by means of automatic light logger devices that continuously recorded the daily temporal pattern of light exposure. Next, a model of this light exposure pattern was applied to tuco-tucos in the laboratory, to test its potential as a photic synchronizer of the circadian rhythms. The model consisted of single light pulses applied once a day at varying random times. Despite the minimal timing information, this light regimen was a successful synchronizer in many instances, as predicted from previous computer simulations of a mathematical oscillator. These results revealed that the synchronization of circadian oscillators is even more robust than previously thought. Our second set of experiments evaluated the non-photic synchronization in the herbivorous tuco-tucos, by exposing animals to daily cycles of food availability. Similar to other rodent species, tuco-tucos in this protocol developed a circadian food anticipatory activity (FAA) right before the daily feeding time. However, there was great interindividual variability in FAA expression, likely related to differences in the metabolic responses to time-restricted feeding. The final work was a collaboration with Dr. Shin Yamazaki from the University of Texas Southwestern Medical Center, regarding non-photic synchronization in wildtype and mutant mice with genetic disruption of the circadian clock. Daily cycles of palatable food and wheel running induced self-sustaining rhythmicity in arrhythmic mutant mice, which do not express the Period genes, key components of the molecular machinery responsible for circadian rhythm generation within the cells. These results suggest the existence of novel circadian oscillators responsive to daily rewarding signals. While model laboratory species such as the mouse can bring valuable information on physiological mechanisms, wild species like the tuco-tuco can give us insights into the ecological meaning of circadian phenomena

Os tuco-tucos de Anillaco (Ctenomys cf. knighti) são roedores subterrâneos noturnos quando colocados em ciclo claro-escuro no laboratório. Com o interesse de se investigar o quanto um animal subterrâneo se expõe à luz, foi realizado um experimento de observação contínua em campo durante as horas claras do dia. Três indivíduos, um em cada estação, foram observados em uma arena semi-natural. Essas observações revelaram que os tuco-tucos não apenas saíam freqüentemente durante as horas claras do dia, como também apresentavam atividades robustas de forrageamento e remoção de terra de seus túneis. Uma vez que não se tinha conhecimento da atividade abaixo da terra ou durante à noite, foram examinados os pós-efeitos do arrastamento em campo para se investigar se o ritmo estaria sincronizado em campo e o quanto da atividade observada correspondia à atividade total do animal. Os pós-efeitos foram acessados pela transferência dos animais observados diretamente da arena para condições constantes. Surpreendentemente os animais exibiram uma atividade robusta concentrada na fase correspondente à noite ambiental sem transientes e sem traços da atividade diurna previamente observada em campo. Esse padrão foi observado em outros 10 animais trazidos dessa vez diretamente do campo e colocados em condições constantes. Além disso, não foram observadas diferenças na fase de atividade de animais com e sem acesso a rodas de atividade. Portando, nosso estudo com esses animais subterrâneos pode contribuir com elementos ecológicos nas discussões recentes sobre o significado da atividade diurna em animais que são noturnos segundo a fase do oscilador / South American subterranean rodents (Ctenomys cf. knighti), commonly known as tuco-tucos, display robust, nocturnal, wheel-running rhythms under a light-dark condition. To verify whether these subterranean and nocturnal animals ever expose themselves to light in the field, individual animals were continuously observed during light hours in a semi-natural enclosure that was constructed in their natural habitat. Observations during different seasons revealed that tuco-tucos not only emerged aboveground during daylight hours but also that their light exposure was due to robust diurnal activities of foraging and soil removal. Because of the lack of access to these animals´ subterranean and nocturnal activities in the field, the aftereffects of field entrainment were examined instead to verify the contribution of the previously observed diurnal behaviors to the total daily activity. This examination was achieved by transferring the observed animals from a field enclosure to constant laboratory conditions. Surprisingly, tuco-tucos exhibited robust activity concentrated in the phase corresponding to the external night without any trace of transients or of the diurnal activity that was observed in the enclosure. This pattern was also replicated when the aftereffects of the field entrainment of other animals trapped directly from the field were measured in the laboratory. Furthermore, no difference was detected in the activity measured with and without access to a running wheel. Our study of a wild subterranean species in its natural habitat can contribute novel ecological elements to the recently debated issue of the meaning of day-activity displayed by nocturnal rodents in the field

Os tuco-tucos de Anillaco (Ctenomys cf. knighti) são roedores subterrâneos noturnos quando colocados em ciclo claro-escuro no laboratório. Com o interesse de se investigar o quanto um animal subterrâneo se expõe à luz, foi realizado um experimento de observação contínua em campo durante as horas claras do dia. Três indivíduos, um em cada estação, foram observados em uma arena semi-natural. Essas observações revelaram que os tuco-tucos não apenas saíam freqüentemente durante as horas claras do dia, como também apresentavam atividades robustas de forrageamento e remoção de terra de seus túneis. Uma vez que não se tinha conhecimento da atividade abaixo da terra ou durante à noite, foram examinados os pós-efeitos do arrastamento em campo para se investigar se o ritmo estaria sincronizado em campo e o quanto da atividade observada correspondia à atividade total do animal. Os pós-efeitos foram acessados pela transferência dos animais observados diretamente da arena para condições constantes. Surpreendentemente os animais exibiram uma atividade robusta concentrada na fase correspondente à noite ambiental sem transientes e sem traços da atividade diurna previamente observada em campo. Esse padrão foi observado em outros 10 animais trazidos dessa vez diretamente do campo e colocados em condições constantes. Além disso, não foram observadas diferenças na fase de atividade de animais com e sem acesso a rodas de atividade. Portando, nosso estudo com esses animais subterrâneos pode contribuir com elementos ecológicos nas discussões recentes sobre o significado da atividade diurna em animais que são noturnos segundo a fase do oscilador / South American subterranean rodents (Ctenomys cf. knighti), commonly known as tuco-tucos, display robust, nocturnal, wheel-running rhythms under a light-dark condition. To verify whether these subterranean and nocturnal animals ever expose themselves to light in the field, individual animals were continuously observed during light hours in a semi-natural enclosure that was constructed in their natural habitat. Observations during different seasons revealed that tuco-tucos not only emerged aboveground during daylight hours but also that their light exposure was due to robust diurnal activities of foraging and soil removal. Because of the lack of access to these animals´ subterranean and nocturnal activities in the field, the aftereffects of field entrainment were examined instead to verify the contribution of the previously observed diurnal behaviors to the total daily activity. This examination was achieved by transferring the observed animals from a field enclosure to constant laboratory conditions. Surprisingly, tuco-tucos exhibited robust activity concentrated in the phase corresponding to the external night without any trace of transients or of the diurnal activity that was observed in the enclosure. This pattern was also replicated when the aftereffects of the field entrainment of other animals trapped directly from the field were measured in the laboratory. Furthermore, no difference was detected in the activity measured with and without access to a running wheel. Our study of a wild subterranean species in its natural habitat can contribute novel ecological elements to the recently debated issue of the meaning of day-activity displayed by nocturnal rodents in the field