Antropólogo físico / En comparación a otros primates, el diente canino en Homo sapiens se encuentra disminuido en tamaño. Esto se ha explicado cómo una disminución en el dimorfismo sexual debido a la relajación de la selección sexual. Aun así, distintas investigaciones han demostrado que el dimorfismo sexual en el diente persiste en humanos. Distintas evidencias sugieren que el canino podría presentar dimorfismo de forma. Como la forma y el tamaño de un diente presentan cierta independencia, la reducción en el dimorfismo de tamaño del canino puede no corresponder con una reducción del dimorfismo en la forma del mismo. A pesar de ello, esta hipótesis no se ha contrastado. Utilizando Morfometría Geométrica, el principal resultado de esta memoria fue que existe dimorfismo sexual tanto de forma como de tamaño en el canino en una muestra de población santiaguina actual, siendo el canino femenino de menor tamaño y con una forma cuadrangular, mientras que el masculino es de mayor tamaño y una forma romboidal. Asimismo, se descubrió que el canino funciona como un módulo, concentrándose el dimorfismo sexual en la cara bucal de la corona, siendo este no significativo en la cara palatal

La adquisición de información fenotípica es un aspecto clave en diversos contextos, incluyendo análisis biométricos, estudios bioantropológicos, investigaciones biomédicas, y ciencia forense por citar algunos. Para ello se requiere la identificación automática de estructuras anatómicas de interés biométrico, como por ejemplo huellas dactilares, patrones en el iris, o rasgos faciales. Estas estructuras son utilizadas masivamente, pero poseen la desventaja de requerir intrusión para adquirir la información a ser analizada. En esta tesis presentamos un nuevo método, basado en la Morfometría Geométrica, para la detección y extacción automática de datos anatómicos característicos (features) en la forma de hitos (landmarks) en 2D o 3D. Para ello se entrenó una red neuronal con conjuntos de datos obtenidos en forma supervisada por medio de expertos antropólogos y biólogos. El sistema resultante posee la capacidad de realizar landmarking en forma automática en imágenes y video sin preparación previa, obteniéndose parámetros de calidad equivalente o superiores a los adquiridos por expertos humanos. Estos resultados abren la posibilidad de generar en forma automática y confiable vectores de atributos basados en propiedades fenotípicas. Se exploran algunas aplicaciones en diversos contextos incluyendo biometría, videojuegos, interfases naturales y otras aplicaciones. / Accurate gathering of phenotypic information is a key aspect in several subject matters, including biometric identification, biomedical analysis, bioanthropology studies, forensics, and many other. Automatic identification of anatomical structures of biometric interest, such as fingerprints, iris patterns, or facial traits, are extensively used in applications like access control, anthropological research, and surveillance, all having in common the drawback of requiring intrusive means for acquiring the required information. In this thesis we present a new method, based on two well established methodologies, Geometric Morphometrics and Deep Learning algorithms, for automatic phenotype detection and feature extraction in the form of 2D and 3D landmarks. A convolutional neural network was trained with a set of manually landmarked examples. The trained network is able to provide morphometric landmarks on images automatically, with a performance that matches human assisted landmarking. The ability to perform in the open (i.e., in images or video taken with no specific acquisition preparation). The feasibility of using landmarks as feature vectors for different classifications tasks is explored in a novel spectrum of biometrics, video games, and natural user interfaces applications.

En el presente trabajo de Tesis se realizó un estudio filogeográfico sobre las especies endémicas y amenazadas del género Aylacostoma Spix, 1827 de la región del Alto Paraná (Argentina-Paraguay) enfocado en comprender la estructura genética e historia de sus poblaciones, con el fin último de aportar información fundamental para el desarrollo de estrategias de conservación y manejo de las especies. En la década de 1950 fueron formalmente descriptas tres especies para esta región, las que habitaban ambientes altamente oxigenados del río Paraná como lo eran los rápidos del Apipé, sitio actual de emplazamiento de la Represa Binacional Yacyretá. La construcción y llenado de Yacyretá, provocó un cambio ambiental drástico y nocivo para la subsistencia de estas especies, y en la actualidad se encuentran catalogadas en la Lista Roja de las Especies Amenazadas como “extinguidas en la naturaleza”. Al presente, dos de las formas pueden considerarse extintas: A. guaraniticum (Hylton Scott, 1953) y A. stigmaticum (Hylton Scott, 1954). Sin embargo, A. chloroticum Hylton Scott, 1954 aún persiste en la naturaleza aunque en situación crítica. De esta manera, y a los efectos de recabar la mayor información posible sobre las especies del Alto Paraná, en el presente trabajo se utilizaron básicamente tres ejes de análisis: conchillas, caracteres endosomáticos y secuencias de ADN mitocondrial.

Los procesos evolutivos y ecológicos son importantes para modelar los patrones de variación morfológica entre las poblaciones humanas. Dentro de las dimensiones ecológicas, la dieta juega un rol fundamental en la variación craneofacial, debido tanto al efecto del tipo y cantidad de nutrientes consumidos sobre el crecimiento esqueletal como al efecto localizado de fuerzas masticatorias. En este trabajo, se examinan estas dos dimensiones de la dieta y se evalúa su influencia en la diversificación morfológica de las poblaciones humanas del sur de Sudamérica durante el Holoceno tardío. Particularmente se estudia la relación entre la diversificación morfológica y la diversidad de la dieta en poblaciones humanas del Centro-Oeste de Argentina, ampliando y reduciendo la escala para una mejor comprensión de estos procesos. Los análisis fueron realizados a través de tres escalas: macro-regional (Noroeste Argentino, Centro-Oeste de Argentina, Noreste de Pampa/Sudeste de Patagonia), regional (Centro-Oeste de Argentina) y micro-regional (norte y sur de Mendoza). Para estudiar este problema se relevaron variables morfométricas craneofaciales, así como dos componentes de la dieta -la composición y la dureza-. Estas variables fueron registradas para 474 individuos adultos de ambos sexos. La morfología craneofacial se estudió a partir de 84 coordenadas de landmarks y semilandmarks en 3D, las cuales permitieron delimitar el esqueleto facial, base y bóveda craneanas. Una extensión del método de Superposición Procrustes generalizado fue empleado para alinear las coordenadas de puntos y de esta manera estimar variables de forma. El tamaño centroide fue usado como una medida del tamaño global de los cráneos. La variación en forma fue resumida empleando el método de Componentes Principales. Este método también fue empleado para resumir un espacio de forma total, compuesto por las variables de forma más el logaritmo del tamaño centroide. La composición de la dieta fue inferida a partir del Índice de Caries y datos de δ13C, mientras que la dureza fue estimada a partir de la sobrecarga masticatoria o Fuerza de Mordida, la cual fue calculada utilizando medidas de los principales músculos masticatorios y brazos de palanca. Se analizó la variación morfológica en las tres escalas, a través de análisis de Componentes Principales, boxplots, wireframes y la Prueba de Lynch para evaluar la diversificación morfológica. Asimismo se analizó la distribución de las variables morfométricas y ecológicas en el espacio, y se evaluó la asociación entre las mismas mediante regresiones espaciales y MANOVA. Se encontró un patrón de cambio morfológico craneofacial caracterizado por maxilares más desarrollados y esqueletos faciales más alargados. Los resultados de regresión obtenidos ponen de relieve la importancia de estudiar la influencia de diferentes dimensiones de la dieta en la variación morfológica craneofacial. Los datos de dureza y composición de la dieta aquí medidos presentaron patrones de asociación disímiles con distintas propiedades morfométricas craneofaciales. Asimismo, la asociación entre la variación morfológica y estas dimensiones ecológicas difiere considerablemente según las escalas espaciales analizadas. Mientras que en las escalas espaciales menores, los procesos aleatorios explican una parte importante de la variación morfológica, en las escalas mayores los procesos no-aleatorios son los responsables de la variación morfológica entre las poblaciones humanas aquí estudiadas. A pesar de estas diferencias, el patrón de cambio morfométrico observado fue común a las diferentes escalas espaciales estudiadas. En el contexto de las investigaciones desarrolladas en el Centro-Oeste de Argentina, los resultados obtenidos sugieren que los cambios en la dieta tuvieron un impacto relativamente rápido sobre los rasgos morfológicos craneofaciales. Estos cambios deben ser comprendidos considerando que los procesos bioculturales no fueron homogéneos a los largo de toda la región siendo la incorporación de cultígenos más intensa en el actual territorio de San Juan con el desarrollo de prácticas agrícolas, y estableciéndose una zona buffer -caracterizada por la presencia de recursos heterogéneos- entre estas sociedades y los grupos cazadores-recolectores del sur de la región. Los principales cambios morfométricos observados en el tamaño y forma del esqueleto facial siguen el eje de cambio norte - sur en la proporción de cultígenos incorporados en la dieta y por lo tanto varían junto con la proporción de carbohidratos incorporados por las poblaciones de los extremos geográficos de la región. Por el contrario, la fuerza de mordida no muestra una contribución significativa tal que permita explicar el patrón de variación morfológica entre las muestras estudiadas. En conjunto, los resultados obtenidos para las escalas espaciales analizadas sugieren que la influencia de factores sistémicos relacionados con la composición de la dieta, más que de factores locales -como la sobrecarga masticatoria-, serían los principales agentes para explicar la diversificación morfológica de las poblaciones a escala macro-regional y en el Centro-Oeste de Argentina. La variación a escala micro-regional es concordante con expectativas de variación morfométrica intra-poblacional. Estos resultados difieren de los obtenidos para otras regiones del mundo. De esto se desprende que la dieta es un factor complejo que debe ser abordado integralmente considerando no sólo su dureza sino también su composición, para poder entender de una manera más completa, su asociación con la variación craneofacial. La complejidad del proceso de diversificación morfológica se advierte también en el hecho que los factores evolutivos y ecológicos involucrados presentaron una considerable variación entre escalas espaciales.

La fecundación es el proceso de unión entre el espermatozoide y el ovocito durante la reproducción sexual para dar lugar a un nuevo individuo. En vertebrados la fecundación puede ser interna o externa. La fecundación interna implica que el encuentro de los gametos tiene lugar dentro de la hembra y es característica de mamíferos, reptiles y aves. En la fecundación externa la unión de ambos gametos ocurre fuera del cuerpo de la hembra y se da principalmente en peces y anfibios. Los espermatozoides de mamíferos adquieren la capacidad fecundante en el tracto reproductor femenino en un proceso dinámico llamado capacitación, el cual puede requerir entre algunos minutos hasta varias horas en función de la especie. Sabemos que la capacitación espermática implica cambios moleculares como la eliminación de colesterol de membrana, la entrada de calcio o la fosforilación de proteínas implicadas en la hiperactivación. Entre las diversas modificaciones, se le ha otorgado un papel destacado al glucocáliz debido a su implicación en el proceso de fecundación en mamíferos. Los glucoconjugados que constituyen el glucocáliz espermático se reorganizan considerablemente durante la capacitación, preparándose así para interaccionar con la zona pelúcida y el oolema del ovocito. Esta reorganización de azúcares de membrana plasmática ha sido ampliamente estudiada en especies como el ratón, jabalí, cabra, toro y primates no-humanos. Sin embargo, los cambios estructurales y funcionales de los espermatozoides durante la capacitación en humanos actualmente permanecen poco definidos. Además, la elevada heterogeneidad de las muestras de semen humanas y la limitación de las técnicas convencionales para predecir la funcionalidad espermática, hace necesario profundizar en la fisiología espermática durante la capacitación. En la Fase I de este trabajo se utilizaron múltiples biomarcadores espermáticos con el fin de evaluar el impacto de diferentes tiempos de capacitación (una y cuatro horas) sobre la calidad del espermatozoide humano. Los resultados demostraron que los espermatozoides recuperados tras cuatro horas de capacitación presentaron mayor funcionalidad que aquellos que únicamente capacitaron una hora. En concreto, se observó un número significativamente mayor de células con morfología normal y tasas de fragmentación de ADN más bajas. Además, tras capacitar durante cuatro horas se observó un incremento significativo de espermatozoides con fosforilación en los residuos de tirosina de la pieza principal, así como una mayor redistribución de los azúcares presenten en la membrana plasmática. El análisis multivariante, considerando diferentes biomarcadores morfológicos y moleculares, mostró que la subpoblación de espermatozoides recuperada tras cuatro horas de capacitación fue más homogénea que la subpoblación recuperada tras una hora de capacitación. Estos hallazgos subrayan la importancia del tiempo de capacitación como variable a considerar en los métodos de selección espermática, tanto en investigación básica como en las técnicas de reproducción asistida. La finalidad de las técnicas de reproducción asistida es favorecer el embarazo en casos de infertilidad masculina, femenina o de ambos. En la mujer, una de las causas más comunes de infertilidad es la presencia de endometriosis. La endometriosis es una enfermedad crónica que consiste en el crecimiento de tejido endometrial fuera de la cavidad uterina y se asocia con disfunciones ovulatorias secundarias, alteraciones en la foliculogénesis, en el líquido peritoneal y/o en el sistema inmune. El líquido peritoneal de las mujeres con esta patología contiene una elevada concentración de sustancias inflamatorias y debido a la permeabilidad de las trompas es capaz de difundir al interior y afectar a la calidad de los gametos. Dado que es una enfermedad femenina, pocos estudios han relacionado el efecto del líquido peritoneal procedente de mujeres con endometriosis sobre la calidad espermática. Entre ellos, se ha visto que el líquido peritoneal de estas pacientes deteriora parámetros espermáticos como: la motilidad, la reacción acrosómica, la fragmentación del ADN y la capacidad de unión a la zona pelúcida del ovocito. Sin embargo, la implicación del líquido peritoneal procedente de pacientes con endometriosis en la redistribución de los glucoconjugados en la membrana del espermatozoide humano no ha sido estudiada hasta el momento. En la Fase II de este trabajo se evaluó el efecto del líquido peritoneal procedente de mujeres con y sin endometriosis sobre el espermatozoide humano mediante diversos biomarcadores. Para ello, se realizaron cultivos espermáticos durante 24 y 48 horas con líquido peritoneal al 20%. Los resultaron mostraron que la viabilidad espermática y la reacción acrosómica espontánea no se vieron afectadas en ninguna de las condiciones experimentales. No obstante, tras 48 horas, los espermatozoides cultivados con líquido peritoneal procedente de mujeres con endometriosis presentaron significativamente menor motilidad, menor fosforilación en los residuos de tirosinas y diferente reorganización de azúres de superficie en comparación con las células control. Estos datos aportan información sobre la fisiología de los espermatozoides humanos al interaccionar con el líquido peritoneal de mujeres con endometriosis, destacando el deterioro de la calidad espermática conforme aumenta el tiempo de exposición. Los modelos biomédicos son una fuente de gran valor en todos los campos de investigación. El pez cebra (Danio rerio) se ha convertido en un modelo animal con un elevado potencial en la biología del desarrollo, la genética, la inmunología, el comportamiento, la fisiología y la nutrición, debido a las numerosas ventajas que ofrece frente a otras especies. Además, presenta una elevada homología genética con la especie humana y sus costes de mantenimiento son relativamente bajos. En la fisiología reproductiva y del desarrollo, el modelo biológico del pez cebra destaca por presentar una tasa de fecundación elevada, un ciclo reproductivo corto y un desarrollo embrionario rápido. La fecundación y el desarrollo son externos, condición que facilita el estudio directo de las etapas tempranas de la ontogenia. Además, una de las características más relevantes es que tanto los embriones como las larvas tempranas son transparentes lo que permite el seguimiento visual durante el desarrollo de los distintos tejidos y órganos. Este hecho ha conllevado que la gran mayoría de los estudios realizados se hayan concentrado en diferentes aspectos de las etapas del desarrollo, siendo muy pocos los que han analizado la fisiología del espermatozoide. Se sabe que los espermatozoides de Danio rerio al igual que la gran mayoría de peces no presentan acrosoma. Además, tras la activación de la motilidad, debido al deterioro que les produce el choque hipoosmótico, tienen apenas un minuto para llegar al ovocito y fecundarlo. Por otra parte, al tratarse de un pez con fecundación externa, los espermatozoides están sometidos a una elevada competencia espermática, ya que tienen que competir con los espermatozoides de los otros machos por fecundar los ovocitos. Un estudio previo caracterizó la influencia negativa de la elevada competencia espermática en la descendencia de Danio rerio. Sin embargo, nada se sabe acerca de los cambios fisiológicos antes y tras la activación de la motilidad al someter al espermatozoide de Danio rerio a diferentes niveles de competencia. En la Fase III de este trabajo se analizó el efecto de la competencia espermática a distintos tiempos de activación (30 segundos, 1, 5 y 10 minutos) sobre diferentes biomarcadores en el espermatozoide de Danio rerio. Para ello, se partió de espermatozoides procedentes de machos expuestos a diferentes niveles de competencia espermática, alta competencia (dos machos y una hembra) y baja competencia (un macho y dos hembras). Los resultados mostraron un incremento de espermatozoides con flagelos enrollados y fragmentación de ADN a medida que incrementaba el tiempo de activación. No obstante, los espermatozoides procedentes de machos sometidos a elevada competencia, presentaron significativamente menor porcentaje de espermatozoides con flagelos enrollados tras la activación pero mayor porcentaje de células con fragmentación en el ADN antes de la activación en comparación con las células procedentes de baja competencia. Adicionalmente, mediante morfología y morfometría geométrica (aislando forma y tamaño como variables independientes) se analizaron las distintas partes del espermatozoide (cabeza, pieza intermedia y flagelo) tras 30 segundos de activación en ambos tratamientos de competencia. Los gametos procedentes de machos expuestos a elevada competencia mostraron cabezas de menor tamaño, piezas intermedias más grandes y flagelos más largos que los espermatozoides procedentes de baja competencia. Por lo tanto, los datos sugieren que la presencia de un macho rival podría tener un efecto positivo en el fenotipo del espermatozoide pero un efecto negativo sobre la integridad del ADN. Estos hallazgos proporcionan una perspectiva nueva de como el entorno social puede afectar a los parámetros espermáticos y su influencia en la biología de la reproducción.

[EN] Bone fracture is a social health problem of increasing magnitude because of its prevalence in aged population due to osteoporosis. Bone quality is often characterized by bone mineral density (BMD) measured at cancellous bone regions using dual-energy X-ray absorptiometry (DXA). However, BMD alone cannot predict several cases because not only density is important, but also microstructure plays an important role in cancellous bone strength. The mechanical properties can be used as indicators of bone integrity as a function of age, disease or treatment. Therefore, cancellous bone fracture characterization and its relationship to microstructure has not been completely solved in the literature and is relevant to improve fracture prediction. In this thesis, we aim at characterizing cancellous bone morphometry and mechanical behavior. Morphometry is estimated through the analysis of micro-computed tomography (micro-CT) images of vertebral cancellous bone specimens. With regards to the mechanical behavior, we calculate elastic, yield and failure properties at the apparent and tissue levels. To determine them, we followed different approaches: compression tests, finite element models and micro-CT phantoms. We have developed finite element models that reproduce the elastic and failure response of cancellous bone under compression conditions. We modeled failure as a combination of continuum damage mechanics and the element deletion technique. The numerical models permitted to estimate elastic and failure properties. Failure properties were consistent with results reported in the literature. Specifically, our results revealed that yield strain is relatively constant (0.7 %) over a range of apparent densities, while failure strain presents a wider range of variation. A single strain parameter (equivalent strain) was found as an accurate descriptor of cancellous bone compression failure. Image-based numerical models usually need for the action of a technician to segment the images. Therefore, we studied the sensitivity to variations of the segmentation threshold on the morphometry and the elastic properties of vertebral cancellous bone specimens of different bone volume fractions. The apparent modulus is highly sensitive to the segmentation threshold. We report variations between 45 and 120 % for a ± 15 % threshold variation. Other parameters, such as BS/BV, BS/TV, Tb.Sp, Tb.N, Conn.D and fractal dimension were influenced significantly. Digital image correlation (DIC) was applied to images taken during compression testing to analyze displacement fields at failure and characterize them. Some variables were explored to describe failure and a study is done about how DIC parameters influence the strain field obtained. Facet and step sizes have a relevant effect on the failure strain estimation, and an increment of both parameters reduces the strain estimation up to 40 %. Besides, several parameters combination led to correct failure pattern detection, so values reported in the literature should be referred to the parameters used. Furthermore, we explored if cancellous bone microstructure acts (non-speckle/texture approach) as a proper pattern to calculate displacements using DIC technique. As regards relationships between microstructure and mechanics, single and multiple parameter analysis were performed to assess the morphometric variables that control the explanation of mechanical properties variation. Bone volume fraction (BV/TV), bone surface to volume ratio (BS/BV), mean trabecular thickness (Tb.Th) and fractal dimension (D) presented the best linear correlations to the elastic properties, while both the yield and failure strains did not show correlation to any morphometric parameter. The regressions obtained permit to estimate those mechanical properties that describe the state of a specimen. / [ES] Las fracturas óseas constituyen un problema social de salud con magnitud creciente por su prevalencia en la población de edad avanzada debido a la osteoporosis. La calidad del hueso suele caracterizarse mediante la estimación de la densidad mineral ósea (DMO) en regiones de hueso trabecular, utilizando absorciometría de rayos X de energía dual (DXA). No obstante, la DMO por si sola no es capaz de predecir numerosos casos de fractura porque no solo importa la pérdida de densidad, sino que la microestructura también tiene un papel principal en la resistencia del hueso. Las propiedades mecánicas del hueso pueden usarse como indicadores de su integridad en función de la edad, enfermedad o tratamiento. Por lo tanto, la caracterización de la fractura de hueso trabecular y su relación con la microestructura no se ha resuelto de forma completa en la literatura y es relevante para mejorar las predicciones de fractura. En esta tesis, nuestro principal objetivo es caracterizar la morfometría y el comportamiento mecánico del hueso trabecular. Estimamos la morfometría a través del análisis de imágenes obtenidas por micro tomografía computerizada (micro-CT) de muestras de hueso trabecular vertebral de cerdo. Respecto al comportamiento mecánico, calculamos propiedades elásticas, de plasticidad y fractura a escala aparente y de tejido. Para determinar esas propiedades, hemos seguido diferentes procedimientos: ensayos a compresión, modelos de elementos finitos y fantomas de calibración micro-CT. Los modelos de elementos finitos desarrollados reproducen la respuesta elástica y de fallo bajo condiciones de compresión en hueso trabecular, modelando el fallo como combinación de mecánica del daño contínuo y la técnica de eliminación de elementos. Los modelos numéricos desarrollados han permitido estimar propiedades elásticas y de fallo. En concreto, las deformaciones de inicio de fallo estimadas son relativamente constantes para las muestras analizadas (0.7 %), mientras que las deformaciones últimas de fallo presentan un rango de variación mayor. Por otro lado, encontramos que la deformación equivalente es el descriptor más preciso del fallo a compresión del hueso trabecular. Normalmente, los modelos numéricos basados en imágenes suelen necesitar la acción de un técnico para segmentar las imágenes. En este sentido, estudiamos la sensibilidad de la morfometría y la estimación de propiedades elásticas ante variaciones en el umbral de segmentación en muestras con distinta fracción en volumen. Hemos obtenido que la rigidez aparente es muy sensible a cambios en el umbral de segmentación, con variaciones entre 45 y 120 % para una variación de ± 15 % del umbral de segmentación. Otros parámetros, como BS/BV, BS/TV, Tb.Sp, Tb.N, Conn.D y la dimensión fractal se ven afectados significativamente. Por otro lado, hemos aplicado la técnica correlación digital por imagen (DIC) para caracterizar campos de desplazamientos en el fallo a compresión del hueso trabecular, a partir del análisis de imágenes tomadas durante el ensayo de las muestras. Además, estudiamos la influencia de algunos parámetros de la técnica DIC en el campo de deformaciones obtenido. También, hemos explorado la aplicación DIC sin el uso de moteado, utilizando como patrón de reconocimiento la propia microestructura trabecular. En relación al estudio de la influencia de la microestructura en la respuesta mecánica, hemos calculado correlaciones de uno y varios parámetros para analizar qué variables morfométricas explican la variación de las propiedades mecánicas. La fracción en volumen de hueso (BV/TV), la relación entre el área y el volumen de hueso (BS/BV), el espesor trabecular medio (Tb.Th) y la dimensión fractal (D) presentan las mejores correlaciones lineales respecto a las propiedades elásticas, mientras que las deformaciones de inicio de plasticidad y fractura no mostraron correlación con ningún parámetro morfométrico. / [CA] Les fractures òssies constitueixen un problema social de salut amb magnitud creixent per la seua prevalença en la població d'edat avançada a causa de l'osteoporosi. La qualitat de l'os sol caracteritzar-se mitjançant l'estimació de la densitat mineral òssia (DMO) en regions d'os trabecular, utilitzant absorciometria de raigs X d'energia dual (DXA). No obstant això, la DMO per si sola no és capaç de predir nombrosos casos de fractura perquè no sols importa la pèrdua de densitat, sinó que la microestructura també té un paper principal en la resistència de l'os. Les propietats mecàniques de l'os poden usar-se com a indicadors de la seua integritat en funció de l'edat, malaltia o tractament. Per tant, la caracterització de la fractura d'os trabecular i la seua relació amb la microestructura no s'ha resolt de manera completa en la literatura i és rellevant per a millorar les prediccions de fractura. En aquesta tesi, el nostre principal objectiu és caracteritzar la morfometria i el comportament mecànic de l'os trabecular. Estimem la morfometria a través de l'anàlisi d'imatges obtingudes per micro tomografia automatitzada (micro-CT) de mostres d'os trabecular vertebral de porc. Respecte al comportament mecànic, calculem propietats elàstiques, de plasticitat i fractura a escala aparent i de teixit. Per a determinar aqueixes propietats, hem seguit diferents procediments: assajos a compressió, models d'elements finits i fantomas de calibratge micro-CT. Hem desenvolupat models d'elements finits que reprodueixen la resposta elàstica i de fallada sota condicions de compressió en os trabecular, modelant la fallada com a combinació de mecànica del dany continu i la tècnica d'eliminació d'elements. Els models numèrics desenvolupats han permés estimar propietats elàstiques i de fallada. Les nostres estimacions respecte a propietats de fallada són consistents amb valors reportats en la literatura. En concret, les deformacions d'inici de fallada estimades són relativament constants per a les mostres analitzades (0.7 %), mentre que les deformacions últimes de fallada presenten un rang de variació major. D'altra banda, trobem que la deformació equivalent és el descriptor més precís de la fallada a compressió de l'os trabecular. Els models numèrics basats en imatges solen necessitar l'acció d'un tècnic per a segmentar les imatges. En aquest sentit, estudiem la sensibilitat de la morfometria i l'estimació de propietats elàstiques davant variacions en el llindar de segmentació en mostres amb diferent fracció en volum. Hem obtingut que la rigidesa aparent és molt sensible a canvis en el llindar de segmentació, amb variacions entre 45 i 120 % per a una variació de ± 15 % del llindar de segmentació. Altres paràmetres, com BS/BV, BS/TV, Tb.Sp, Tb.N, Conn.D i la dimensió fractal es veuen afectats significativament. D'altra banda, hem aplicat la tècnica correlació digital per imatge (DIC) per a caracteritzar camps de desplaçaments en la fallada a compressió de l'os trabecular, a partir de l'anàlisi d'imatges preses durant l'assaig de les mostres. A més, estudiem la influència d'alguns paràmetres de la tècnica DIC en el camp de deformacions obtingut. També, hem explorat l'aplicació DIC sense l'ús de clapejat, utilitzant com a patró de reconeixement la pròpia microestructura trabecular. En relació a l'estudi de la influència de la microestructura en la resposta mecànica, hem calculat correlacions d'un i diversos paràmetres per a analitzar quines variables morfomètriques expliquen la variació de les propietats mecàniques. La fracció en volum d'os (BV/TV), la relació entre l'àrea i el volum d'os (BS/BV), la espessor trabecular mitjà (Tb.th) i la dimensió fractal (D) presenten les millors correlacions lineals respecte a les propietats elàstiques, mentre que les deformacions d'inici de plasticitat i fractura no van mostrar correlació amb cap paràmetre morfomètric. / Belda González, R. (2020). Mechanical and morphometric characterization of cancellous bone [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149376

The Reinforcement Sensitivity Theory proposed three neuropsychological systems which mediate individual differences in emotion, motivation and learning: Behavioral Activation System, Behavioral Inhibition System and Fight/Flight System, which involve reward, punishment and threat sensitivity systems, respectively. The systems´ sensitivity mediates individual differences on the personality traits Impulsivity and Anxiety. One of the most widely used scales to detect and measure individual differences in these systems is the Sensitivity to Punishment and Sensitivity to Reward Questionnaire. This thesis includes five studies with which we evaluate variance in the structural and functional brain according to the individual differences in Gray´s proposed systems´ sensitivity. Thus, the first two studies analyzed the relation between gray matter volume and the individual differences in the Sensitivity to Reward and Punishment subscales included in the aforementioned questionnaire. Sensitivity to Reward was inversely associated with gray matter volume in the dorsal striatum. Conversely, Sensitivity to Punishment was directly related to gray matter volume in the left amygdale and hippocampus. Furthermore, three functional studies analyzed brain activation associated with individual differences on Sensitivity to Reward scale. The first study showed that brain activity during appetitive emotional picture processing was associated with Sensitivity to Reward in the mesial prefrontal cortex and the adjacent rostral cingulate, while brain activation in the hippocampus/parahippocampus during aversive emotional picture processing was inversely related to Sensitivity to Reward. The second study revealed that Sensitivity to Reward was directly related to the mesial prefrontal cortex and dorsal striatum, and inversely related to the right inferior prefrontal gyrus during the inhibitory control in approach-avoidance conflicts. The third study demonstrated that Sensitivity to Reward during cognitive and emotional interference tasks was related to brain activation in the rostral anterior cingulate during cognitive and emotional Stroop tasks. However, dorsolateral prefrontal cortex activation was directly related to Sensitivity to Reward during cognitive interference, and amygdale activation was inversely related to this variable during emotional interference. Briefly, individual differences in brain structure and function may be associated with system-related personality traits according to the Reinforcement Sensitivity Theory.

In this thesis we combine quantitative measurements of mouse limb morphogenesis and computer modelling to test a well established theory about the cellular mechanisms promoting limb elongation. A distally directed gradient of cellular proliferation was believed to be the driving mechanism for limb outgrowth. We find that the empirically measured spatial proliferation pattern fails to promote normal development - a reverse engineering algorithm was applied and revealed a proliferation pattern that could indeed carry out normal development. The differences between those patterns is dramatic and suggests that isotopic cellular proliferation alone has very little impact on limb morphogenesis and other – non isotropic - mechanisms need to be involved. / En esta tesis tratamos de testar una bien establecida teor´ıa sobre los mecanismos celulares que promueven de la elongaci´on de las extremidades. Para eso combinamos mediciones cuantitativas del proceso morfogen ´etico de la extremidad del rat´on con modelos computacionales. Se cre´ıa que la fuerza conductora del crecimiento de las extremidades era un gradiente en sentido distal del incremento de la proliferaci´on celular. Descubrimos que el patr´on de proliferaci´on celular basado en medidas emp´ıricas no consegu´ıa promover un desarrollo normal, mientras que un algoritmo de ingenier´ıa inversa aplicado al proceso revel´o un patr´on que si podr´ıa. La diferencia entre estos dos patrones es inmensa y sugiere que la proliferaci´on celular isotropica por si sola tiene muy poco impacto sobre la morfog´enesis de las extremidades, indicando as´ı la necesidad de que otros procesos no isotr´opicos se hallen involucrados.

Los bosques de Polylepis son considerados uno de los ecosistemas más vulnerables y amenazados. Su proceso evolutivo ha sido afectado por las alteraciones de la poliploidía obstaculizando estudios ecológicos y taxonómicos debido a la similar morfología de muchas especies del género amenazando la diversidad genética del bosque nativo de Polylepis a través del desplazamiento por competencia entre especies más poliploides que otras, y los cambios fisiológicos que generan en la anatomía foliar del mesófilo al adaptarse a ecosistemas con condiciones ambientales extremas (rango altitudinal). El objetivo del estudio fue conocer la relación existente entre las características morfométricas de la hoja de Polylepis rodolfo-vasquezii y Polylepis incana con la altitud y el número cromosómico en la región Junín, por lo cual se describieron las características de células y tejidos de la hoja perteneciente a las dos especies para posteriormente realizar un análisis de correlación con la altitud y el número cromosómico. La investigación tuvo un diseño descriptivo simple y correlacional - transeccional de tipo básico no experimental. Se colectaron muestras de 20 árboles de cuatro bosques. Los datos fueron obtenidos a partir de técnicas y protocolos biológicos para la observación y medición de tejidos y células. Se obtuvieron diferencias estadísticas significativas en cada componente morfométrico de Polylepis incana y Polylepis rodolfo-vasquezii, incluso estas diferencias son notorias a nivel de poblaciones pertenecientes a una misma especie, pero a altitudes diferentes. La relación entre altitud y tamaño de las células y tejidos del mesófilo, muestran una moderada correlación, que se manifiesta en la variación del tamaño de las células y tejidos a partir de la variación de la altitud. La relación entre tamaño de estomas de células oclusivas y número cromosómico presentó una correlación muy baja negativa de r = - 0.033; evidenciando la importancia de considerar el estudio de los factores ambientales como radiación, precipitación y estrés hídrico. Las diferencias morfométricas que se ven influenciadas por factores como altitud, muestran la capacidad de un individuo poliploide a adaptarse a condiciones ambientales extremas, como parte de su proceso evolutivo o de adaptación.

Le gisement moustérien des Pradelles (Marillac-le-Franc, Charente, France) a été occupé saisonnièrement par les Néandertaliens en tant que halte de chasse, durant le stade isotopique 4. Il a livré près d’une centaine de restes humains (crâniens, dentaires et des membres) appartenant à au moins sept individus (enfants, adolescents et adultes). Ils présentent des traits morphologiques et des dimensions métriques intégrant la variabilité néandertalienne. Ils nous fournissent ainsi des données supplémentaires quant à la connaissance morphométrique des individus de ce taxon. En outre, certains vestiges présentent à leur surface des modifications anthropiques que l’on retrouve sur les restes de faune du site : impacts de fracturation, stries de découpe et de raclage ... L’étude taphonomique réalisée révèle un transport sélectif des parties du squelette des Néandertaliens sur le gisement ainsi que leur exploitation compatible avec une visée nutritive. / The Mousterian site of Les Pradelles (Marillac-le-Franc, Charente, France) was occupied seasonally by the Neanderthal as hunting camp, during the isotopic stage 4. About a hundred human remains were unearthed (cranial, dental and limbs fragments) belonging to at least seven individuals (children, teenagers and adults). They present morphological features and metric dimensions integrating the Neanderthal variability. Thus, they provide additional data to our morphometric knowledge of the individuals of this taxon. Furthermore, some of these remains present anthropological modifications on their surface, the same that on the faunal remains from the site: percussion impacts, cutmarks, scraping marks ... The taphonomical study realized reveals a selective transport of the Neandertal skeletal parts to the site and their exploitation compatible with nutritive aim. / El yacimiento musteriense de Les Pradelles (Marillac-le-Franc, Charente, Francia) ha sido ocupado temporadamente por los Neandertales como alto de caza, durante el estadio isotópico 4. Entregó un centenar restos humanos (craneanos, dentarios y de los miembros) perteneciente a un mínimo de siete individuos (niños, adolescentes y adultos). Presentan rasgos morfológicos y dimensiones métricas que integran la variabilidad de Neandertal. Así nos proporcionan datos suplementarios en cuanto al conocimiento morfometrico de este taxón. Además, un cierto número de estos vestigios presenta en su superficie modificaciones antrópicas que se encuentran en los restos de fauna del sitio: impactos de fracturación, estrías de recorte y de raspado... El estudio tafonómico realizado revela un transporte selectivo de las partes del esqueleto de los Neandertales en el yacimiento así como su explotación compatible con un objetivo nutritivo.