Studies have reported that around 20 % of all traffic accidents are caused by a sleepy driver. Sleepy driving has been compared to drunk driving. A sleepy driver is also an issue in the case of automated vehicles in the future. Handing back the control of the vehicle to a sleepy driver is a serious risk. This has increased the need for a sleepiness estimation system that can be used in the car to warn the driver when driving is not recommended. One commonly used method to estimate sleepiness is to study the heart rate variability, HRV, which is said to reflect the activity of the autonomous nervous system, the ANS. The HRV can be expressed through different measures obtained from a signal of RR-intervals. The aim with the thesis is to investigate how well the HRV translates into sleepiness estimation and how the experimental setup might affect the results. In this study, HRV data from 85 sleep deprived drivers was collected together with the drivers’ own ratings of their sleepiness according to the nine graded Karolinska sleepiness scale, KSS. An ANOVA test showed statistical significance for almost all of the used HRV measures when the Driver ID was set as random variable. In order to reduce the number of HRV measures, a feature selection step was performed before training a Support Vector Machine (SVM) used for classification of the data. SVM classifiers are trained to use the input features describing the data to optimize hyperplanes separating the discrete set of classes. Previous research has shown good results in using HRV for sleepiness detection, but common issues are the small data sets used and that most experiments are performed in a simulator instead of at real roads. In some cases, no sleep deprivation is used. The result from the classification in this study is a mean accuracy of around 58-59 %, mean sensitivity of 50-51 %, mean specificity of 75-76 % and mean F1 score of 50-51 % over the three classes ’Alert’, ’Getting sleepy’ and ’Sleepy’. This together with the results of the ANOVA test shows that the HRV measures performed relatively poor when used for classification of the data and that there are large inter-individual differences. This suggests the use of personalized algorithms when developing a sleepiness estimation system and an investigation regarding how other confounding factors could affect the estimation is also motivated.

Embora amplamente utilizados no monitoramento durante o tratamento odontológico, pesquisas questionam a sensibilidade de medidas como da Pressão Arterial e Frequência Cardíaca na detecção precoce de anormalidades cardiocirculatórias iniciais e, sobretudo, das respostas autonômicas ao estresse mental e às drogas administradas durante procedimentos cirúrgicos. A Variabilidade da Frequência Cardíaca (VFC), isto é, a variação do intervalo RR batimento-a-batimento, é reconhecida como uma sensível preditora de eventos cardiovasculares graves como arritmias, isquemia miocárdica e morte súbita, além de trazer informações sobre a atividade do sistema nervoso autônomo. O objetivo deste estudo foi avaliar a aplicabilidade da análise da VFC (obtida a partir da utilização de frequencímetro portátil) na mensuração de respostas fisiológicas durante cirurgias odontológicas. 33 pacientes, ASA 1, com indicação de extração de terceiros molares inferiores foram avaliados em 3 momentos: entrevista, cirurgia e pós-operatório, com intervalos de uma semana. Também foi avaliada a ansiedade ao tratamento odontológico e relato de evento traumático prévio. A VFC foi obtida após processamento dos intervalos RR registrados com o frequencímetro Polar RS800. Foram analisadas as variáveis do domínio tempo (SDNN e rMSSD) e frequência (razão LF/HF). Concomitantemente foram medidas Pressão Arterial Sistólica (PAS), Diastólica (PAD), Média (PAM), Frequência Cardíaca (FC) e variáveis eletrocardiográficas. Nesta amostra de voluntários saudáveis, a ansiedade ao tratamento odontológico e o antecedente de experiências traumáticas não se mostraram correlacionados à maior intensidade de dor pós-operatória. Não foram observadas alterações da PAS, PAD, PAM, FC, tampouco alterações eletrocardiográficas relevantes ao longo das fases cirúrgicas. Com relação à VFC, houve redução do SDNN entre a fase basal e a fase anestesia. Gênero, idade, ansiedade e tabagismo passivo não determinaram comportamentos diferentes nas variáveis estudadas. O presente estudo demonstrou viabilidade da inclusão do estudo da VFC em protocolos clínicos de avaliação do comportamento do aparelho cardiovascular em procedimentos odontológicos. O estudo da VFC através de frequencímetros de pulso, instrumentos de baixo custo, ampla disponibilidade e fácil manuseio, pode prestar-se como uma ferramenta útil em estudos de segurança cardiovascular de novos fármacos e procedimentos. / Although widely used in monitoring during dental treatment, researches question the sensitivity measures such as Blood Pressure and Heart Rate (HR) in the early detection of cardiovascular abnormalities early and especially of autonomic responses to mental stress and drugs administered during surgical procedures. The Heart Rate Variability (HRV), the variation of the RR interval beat-to-beat, is recognized as a significant predictor of serious cardiovascular events such as arrhythmias, myocardial ischemia and sudden death, in addition to providing information about the activity of autonomic nervous system. The aim of this study was to evaluate the applicability of HRV analysis (obtained from the use of portable frequency meter) in measuring physiological responses during dental surgery. 33 patients, ASA 1, indicating the extraction of third molars were evaluated in three stages: interview, surgery and postoperatively at intervals of a week. Was also assessed anxiety during dental treatment and reported prior traumatic event. HRV was obtained after processing of RR intervals recorded with the frequency meter Polar RS800. The variables analyzed were in the time domain (SDNN and rMSSD) and frequency (LF / HF ratio). Concomitantly were measured systolic blood pressure (SBP), diastolic (DBP), Medium (PAM), HR and electrocardiographic variables. In this sample of healthy volunteers, anxiety during dental treatment and previous traumatic experiences were not correlated to the intensity of postoperative pain. No changes were observed in SBP, DBP, MAP, HR, nor relevant electrocardiographic changes along the surgical stages. Regarding to HRV, the SDNN decreased between the baseline phase and phase anesthesia. Gender, age, anxiety, and passive smoking didnt determine different behaviors in studied variables. The present study demonstrated feasibility of including the study of HRV in clinical protocols for assessing the behavior of the cardiovascular system in dental procedures. The study of HRV by pulse frequency meters, instruments low cost, wide availability and easy handling, it may lend itself as a useful tool in studies of cardiovascular safety of new drugs and procedures.

O estado de ansiedade pré-competitiva e seu possível relacionamento com o desempenho esportivo tem se tornado foco de investigação por diversos pesquisadores, principalmente na área da psicologia do esporte. Entretanto, na modalidade futsal, essa relação ainda encontra-se pouco explorada. Assim o objetivo geral do estudo foi verificar a relação entre ansiedade pré-competitiva e o desempenho esportivo em atletas profissionais de futsal durante os playoffs de um campeonato esportivo. Adicionalmente, buscou-se analisar a possível influência entre a condição de jogo (dentro e fora de casa) e fase do campeonato (quartas de final, semifinal e final) sob as respostas de ansiedade e desempenho, além de aplicar a Teoria da Catástrofe para testar a interação entre ansiedade, excitação fisiológica e desempenho. Para tanto o estudo analisou 16 atletas do sexo masculino de futsal, da categoria sub-20, pertencentes a um clube de elite, do estado de São Paulo, Brasil. O estudo foi conduzido durante os playoffs de um campeonato de alta importância para a equipe, sendo as coletadas realizadas nos jogos em casa e fora de casa, nas fases de quartas de final, semifinal e final. Em cada jogo, a coleta ocorreu entre 15 a 30min antes do aquecimento da equipe, sendo avaliados o estado de ansiedade pelo CSAI-2R e a excitação fisiológica pela VFC. O desempenho esportivo foi analisado subjetivamente pelo técnico (questionário em escala Likert). Os tratamentos estatísticos utilizados foram: ANOVA 2x3 para análise da influência da condição e fase do campeonato; a correlação de Pearson para analisar a correlação entre as variáveis analisadas e a regressão linear múltipla que compôs os cálculos da Teoria da Catástrofe. Para todas as análises, foram considerados um alfa de 5%. Como principais resultados destaca-se a relação positiva e significativa da excitação fisiológica e do desempenho entre as diferentes fases da competição. Correlações significativas foram estabelecidas entre as variáveis analisadas, entretanto a maioria delas classificadas como \"moderada\". Através da Teoria da Catástrofe foi possível observar uma positiva interação entre ansiedade, excitação fisiológica e desempenho esportivo. Através dos resultados encontrados, podemos concluir que: o estado de ansiedade pré-competitiva e o desempenho esportivo apresentam uma relação negativa em atletas de futsal. Esta relação pode ser observada com a aplicação da Teoria da Catástrofe, no qual sob altos níveis de ansiedade cognitiva, o desempenho do atleta de futsal tende a diminuir, apenas quando estado de excitação fisiológica estiver elevado. Podemos ainda concluir que a fase da competição pode influenciar significativamente no comportamento dos atletas, através de um aumento no nível de excitação fisiológica conjuntamente com um melhor desempenho com o passar das fases / The pre-competitive state anxiety and it´s possible relationship with the sport performance has become a focus of investigation for many researchers, especially in sport psychology. However in the sport futsal, this relationship is still inconclusive. Thus, the aim of this study was to investigate the relationship between pre-competitive anxiety and performance of professional athletes of futsal during the playoffs of a championship. Furthermore, in this study the possible influence of the phase and game condition on the anxiety and performance responses was analyzed, additionally, the Catastrophe Theory was used to see the interaction amongst cognitive anxiety, arousal and performance responses. To develop this study, 16 male professional futsal athletes were analyzed, belonging to an elite club of São Paulo, Brazil. The study was conducted throughout the playoffs of an important championship on high level for the team. The samples were collected in home and away venue in phases of quarterfinals, semifinals and finals. The data were collected about 15 to 30 minutes before the warm-up in each game, in which the anxiety by CSAI-2R and the physiological arousal by HRV were evaluated. Performance was analyzed subjectively (Likert Scale questionnaire) and objectively (match analysis). The used statistics treatments were: the ANOVA 2x3 for analyzing the influence of phase and game condition; the Pearson\'s correlation for testing the correlation among the variables (state anxiety, physiological arousal and performance) and for the Catastrophe Theory followed specific statistical tests. For all analyzes the alpha was set on 5%. Among the main results we identified a significant influence of the phase of competition for the pre-competitive physiological arousal and the subjective performance. Significant correlations were found among the variables, however, the majority of them was classified as \"moderate\". The Catastrophe Theory presented a positive application on the interaction among anxiety, physiological arousal by HRV indices and performance. Concerning the findings, we can conclude that the pre-competitive state of anxiety and the performance showed a negative relationship in futsal athletes. This relationship can be observed in the Catastrophe Theory, when under high levels of cognitive anxiety, decrease their performance as a function of the increase of physiological arousal. Beyond that, we can conclude that the phase of the game can influence the athlete\'s behavior. When the phase of championship increases, the athletes show a higher level of physical arousal, plus the great subjective performance

Nós investigamos os efeitos de diferentes níveis de condicionamento físico sobre a modulação autonômica da variabilidade da frequência cardíaca (VFC) em voluntários saudáveis de ambos os gêneros. Os voluntários (n=96), com idade entre 18 e 45 anos (48 homens e 48 mulheres) foram submetidos ao teste ergoespirométrico e divididos em três grupos, de acordo com a resposta do VO2pico; grupo de baixa performance (BP= VO2: 22-38 ml kg-1 min-1, n=16 homens e n=16 mulheres), grupo de média performance (MP= VO2: 38-48 ml kg-1 min-1, n=16 homens e n=16 mulheres) e grupo de alta performance (AP= VO2: > 48 ml kg-1 min-1, n=16 homens e n=16 mulheres). O protocolo experimental empregado para avaliação da VFC foi à análise espectral das séries temporais dos intervalos R-R, obtidos por meio do registro eletrocardiográfico durante o repouso na posição supina (basal) e durante o teste de inclinação (tilt test). Os resultados mostraram que o nível de condicionamento físico não promoveu alterações nos parâmetros espectrais da VFC na posição supina quando os gêneros eram comparados separadamente. No entanto, quando os gêneros foram comparados por nível de condicionamento físico, houve diferenças. As mulheres apresentaram menores valores da pressão arterial e das oscilações de LF, e maiores valores das oscilações de HF em relação aos respectivos grupos formados por homens, independentemente do nível de condicionamento físico. Ao tilt test, todos os grupos formados por homens apresentaram respostas similares. Por outro lado, quando o tilt test foi aplicado nos grupos de mulheres, observamos que o grupo de alta performance apresentava menores variações nas oscilações de LF e HF. Em conclusão, os resultados sugerem que as respostas cardiovasculares e autonômicas são diferentes entre homens e mulheres, uma vez que os homens apresentaram um balanço modulatório autonômico cardíaco mais favorável às oscilações de LF, enquanto que nas mulheres as oscilações de HF foram mais favoráveis. Adicionalmente, o nível de condicionamento físico não interferiu na modulação autonômica observada na posição supina. Por sua vez, no tilt test, as mulheres com melhor performance aeróbia apresentavam menor retirada modulatória parassimpática, quando comparadas com os grupos de baixa e média performance / We investigated the effects of different fitness levels on the autonomic modulation of heart rate variability (HRV) in healthy volunteers and the difference in response between genders. Ninety-six healthy volunteers, aged between 18 and 45 years (48 men and 48women) underwent cardiopulmonary exercise test and divided into three groups according to the response of VO2peak; group low performance (LP= VO2: 22-38 ml kg-1 min-1, n=16 men and n=16 women), mean performance (MP= VO2: 38-48 ml kg-1 min-1, n=16 men and n=16 women) and high performance (HP= VO2: > 48 ml kg-1 min-1, n=16 men and n=16 women). The experimental protocol used to evaluate the HRV was the spectral analysis of R-R interval time series derived from the record the electrocardiogram at rest in the supine position (baseline) and during the tilt test. The results showed that the fitness level did not promote changes in spectral parameters of HRV in the supine position when the genders were compared separately. However, when genders were compared, there were differences between each grade fitness study. Women had lower blood pressure values and the LF oscillations, and higher values of HF oscillations in relation to their groups formed by men, regardless of fitness level. In the tilt test, all groups made up of men had similar responses. On the other hand, when the tilt test was administered to groups of women, we observed that the high performance group had smaller changes in LF and HF oscillations. In conclusion, our results suggest that men have a modulating cardiac autonomic balance more favorable to the LF oscillations, whereas in women the HF oscillations are more deterministic. In addition, women\'s group of highperformance seem less reactive to orthostatic stress

O estudo dos aspectos fisiológicos da corrida é importante não somente pela popularidade dessa atividade como também pelo seu papel na manutenção da saúde. Dessa maneira, é interessante identificar marcadores sensíveis aos efeitos agudos e crônicos desse exercício e capazes de, potencialmente, trazer informações sobre o estado fisiológico dos corredores. Nesse contexto, estimadores do controle cardíaco, como a variabilidade cardíaca (VC) e a complexidade cardíaca (CC) (cujos valores, quando baixos, estão associados à problemas de saúde), parecem ser particularmente importantes. No entanto, existem diversas controvérsias e lacunas no estudo da associação desses estimadores com a corrida. Para abordar esse problema, o presente estudo foi dividido em diversas etapas. Em um primeiro momento, foi necessário elaborar uma análise de complexidade cardíaca capaz de consistentemente caracterizar séries temporais. Dessa maneira, foi desenvolvida a a1ApEn, a qual é capaz de corrigir problemas identificados em outras análises não lineares; sendo robusta, consistente e com um tempo computacional adequado. Em seguida, investigou−se o efeito agudo da corrida na VC e na CC em 3 protocolos experimentais (velocidades constantes, crescentes e decrescentes). Foi possível observar que a VC e a CC se correlacionam positivamente com a frequência cardíaca (FC) e que essa relação é melhor observada no protocolo de velocidades crescentes. Nesse protocolo, foi observado, ainda, que uma correlação negativa entre a1ApEn−CC e FC está associada com sedentarismo. Essa correlação foi aprofundada sob a óptica do histórico de treinamento em maratonistas. Nesse contexto, foi possível concluir que a complexidade cardíaca obtida via a1ApEn é capaz de discernir maratonistas em função do tempo treinando para provas de longa duração. Finalmente, em experimentos realizados em velocidade constante, foi observado um componente oscilatório nos resultados tanto de VC quanto de CC. Esse componente é mais proeminente em resultados de CC e está, potencialmente, associado com fatores termorregulatórios. Dessa maneira, as abordagens propostas foram capazes de não apenas trazer diversas informações novas sobre as alterações associadas com a corrida no controle cardíaco mas, também, introduzir metodologias com grande potencial em outros contextos. / A better understanding of the physiological aspects of running is important due to the increasing popularity of this activity and, also, for its role in maintaining health. Therefore, it is interesting to identify markers capable of detecting the acute and chronic effects of this exercise and, potentially, bring additional information about the physiological status of runners. In this context, heart rate control estimators, such as heart rate variability (HRV) and heart rate complexity (HRC) (both indexes, when low, are associated with health disorders), appears to be particularly important. Nevertheless, there are several controversies and missing information regarding the association between these estimators and running. To approach these issues, the present study was divided in four parts. First of all, it was necessary to create a HRC analysis capable of consistently characterizing time series. Thereunto, the a1ApEn was developed; a robust, consistent analytical tool with an adequate computational time that is capable of correcting problems that arose in other nonlinear analyses. Next, the acute effect of running in HRV and HRC was investigated utilizing three experimental protocols (constant, increasing and decreasing speeds). HRV and HRC are positively correlated with heart rate (HR), a relationship better observed in the protocol with increasing speeds. In this protocol, it was observed that a negative correlation between a1ApEn−HRC and HR is associated with sedentary. This correlation was further studied under the scope of the training background of marathoners. In this context, it was possible to conclude that the heart rate complexity, obtained through a1ApEn, is capable of discriminating marathoners in regard to the number of years training for long distance running. Finally, in experiments performed at constant speed, it was detected an oscillatory component in the HRV and HRC results. This component is more prominent in the HRC results and is, potentially, associated with termorregulatory factors. To conclude, the proposed approaches are capable of bringing several new information to the study of the effects of running in heart rate control and, moreover, to introduce new methodologies of great potential in other contexts.

O barorreflexo arterial é o principal mecanismo de regulação a curto prazo da pressão arterial (PA), mantendo-a dentro de um estreito limite de variação. A elevação da PA estimula sensores mecânicos (barorreceptores), que levam a uma inibição simpática e aumento da atividade vagal cardíaca, provocando queda (normalização) da PA. A estimulação elétrica de aferências dos barorreceptores é uma técnica que surgiu na década de 60 e, atualmente, vem sendo utilizada em pacientes com hipertensão refratária. Hipotetizamos que a estimulação elétrica do SC seria capaz de promover alterações hemodinâmicas e na modulação autonômica cardiovascular de ratos normotensos e SHR. Sendo assim, o objetivo deste estudo foi caracterizar respostas hemodinâmicas, variabilidade da frequência cardíaca (FC) e PA, e avaliar alterações vasculares à estimulação elétrica do seio carotídeo (SC) em ratos normotensos ou espontaneamente hipertensos (SHR). Ratos Wistar ou SHR, com 300g (15 a 18 semanas) foram anestesiados (ketamina e xilazina) e implantados com eletrodos ao redor do SC e cânula na artéria femoral. No dia seguinte, após registro basal da PA, o SC dos ratos foi estimulado com pulsos de 1 mA, 1 ms e 15, 30, 45 ou 60 Hz durante 20 s. A seguir, um estímulo prolongado (60 min) com pulsos de 1 mA, 1 ms e 30 Hz foi aplicado ao SC dos ratos de forma contínua ou intermitente (20/20s ON/OFF). Um grupo distinto de SHR foi implantado (SC) com um estimulador miniaturizado capaz de gerar, ininterruptamente, pulsos de 3 V, 1 ms, e 30 Hz, de modo intermitente (20/20s ON/OFF). Nesses animais, no dia seguinte ao implante dos eletrodos, foi realizado um registro basal da PA e o estimulador foi ligado, estimulado o SC durante 48 h. Após o termino da estimulação, um novo registro da PA foi realizado e, ao final, o leito mesentérico dos ratos foi removido para análise de reatividade vascular. A estimulação elétrica de curta duração (20 s) provocou uma resposta hipotensora, que foi maior em SHR (?= -16 a -48 mmHg, n=14) do que em ratos normotensos (?= -19 a -28 mmHg, n=10). A hipotensão causada pela estimulação do SC foi frequência dependente apenas nos SHR. Uma bradicardia, semelhante em ambos os grupos (Wistar e SHR), e não dependente da frequência de estimulação, também foi observada com a estimulação do SC. Na estimulação prolongada (60 min), realizada de forma contínua ou intermitente, também houve hipotensão e bradicardia que se mantiveram durante todo o período de estímulo. A hipotensão durante o estímulo de 60 min do SC também foi maior em SHR (?-38 ± 9 mmHg) do que em ratos Wistar (-15 ± 5 mmHg). A análise simbólica, antes e durante a estimulação do SC, no grupo que recebeu estimulação contínua, revelou um aumento na porcentagem de sequências tipo 2UV da FC (relacionadas à modulação vagal cardíaca) de 37 ± 3 para 45 ± 4 %. A análise espectral mostrou diminuição na potência do espectro da PA na banda de LF (relacionada à modulação simpática cardíaca e vascular) de 3.6 ± 0.3 para 0.7 ± 0.1 mmHg2 apenas em animais normotensos. Os SHR estimulados cronicamente (48 h) tiveram uma PA menor após o final do estímulo (173 ± 5 vs 150 ± 5 mmHg). Entretanto, a variabilidade da FC e da PA não foi alterada pela estimulação crônica do SC. Adicionalmente, o estímulo elétrico crônico do SC promoveu aumento na reatividade das artérias mesentéricas à Acetilcolina, e à fenilefrina, tanto na presença como na ausência do endotélio. A resposta hipotensora perdurou até 60 minutos após o desligamento do dispositivo de estimulação. Concluindo, a estimulação elétrica do SC de ratos acordados, normotensos ou SHR é efetiva em diminuir a PA e FC além de promover alterações na variabilidade da FC e da PA condizentes à redução da modulação simpática em animais normotensos. Adicionalmente, a estimulação crônica do SC promoveu alterações em vasos de resistência. / Arterial baroreflex is the main short-term regulation mechanism of blood pressure (BP), keeping it under narrow limits of variation. The increasing of BP stimulates mechanical sensors (baroreceptors), which lead to inhibition of sympathetic drive and increasing cardiac activity of vagus nerve, resulting in decrease (normalization) of the BP. Electrical stimulation of afferent baroreceptor is an approach that emerged in the 60s and is now being used in patients with resistant hypertension. We hypothesized that electrical stimulation of CS promote hemodynamic and autonomic responses in normotensive and SHR. The aim of this study was to characterize hemodynamic responses, heart rate (HR) and BP variability, and evaluate vascular changes to electrical stimulation of the carotid sinus (CS) in normotensive or spontaneously hypertensive rats (SHR). SHR and Wistar rats with 300g (15 to 18 wk) were anesthetized (ketamine and xylazine) and implanted with electrodes in CS and a catheter into femoral artery. On the next day, after baseline recording of the BP, animals were subjected to electrical stimulation of CS with pulses of 1 mA, 1 ms and 15, 30, 45 or 60 Hz during 20 s. Following, a continuously or intermittently (20 / 20s ON / OFF) prolonged stimulation (60 min) with pulses of 1 mA, 1 ms and 30 Hz was applied to CS of rats. Another SHR group was implanted with a miniaturized stimulator connected to CS electrodes, capable of generating uninterruptedly pulses of 3 V, 1 ms, and 30 Hz, intermittently (20/20s ON/OFF). On the next day, after baseline recording of BP, the stimulator was turned on, and CS was stimulated during 48 h. After the end of stimulation, another BP recording was performed and the mesenteric bed of rats was removed for analysis of vascular reactivity. Short-term (20 s) electrical stimulation of CS induced a hypotensive response that was greater in SHR (??= -16 to -48 mmHg, n = 14) than in normotensive rats (? = -19 to -28 mmHg, n = 10). Hypotensive response was dependent on stimulation frequency only in SHR. A bradycardic response, similar in both groups (Wistar and SHR) and not dependent of the frequency of stimulation was also observed. In prolonged stimulation (60 min), performed continuously or intermittently, hypotension and bradycardia were observed during whole stimulation period. Hypotensive effect observed during 60 min stimulation of the CS was greater in SHR (-38 ± 9 mmHg) than in Wistar rats (-15 ± 5 mmHg). The symbolic analysis, before and during the stimulation of the CS revealed an increase in the percentage of 2UV type sequences of HR (related to cardiac vagal modulation) from 37 ± 3 to 45 ± 4 %. Spectral analysis showed in the decrease power of BP spectrum in LF band (related to heart and vascular sympathetic modulation) from 3.6 ± 0.3 to 0.7 ± 0.1 mmHg2 only in normotensive animals. SHR chronically stimulated group (48 h) showed lower BP after the end of the stimulus (173 ± 5 vs 150 ± 5 mmHg). However, the variability of HR and BP was not changed by chronic stimulation of the CS. Moreover, chronic electrical stimulation of the CS increased the reactivity of mesenteric arteries to acetylcholine and phenylephrine, both in the presence or absence of the endothelium. The hypotensive response lasted after 60 minutes after the shutdown of the stimulation device. In conclusion, the electrical stimulation of CS in normotensive or SHR conscious rats is effective in decreasing BP and HR and promotes changes in the variability of HR and BP, consistent with reduction of sympathetic modulation in normotensive animals. Additionally, the chronic stimulation of the CS induced changes in resistance vessels.

La surveillance des nouveau-nés prématurés placés en unité de soins intensifs a conduit à la notion de monitoring et à l'acquisition de nombreux signaux physiologiques. Si ces informations sont bien utilisées pour le diagnostic et la prévention des situations d'urgence, force est de constater qu'à ce jour, elles le sont beaucoup moins dans un objectif prédictif. La difficulté d'extraction d'informations fiables en temps réel, sans aucun contrôle visuel, à partir de signaux non stationnaires, en est vraisemblablement la cause. Ce mémoire vise donc à proposer des méthodes robustes, adaptées au contexte des unités de soins intensifs néonatals et du temps réel. Pour cela, un ensemble de méthodes génériques appliquées à la variabilité cardiaque, mais capable d'être adaptées à d'autres constantes physiologiques telles que la respiration, ont été développées et testées en contexte clinique. Quatre grandes parties illustrent notre propos : - La proposition d'une méthode originale de détection temps réel probabiliste multicaractéristique permettant de répondre à une problématique d'extraction robuste d'événements d'intérêt à partir de signaux physiologiques bruités. Générique, cette solution est appliquée à la détection robuste du QRS d'un signal ECG. Elle est basée sur le calcul temps réel de plusieurs probabilités a posteriori, concernant les propriétés du signal, qui sont ensuite fusionnées au sein d'un nœud de décision reposant sur l'utilisation pondérée de la divergence de Kullback-Leibler. Comparée à deux méthodes classiques de la littérature sur deux bases de données bruitées, elle obtient un taux d'erreur de détection inférieur (20.91% vs 29.02% (ondelettes) et 33.08% (Pan-Tompkins) sur la base de test). - La proposition d'une méthode impliquant plusieurs modèles semi-markoviens cachés, visant la segmentation de périodes au sein desquelles le détecteur temps réel probabiliste multicaractéristique fournit les détections d'évènements les plus fiables. En comparaison à deux méthodes de la littérature, la solution proposée obtient de meilleures performances, le critère d‘erreur obtenu est significativement plus faible (entre -21.37% et -74.98% selon la base et l'approche évaluée). - La sélection d'un détecteur optimal pour le monitoring d'événements d'apnée-bradycardie, en termes de fiabilité et précocité, à partir de données ECG obtenues chez le nouveau-né. Les performances du détecteur retenu seront comparées aux alarmes générées par un dispositif industriel de suivi continu classiquement utilisé en service de néonatalogie (moniteur Philips IntelliVue). La méthode basée sur le changement abrupt de la moyenne des RR obtient les meilleurs résultats au regard du délai (3.99 s vs 11.53 s pour le moniteur IntelliVue) et de la fiabilité (critère d'erreur de 43.60% vs 80.40%). - La conception et le développement d'une plateforme logicielle SYNaPSE (SYstem for Noninvasive Physiological Signal Explorations) permettant l'acquisition de divers signaux physiologiques en très grande quantité, et de façon non invasive, au sein des unités de soins. La conception modulaire de cette plateforme, ainsi que ses propriétés temps réel, permettent l'intégration simple et rapide de méthodes de traitement du signal complexes. Son intérêt translationnel est montré dans le dépouillement d'une base de données cherchant à étudier l'impact de la bilirubine sur la variabilité cardiaque. / The surveillance of premature newborns placed in intensive care units led to the notion of monitoring and the acquisition of many physiological signals. While this information is well used for the diagnosis and prevention of emergency situations, it must be acknowledged that, to date, it is less the case for predictive purposes. This is mainly due to the difficulty of extracting reliable information in real time, without any visual control, from non-stationary signals. This thesis aims to propose robust methods, adapted to the context of neonatal intensive care units and real time. For this purpose, a set of generic methods applied to cardiac variability, but capable of being adapted to other physiological constants such as respiration, have been developed and tested in clinical context. Four main parts illustrate these points : - The proposal of an original multicharacteristic probabilistic real time detection method for robust detection of interest events of noisy physiological signals. Generic, this solution is applied to the robust QRS complex detection of the ECG signals. It is based on the real time calculation of several posterior probabilities of the signal properties before merging them into a decision node using the weighted Kullback-Leibler divergence. Compared to two classic methods from the literature on two noisy databases, it has a lower detection error rate (20.91% vs. 29.02% (wavelets) and 33.08% (Pan-Tompkins) on the test database). - The proposal of using hidden semi-markovian models for the segmentation of temporal periods with most reliable event detections. Compared to two methods from the literature, the proposed solution achieves better performance, the error criterion obtained is significantly lower (between -21.37% and -74.98% depending on the basis and approach evaluated). - The selection of an optimal detector for the monitoring of apnea-bradycardia events, in terms of reliability and precocity, based on ECG data obtained from newborns. The performance of the selected detector will be compared to the alarms generated by an industrial continuous monitoring device traditionally used in neonatology service (Philips IntelliVue monitor). The method based on the abrupt change of the RR average achieves the best results in terms of time (3.99 s vs. 11.53 s for the IntelliVue monitor) and reliability (error criterion of 43.60% vs. 80.40%). - The design and development of SYNaPSE (SYstem for Noninvasive Physiological Signal Explorations) software platform for the acquisition of various physiological signals in large quantities, and in a non-invasive way, within the care units. The modular design of this platform, as well as its real time properties, allows simple and fast integration of complex signal processing methods. Its translational interest is shown in the analysis of a database in order to study the impact of bilirubin on cardiac variability.

1 Title: Mining Physiological Data for Automated Educational Feedback Author: Bc. Kateřina Bašátková Department: Department of Physics Education Supervisor: doc. RNDr. Zdena Lustigová, CSc., Department of Physics Education Abstract: This thesis deals with mining physiological data for automated educational feedback. The first part summarizes former researches of physiological data and its assertation into human behaviour. Special attention is devoted especially to eye tracking and measuring heart rate during behavioral processes. The second part is dedicated to author's own research how blink rate and heart rate are influenced by the degree of cognitive load. The research was executed on six subjects. The obtained data confirm correlation of blink rate and heart rate with the difficulty of the task. Keywords: heart rate, heart rate variability, blink rate, cognitive load

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-04-07T17:22:42Z No. of bitstreams: 1 2012 - Carolina Elisabetta Martins Maccariello.pdf: 1658920 bytes, checksum: 73dc71d6017888854e4d3036c14a6ad8 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T17:22:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012 - Carolina Elisabetta Martins Maccariello.pdf: 1658920 bytes, checksum: 73dc71d6017888854e4d3036c14a6ad8 (MD5) Previous issue date: 2012-05-31 / CNPq / The study of autonomic and behavioral responses in dogs subjected to a stress model is crucial at the present time, since animals and humans are constantly subjected to stress in their daily lives. Several stimuli can generate stress in dogs, as areas with crowed of people or animals and sounds of fireworks and thunder. The continuous and repeated exposure to these situations can affect the welfare and health of dogs. The Acupuncture is one of the therapies of Traditional Chinese Medicine (TCM) that targets the prevention and treatment of behavioral and physiological disorders induced by stress, however there are few studies about its efficacy and its mechanisms of action. The present study aimed to evaluate the sympathetic-vagal balance through the analysis of Heart Rate Variability (HRV) and 14 behavioral parameters in response to an acute sound stress in healthy dogs treated with acupuncture. Therefore, we used 24 beagle dogs divided into three groups of 8 animals each: one control group received no treatment (CTL), the second control group received acupuncture treatment at points not corresponding to those used in TCM (NP) and the third group received acupuncture at acupoints VG20, Yintang, PC6, C7 and E36 (ACUP). The treatments lasted 20 minutes and then the animals were subjected to an acute stress model consisting of a sound stimulus (thunders) with intensity of 103-104 dB and duration of 2.5 minutes. The results of HRV analysis showed that during the stress stimulus, acupuncture significantly reduced the LF/HF ratio and the heart rate (HR) compared to NP and CTL. The NP group also had significantly lower LF/HF ratio compared to the CTL during the stress, showing intermediate values between the CTL and ACUP groups. In the behavioral analysis, when compared to CTL group, ACUP showed significantly lower behavioral scores of panting, restlessness, hiding, bolt, startle and escape of the room; and when compared to the NP, ACUP reduced the behavioral scores of hiding, bolt, startle and escape of the room. In addition to reducing significantly the parameters of panting and bolt when compared to the CTL group, the NP group produced intermediate scores between CTL and ACUP groups. The analysis of these data shows that acupuncture treatment promoted reduction of sympatho-vagal balance probably through a sympathetic inhibition associated to parasympathetic stimulation, as well as producing a reduction of behavioral responses of fight and flight characteristics of stress. / O estudo das respostas auton?micas e comportamentais em c?es submetidos a um modelo de estresse se mostra de grande import?ncia na atualidade, uma vez que animais e humanos s?o constantemente submetidos a situa??es de estresse no seu cotidiano. V?rios est?mulos podem ser considerados geradores de estresse como ?reas em que h? aglomera??o de pessoas ou de animais e sons de fogos de artif?cio e de trov?es. A exposi??o continuada e repetida a tais est?mulos pode afetar o bem-estar e a sa?de dos c?es. A acupuntura ? uma das terapias da Medicina Tradicional Chinesa (MTC) que visa o tratamento e a preven??o de dist?rbios fisiol?gicos e comportamentais induzidos pelo estresse, por?m h? poucos estudos na literatura sobre a sua efic?cia e aos seus mecanismos de a??o. O presente estudo teve como objetivo avaliar o balan?o simpato-vagal, atrav?s da an?lise da Variabilidade da Frequ?ncia Card?aca (VFC) e 14 par?metros comportamentais em resposta ao estresse sonoro agudo em c?es saud?veis tratados com acupuntura. Desta forma, foram utilizados 24 c?es da ra?a Beagle divididos em tr?s grupos de 8 animais cada: o primeiro grupo controle n?o recebeu tratamento (CTL), o segundo grupo controle recebeu tratamento por acupuntura em pontos n?o correspondentes aos utilizados na MTC (NP) e o terceiro recebeu acupuntura nos pontos VG20, Yintang, Pc6, C7 e E36 (ACUP). Os tratamentos tiveram dura??o de 20 minutos e em seguida os animais foram submetidos a um modelo de estresse agudo que consistiu de est?mulo sonoro (som de trov?o) com intensidade de 103-104 dB e dura??o de 2,5 minutos. Os resultados da an?lise da VFC demonstraram que durante o est?mulo sonoro a acupuntura significativamente reduziu a raz?o LF/HF e FC m?dia em rela??o aos grupos NP e CTL. O grupo NP tamb?m apresentou valores significativamente menores da raz?o LF/HF em rela??o ao CTL no momento do estresse, apresentando valores intermedi?rios entre os grupos CTL e ACUP. Na an?lise comportamental, a ACUP quando comparado ao grupo CTL apresentou escores comportamentais significativamente menores de arfar, se esconder, inquieta??o, disparada, fugir da sala e sobressalto; e quando comparado ao grupo NP, a ACUP reduziu os escores comportamentais de se esconder, disparada, sobressalto e fugir da sala. Al?m de reduzir significativamente os par?metros de arfar e disparada em rela??o ao CTL, o grupo NP produziu escores intermedi?rios entre CTL e ACUP. A an?lise destes dados demonstra que o tratamento com acupuntura promoveu redu??o do balan?o simpato-vagal provavelmente atrav?s de uma inibi??o simp?tica associada ? estimula??o parassimp?tica, al?m de produzir redu??o das respostas comportamentais de luta e fuga caracter?sticas de estresse.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-04-11T21:02:55Z No. of bitstreams: 1 2015 - Daniel de Castro Trindade.pdf: 4241082 bytes, checksum: 050e5970f8afecacd5ab5af40fcf6348 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-11T21:02:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015 - Daniel de Castro Trindade.pdf: 4241082 bytes, checksum: 050e5970f8afecacd5ab5af40fcf6348 (MD5) Previous issue date: 2015-07-29 / The heart rate variability (HRV) consist in a method able of assess the modulation of the autonomic nervous system (ANS) on the heart, allowing to determine possible simpatovagal changes. The analysis of time and frequency domain are types of signal processing used to investigate this variability, both dependent of the measures of RR intervals. The aim of this study was to evaluate the simpatovagal balance through HRV analysis by Holter method in dogs with valvar disease submitted to convencional drug therapy for heart failure or associate with Pimobendan. We used 37 adult dogs (13 males and 24 females), 03-14 years old and different breeds constituting 03 groups: CONT (healthy dogs without any treatment); CTP (dogs with heart failure receiving conventional therapy for CHF) and CTP + Pimo (dogs with heart failure receiving conventional therapy for CHF, associated with Pimobendan). The Holter examination was performed in different veterinary clinics in the Rio de Janeiro state, lasting 30 minutes and after a minimum period of 30 days from starting treatment. The parameters studied were: minimum heart rate; mean; maximum and QRS number. In the time domain were studied values: NN mean, SDNN, SDANN, SDNN index, rMSSD and pNN50. In the frequency domain the values studied were: Fc; HF; LF; VLF; LF / HF. Statistical values were showed as mean ? sem. The mean values of minimum heart rate, mean, maximum and QRS complex number of the different groups showed no statistical significance (P> 0.05). The mean values of the study of HRV in the time domain, the CTP and CTP + Pimo groups showed significant reduction (P <0.05) of the following parameters (SDNN; SDANN; SDNNIDX; RMSSD and pNN50) vs CONT group. In the heart rate variability in the frequency domain, CTP and CTP + Pimo groups showed significantly lower values of total power spectrum vs CONT (P <0.05); LF smaller values of CTP vs CONT group (P <0.05); larger values of LF of CTP + Pimo vs CTP group (P <0.05); smaller values of VLF of CTP + Pimo vs CONT group (P <0.01); lower values of LF / HF of CTP vs CONT group (P <0.05) and higher values to CTP + Pimo vs CTP group (P <0.01). Our study showed significant changes in HRV reduction in the time and frequency domains in CTP and CTP + Pimo groups when compared to CONT group. However, dogs treated with Pimobendan showed no significant evidence of improvement in their HRV parameters when compared to other dogs with heart failure that did not receive this drug, at least during the period proposed in this study. The changes in HRV parameters in dogs with heart failure were able to maintain even working with patients showing large breed diversity, of weights, sex and age; showing significant lower values in time and frequency domain when compared to normal dogs. The Pimobendan therapy, still no described in literature as able to influence HRV parameters in dogs with heart failure, in our study showed that animals treated with this drug showed larger sympathetic modulation, verified by LF/HF relation. / A variabilidade da frequ?ncia card?aca (VFC) constitui um m?todo capaz de aferir a modula??o do Sistema Nervoso Aut?nomo (SNA) sobre o cora??o, permitindo determinar poss?veis altera??es simpatovagais. A an?lise do dom?nio de tempo e frequ?ncia s?o tipos de processamento de sinal utilizados para investigar essa variabilidade, ambos dependentes da efic?cia das medidas dos intervalos RR. O objetivo deste estudo foi avaliar o balan?o simpatovagal atrav?s da an?lise da VFC pelo m?todo de Holter em c?es portadores de doen?a valvar submetidos ? terapia farmacol?gica convencional para insufici?ncia card?aca ou associada ? droga Pimoendan. Utilizamos 37 c?es adultos (13 machos e 24 f?meas), de 03 a 14 anos de idade e de diferentes ra?as, formando 03 grupos experimentais: CONT (c?es sadios n?o submetidos a qualquer tratamento); CTP (c?es cardiopatas submetidos ? terapia convencional para ICC) e CTP + Pimo (cardiopatas submetidos ? terapia convencional para ICC, associada ao Pimobendan). O exame Holter foi realizado em diferentes cl?nicas veterin?rias do estado do RJ, com dura??o de 30 minutos e ap?s um per?odo m?nimo de 30 dias do in?cio das terapias. Os par?metros estudados foram: frequ?ncia card?aca m?nima; m?dia; m?xima e N? QRS. No dom?nio do tempo foram estudados os valores de: NN m?dio, SDNN, SDANN, SDNN ?ndex, rMSSD e pNN50. No dom?nio da frequ?ncia foram estudados os valores: HF; LF; VLF; LF/HF. Os valores estat?sticos foram representados como m?dia ? s.e.m. Os valores m?dios das frequ?ncias card?acas m?nima, m?dia, m?ximas e n?mero de complexos QRS apresentados pelos c?es dos diferentes grupos n?o mostraram signific?ncia estat?stica (P > 0,05). Nos valores m?dios do estudo da VFC no dom?nio do tempo, os animais dos grupos CTP e CTP + Pimo apresentaram redu??o significativa (P < 0,05) dos seguintes par?metros (SDNN; SDANN; SDNNIDX; RMSSD e pNN50) vs grupo CONT. No dom?nio da frequ?ncia, os grupos CTP e CTP + Pimo mostraram valores significativamente inferiores da pot?ncia total de espectro vs CONT (P < 0,05); menores valores de LF do grupo CTP vs grupo CONT (P < 0,05); maiores valores de LF do grupo CTP + Pimo vs CTP (P < 0,05), menores valores de VLF do grupo CTP + Pimo vs CONT (P < 0,01); menores valores da raz?o LF/HF do grupo CTP vs CONT (P < 0,05) e maiores valores para CTP + Pimo vs CTP (P< 0,01). Nosso estudo mostrou mudan?as significativas da redu??o da VFC nos dom?nios do tempo e da frequ?ncia nos grupos CTP e CTP + Pimo quando comparados ao grupo CONT. Por?m, c?es tratados com Pimobendan n?o mostraram evid?ncia significativa em melhora de seus par?metros da VFC quando comparado aos outros c?es cardiopatas que n?o receberam esta droga, pelo menos durante o per?odo proposto nesse estudo. As altera??es em par?metros da VFC em c?es cardiopatas foram capazes de se manter mesmo trabalhando com pacientes apresentando grande diversidade racial, de pesos, sexo e idade; mostrando valores significativamente inferiores nos dom?nios do tempo e frequ?ncia quando comparados aos c?es normais. A terapia com Pimobendan, ainda n?o descrita na literatura como capaz de influenciar par?metros da VFC em c?es cardiopatas, em nosso estudo mostrou que animais tratados com essa droga apresentaram maior modula??o simp?tica, comprovada atrav?s da rela??o LF/HF.