Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-10-18T21:17:40Z No. of bitstreams: 1 DanielaMariaDeSousaMoura_TESE.pdf: 5064072 bytes, checksum: ff797a9a6f4cca34baad638e77a8a3f2 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-10-30T19:11:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DanielaMariaDeSousaMoura_TESE.pdf: 5064072 bytes, checksum: ff797a9a6f4cca34baad638e77a8a3f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-30T19:11:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DanielaMariaDeSousaMoura_TESE.pdf: 5064072 bytes, checksum: ff797a9a6f4cca34baad638e77a8a3f2 (MD5) Previous issue date: 2017-08-30 / As c?lulas granulares do hipocampo s?o um dos poucos tipos de neur?nios gerados no sistema nervoso central de mam?feros adultos. O modelo atual de neurog?nese no hipocampo adulto assume que c?lulas tronco neurais (CTN) geram progenitores com potencial restrito ? gera??o de neur?nios ou astr?citos. Est?mulos ambientais e condi??es patol?gicas podem alterar a progress?o da linhagem, modulando a prolifera??o, diferencia??o, sobreviv?ncia e integra??o sin?ptica dos neur?nios gerados. Por exemplo, a Epilepsia do Lobo Temporal mesial (ELT), a forma mais comum de epilepsia em adultos, est? associada a altera??es na taxa de neurog?nese hipocampal adulta. Neste trabalho, n?s utilizamos dois modelos experimentais de ELT para avaliar os efeitos de um insulto epileptog?nico (i.e., status epilepticus, SE) sobre a linhagem e amadurecimento celular no giro denteado adulto. Atrav?s da t?cnica de fate-mapping utilizando animais Dcx-CreERT2/CAG-CAT-GFP, n?s acompanhamos o destino de c?lulas que apresentavam o promotor do gene doublecortin (DCX) ativado antes ou depois da inje??o intrahipocampal dos agentes convulsivantes ?cido ca?nico ou pilocarpina. Desta forma, pudemos avaliar o efeito destas drogas sobre progenitores e neur?nios imaturos DCX+ gerados antes ou ap?s o tratamento. Em ambos os modelos, foram observados um aumento de neurog?nese e altera??es no posicionamento e morfologia de c?lulas granulares, conforme descri??es pr?vias na literatura. Altera??es neuronais, tais como localiza??o ect?pica e presen?a de dendritos basais, foram observadas tanto em c?lulas geradas antes quanto ap?s a indu??o do SE, embora com frequ?ncias distintas. No entanto, apenas no hipocampo ipsilateral ? inje??o de ?cido ca?nico n?s observamos dispers?o da camada granular e morte neuronal em CA1 e CA3, apesar da atividade parox?stica epil?ptica ocorrer em ambos os hipocampos. Surpreendentemente, o aumento da neurog?nese em animais que receberam ?cido ca?nico foi restrito ao hipocampo contralateral, enquanto no lado ipsilateral foi observado um significativo aumento na gera??o de astr?citos a partir dos progenitores DCX+. Al?m disso, tamb?m observamos neste modelo a presen?a de c?lulas com morfologia e marcadores de CTNs, sugerindo que progenitores DCX+ poderiam regredir para estados mais primitivos na linhagem celular do hipocampo adulto. O aumento da astrogliog?nese no lado ipsilateral ? inje??o de ?cido ca?nico foi associado a uma degenera??o de interneur?nios parvalbumina (PV)+ no hipocampo, sugerindo que a atividade gaba?rgica poderia estar contribuindo para o redirecionamento da linhagem celular. Em conjunto, nossos dados indicam que a linhagem celular no giro denteado n?o ? unidirecional e irrevers?vel, e que o aumento da atividade el?trica neuronal induzida por ?cido ca?nico e pilocarpina t?m efeitos diferentes sobre a diferencia??o celular e destino fenot?pico dos progenitores e neur?nios nessa regi?o. Esses resultados imp?em a necessidade de revermos o modelo atual de neurog?nese hipocampal adulta e tamb?m indicam que diferentes modelos animais de epilepsia produzem altera??es celulares distintas no hipocampo adulto e, portanto, poderiam representar diferentes graus/est?gios da patologia. / The granular cells of the hippocampus are one of the few types of neurons generated in the central nervous system of adult mammals. The current model of neurogenesis in the adult hippocampus assumes that neural stem cells (NSCs) give rise to progenitors restricted to the generation of neurons or astrocytes. Environmental stimuli and pathological conditions can alter the lineage progression, modulating cell proliferation, differentiation, survival and synaptic integration of newly generated neurons. For example, mesial Temporal Lobe Epilepsy (TLE), the most common form of epilepsy in adults, is associated with changes in the rate of adult hippocampal neurogenesis. In this work, we used two experimental TLE models to evaluate the effects of an epileptogenic insult (i.e., status epilepticus, SE) on the cell lineage and neuronal maturation in the adult dentate gyrus. Using Dcx-CreERT2 / CAG-CAT-GFP animals, we fate mapped the fate of cells expressing the doublecortin gene (DCX) either before or after intrahippocampal injection of the convulsive agents kainic acid or pilocarpine. In this way, we could evaluate the effect of these drugs on DCX+ progenitors and immature neurons generated before or after treatment. In both models, we observed an increase in neurogenesis and changes in the positioning and morphology of granular cells, according to previous descriptions in the literature. Neuronal aberrations, such as ectopic localization and presence of basal dendrites, were observed both in cells generated before and after induction of SE, albeit at different frequencies. However, only in the hippocampus ipsilateral to the injection of kainic acid we observed granule cell dispersion and neuronal death in CA1 and CA3, although the paroxysmal epileptic activity occurred in both hippocampi. Surprisingly, the increase in neurogenesis in animals that received kainic acid was restricted to the contralateral hippocampus, whereas on the ipsilateral side a significant increase in astrocyte generation was observed within the DCX+ progenitor lineage. In addition, we also observed the presence of cells with NSC hallmarks, suggesting that DCX+ progenitors could regress to more primitive states in the adult hippocampal cell lineage. The increased astrogliogenesis on the ipsilateral side to the injection of kainic acid was associated with a degeneration of parvalbumin (PV)+ interneurons in the hippocampus, suggesting that GABAergic activity could be contributing to the rerouting of the DCX+ progenitor cell lineage. Taken together, our data indicates that the cell lineage in the dentate gyrus is neither unidirectional nor irreversible, and that the increased neuronal electrical activity induced by kainic acid and pilocarpine have different effects on cell differentiation, as well as on the fate of progenitors and neurons in that region. These results highlight the need to review the current model of adult hippocampal neurogenesis and also indicate that different animal models of epilepsy produce distinct cellular alterations in the adult hippocampus and could therefore represent different degrees / stages of the pathology.

A presente pesquisa tem como objetivo realizar um estudo teórico e desenvolver simulações computacionais envolvendo a dinâmica de sistemas gás-sólido. O foco principal do trabalho é a modelagem do particulado através da análise das forças de contato entre partículas de materiais granulares utilizando modelos contínuos baseados na mecânica dos solos e na teoria cinética dos escoamentos granulares (sistemas grandes com muitas partículas, formulação Euleriana - Volumes Finitos) e modelos discretos baseados nas características físicas dos materiais (sistemas intermediários e número limitado de partículas, formulação Lagrangeana - Método dos Elementos Discretos). Investigam-se os modelos existentes na literatura com intuito de melhorar os modelos contínuos e discretos baseados na interação entre as partículas que caracterizam a dinâmica do particulado em sistemas gás-sólido. Propõe-se uma nova abordagem para a determinação do coeficiente de rigidez da mola baseada em uma equivalência entre os modelos lineares e não-lineares. Utiliza-se o código fonte MFIX para realizar simulações computacionais da dinâmica de sistemas gás-sólido, analisando o processo de fluidização, mistura e segregação de partículas, influência das correlações de arrasto, e análise das forças de contato entre as partículas através do novo método para a determinação do coeficiente de rigidez da mola . Os resultados obtidos são comparados com dados numéricos e experimentais da literatura. / The purpose of the present study is to perform a theoretical study and develop numerical simulations involving dynamic in gas-solid systems. The focus of the work is the modeling of particulate matter using continuous models based on soil mechanics and the kinetic theory of granular flows (large systems with many particles, Eulerian formulation - Finite Volume) and discrete models based on physical characteristics of the particles (intermediate systems and limited number of particles, Lagrangian formulation - Discrete Element Method). It is proposed a new approach to determine the normal spring stiffness coefficient of the linear model through the numerical solution for the overlap between particles in non-linear models. The linear spring stiffness is determined using an equivalence between the linear and the non-linear models. It is used the MFIX computational code to perform numerical simulations of the dynamics of gas-solid systems. It is analyzed the processes of fluidization, mixing and particle segregation and the influence of drag correlations. The proposed approach for normal spring stiffness coefficient is applied in the numerical simulations of two problems: single freely falling particle and bubbling fluidized bed. The results were compared with numerical and experimental data from literature.

No presente trabalho desenvolve-se um estudo de modelagem matemática e simulação numérica do escoamento bifásico gás-sólido na coluna ascendente de um leito fluidizado circulante. Utiliza-se o modelo euleriano de duas fases separadas considerando dois procedimentos diferentes para a modelagem do tensor das tensões da fase sólida: modelo tradicional e a teoria cinética dos escoamentos granulares (TCEG). As simulações numéricas são conduzidas com a utilização do código MFIX que é um software livre e disponível na rede (Internet). Os resultados da simulação numérica são avaliados por meio da análise da influência dos seguintes parâmetros: malha computacional, correlações para o computo do tensor das tensões da fase sólida e esquemas de discretização dos termos advectivos. Também se desenvolve estudo de caracterização de estruturas coerentes - \"clusters\". De forma complementar foram realizadas duas análises teóricas compreendendo: uma análise da influência das diversas correlações utilizadas na TCEG para o computo da viscosidade dinâmica do sólido; e uma análise enfocando o emprego de diversos esquemas de discretização para os termos advectivos presentes nas equações de conservação (Foup, Muscl, Van Leer, Minmod e Superbee). De todos os estudos e resultados apresentados no trabalho conclui-se que os escoamentos gás-sólido em leitos fluidizados circulantes são muito complexos, sendo necessário a realização de futuras pesquisas para uma melhor compreensão dos fenômenos físicos inerentes a esses escoamentos. / In the present work is described a mathematical model and numerical study simulation of the gas-solid flow in the riser of a circulating fluidized bed. It is used the two fluids eulerian model considering two different procedures for the solid phase stress tensor modeling: the traditional model and the kinetic theory of granular flows (KTGF). The numerical simulation results are evaluated through the influence analysis of the following parameters: computational mesh, correlations for computing the solid phase stress tensor and the discretization of the advective terms. It is also presented a study concerning the characterization coherent structures - \"clusters\". Complementing the above studies were accomplished two theoretical analyses comprehending: an influence analysis of several correlations used in the KTGF for computing the dynamic viscosity of the solid phase; and an analysis concerning several discretization schemes for the advective terms present in the conservative equations. Considering the developed studies and the obtained results it is concluded that the gas-solid flows in circulating fluidized beds are very complex, being necessary future research works for a better comprehension of the inherent physical phenomena to these flows.

No presente trabalho desenvolve-se um estudo de modelagem matemática e simulação numérica do escoamento bifásico gás-sólido na coluna ascendente de um leito fluidizado circulante. Utiliza-se o modelo euleriano de duas fases separadas considerando dois procedimentos diferentes para a modelagem do tensor das tensões da fase sólida: modelo tradicional e a teoria cinética dos escoamentos granulares (TCEG). As simulações numéricas são conduzidas com a utilização do código MFIX que é um software livre e disponível na rede (Internet). Os resultados da simulação numérica são avaliados por meio da análise da influência dos seguintes parâmetros: malha computacional, correlações para o computo do tensor das tensões da fase sólida e esquemas de discretização dos termos advectivos. Também se desenvolve estudo de caracterização de estruturas coerentes - \"clusters\". De forma complementar foram realizadas duas análises teóricas compreendendo: uma análise da influência das diversas correlações utilizadas na TCEG para o computo da viscosidade dinâmica do sólido; e uma análise enfocando o emprego de diversos esquemas de discretização para os termos advectivos presentes nas equações de conservação (Foup, Muscl, Van Leer, Minmod e Superbee). De todos os estudos e resultados apresentados no trabalho conclui-se que os escoamentos gás-sólido em leitos fluidizados circulantes são muito complexos, sendo necessário a realização de futuras pesquisas para uma melhor compreensão dos fenômenos físicos inerentes a esses escoamentos. / In the present work is described a mathematical model and numerical study simulation of the gas-solid flow in the riser of a circulating fluidized bed. It is used the two fluids eulerian model considering two different procedures for the solid phase stress tensor modeling: the traditional model and the kinetic theory of granular flows (KTGF). The numerical simulation results are evaluated through the influence analysis of the following parameters: computational mesh, correlations for computing the solid phase stress tensor and the discretization of the advective terms. It is also presented a study concerning the characterization coherent structures - \"clusters\". Complementing the above studies were accomplished two theoretical analyses comprehending: an influence analysis of several correlations used in the KTGF for computing the dynamic viscosity of the solid phase; and an analysis concerning several discretization schemes for the advective terms present in the conservative equations. Considering the developed studies and the obtained results it is concluded that the gas-solid flows in circulating fluidized beds are very complex, being necessary future research works for a better comprehension of the inherent physical phenomena to these flows.