O principal objetivo deste trabalho foi avaliar um procedimento de campo para testar o comprimento mínimo que fraturas devem ter para construir uma rede de fluxo em escala de dezenas de metros ao longo de maciços cristalinos. O comprimento mínimo é determinado a partir do limite de percolação, definido por modelos baseados na Teoria da Percolação e a densidade de fraturas no poço, determinada pela perfilagem ótica. Para testar o valor de 3,9 metros que foi encontrado, foram realizados bombeamentos em dois poços próximos enquanto o nível estático era registrado no poço de observação. O método apresenta facilidades em termos de operação e para obter-se o número de fraturas que interceptam o poço, no entanto o registro do nível estático é afetado por fatores externos, como presença de efeitos de maré e variação da pressão atmosférica, e correções são necessárias para permitir identificar a interferência proveniente somente do bombeamento. / The objective of this work is to develop a field procedure to determine a minimum characteristic length forming a connected fracture network in crystalline rocks. This minimum length is determined as a percolation threshold defined by models based on Percolation Theory and fracture density data determined from borehole imaging with well-logging probes. The characteristic length (3.9 meters) once estimated for a testing well was evaluated by monitoring its water head meanwhile nearby wells at different distances were pumped. The water head variation recorded in the testing well was disturbed by interfering effects associated to earth tides and atmospheric pressure, requiring further corrections to isolate effects induced by pumping. The results of these tests validate the percolation limit determined from logging data suggesting a rock mass with very low connectivity. The proposed test can be regarded as simple and easy to apply in many practical situations, for example when evaluating groundwater resources or geotechnical properties in fractured crystalline rocks.

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar um procedimento de campo para testar o comprimento mínimo que fraturas devem ter para construir uma rede de fluxo em escala de dezenas de metros ao longo de maciços cristalinos. O comprimento mínimo é determinado a partir do limite de percolação, definido por modelos baseados na Teoria da Percolação e a densidade de fraturas no poço, determinada pela perfilagem ótica. Para testar o valor de 3,9 metros que foi encontrado, foram realizados bombeamentos em dois poços próximos enquanto o nível estático era registrado no poço de observação. O método apresenta facilidades em termos de operação e para obter-se o número de fraturas que interceptam o poço, no entanto o registro do nível estático é afetado por fatores externos, como presença de efeitos de maré e variação da pressão atmosférica, e correções são necessárias para permitir identificar a interferência proveniente somente do bombeamento. / The objective of this work is to develop a field procedure to determine a minimum characteristic length forming a connected fracture network in crystalline rocks. This minimum length is determined as a percolation threshold defined by models based on Percolation Theory and fracture density data determined from borehole imaging with well-logging probes. The characteristic length (3.9 meters) once estimated for a testing well was evaluated by monitoring its water head meanwhile nearby wells at different distances were pumped. The water head variation recorded in the testing well was disturbed by interfering effects associated to earth tides and atmospheric pressure, requiring further corrections to isolate effects induced by pumping. The results of these tests validate the percolation limit determined from logging data suggesting a rock mass with very low connectivity. The proposed test can be regarded as simple and easy to apply in many practical situations, for example when evaluating groundwater resources or geotechnical properties in fractured crystalline rocks.

The populations of the ghost-crab Ocypode quadrata have been evaluated as bioindicators at sandy beaches, but for this purpose some shortcomings need to be addressed. This study assessed several features of the species biology, from daily activity cycles to effectively its role as bioindicator. Between that, the occupation of burrows was evaluated at several morphodymically distinct beaches and it differed temporally, among the areas and within beach strata, indicating that assessing these populations through the indirect method require more caution. The period of the year after major cold fronts showed the most similar values between individuals and burrows, followed by the greater entrance of young recorded. No trend according to beach type was identified for mean size, dissipative beaches tended to have higher densities, while body growth performance index was higher at reflective beaches, gathering therefore both similarities and differences concerning the trends known for other crustaceans from these environments. The use of the species as bioindicator was effective and gathered distinct areas, through the use of a new method. Increasing levels of erosion were associated to increasing mean densities and mean sizes, followed by a sharp decrease of both, especially mean size. Connectivity breakage, e.g., armoring and vegetation removal, proved to be a threat to the populations structure, worsened when associated to erosion process, to an extent that compromise the populations viability. / As populações do caranguejo Ocypode quadrata, conhecido no Brasil como guaruçá ou maria-farinha, têm sido exploradas como bioindicadores da qualidade de praias arenosas, mas para tal algumas lacunas precisam ser preenchidas. Este trabalho levantou diversas características da espécie no litoral sudeste brasileiro, desde ciclos diários de atividade até sua aplicação como bioindicador. Nesse entremeio, as taxas de ocupação das tocas foram avaliadas em diversas praias morfodinamicamente distintas, sendo que houve variação temporal, entre praias e mesmo entre estratos de uma mesma praia, indicando que avaliações dessas populações através do método indireto requerem maior cautela. O período pós frentes frias teve o número de tocas e de animais mais semelhante, seguido da maior entrada de recrutas. O tamanho médio dos indivíduos não apresentou tendências de acordo com o tipo praial, a densidade de indivíduos foi maior nas praias dissipativas e a performance de crescimento estimada foi maior em praias reflexivas, agregando características tanto similares quanto opostas aos outros crustáceos desses ambientes. O uso da espécie como bioindicador foi válido e incorporou áreas distintas, através do emprego de um novo método. Níveis crescentes de erosão foram associados a um inicial aumento de densidade e tamanho médios, seguido de um decréscimo severo de ambos, especialmente de tamanho. A quebra de conectividade, e.g. construções e remoção da vegetação, foi também responsável pela alteração da estrutura das populações, sendo a condição agravada em casos de associação com erosão, a ponto de comprometer a viabilidade das populações.

Apresenta-se, neste trabalho, o desenvolvimento de um modelo bioinspirado a partir do circuito neural de insetos. Este modelo é obtido através da análise de primeira ordem dada pelo STA (Spike Triggered Average) e pela transferência de informação entre os sinais neurais. São aplicadas técnicas baseadas na identificação dos atrasos de tempo da máxima coerência da informação. Utilizam-se, para esta finalidade, os conceitos da teoria de informação: a DMI (Delayed Mutual Information) e a TE (Transfer Entropy). Essas duas abordagens têm aplicação em transferência de informação, cada uma com suas particularidades. A DMI é uma ferramenta mais simples do que a TE, do ponto de vista computacional, pois depende da análise estatística de funções densidades de probabilidades de segunda ordem, enquanto que a TE, de funções de terceira ordem. Dependendo dos recursos computacionais disponíveis, este é um fator que deve ser levado em consideração. Os resultados de atraso da informação são muito bem identificados pela DMI. No entanto, a DMI falha em distinguir a direção do fluxo de informação, quando se tem sistemas com transferência de informação indireta e com sobreposição da informação. Nesses casos, a TE é a ferramenta mais indicada para a determinação da direção do fluxo de informação, devido à dependência condicional imposta pelo histórico comum entre os sinais analisados. Em circuitos neurais, estas questões ocorrem em diversos casos. No gânglio metatorácico de insetos, os interneurônios locais possuem diferentes padrões de caminhos com sobreposição da informação, pois recebem sinais de diferentes neurônios sensores para o movimento das membros locomotores desses animais. O principal objetivo deste trabalho é propor um modelo do circuito neural do inseto, para mapear como os sinais neurais se comportam, quando sujeitos a um conjunto de movimentos aleatórios impostos no membro do inseto. As respostas neurais são reflexos provocados pelo estímulo táctil, que gera o movimento na junção femorotibial do membro posterior. Nestes circuitos neurais, os sinais neurais são processados por interneurônios locais dos tipos spiking e nonspiking que operam em paralelo para processar a informação vinda dos neurônios sensores. Esses interneurônios recebem sinais de entrada de mecanorreceptores do membro posterior e da junção motora dos insetos. A principal característica dos interneurônios locais é a sua capacidade de se comunicar com outros neurônios, tendo ou não a presença de impulsos nervosos (spiking e nonspiking). Assim, forma-se um circuito neural com sinais de entradas (neurônios sensores) e saídas (neurônios motores). Neste trabalho, os algoritmos propostos analisam desde a geração aleatória dos movimentos mecânicos e os estímulos nos neurônios sensores que chegam até o gânglio metatorácico, incluindo suas respostas nos neurônios motores. São implementados os algoritmos e seus respectivos pseudocódigos para a DMI e para a TE. É utilizada a técnica de Surrogate Data para inferir as medidas de significância estatística em relação à máxima coerência de informação entre os sinais neurais. Os resultados a partir dos Surrogate Data são utilizados para a compensação dos erros de desvio das medidas de transferência de informação. Um algoritmo, baseado na IAAFT (Iterative Amplitude Adjusted Fourier Transform), gera os dados substitutos, com mesmo espectro de potência e diferentes distribuições dos sinais originais. Os resultados da DMI e da TE com os Surrogate Data fornecem os valores das linhas de base quando ocorre a mínima transferência de informação. Além disso, foram utilizados dados simulados, para uma discussão sobre os efeitos dos tamanhos das amostras e as forças de associação da informação. Os sinais neurais coletados estão disponíveis em um banco de dados com diversos experimentos no gânglio metatorácico dos gafanhotos. No entanto, cada experimento possui poucos sinais coletados simultaneamente; assim, para diferentes experimentos, os sinais ficam sujeitos às variações de tamanho de amostras, além de ruídos que interferem nas medidas absolutas de transferência de informação. Para se mapear essas conexões neurais, foi utilizada a metodologia baseada na normalização e compensação dos erros de desvio para os cálculos da transferência de informação. As normalizações das medidas utilizam as entropias totais do sistema. Para a DMI, utiliza-se a média geométrica das entropias de X e Y , para a TE aplica-se a CMI (Conditional Mutual Information) para a sua normalização. Após a aplicação dessas abordagens, baseadas no STA e na transferência de informação, apresenta-se o modelo estrutural do circuito neural do sistema neuromotor de gafanhotos. São apresentados os resultados com o STA e a DMI para os neurônios sensores, dos quais são levantadas algumas hipóteses sobre o funcionamento desta parte do FeCO (Femoral Chordotonal Organ). Para cada tipo de neurônio foram identificados múltiplos caminhos no circuito neural, através dos tempos de atraso e dos valores de máxima coerência da informação. Nos interneurônios spiking obtiveram-se dois padrões de caminhos, enquanto que para os interneurônios nonspiking identificaram-se três padrões distintos. Esses resultados são obtidos computacionalmente e condizem com que é esperado a partir dos modelos biológicos descritos em Burrows (1996). / Herein, we present the development of a bioinspired model by the neural circuit of insects. This model is obtained by analyzing the first order from STA (Spike Triggered Average) and the transfer of information among neural signals. Techniques are applied based on the identification of the time delays of the information maximum coherence. For this purpose we use the concepts of the theory of information: DMI (Delayed Mutual Information) and TE (Transfer Entropy). These two approaches have applications on information transfer and each one has peculiarities. The DMI is a simpler tool than the TE, from the computational point of view. Therefore, DMI depends on the statistical analysis of second order probability density functions, whereas the TE depends on third order functions. If computational resources are a problem, those questions can be taken into consideration. The results of the information delay are very effective for DMI. However, DMI fails to distinguish the direction of the information flow when we have systems subjected to indirect information transfer and superposition of the information. In these cases, the TE is the most appropriate tool for determining the direction of the information flow, due to the conditional dependence imposed by a common history among the signals. In neural circuits, those issues occur in many cases. For example, in metathoracic ganglion of insects, the local interneurons have different pathways with superposition of the information. Therefore, the interneurons receive signals from different sensory neurons for moving the animals legs . The main objective of this work is propose a model of the neural circuit from an insect. Additionally, we map the neural signals when the hind leg is subjected to a set of movements. Neural responses are reflexes caused by tactile stimulus, which generates the movement of femoro-tibial joint of the hind leg. In these neural circuits, the signals are processed by neural spiking and nonspiking local interneurons. These types of neurons operate in parallel processing of the information from the sensory neurons. Interneurons receive input signals from mechanoreceptors by the leg and the insect knees. The main feature of local interneurons is their ability to communicate with others neurons. It can occur with or without of the presence of impulses (spiking and nonspiking). Thus, they form a neural circuit with input signals (sensory neurons) and outputs (motor neurons). The proposed algorithms analyze the random generation of movements and mechanical stimuli in sensory neurons. Which are processing in the metathoracic ganglion, including their responses in the motor neurons. The algorithms and the pseudo-code are implemented for TE and DMI. The technique of Surrogate Data is applied to infer the measures of statistical significance related to the information maximum coherence among neural signals. The results of the Surrogate Data are used for bias error compensation from information transfer. An algorithm, based on IAAFT (Iterative Amplitude Adjusted Fourier Transform), generates Surrogate Data with the same power spectrum and different distributions of the original signals. The results of the surrogate data, for DMI and TE, achieve the values of baselines when there are minimum information transfer. Additionally, we used simulated data to discuss the effects of sample sizes and different strengths of information connectivity. The collected neural signals are available from one database based on several experiments of the locusts metathoracic ganglion. However, each experiment has few simultaneously collected signals and the signals are subjected of variations in sample size and absolute measurements noisy of information transfer. We used a methodology based on normalization and compensation of the bias errors for computing the information transfer. The normalization of the measures uses the total entropy of the system. For the DMI, we applied the geometric mean of X and Y . Whereas, for the TE is computed the CMI (Conditional Mutual Information) for the normalization. We present the neural circuit structural model of the locusts neuromotor system, from those approaches based on STA and the information transfer. Some results are presented from STA and DMI for sensory neurones. Then, we achieve some new hypothesis about the neurophisiology function of FeCO. For each type of neuron, we identify multiple pathways in neural circuit through the time delay and the information maximum coherence. The spiking interneurons areyielded by two pathways, whereas the nonspiking interneurons has revealed three distinct patterns. These results are obtained computationally and are consistent with biological models described in Burrows (1996).

The populations of the ghost-crab Ocypode quadrata have been evaluated as bioindicators at sandy beaches, but for this purpose some shortcomings need to be addressed. This study assessed several features of the species biology, from daily activity cycles to effectively its role as bioindicator. Between that, the occupation of burrows was evaluated at several morphodymically distinct beaches and it differed temporally, among the areas and within beach strata, indicating that assessing these populations through the indirect method require more caution. The period of the year after major cold fronts showed the most similar values between individuals and burrows, followed by the greater entrance of young recorded. No trend according to beach type was identified for mean size, dissipative beaches tended to have higher densities, while body growth performance index was higher at reflective beaches, gathering therefore both similarities and differences concerning the trends known for other crustaceans from these environments. The use of the species as bioindicator was effective and gathered distinct areas, through the use of a new method. Increasing levels of erosion were associated to increasing mean densities and mean sizes, followed by a sharp decrease of both, especially mean size. Connectivity breakage, e.g., armoring and vegetation removal, proved to be a threat to the populations structure, worsened when associated to erosion process, to an extent that compromise the populations viability. / As populações do caranguejo Ocypode quadrata, conhecido no Brasil como guaruçá ou maria-farinha, têm sido exploradas como bioindicadores da qualidade de praias arenosas, mas para tal algumas lacunas precisam ser preenchidas. Este trabalho levantou diversas características da espécie no litoral sudeste brasileiro, desde ciclos diários de atividade até sua aplicação como bioindicador. Nesse entremeio, as taxas de ocupação das tocas foram avaliadas em diversas praias morfodinamicamente distintas, sendo que houve variação temporal, entre praias e mesmo entre estratos de uma mesma praia, indicando que avaliações dessas populações através do método indireto requerem maior cautela. O período pós frentes frias teve o número de tocas e de animais mais semelhante, seguido da maior entrada de recrutas. O tamanho médio dos indivíduos não apresentou tendências de acordo com o tipo praial, a densidade de indivíduos foi maior nas praias dissipativas e a performance de crescimento estimada foi maior em praias reflexivas, agregando características tanto similares quanto opostas aos outros crustáceos desses ambientes. O uso da espécie como bioindicador foi válido e incorporou áreas distintas, através do emprego de um novo método. Níveis crescentes de erosão foram associados a um inicial aumento de densidade e tamanho médios, seguido de um decréscimo severo de ambos, especialmente de tamanho. A quebra de conectividade, e.g. construções e remoção da vegetação, foi também responsável pela alteração da estrutura das populações, sendo a condição agravada em casos de associação com erosão, a ponto de comprometer a viabilidade das populações.

Há diferenças significativas nos níveis de fluência digital entre os alunos da Rede Pública de Ensino de Porto Alegre em função de suas diferentes condições de acesso e utilização de computadores, conectividade e sociabilidade. Utilizamos uma amostra de 430 casos obtidos em 19 escolas da Rede Pública de Ensino com o objetivo de mapear as relações tecidas na rede de interações entre agentes humanos e não-humanos que compõem o entorno das Escolas Estaduais de Ensino Médio. Para reconstituirmos as múltiplas relações que se estabelecem no processo de produção do conhecimento, utilizamos a idéia de rede sociotécnica, principalmente, no que se refere a interesses políticos, econômicos e sociais dos grupos envolvidos, evitando, sobretudo, à luz de tal abordagem, a dimensão meramente instrumental da ciência. Trabalhamos com métodos estatísticos para o estabelecimento de indicadores de acessibilidade, usabilidade, interconectividade, sociabilidade e fluência no uso do suporte informático. O conceito weberiano de tipo ideal serviu de subsídio à construção de parâmetros de análise. Com o uso deste aporte metodológico-conceitual estabelecemos distâncias existentes entre os diferentes pontos dessa rede de interações. Os indicadores permitiram identificar sete níveis distintos de fluência digital entre os alunos, sendo dois relacionados à acessibilidade (Não Fluentes I e II), dois à usabilidade do suporte e da Internet (Não Fluentes III e IV) e três relativos ao nível de domínio que estes possuem com relação à utilização do suporte informático (Fluente no Suporte Informático; Fluente Potencial; Fluente no Uso do Suporte Informático e das Tecnologias da Informação e Comunicação).

Orientador: Prof. Dr. João Ricardo Sato / The brain is a complex system organized in structurally segregated and functionally specialized regions. The brain areas are composed of neuronal networks interconnected by axonal pathways that integrate through correlated neural activity. Recent studies on neural connectivity using graph theoretical analysis have revealed that brain networks interact through densely connected regions with high topological value called hubs. Previous studies of Default Mode Network (DMN), one of the most important resting-state networks, have improved the understanding of the intrinsic neuronal activity and the dynamics of the human brain. Spontaneous brain activity and Resting-State Functional Connectivity (RSFC) patterns of Resting-State Network (RSN) are essential for the comprehension of the brain function. Neuroimaging techniques such as functional Near Infrared Spectroscopy (fNIRS) make these studies possible. Thus, the main objective of this study was to investigate the RSFC using Eigenvector Centrality (EVC) measure of graph theory in fNIRS data. This work has demonstrated the effectiveness of the graph analysis for detection of hubs and mcommunities, and identified brain regions associated with rich-club, that integrates highly interconnected hubs and plays a central role in the flow and integration of Information throughout the brain. One can also conclude from the RSFC analysis the existence of functional hubs associated with DMN. / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Informação, 2017. / O cérebro é um sistema complexo organizado em regiões segregadas estruturalmente e especializadas funcionalmente que são compostas por redes neuronais interconectadas por vias axonais que se integram através de atividade neural correlacionada. Estudos recentes sobre conectividade neural usando teoria de grafos revelaram que as redes cerebrais interagem através de regiões densamente conectadas e com alto valor topológico denominadas hubs. Dentre as redes existentes destaca-se, por sua contribuição para a melhor compreensão do funcionamento do cérebro humano, a rede de modo padrão (Default Mode Network, DMN). A atividade espontânea do cérebro e os padrões de conectividade funcional (Resting-State Functional Connectivity, RSFC) das redes cerebrais na condição de repouso (Resting-State Network, RSN) também se tornam essenciais nos estudos que visam compreender a função desse órgão, estudos esses possibilitados graças às técnicas de neuroimagem destacando-se a espectroscopia funcional no infravermelho próximo (functional Near Infrared Spectroscopy, fNIRS). Assim, o objetivo principal deste estudo foi investigar a RSFC usando a medida de centralidade do autovetor (Eigenvector Centrality, EVC), técnica pertencente à teoria de grafos, em dados de fNIRS. Este estudo pode demonstrar a eficácia da metodologia empregada para analisar a RSFC além de revelar a existência de um núcleo estrutural, denominado hub complex, densamente conectado (rich-club), que integra hubs altamente interligados e desempenha papel central no fluxo e integração da informação ao longo do cérebro. Pode-se também concluir a partir da análise da RSFC a existência de hubs funcionais associados à DMN.

Há diferenças significativas nos níveis de fluência digital entre os alunos da Rede Pública de Ensino de Porto Alegre em função de suas diferentes condições de acesso e utilização de computadores, conectividade e sociabilidade. Utilizamos uma amostra de 430 casos obtidos em 19 escolas da Rede Pública de Ensino com o objetivo de mapear as relações tecidas na rede de interações entre agentes humanos e não-humanos que compõem o entorno das Escolas Estaduais de Ensino Médio. Para reconstituirmos as múltiplas relações que se estabelecem no processo de produção do conhecimento, utilizamos a idéia de rede sociotécnica, principalmente, no que se refere a interesses políticos, econômicos e sociais dos grupos envolvidos, evitando, sobretudo, à luz de tal abordagem, a dimensão meramente instrumental da ciência. Trabalhamos com métodos estatísticos para o estabelecimento de indicadores de acessibilidade, usabilidade, interconectividade, sociabilidade e fluência no uso do suporte informático. O conceito weberiano de tipo ideal serviu de subsídio à construção de parâmetros de análise. Com o uso deste aporte metodológico-conceitual estabelecemos distâncias existentes entre os diferentes pontos dessa rede de interações. Os indicadores permitiram identificar sete níveis distintos de fluência digital entre os alunos, sendo dois relacionados à acessibilidade (Não Fluentes I e II), dois à usabilidade do suporte e da Internet (Não Fluentes III e IV) e três relativos ao nível de domínio que estes possuem com relação à utilização do suporte informático (Fluente no Suporte Informático; Fluente Potencial; Fluente no Uso do Suporte Informático e das Tecnologias da Informação e Comunicação).

Há diferenças significativas nos níveis de fluência digital entre os alunos da Rede Pública de Ensino de Porto Alegre em função de suas diferentes condições de acesso e utilização de computadores, conectividade e sociabilidade. Utilizamos uma amostra de 430 casos obtidos em 19 escolas da Rede Pública de Ensino com o objetivo de mapear as relações tecidas na rede de interações entre agentes humanos e não-humanos que compõem o entorno das Escolas Estaduais de Ensino Médio. Para reconstituirmos as múltiplas relações que se estabelecem no processo de produção do conhecimento, utilizamos a idéia de rede sociotécnica, principalmente, no que se refere a interesses políticos, econômicos e sociais dos grupos envolvidos, evitando, sobretudo, à luz de tal abordagem, a dimensão meramente instrumental da ciência. Trabalhamos com métodos estatísticos para o estabelecimento de indicadores de acessibilidade, usabilidade, interconectividade, sociabilidade e fluência no uso do suporte informático. O conceito weberiano de tipo ideal serviu de subsídio à construção de parâmetros de análise. Com o uso deste aporte metodológico-conceitual estabelecemos distâncias existentes entre os diferentes pontos dessa rede de interações. Os indicadores permitiram identificar sete níveis distintos de fluência digital entre os alunos, sendo dois relacionados à acessibilidade (Não Fluentes I e II), dois à usabilidade do suporte e da Internet (Não Fluentes III e IV) e três relativos ao nível de domínio que estes possuem com relação à utilização do suporte informático (Fluente no Suporte Informático; Fluente Potencial; Fluente no Uso do Suporte Informático e das Tecnologias da Informação e Comunicação).

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