Seminario de Título entregado a la Universidad de Chile en cumplimiento parcial de los requisitos para optar al Título de Ingeniero en Biotecnología Molecular. / Los procesos de plasticidad sináptica homeostática (PSH) comprenden una serie de mecanismos compensatorios dependientes del grado de actividad de los circuitos neuronales, de manera que perturbaciones que aumenten o disminuyan crónicamente la actividad del circuito son compensadas mediante distintos mecanismos que causan una disminución, o aumento, respectivamente, de la actividad. Estos fenómenos podrían mantener la actividad del circuito dentro de un rango dinámico. Para detectar estos fenómenos de plasticidad, suele requerirse la incubación de las neuronas durante días en agentes farmacológicos que induzcan un aumento o disminución de la actividad, previo a realizar mediciones. No obstante, en nuestro laboratorio fue previamente descrito, en neuronas piramidales de hipocampo de rata, un fenómeno de PSH de rápido desarrollo (horas en lugar de días). Este fenómeno se caracteriza por un aumento en el tiempo de la frecuencia y amplitud de las corrientes excitatorias en miniatura, y se desarrolla espontáneamente durante las 8-12 horas de incubación, sin intervenciones farmacológicas. Para evaluar los mecanismos subyacentes a los cambios en la frecuencia y amplitud se deben realizar distintos experimentos de corrientes evocadas por estimulación presináptica. Sin embargo, los eventos evocados mediante protocolos de estimulación resultan de carácter polifásico e irregular (i.e. corrientes múltiples, seguidas una de otra, sin forma reproducible), lo cual no permite realizar los análisis. Otras evidencias previas indican que el componente regular y monofásico puede ser aislado al utilizar una solución de registro alta en cationes divalentes (Ca2+ y Mg2+). Dado que el uso de dicha solución podría afectar la observación del fenómeno homeostático mismo, en este trabajo se estudiaron, mediante la técnica de voltage-clamp, los efectos que podría tener el uso de esta solución sobre el aumento de la frecuencia y amplitud de los eventos en miniatura. Se determinó la existencia de un proceso homeostático en estas condiciones, observándose un aumento en el tiempo de la frecuencia de los eventos en miniatura, no pudiéndose determinar concluyentemente el aumento en la amplitud. Esta observación valida futuros estudios complementarios de corrientes evocadas en presencia de altos divalentes para investigar posibles mecanismos de expresión del fenómeno. / Homeostatic synaptic plasticity processes comprise a series of compensatory mechanisms that depend on the activity levels of the neuronal circuits, so that perturbations that upregulate or downregulate chronically the activity of the circuit are counterbalanced by different mechanisms that downregulate or upregulate the activity of the circuit, respectively. These processes may allow keeping the activity of neuronal networks in a dynamic range. To detect these plasticity phenomena, it is usually necessary to incubate neurons for a few days in presence of pharmacological agents that either upregulate or downregulate their activity prior to measurements. However, our laboratory has described a homeostatic plasticity process of rapid development (hours instead of days, which is what is usually observed). This phenomenon is observed in pyramidal neurons of rat hippocampus slices incubated for 8-12 hours and is characterized by an increase in time of the frequency and amplitude of miniature excitatory synaptic currents. To evaluate the underlying mechanisms of the changes in frequency and amplitude it is necessary to carry out recordings of evoked currents. However, and in concordance with previous preliminary data from this laboratory, the evoked events in these cells and conditions displayed polyphasic and irregular characteristics, which rendered the analysis unfeasible. However, other evidence suggests that the monophasic, more regular component of the evoked response can be isolated using a recording solution high in divalent cations (Ca2+ and Mg2+). However, the use of this solution could have secondary side effects that alter the measurement of the plasticity phenomenon. Here, the voltage-clamp technique was used to examine whether the increase in frequency and amplitude of the miniature events can be observed in these conditions. The frequency change was observed, but the detection of the amplitude change was not conclusive. These observations validate future studies of evoked currents in high divalent cations to investigate possible mechanisms of expression of the homeostatic phenomenon.

Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / La ferroelasticidad es un fenómeno que se da en ciertos materiales en los que su relación esfuerzo-deformación no se comporta de manera lineal. Para poder medir este comportamiento, el método más habitual para su estudio es la compresión uniaxial, sin embargo, también se puede estudiar bajo identación plana. Se ha comprobado que los materiales de óxidos de lantanio, que poseen estructura perovskita tienen un comportamiento de creep ferroelástico cuando están a temperatura ambiente. El trabajo corresponde al estudio de la ferroelasticidad en (La_{0.6} Sr_{0.4})_{0.95} Co_{0.2} Fe_{0.8} O_{(3-x)} (LSCF). Para esto se crearon probetas del material, las cuales consistían en discos y barras, siendo sometidas a ensayos de impresión y de compresión, respectivamente, para así poder caracterizar el comportamiento ferroelástico que estos poseen. Para lograr esto, tanto en compresión como en impresión, se realizó el estudio de la resistencia al contacto para el cálculo del esfuerzo crítico de la deformación ferroelástica en el material. Se obtuvieron los datos sobre la porosidad y la densidad de todas las probetas utilizadas, con esto se determinó que los discos son más densos que las barras y la porosidad es menor en el caso de los discos. Se ocuparon series de Prony de tercer orden con relajación en el tiempo para poder modelar el comportamiento ferroelástico que poseía el material, utilizando para ello los datos obtenidos de forma experimental en ambos ensayos. Se procedió a comparar los resultados obtenidos en 80 [MPa] de ambos ensayos para determinar cuál de ellos sería más efectivo de realizar. Para obtener más conclusiones, es necesario contemplar más resultados experimentales que contemplen más variables a las que pueda estar sujetas el material, tales como la temperatura que posee el material, la porosidad que este posee, entre otros.

El objetivo general del presente trabajo de título es el estudio de un modelo de rotulas plásticas o plasticidad concentrada que representa el comportamiento de barras de acero utilizadas para refuerzo longitudinal en hormigón armado y que permite obtener la curva tensión-deformación promedio de barras sometidas a carga monotónica de compresión. Para realizar este estudio el trabajo se divide en tres etapas, primero se recopila información de programas de ensayos de barras en compresión para realizar comparaciones entre los ensayos y los resultados del modelo; luego se realiza un análisis de sensibilidad sobre algunos parámetros analíticos del modelo y variables experimentales para poder cuantificar la influencia que tiene cada uno de ellos sobre los resultados; y por último se implementa un modelo de plasticidad distribuida y se compara con el modelo de plasticidad concentrada. Las comparaciones entre los ensayos y el modelo de plasticidad concentrada indican que el modelo representa de buena manera la forma de las curvas y prácticamente en todos los casos la zona de degradación de capacidad. Sin embargo, se advierten diferencias entre ellos ya que la tensión máxima difiere hasta en un 20%. Mediante el análisis de sensibilidad es posible explicar estas diferencias identificando algunos de los parámetros y variables que influyen más en el resultado del modelo. Estos son: la tensión de fluencia, la tensión máxima, la longitud de la rótula plástica y el largo de la barra. El modelo de plasticidad distribuida se utiliza para tratar de representar de manera más detallada lo que ocurre en la realidad, donde las deformaciones no ocurren dentro de una rótula plástica sino que a lo largo de todo el elemento. Sin embargo la definición de material y la condición de empotramiento perfecto condicionan que los resultados no sean exactamente los esperados. Aún así el modelo resulta de utilidad y sugiere posibles mejoras en el modelo de plasticidad concentrada, como modificar la longitud de rótula plástica haciéndola dependiente del largo de la barra.

En el presente artículo se hace mención de los avances en la ciencias médicas y en la psicología cognitiva, que han permitido modificar la visión fatalista de involución irremediable e irreversible del pensamiento en el adulto mayor, por una visión que le permite seguir avanzando hacia el desarrollo y crecimiento personal, y que hace que no solo sea consciente de la importancia de la activación cognitiva para el mantenimiento de sus capacidades, sino que se sienta protagonista y responsable de este desarrollo personal que le garantice una mejor calidad de vida. Se hace hincapié en la importancia de las estrategias metacognitivas que garantizan el desarrollo y consolidación de las capacidades mentales. Presentamos los testimonios de adultos mayores que siguen Talleres de Gimnasia Mental, en los que se evidencia el desarrollo de estos procesos.

Memoria para optar al título de Bioquímico

En el sudoeste de la provincia de Buenos Aires, la diversificación en los sistemas productivos sumado a un ambiente impredecible, hacen que el escenario ambiental de producción agrícola-ganadera difiera año a año. El éxito de las malezas depende, en gran medida, de su adaptación a dichos cambios. Las mismas constan de diferentes estrategias, como ser el efecto materno: cambios fenotípicos transgeneracionales consecuentes de las condiciones ambientales imperantes durante el ciclo de vida de la planta madre, especialmente en el desarrollo seminal. Las variaciones morfo-fisiológicas que se generan en la descendencia, se expresan principalmente en los estadios iniciales contribuyendo al establecimiento de la plántula. Comprender los efectos ambientales sobre la ecología de las malezas es de gran utilidad para diseñar estrategias de manejo y control más efectivas. Buglossoides arvensis es una maleza anual facultativa de invierno de creciente expansión en el sudoeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina. Los objetivos generales del presente trabajo de tesis consistieron en: i) comprender las diferencias en el nivel de dormición de semillas de B. arvense provenientes de madres con ambientes contrastantes y dilucidar el control hormonal y ii) determinar cambios en las características morfo fisiológicas de las semillas y plántulas vinculadas a diferentes ambientes, a los fines de comprender mejor la estrategia de adaptación al medio. Con la finalidad de cumplir con dichos objetivos se realizaron experimentos que contaron con una fase inicial de generación de las plantas madres bajo condiciones contrastantes de niveles nitrogenados y/o hídricos en el suelo y un gradiente de intensidad lumínica. Los ensayos de la descendencia incluyeron i) evaluaciones en plancha de gradiente térmico con el fin de modelar la dormición y poder predecir su dinámica en función del ambiente experimentado por la planta madre, ii) ensayos en laboratorio con hormonas y sus inhibidores para entender variaciones en la dormición a nivel fisiológico y iii) cuantificación de la emergencia en cámaras de crecimiento y medición de atributos morfológicos de las plántulas resultantes a fin de correlacionarlos con ventajas adaptativas en los primeros estadios de vida. Una mayor fertilización nitrogenada, una menor disponibilidad hídrica y una baja intensidad lumínica generaron una descendencia con mayores porcentajes de emergencia e hipocótilos más largos. El menor nivel de dormición de las semillas provenientes de madres fertilizadas y de las sometidas a estrés hídrico se explica por una mayor temperatura media máxima permisiva de germinación. Las semillas provenientes de plantas fertilizadas mostraron similar sensibilidad al ácido abscísico y giberélico, principales hormonas reguladoras de la dormición, y similar comportamiento ante el agregado de los inhibidores de síntesis hormonal. Los resultados manifiestan la importancia de los efectos maternos en la adaptación al ambiente de B. arvensis. Una germinación temprana da ventajas competitivas en la toma de recursos ante los competidores. El conocimiento de los cambios en el nivel innato de dormición y en la emergencia de la maleza proporciona indicios para la predicción de la emergencia en cohortes permitiendo optimizar el momento de control. / In the southwest zone of Buenos Aires’ province, an unpredictable ambience plus the vast array of cultivation systems determines that the environmental situation for farming & livestock change year by year. The success of the weeds depends, to a great extent, on their adaptation to the mentioned changes. Weeds count with different strategies, such as the mother effect: transgenerational phenotypic changes consequent to the prevailing environmental conditions during the mother plant’s life cycle, particularly in the seminal development. The morpho-physiological variations generated in the offspring are expressed mainly in the initial stages contributing to the settlement of the seedling. Understanding the environmental effects on the ecology of the problematic weeds is of great help to design more effective management and control strategies. Buglossoides arvensis is an annual winter facultative weed species of growing expansion in the area of the study. The general objectives of this thesis consisted of: i) understanding of the differences in the dormancy level of B. arvensis due to the maternal environment and study of the hormonal control and ii) determination of the maternal influence on morpho-physiological characteristics of the offspring in seed and seedling state with the aim of better understanding the strategy of adaptation to the environment. In order to achieve such objectives experiments with an initial stage in which mother plants were obtained under contrasting conditions of nitrogen and water levels in the soil and with a light intensity gradient were performed. The offspring’s test included i) evaluations on thermic plate to model dormancy and to predict its dynamic according to the environment experienced by the mother plant, ii) laboratory experiments with hormone imbibition and inhibitors to understand dormancy variations at a physiological level and iii) emergence quantification in a growing chamber and measurement of the morphologic traits of the seedlings. More nitrogen fertilization, less hydric availability and a low light intensity increases emergence percentages and produced longer hypocotyls. The lower dormancy level of the seeds originated from fertilized and water stressed parent plants is explained by higher maximum of medium germination-permissive temperature. Seeds originated in fertilized plants showed similar sensitiveness to abscisic and gibberellic acids, which are the main hormones in regulating dormancy and similar behavior after the addition of the hormonal synthesis inhibitors. This results show the importance of maternal effects on the environmental adaptation of B. arvensis. Early germination provides superior competitive advantage in resources capture. Knowledge of innate dormancy levels, and hence plant emergence, contributes to prediction of the emergence cohorts, optimizing the moment for the weed control.

Grado de magister en fisiología / La plasticidad muscular es la capacidad que presentan las células musculares esqueléticas de adaptarse a diferentes estímulos externos, modificando su fenotipo. La frecuencia de estimulación eléctrica (EE) (in vitro como in vivo) induce la transición fenotípica de un músculo. De modo interesante, el EE de baja frecuencia induce marcadores de transición fenotípica rápido/lenta por una vía dependiente de la activación del IP3R. Además, se ha establecido al uniportador de Ca2+ mitocondrial como un regulador del trofismo muscular. Hipotetizamos que la regulación de los niveles de RNAm del uniportador de Ca2+ mitocondrial y de sus proteínas reguladoras en respuesta a EE de baja frecuencia es dependiente de la activación del IP3R. Fibras musculares adultas aisladas desde el músculo flexor digitorium brevis (fdb) de ratones C57BL/6J de 8 a 10 semanas de edad fueron expuestas a EE de baja frecuencia en presencia o ausencia de inhibidores de la vía propuesta. Se observó que el estímulo eléctrico de baja frecuencia resulta en una disminución de los niveles de RNAm de MCU, MICU1, MICU2 y EMRE, mientras que el EE de alta frecuencia no genera modificaciones. Las fibras musculares esqueléticas pre-incubadas con apirasa (enzima que degrada ATP) y xestospongina B (inhibidor de los receptores de IP3) previenen la disminución de los niveles de RNAm de MCU, MICU1, MICU2 y EMRE mediada por un EE de baja frecuencia. El ATP extracelular exógeno (agregado al medio de incubación) resulta en una disminución de los niveles de RNAm de MCU, MICU1, MICU2 y EMRE). Además, este efecto de EE no es prevenido por actinomicina D (inhibidor de la transcripción). Este trabajo contribuye a la comprensión de los mecanismos moleculares involucrados en la plasticidad muscular en respuesta a ejercicio físico y en particular, al rol de la mitocondria en estos mecanismos. / Muscular plasticity is the ability of the skeletal muscle cells of different external stimuli, modifying their phenotype. The frequency of electrical stimulation (ES) (in vitro as in vivo) induces the phenotypic transition of a muscle. Interestingly, low frequency ES induces rapid / slow phenotypic transition markers by a pathway dependent on the activation of IP3R. In addition, the mitochondrial Ca2 + uniporter has been established as a regulator of muscle trophism. We hypothesized that the regulation of mRNA levels of the mitochondrial Ca2 + uniporter and its regulatory proteins in response to low frequency EE is dependent on the activation of IP3R. Adult muscle fibers isolated from the flexor digitorium brevis muscle (fdb) of C57BL / 6J mice from 8 to 10 weeks of age were exposed to low frequency ES in the presence or absence of inhibitors of the proposed pathway. It was observed that the low frequency electrical stimulus results in a decrease in mRNA levels of MCU, MICU1, MICU2 and EMRE, while high frequency ES does not generate modifications. Skeletal muscle fibers pre-incubated with apirasa (enzyme that degrades ATP) and xestospongin B (inhibitor of IP3 receptors) prevent the decrease of mRNA levels of MCU, MICU1, MICU2 and EMRE mediated by a low frequency ES. Exogenous extracellular ATP (added to the incubation medium) results in a decrease in mRNA levels of MCU, MICU1, MICU2 and EMRE). In addition, this effect of ES is not prevented by actinomycin D (transcription inhibitor). This work contributes to the understanding of the molecular mechanisms involved in muscle plasticity in response to physical exercise and, in particular, to the role of mitochondria in these mechanisms. / 30/08/2019

Understanding how materials deform and break is a subject of critical importance in industry. At the same time, it requires from the knowledge of the basic processes governing the phenomenon and hence, fundamental physics research is a must. The presence of power law distributions in both temporal and spatial properties and the universality of the behavior seem to suggest that fracture and plasticity could be explained as some type of critical phenomena. This means that there should be some general principles that rule the process and that are more important than a detailed description of the interactions and atomic structure of the media. Hence, simplified theoretical approaches based on fundamental concepts can help to capture the essential ingredients in the system. This Thesis is devoted to the study of the deformation and failure of materials in the presence of disorder with the help of statistical mechanics tools and models.

Actualmente hay diversas corrientes investigadoras que han profundizado en el estudio del comportamiento mecánico de los materiales, dejando un apreciable cúmulo de experiencias aprovechables. No obstante, se encuentran innumerables interrogantes que aún subsisten sobre el conocimiento del hormigón, dentro de todo su rango de comportamiento.El trabajo desarrollado en esta la tesis, formula un "modelo constitutivo que permite simular el comportamiento de un material cohesivo-friccional", con especial énfasis en el hormigón. Las bases del modelo se encuentran en la "mecánica de los medios continuos", lo que permite presentar una formulación consistente sobre el comportamiento físico de los sólidos en general, y en particular de aquellos que resisten gracias a la acción conjunta de la cohesión y la fricción entre sus partículas granulares.Hasta el presente, se han desarrollado diversos modelos constitutivos, unos más potentes que otros; pero por norma general, cada modelo ha tratado de solucionar uno o más problemas, según sea la exigencia y la motivación que haya conducido a su desarrollo. El modelo constitutivo que aquí se presenta, como todos los ya formulados, tiene una estructura matemática limitada; pero está orientado a solucionar algunos aspectos que otros no han considerado: "El comportamiento total y unificado de procesos a compresión y/o tracción, considerando los respectivos fenómenos de aplastamiento y fisuración, a través de una única formulación teórica".Entre las características más destacadas del modelo que se presenta, se pueden citar las siguientes: Trata en forma unificada los procesos multiaxiales a tracción y compresión, mediante una formulación inelástica sólidamente fundada en la teoría matemática de la plasticidad y el daño.  Define entre sus variables internas, la variable de daño plástico y la cohesión, y permite, si fuese necesario, definir también como variables internas el rozamiento entre partículas, y la dilatancia. Estas variables internas, siguen una ley de evolución que depende del proceso elasto-plástico mismo, y de unas funciones que son ajustadas a partir de resultados experimentales uniaxiales.  Permite definir distintos tipos de criterios de discontinuidad inicial (fluencia inicial para los metales) y subsecuentes superficies de carga plástica, controladas por una regla de endurecimiento que tiene un sentido físico directo, estableciendo así los distintos estados elasto-plásticos consistentes. Trata el flujo plástico a través de una regla de normalidad, asociada a una superficie de potencial plástico, que puede o no coincidir con las de carga plástica. Esta función potencial es la que garantiza el control del fenómeno de dilatancia. Considera que los materiales no solo tienen distintos limites tensionales de falla a tracción y a compresión, sino también distingue para cada uno de estos procesos, deformaciones últimas diferentes. Esto se consigue mediante una generalización de la variable de endurecimiento plástico, que en este modelo se le ha dado el nombre de variable de daño plástico.  Permite simular el comportamiento multiaxial , a partir de datos que surgen de ensayos experimentales uniaxiales.  Trata el concepto de daño y su macro-direccionalidad, a partir del fenómeno de localización de deformaciones.  A modo informativo, obtiene el daño local (daño en un punto), y su dirección, mediante un post-procesamiento de resultados, una vez que se converge al estado de equilibrio. El coste de inclusión de una formulación constitutiva de este tipo, en un programa de elementos finitos de propósito general, capacitado para el cálculo no-lineal, no es excesivamente elevado, sino hasta relativamente simple.Además del modelo constitutivo de daño plástico, que conforma el tema central de la tesis, se presentan otros conceptos que le sirven de complemento. Entre ellos se encuentra una modificación de la función de Mohr-Coulomb y la formulación de distintas funciones de cohesión, con las que se han resuelto gran parte de los problemas de comprobación. Además, se formula una modificación simple y original sobre la técnica numérica de control de desplazamientos, desarrollada a través de un camino plano, que mejora la convergencia hacia la solución durante la resolución del sistema de ecuaciones no-lineales; y también se desarrolla una variante sobre el algoritmo de retroceso radial de Euler, que mejora la integración numérica de la ecuación constitutiva elasto-plástica para procesos que incluyen ablandamiento por deformación.Por último, con el objeto de ayudar y aclarar la lectura de la tesis, se agregan temas de conocimiento general que se desarrollan con un enfoque orientado hacia el modelo constitutivo que se propone. Estos son:  Una reseña sobre las propiedades básicas del hormigón. Un estado del arte sobre los modelos constitutivos más destacados. Una breve presentación de la teoría de la plasticidad clásica, y de algunos conceptos sobre el tratamiento numérico de un modelo constitutivo elasto-plástico genérico.

The energy dissipators are passive components that are incorporated into buildings and other structures undergoing dynamic excitations, especially earthquakes. Its purpose is to absorb the greatest part of the input energy, thus protecting the main structure. These devices are not a part of the main load-carrying system and therefore can be easily replaced after suffering serious damage. These devices are connected to the structure to be protected in such a way that they experience large strains under the action of the earthquakes; such strains produce the energy absorption. In building structures, the dissipators are installed in frames, usually in concentric bracing bars (either diagonal or chevron braces) since the interstory drifts generate significant distortions in these elements. Various types of dissipators have been proposed for building structures. Those based on yielding of metals, commonly known as hysteretic, are distinguished by their simplicity, economy and robustness; among them, the so-called buckling restrained braces have experienced a remarkable development because of their important advantages. The buckling restrained braces consist of concentric bracing bars composed by a slender steel core surrounded by a stockier casing, usually made of mortar and / or steel. It is crucial that there is a sliding interface between the core and the cover, to prevent relevant shear stress transfer. When the core is pulled or pushed it yields; the casing prevents the buckling of the core. These cycles of tensile and compressive yielding constitute the hysteresis loops through which the energy is dissipated. Despite relevant experience exists on buckling restrained braces (both on research and practical applications) many questions still remain unanswered. In particular, no reliable and accurate model of the structural behavior has been proposed. This lack prevents a deep understanding of the complex phenomena that occur during the operation of these elements, and hinders the development of innovative solutions. This work aims to improve the knowledge about the behavior of these devices, developing a comprehensive numerical model that opens the door for future developments. The results obtained with the proposed numerical model are compared with experimental results obtained at the University of Girona and the University of California.