Craniofacial development is a tightly regulated event that requires expression of many genes at a precise space-temporal specificity. Interference in the regulation of such genes and their pathways is known to lead to abnormal phenotypes affecting the face and cranium. In this manner, regulation of these pathways is further complicated by interaction between genetic and environmental factors such that disturbance to either may result in craniofacial malformation, as orofacial clefts. Despite several at-risk loci have been identified, they do not completely explain the high heritability observed for the orofacial clefts and many questions remain open. For example, concerning the orofacial clefts transcriptome, the gene pathways which may be dysregulated and the affected cellular processes are still poorly understood. Further, if there is gene expression dysregulation in orofacial clefts, the causes leading to that need to be elucidated, such as the investigation of epigenetic factors. Also, since the multifactorial contribution makes environment relevant to this malformation, epigenetic and epigenomic differences in orofacial clefts should clarified. At last, rare syndromic forms of orofacial clefts with still unknown molecular cause and mechanisms should be elucidated in order to better understand craniofacial development and their impact in non-syndromic forms. Therefore, the main objective of this study was to investigate the molecular mechanisms involved in the aetiology of orofacial clefts, which was focused in gene expression and epigenetic analysis in non-syndromic cleft lip and/or palate (NSCL/P) as well as genetic, gene expression, animal modelling and epigenetics in Richieri-Costa-Pereira Syndrome (RCPS), a rare autosomal recessive syndromic form of orofacial cleft. We found significant transcriptome differences in NSCL/P in comparison to controls, revealing the BRCA1-dependent DNA damage repair pathway as compromised in NSCL/P cells leading to DNA damage accumulation. Next, we studied the potential of DNA methylation in those cells and found a slight but significant increase of BRCA1 promoter DNA methylation in NSCL/P cells and a distinct DNA methylation distribution, point to a possible epigenetic contribution in this phenomenon. We also evaluated the contribution of DNA methylation in 8q24.21 region, one of the most replicated regions in NSCL/P Genome-wide association studies and found no significant differences in our sample. Attempting to investigate DNA methylation in NSCL/P in an epigenomic level, we analysed methylomes and found 578 methylation variable positions in NSCL/P, highly enriched in regulatory regions and in relevant gene pathways for craniofacial development as Epithelial-Mesenchymal Transition pathway. We also studied effect of DNA methylation in familial NSCL/P displaying incomplete penentrance and found a significant increase of CDH1 promoter hypermethylation in penetrant cases in comparison to non-penetrants. Finally, by the use of different sequencing strategies and identity-by-descent analysis we mapped the mutation region of RCPS to EIF4A3 5\'UTR/promoter and found a complex structure of expanded repeats in RCPS patients leading to EIF4A3 downregulation. We were also able to validate the phenotypes using an animal modelling strategy in zebrafish. Because those repeats are CG rich, we investigated whether they were submitted to DNA hypermethylation in RCPS patients as a cause for EIF4A3 hypomorphism, however we found no evidence of methylation increase in RCPS. In conclusion, we were able to associate dysregulated pathways to NSCL/P susceptibility and DNA methylation differences to both non-familial and familial NSCLP. Besides, we were able to identify the genetic cause of RCPS, which now can be molecularly diagnosed. Altogether, our results add to the understanding of craniofacial development and the aetiology of orofacial clefts / O desenvolvimento craniofacial é um evento finamente regulado que requer a expressão de muitos genes em uma precisão espaço-temporal específica. A interferência na regulação de tais genes e suas respectivas vias é sabidamente causadora de fenótipos que afetam a face e o crânio. Neste sentido, a regulação destas vias é decorrente da interação entre fatores genéticos e ambientais, de tal forma que a perturbação de quaisquer destes fatores pode resultar em malformações craniofaciais, como as fissuras orofaciais. Apesar dos muitos loci de risco já identificados, estes não explicam completamente a alta herdabilidade observadas nas fissuras orofaciais e muitas questões permanecem em aberto. Por exemplo, em relação ao transcriptoma em fissuras orofaciais, as vias genéticas que podem estar desreguladas, assim como processos celulares afetados em decorrência, são ainda pouco compreendidos. Além disso, se há desregulação na expressão de genes em fissuras orofaciais, as causas que levam a essas diferenças necessitam ser elucidadas, como, por exemplo, por meio da investigação de fatores epigenéticos. Também, uma vez que o componente multifatorial torna a influência do ambiente relevante para esta malformação, diferenças epigenéticas e epigenômicas nas fissuras orofaciais devem ser melhor compreendidas. Por fim, formas raras e sindrômicas de fissuras orofaciais sem elucidação de causa moleculares devem ser estudadas para que melhor se compreenda o desenvolvimento craniofacial e o impacto destes mecanismos moleculares em formas não-sindrômicas. Portanto, nosso objetivo principal neste estudo foi investigar os mecanismos moleculares envolvidos na etiologia das fissuras orofaciais, com o foco na análise de expressão gênica e epigenètica em fissuras de lábio-palatinas não-sindrômicas (FL/P NS) e também o estudo genético, de expressão gênica, modelagem animal e epigenética na Síndrome de Richieri-Costa-Pereira (RCPS), uma forma sindrômica e autossômica recessiva de fissura orofacial. Nós encontramos diferenças significantes no transcriptoma de FL/P NS em comparação com controles, que revelaram o comprometimento da via do BRCA1 no reparo ao dano de DNA e o acúmulo de dano de DNA em células FL/P NS. Em seguida, nós estudamos o potencial da metilação de DNA nestas células e encontramos um pequeno, porém significante, aumento de metilação de DNA no promotor do BRCA1 e uma distribuição diferente de metilação, apontando para uma possível contribuição epigenética na desregulação do gene. Nós também avaliamos a contribuição da metilação de DNA na região 8q24.21, uma das mais associadas às FL/P NS por meio de Genome-wide association studies, porém não encontramos diferenças significantes na nossa amostra. Com o intuito de investigar a metilação de DNA em FL/P NS em uma escala epigenômica, nós analisamos o perfil de metilomas e encontramos 578 sítios diferencialmente metilados nas FL/P NS, altamente enriquecidos em regiões regulatórias e em vias relevantes para o desenvolvimento craniofacial como a via de Transição Epitélio-Mesenquimal. Nós também estudamos o efeito da metilação de DNA em casos famílias de FL/P NS com penetrância incompleta e encontramos um aumento significativo de metilação do promotor do CDH1 nos casos penetrantes em comparação aos não-penetrantes. Por último, por meio de diferentes estratégias de sequenciamento e análise de segregação de haplótipos nós mapeamos a mutação de RCPS na região 5\'UTR/promotor do EIF4A3 e encontramos uma estrutura complexa de expansão de repetições nos pacientes RCPS, ocasionando a diminuição da expressão do EIF4A3. Nós também reproduzimos fenótipos comparáveis aos da RCPS por meio de modelo animal em zebrafish. Uma vez que tais repetições são ricas em CG, nós investigamos se estas poderiam ser submetidas à metilação de DNA em pacientes RCPS como uma causa para a redução dos transcritos do EIF4A3, porém não encontramos evidências de aumento de metilação em RCPS. Em conclusão, nós conseguimos associar vias gênicas desreguladas à susceptibilidade para as FL/P NS e diferenças de metilação de DNA tanto em casos familiais como não-familiais de FL/P NS. Além disso, identificamos a causa genética de RCPS, sendo que a síndrome pode ser agora diagnosticada molecularmente. Em conjunto, nossos resultados adicionam ao conhecimento do desenvolvimento craniofacial e na etiologia das fissuras orofaciais

Um programa computacional foi desenvolvido para otimização de geometria e simulação de dinâmica molecular baseado em um campo de forças clássicas parametrizado. O solvente foi considerado como um contínuo eletrostático e a interface entre o meio aquoso e o interior de uma membrana biológica como uma superfície de descontinuidade dielétrica, tratada pelo \"método das imagens eletrostáticas\". Nesse método, o campo de polarização produzido na superfície de descontinuidade por uma carga pontual é representado por uma carga fictícia, colocada na fase oposta, cuja distância e sinal é definida pelas condições de contorno na superfície. Diversos sistemas foram estudados, tanto em solventes contínuos como na presença de superfícies de descontinuidade: a) Foram estudadas as distribuições populacionais dos rotâmeros do triptofano na forma zwitteriônica e no peptídeo Ala-Trp- Ala, em solvente polar e apolar. Foi demonstrado que a dinâmica do triptofano e as populações de rotâmeros são compatíveis com as observações experimentais de fluorescência resolvida no tempo e NMR; b) Em um estudo das conformações em polialanina, verificou-se que a estabilidade da estrutura secundária hélice- é um efeito cooperativo entre pontes de hidrogênio em solvente de baixa constante dielétrica. Na presença da interface água-membrana, a hélice- anfifílica de um modelo para a -endorfina estabiliza-se sobre a interface. Um comportamento anfifílico foi também observado na seqüência sinal para o receptor- da e. coli, a qual estabilizou-se perpendicularmente à interface, na conformação parcial hélice- proposta na literatura; c) Em um estudo sobre o hormônio -MSH observou-se que, em solvente polar, de uma conformação helicoidal ele passa para uma conformação estendida. Porém, ao atravessar para o interior hidrofóbico de uma membrana, o peptídeo estabiliza-se em dobra-. Observou-se ainda que a estabilidade dessa conformação no interior da membrana é reforçada por pontes salinas entre os resíduos carregados do peptídeo, os quais formam um \"caroço\" hidrofílico circundado por resíduos hidrofóbicos. Esse arranjo estrutural está em concordância com o proposto para a conformação biologicamente ativa. De um modo geral, o modelo para biomembrana proposto no presente trabalho reproduziu o comportamento hidrofóbico, hidrofílico ou anfifílico dos peptídeos estudados. / A software was developed for optimisation of geometry and molecular dynamics simulation, based on a parameterized classical force field. Solvent was assumed as an electrostatic continuum. The interface between the aqueous medium and the hydrophobic core of biological membranes was described by a surface of dielectric discontinuity, treated by the \"method of images\". In this method, the polarization field produced at the surface of discontinuity by a point charge was represented by a fictitious charge, placed in the opposite phase. The position and signal of this charge-image were defined by boundary conditions at the surface. Several systems were studied, either in continuous solvent, as in the presence of discontinuity surfaces: a) the population distribution of tryptophan rotamers was studied in the zwytterion and in the peptide Ala-Trp-Ala, in polar and apolar solvents; the results for the tryptophan dynamics and the rotamers populations agree with experimental observations using time resolved fluorescence and NMR spectroscopies. b) analysis of polyalanin conformations showed that the stabililty of the -helix is a cooperative effect between hydrogen bonds in low dielectric constant solvent; in the presence of the water-membrane interface, the amphyphilic -helix of a -endorphin model stabilizes on the interface; a similar behavior was observed in the signal sequence for the E. Coli -receptor, that stabilized perpendicular to the interface in a partial -helix conformation, as proposed in the literature. c) calculations on melanotropic hormone a.-MSH showed that in polar solvent it goes from helycoidal conformation to an extended one; in the presence of the interface water-membrane, the peptide goes into the interior of the membrane and stabilizes in a -turn; the stability ofthis conformation was reinforced by salt bridges between charged residues, forming a hydrophilic core surrounded by hydrophobic residues; this structural arrangement agrees with the one proposed for the biologically active conformation of the hormone. In general terms, the model proposed here for the biomembrane was able to mimic the hydrophobic, hydrophihlic or amphyphilic behavior of the peptides studied.

Controlar a proliferação celular de tumores é um objetivo que vem sendo perseguido há décadas, com moderado sucesso na maioria dos casos. Dentre os diversos tipos de tumores que atingem a humanidade, alguns gliomas são considerados os mais fatais, por haver pouca ou nenhuma alternativa de tratamento efetivo. Agentes que apresentam propriedades anti-tumorais, como glicocorticóides (GC) e a forma all-trans do ácido retinóico (ATRA) são utilizados como adjuvantes no tratamento de alguns tipos de glioma. Entretanto, apesar de serem moléculas bastante conhecidas, pouco se sabe sobre seu mecanismo de ação como anti-tumoral. Para endereçar este problema, nosso laboratório se propôs a isolar e caracterizar genes regulados por estes agentes, utilizando modelos celulares, como as linhagens C6 e ST1 de glioma de rato, e as linhagens T98G e A172 de glioma humano. A linhagem C6 apresenta características de células transformadas e tumorais em cultura, e responde a GC, ou ATRA, com inibição de crescimento e achatamento celular. A linhagem ST1, variante derivado da C6, é hiper-responsiva ao tratamento com GC e, aparentemente, mais responsiva ao tratamento com ATRA, passando por um processo de completa reversão fenotípica tumoral-normal, devido ao expressivo aumento do tempo de dobramento, diminuição da densidade de saturação, recuperação da dependência de fatores de crescimento presentes no soro fetal bovino e da dependência de ancoragem para proliferação e perda do potencial tumorigênico, além de sofrer alterações morfológicas, como um maior achatamento celular e reorganização em feixes paralelos, que a aproximam do fenótipo normal. No presente trabalho buscou-se alterações moleculares induzidas por ATRA em células ST1, para melhor compreender a cascata de eventos desencadeada por ação deste fármaco. Em paralelo foram realizados estudos da ação de ATRA sobre as células T98G, buscando-se correlacionar os dados obtidos em modelo celular murino com modelos humanos. Para tanto, duas metodologias de estudo foram aplicadas: a) análise proteômica através de eletroforese bidimensional de proteínas (2D-PAGE), acoplada à espectrometria de massa (MALDI-TOF), para gerar perfis de expressão protéica na ausência e na presença de ATRA, permitindo comparação e identificação de proteínas moduladas no processo; b) construção de vetores plasmideais e retrovirais para super-expressar ou bloquear a expressão de um inibidor de serina protease de rato (serpinb6), descrito previamente no laboratório como estando potencialmente envolvido no processo de reversão fenotípica de ST1 induzido por ATRA. A abordagem proteômica permitiu a identificação de sete proteínas potencialmente reguladas por ATRA no modelo celular ST1, como as proteínas envolvidas em proliferação celular (c-Fos e SCGF), as proteínas de citoesqueleto (actina e tubulina), as proteínas envolvidas em estresse celular (GRP78 e Hsc70) e a proteína TCTP, classicamente reprimida em processos de reversão do fenótipo tumoral. O uso de construções plasmideais e retrovirais permitiu a obtenção de populações celulares que super-expressam serpinb6 e a análise de fenótipo destas células indicou que serpinb6 também pode ter função citoprotetora em células ST1, o que a coloca junto com as proteínas GRP78 e Hsc70 identificadas, evidenciando a importância desta classe de proteínas no processo estudado. / Control of tumor cell proliferation is an objective that has been pursued for decades, with modest or no success in the majority of the cases. Among the several kinds of tumors that develop in humans, some gliomas are considered the most fatal, due to the lack of alternatives for effective treatment. Anti-tumor agents, such as glucocorticoids (GC) or all-trans retinoic acid (ATRA) are used in combination with other drugs in some glioma cases. However, besides being very known molecules, their anti-tumor mechanism is not completely understood. In order to address this problem, our laboratory decided to isolate and characterize genes regulated by these agents, using cellular models, such as the C6 and ST1 rat glioma cell lines and the T98G and A172 human glioma models. The C6 cell line is fully transformed and tumoral in culture and responds to GC or ATRA treatment, showing growth inhibition and cell flattening. The ST1 variant is hyper-responsive to the treatment with GC and, apparently, more responsive to the treatment with ATRA, when compared to C6. Upon treatment with these agents, it undergoes a complete tumoral to normal phenotypic reversion, characterized by an increase in doubling time, decrease of saturation density in culture, recovery of dependence of serum factors for proliferation and anchorage for colony formation, besides inhability to form tumors in nude mice and morphological changes. Here we present the efforts undertaken towards better understanding of the molecular changes induced by ATRA in ST1 cells. Aiming at the correlation of the data obtained from a rat model with human models, all the studies were performed in parallel with the T98G human glioma cell model. To this end, two study methodologies were applied: a) proteomic analysis through bidimensional electrophoresis coupled to MALDI-TOF identification, to generate protein expression profiles in the presence and absence of ATRA, allowing comparison and identification of proteins modulated in the process; b) construction of plasmid and retroviral vectors to overexpress or block the expression of a serine protease inhibitor (serpinb6), previously described in the laboratory as being potentially involved in the process of tumoral to normal phenotypic reversion promoted by ATRA in ST1. The proteomics approach allowed the identification of seven proteins potentially regulated by ATRA in ST1, such as the proteins involved in cell proliferation (c-Fos and SCGF), cytoskeleton organization (actin and tubulin), cellular stress (GRP78 and Hsc70) and the tumor related protein TCTP, classically repressed in tumoral to normal reversions, and related to the three groups of proteins mentioned above. By using plasmid and retroviral vectors it was possible to obtain recombinant cell populations over-expressing serpinb6. The phenotype analysis of these populations indicated that serpinb6 can also have cell protection effects in ST1, which would classify it together with GRP78 and Hsc70 as an anti-stress protein highlighting the importance of this protein class in the process studied.

O melanoma maligno é o tipo de câncer de pele com pior prognóstico, devido à sua elevada probabilidade de causar metástases. Atualmente existem poucos tratamentos efetivos para o tratamento do melanoma, sendo que a sobrevida de pacientes que apresentam metástases é muito baixa, em torno de 8 meses, sendo que as taxas de cura nestas condições não ultrapassam 1%. A terapia fotodinâmica (TFD) é uma modalidade terapêutica seletiva e não invasiva, que vem demonstrando excelentes resultados clínicos no tratamento de tumores de pele do tipo não melanoma, como carcinoma espino e basocelular. O trabalho em questão aborda a efetividade da TFD, em linhagens humana de melanoma em diferentes fases de progressão da neoplasia, desde os estágios iniciais da doença (células de crescimento radial - RGP), até a fase metastática, não só em cultura de células em monocamada (2D), como também através do desenvolvimento de modelos celulares tridimensionais (3D), mistos ou não com fibroblastos humano, cuja proposta é mimetizar in vitro as reais condições de tumorigênese existentes in vivo, tais como o contato célula-célula entre as linhagens neoplásicas e os fibroblastos da derme, o contato célula-matriz extracelular (matriz de colágeno), além de propiciar o crescimento tumoral de forma livre de adesão ao substrato, o que é característico dos processos malignos. Em uma primeira etapa, o fármaco fotossensível Ftalocianina de Cloroalumínio (AlClPc) foi escolhido como agente fotossensibilizante utilizado nos estudos, sendo este encapsulado em vesículas lipossomais, propiciando a solubilidade do composto em meio aquoso, otimizando sua entrada nas células. As propriedades fotoquímicas e fotofísicas da formulação lipossomal foram avaliadas, garantindo que a encapsulação não interfere na capacidade fotodinâmica do agente. Como segunda etapa, a formulação foi testada nos modelos celulares 2D e 3D acima descritos, realizando-se não só estudos de toxicidade, mas também ensaios de morte celular (apoptose versus necrose), incorporação intracelular do fármaco (uptake), de forma quantitativa e também qualitativa, demonstrando a localização intracelular preferencial do fármaco. Tanto em culturas 2D como em culturas 3D, a formulação AlClPc lipossomal apresentou atividade farmacológica superior aos sistemas aplicáveis em TFD, já descritos na literatura, o que abre caminhos para a realização de estudos in vivo em animais com boas perspectivas de resposta ao tratamento do melanoma humano, com possibilidades de futuras aplicações clínicas. / Melanoma is the type of skin cancer with poor prognosis due to its high probability of suffering metastases. Currently there are few effective treatments for the this, and the survival of patients with metastases is very low, around 8 months, with cure rates of these conditions do not exceed 1%. Photodynamic therapy (PDT) is a therapeutic modality selective and non-invasive, it has shown excellent clinical results in the treatment of non-melanoma skin cancers such as squamous and basal cell carcinoma. This work discusses the effectiveness of PDT in human melanoma cell lines in different stages of tumor progression, from the early stages of the disease (radial growth phase cells - RGP), to the metastatic stage, not only in cell culture in monolayer (2D), but also through the development of three-dimensional cellular models (3D), mixed or not with human fibroblasts, which aims to mimic in vitro, the real conditions existing in in vivo tumorigenesis, such as cell-cell contact between cancer cell lines and fibroblasts of the dermis, the contact cell-extracellular matrix (collagen matrix), as well as futher the growth of the tumor cells free from the substrate adhesion, which is characteristic of malignant processes. In a first step, the photosensitizer Cloroaluminum Phthalocyanine (AlClPc) was chosen to be used in the studies, which is encapsulated in liposomal vesicles, allowing the solubility of the drug in water, optimizing its intracellular incorporation. Furthermore, the photochemical and photophysical properties of the liposomal formulation were evaluated, ensuring that the encapsulation does not interfere with its photodynamic activity. As a second step, the formulation was tested in cellular models 2D and 3D above described, performing not only toxicity, but assays of cell death (apoptosis versus necrosis), intracellular drug incorporation (uptake), both quantitative and also qualitative, showing the main intracellular localization of the photosensitizer. Both in 2D cultures and 3D cultures, the liposomal AlClPc showed better pharmacological activity than the current applied PDT protocols, already described in the literature, and this is an open field for in vivo studies with animals with good prospects for responses to the treatment of human melanoma with possibilities for future clinical applications.

Introdução: A distrofia muscular de Duchenne (DMD) é uma doença genética e hereditária que leva ao enfraquecimento da musculatura esquelética, respiratória e cardíaca de maneira progressiva e irreversível. Para pessoas gravemente comprometidas, a realidade virtual vem surgindo como uma forma de intervenção que traz uma nova possibilidade de interação com a comunidade. Os smartphones estão se tornando a próxima modernidade funcional para pessoas deficientes, não apenas pela acessibilidade, mas também pela conveniência da comunicação. Objetivo: Verificar se pessoas com DMD melhoram o desempenho motor quando realizam uma tarefa visuo-motora de labirinto virtual em um telefone móvel (smartphone). Método: Participaram do estudo 50 pessoas com DMD e 50 pessoas controles com desenvolvimento típico (DT), com idade entre 10 e 35 anos. A caracterização da amostra foi feita por meio das escalas Vignos, Egen Klassifikation, e Medida da Função Motora. A tarefa consistiu em completar o percurso de um labirinto virtual no jogo para telefone móvel (smartphone) Marble Maze Classic®, por meio de movimentos de punho e mão para mover a bola virtual pelo labirinto. Para mensurar o desempenho motor, foi cronometrado o tempo (em segundos) utilizado para completar o labirinto. O desempenho foi avaliado considerando os resultados nas fases de aquisição, retenção e transferência, e interpretados sob o ponto de vista teórico da aprendizagem motora. Resultados: A prática do jogo de labirinto no celular promoveu uma melhora no desempenho durante a aquisição em ambos os grupos, que se manteve na fase de retenção. Nas transferências, o desempenho no grupo DMD foi similar ao grupo DT, com a exceção da transferência para a mão contralateral (não dominante). No entanto, o grupo com DMD apresentou um tempo de movimento maior em todas as fases de aprendizagem comparado ao grupo DT. Conclusão: A prática de uma tarefa visuo-motora em um jogo de telefone móvel promoveu uma melhora no desempenho com padrões de aprendizagem similares em ambos os grupos. O desempenho pode ser influenciado pela dificuldade da tarefa, e para as pessoas com DMD, os déficits motores são responsáveis pela menor velocidade de execução, mas não é um impeditivo para a utilização dos smartphones por esta população / Background: Duchenne Muscular Dystrophy (DMD) is a genetic and hereditary disease that leads to a progressive and irreversible weakening of the skeletal, respiratory, and cardiac muscles. For the severely compromised subjects, virtual reality (VR) has been appearing as an intervention form that brings a new possibility of interaction with the community. Smartphones are likely to become the next functional modernity for handicapped, not only for accessibility but also for the convenience of communication. Objective: To verify whether people with DMD improve performance when doing a visual-motor task using a smartphone game. Method: The study included 50 patients with DMD and 50 healthy control subjects with Typical Development (TD), aged between 10 and 35 years. The characterization of the sample was given through Vignos scales, Egen Klassifikation, and the Motor Function Measure. The task consisted in to complete the journey of a virtual maze in the Marble Maze Classic® game for mobile phone (smartphone), moving a virtual ball using both hand and wrist movements. For the motor performance assessment it was measured the time (in seconds) used to complete the maze. The motor performance was assessed considering the results in acquisition, short-term retention and transfer, and interpreted from the theoretical framework of motor learning. Results: The practice of the smartphone maze game promoted an improvement in performance during acquisition in both groups, which remained in the retention phase. At the transfer phases, the performance in DMD group was similar to the performance of TD group, with the exception for the transfer to the contralateral hand (non-dominant). However, the group with DMD showed longer movement time at all stages of learning compared with the TD group. Conclusion: We conclude that the practice of a visual-motor task in a mobile phone game promoted an improvement in performance with similar patterns of learning in both groups. The performance can be influenced by the task difficulty, and motor deficits are responsible for the lower speed execution in DMD people, however, this is not an impediment for smartphone use by this population

Nessa dissertação, é investigado o armazenamento e a recuperação de padrões de forma biologicamente inspirada no cérebro. Os modelos estudados consistiram de redes neurais realimentadas, que tentam modelar certos aspectos dinâmicos do funcionamento do cérebro. Em particular, atenção especial foi dada às Redes Neurais Celulares, que constituem uma versão localmente acoplada do já clássico modelo de Hopfield. Além da análise de estabilidade das redes consideradas, foi realizado um teste com o intuito de avaliar o desempenho de diversos métodos de construção de memórias endereçáveis por conteúdo (memórias associativas) em Redes Neurais Celulares. / In this dissertation we investigate biologically inspired models of pattern storage and retrieval, by means of feedback neural networks. These networks try to model some of the dynamical aspects of brain functioning. The study concentrated in Cellular Neural Networks, a local coupled version of the classical Hopfield model. The research comprised stability analysis of the referred networks, as well as performance tests of various methods for content-addressable (associative) memory design in Cellular Neural Networks.

Genes homeobox, vitais para muitos aspectos relacionados com crescimento e diferenciação celular, têm sido descritos desregulados em alguns cânceres. Seu papel na carcinogênese, principalmente de carcinomas epidermóides de boca, permanence pouco claro e pobremente caracterizado. Desse modo, esse estudo objetivou avaliar, em cultura de células, o perfil de expressão de seis genes homeobox (ASH2L, HOXA7, HHEX, PKNOX1, PITX1, TGIF) selecionados dentre aqueles previamente identificados no Projeto Genoma Câncer de Cabeça e Pescoço (2001) sob estímulo de EGF e TGF-beta1. Para tal, linhagens celulares de carcinoma epidermóide de cabeça e pescoço primário (HN6) e metastático (HN31) e uma linhagem não-tumoral (HaCat) foram cultivadas sob condições-padrão. Após a confecção dos cDNAs de cada linhagem, por meio de RT-PCR, os transcritos foram amplificados e quantificados pela técnica de PCR em tempo real. Os dados foram normalizados com o gene HPRT e a quantificação relativa foi realizada seguindo o método do delta Ct. De acordo com os resultados foi possível verificar que o EGF produziu uma modulação variável da expressão dos genes avaliados em todas as linhagens celulares, enquanto que, em geral, o TGF-beta1 foi capaz de aumentar significantemente (ANOVA, p<0,05) a expressão dos transcritos de 5 genes homeobox (HOXA7, HHEX, PKNOX1, PITX1, TGIF). Particularmente transcritos dos genes PITX1 e TGIF foram signicantemente mais expressos nas linhagens tumorais (HN6 e HN31) frente à linhagem não-tumoral quando tratados com TGF-beta1. Desse modo, sugere-se que os genes homeobox estudados desempenhem diferentes funções na carcinoma epidermóide de boca, e que, especialmente PITX1 e TGIF atuem como oncogenes inibindo a resposta anti-proliferativa dependente de TGF-beta e levando a progressão tumoral. / Homeobox genes, vital to many aspects related with cellular growth and differentiation, had been described as deregulated in some cancers. Their role in carcinogenesis, mainly oral squamous cell carcinomas, remains unclear and poorly characterized. Thus, this study had the purpose to evaluate, in cell cultures, the expression profile of six homeobox genes (ASH2L, HOXA7, HHEX, PKNOX1, PITX1, TGIF) selected among genes previously identified in the Head and Neck Cancer Genoma Project (2001), under stimulation with EGF and TGF-beta1. Oral squamous cell carcinoma cell lines from primary tumour (HN6) and from methastasis (HN31), and a non-tumoral cell line (HaCat) were cultured under standard procedures. CDNAs were obtained by RT-PCR and the transcripts were amplified and quantified by real-time PCR. Data were normalized by HPRT gene and the relative quantification was made by the delta Ct method. According to the results, it was possible to observe that EGF produced a variable modulation of the analyzed genes, in all cell lines. Generally, TGF-beta1 was able to significantly increase (ANOVA, p<0,05) the expression of the transcripts of 5 homeobox genes (HOXA7, HHEX, PKNOX1, PITX1, TGIF). Transcripts of PITX1 and TGIF genes were particularly more expressed in the tumoral cell lines (HN6 e HN31), when compared to the non-tumoral cell line, when treated with TGF-beta1. It is suggested that the studied homeobox genes play different roles in oral squamous cell carcinoma and that, especially the PITX1 and TGIF act as oncogenes, inhibitting the TGF-dependent anti-proliferative response, leading to tumour progression.

O objetivo deste trabalho é identificar regiões urbanas homogêneas por meio da aplicação de duas vertentes da análise espacial: a estatística espacial e uma estratégia de modelagem espacial baseada na comparação de informações oriundas de diferentes entidades espaciais, em níveis diversos de informação. Um método baseado em fluxos de viagens seria a melhor alternativa para o problema em questão, mas não há dados disponíveis para sua aplicação no Brasil. Em virtude disso, o método aqui apresentado identifica regiões que podem ser consideradas como uniformes em relação a uma variável a partir de técnicas de análise exploratória de dados espaciais, como por exemplo, o gráfico e o mapa de Moran. Em um estudo de caso para o estado de São Paulo, analisando-se as distribuições espaciais dos valores da densidade populacional por meio de sua representação em mapas temáticos classificados segundo os quadrantes do gráfico de Moran (ou box map), esse indicador permite caracterizar razoavelmente bem as regiões urbanas homogêneas existentes (inclusive as oficiais). Entretanto, ao tentar representar o seu comportamento em uma análise temporal por meio de modelos, o indicador populacional não foi capaz de descrever esse comportamento e, conseqüentemente, não serviu para elaborar estratégias de previsão para o futuro. Por outro lado, ao combinar essas informações com um indicador que representa a oferta de transportes, os resultados obtidos permitiram observar o alto desempenho dos modelos, dada a forte influência recíproca entre uso e ocupação do solo e oferta de transportes. Ao permitir a identificação de padrões e a projeção de tendências, este tipo de análise pode ser útil para o planejamento urbano e regional, tanto no contexto estudado como em uma visão mais abrangente. / The objective of this work is to identify homogeneous urban regions through the application of two branches of spatial analysis: spatial statistics and a modeling strategy based on the comparison of information from different spatial entities and at distinct levels. A commuting-based approach would be the best alternative in that case, but there is no data available for its application in Brazil. Thus, the method presented here identifies uniform regions regarding a particular variable through exploratory spatial data analysis techniques, such as the Moran scatter plot and box maps. In a case study carried out in the state of São Paulo, in which the spatial distribution of the values of population density was analyzed through the representation in box maps, a reasonable identification of the existing homogeneous urban regions (including the official ones) was performed. However, the models based only on the population density distribution did not perform well for analyses through time and therefore they were not adequate for forecasting strategies. In contrast, when combining population density information with an indicator of transportation supply the performance of the models was noticeably improved, what was likely caused by the strong reciprocal influence between land use and transportation supply. As a conclusion, the method developed in this work shall be useful for urban and regional planning at different scales, given its potential for patterns recognition and trends forecasting.

Este trabalho aborda a utilização do método de Lattice Boltzmann como ferramenta de simulação para a área de dinâmica de fluidos. Além disso, apresenta o programa LBSim desenvolvido durante o período de pesquisa, construído para ser flexível e extensível (através do emprego de técnicas de orientação a objetos) e com uma interface gráfica mais amigável do que outros projetos semelhantes. Como resultado deste trabalho, o software LBSim implementa uma série de módulos diferentes que utilizam o método de Lattice Boltzmann como base, permitindo a simulação de casos monofásico, multifásico, multicomponente, com suporte à gravidade, meios porosos, difusão, transferência de calor e paredes deslizantes. / This work approaches the use of the Lattice Boltzmann method as a simulation tool for the fluid dynamics area. Beyond that, it presents the LBSim software, developed during the period of the research and built to be flexible and extensible (through the application of techniques of the object oriented paradigm) and with a graphical interface more friendly than other similar projects. As a result of this work, the LBSim software implements a series of different modules that uses the Lattice Boltzmann method as a base, allowing the simulations of the following cases: monophase, multiphase, multicomponent, with support of gravity, porous media, diffusion, heat transfer and moving walls.

O desenvolvimento das cidades freqüentemente propicia o aparecimento de empreendimentos de grande porte que, juntamente com o aumento da população e dos veículos, causam impactos nos sistemas de transportes. Dado que há fortes indícios que a localização e o porte destes empreendimentos, aqui denominados de pólos geradores de viagens (ou PGVs), seja influenciado pela presença de outros PGVs, o objetivo deste trabalho foi avaliar esta hipótese em uma cidade média brasileira, através de duas vertentes da análise espacial: a estatística espacial e a modelagem espacial baseada na comparação de informações oriundas de diferentes entidades espaciais. Foram utilizados conceitos de análise exploratória de dados espaciais, tais como o índice e o diagrama de espalhamento de Moran, para a delimitação de regiões similares, divididas de modo a indicar pontos de associação espacial, em relação a uma variável analisada. Em seguida, a modelagem espacial foi feita com uma adaptação da técnica de cellular automata, usando redes neurais artificiais. Dois modelos foram propostos e aplicados em um estudo de caso na cidade de Campinas, São Paulo, com base em diferentes variáveis. No primeiro modelo, somente variáveis representativas da ocupação comercial foram consideradas, enquanto que, no segundo modelo, foram introduzidas também variáveis caracterizando a infra-estrutura viária. Os resultados permitem observar um bom desempenho dos modelos, em particular na fase de validação. As projeções futuras obtidas com os modelos, no entanto, não parecem caracterizar adequadamente o surgimento, que seria naturalmente esperado, de novos pólos comerciais ao redor dos shopping centers estudados. Essa limitação foi surpreendentemente mais evidente no caso do modelo com variáveis de infra-estrutura viária. / The development of cities often leads to the development of large business areas. Those areas, together with the growth of population and vehicles figures in the entire urban area, produce several impacts in the transportation systems. Given the evidences that the location and size of new trip generators (TG\'s) may be strongly influenced by existing TG\'s, the objective of this study was to evaluate that hypothesis in a brazilian medium-sized city. Two branches of spatial analysis were explored in the present study while dealing with different sources of spatial information. They were: spatial statistics and spatial modeling. Firstly, concepts of exploratory spatial data analyses (ESDA), like Moran\'s I index and scatterplot, were used to characterize regions of similar behavior in terms of particular variables. Secondly, spatial modeling was carried out using cellular automata concepts and artificial neural networks. Two models were proposed and applied in a case study carried out in the city Campinas, São Paulo, based on different variables. In the first model, only variables representing commercial land use were considered, while in the second model variables representing the transportation infrastructure supply were also added. The results found indicate a good performance of the models, particularly in the validation process. Their future projections, however, are apparently not able to represent the development of new commercial activities that would be naturally expected around the shopping malls investigated. Although that limitation was observed in both models, it was surprisingly more evident in the case of the model with variables of transportation infrastructure.