Els concentrats de plasma (SDAP) i d'immunoglobulines (IC) són suplements dietètics destinats als animals de granja i que han estat proposats com alternativa a l'ús dels antibiòtics com a promotors del creixement. Un dels primers efectes descrits en els animals alimentats amb aquests suplements va ser l'increment de la taxa de creixement. Aquesta millora del creixement és deguda, en part, a que hi ha un augment del consum de pinso i a que es produeix una menor estimulació del sistema immunitari. Aquesta hipòtesi està recolzada per estudis que demostren que una activació immunitària produeix una reducció en la ingesta d'aliments, així com un increment de la utilització dels nutrients per part de les cèl·lules del sistema immunitari.En aquest treball, s'ha estudiat els efectes de la suplementació dietètica amb proteïnes plasmàtiques (concentrat de plasma i concentrat d'immunoglobulines) sobre diferents aspectes de la fisiologia intestinal en rates inflamades amb l'enterotoxina B d'Staphylococcus aureus (SEB). Els animals utilitzats han estat rates Wistar-Lewis mascles de 21 dies d'edat (deslletament). Aquests animals han estat alimentats durant 14 dies amb pinsos suplementats amb un 8% de concentrat de plasma (SDAP) o bé amb 4,7% de concentrat d'immunoglobulina (IC). Les rates han estat administrades intraperitonealment amb 50 μg de SEB els dies 30 i 33 i s'han sacrificat al cap de 48 h (35 dies).El SEB no modifica cap de les variables sistèmiques analitzades: ni immunoglobulina G (IgG) ni la IgA sèriques així com tampoc diferents variables hematològiques ni les diferents poblacions limfocitàries analitzades a la melsa. En canvi, les rates inflamades presenten un increment important en l'activació dels limfòcits T col·laboradors, tant a les plaques de Peyer (PP) com a ganglis limfàtics mesentèrics (GLM). Ambdós teixits estan implicats en la inducció de la resposta immunitària. Els animals inflamats amb SEB també mostren un increment del contingut d'aigua en femtes, infiltració de neutròfils a la mucosa intestinal i un increment de la permeabilitat capil·lar a la zona.El SEB també altera les funcions de barrera i d'absorció de nutrients. L'enterotoxina redueix l'expressió de proteïnes de la unió estreta i de la unió adherent (ZO-1 i β-catenina, respectivament), així com del transportador de la D-glucosa, afectant així tant la funció de permeabilitat com la d'absorció de nutrients.L'alimentació amb pinsos suplementats amb SDAP o IC evita l'efecte de l'enterotoxina sobre l'activació dels limfòcits T col·laboradors de les plaques de Peyer, sense prevenir l'activació dels limfòcits T dels ganglis limfàtics mesentèrics, ni la infiltració de neutròfils a la zona mucosal ni l'increment de la permeabilitat capil·lar de la zona. La suplementació dietètica amb SDAP (i en menor grau el IC) redueix el contingut d'aigua en femtes i atenua els efectes del SEB sobre l'epiteli, tant sobre l'absorció de nutrients com sobre l'expressió de proteïnes de les unions estreta i adherent.En resum, l'addició de concentrats de plasma a la dieta en l'etapa que segueix el deslletament afecta la distribució d'algunes poblacions limfocitàries durant la resposta a la inflamació induïda per una enterotoxina de S. aureus, que impedeix una activació exagerada del sistema immunitari; alhora, l'SDAP afavoreix l'absorció d'alguns nutrients energètics i la integritat de l'epiteli. Tot plegat recolza la hipòtesi que la suplementació dietètica amb SDAP millora l'aprofitament energètic dels nutrients i redueix la probabilitat que agents químics i infecciosos puguin penetrar a la circulació sanguínia a través de la barrera epitelial. / The aim of this study was to determine the potential modulatory effects of diets supplemented with spray-dried animal plasma (SDAP) or immunoglobulin concentrates (IC) on the of intestinal physiology of rats challenged with "Staphylococcus aureus enterotoxin B" (SEB). Lewis rats were fed diets containing 8% of SDAP, 4.7% of IC or milk proteins (Control diet) from postnatal day 21 (weaning) for 14 days. On days 30 and 33, rats were given SEB (50 μg; i.p.). SEB induced an intestinal inflammation characterized by effects on intestinal immune system, on barrier function and on nutrient absorption. SEB administered rats showed an increase in T lymphocytes activation (in particular T helper lymphocytes) in Peyer's Patches and in mesenteric lymph nodes, both responsible of immune response induction. Inflamed rats also showed an increase in water content in feces, neutrophil infiltration in intestinal mucosa, as well as an increase in local capillary permeability.SEB also alter barrier and nutrient absorption functions. The enterotoxin reduces the expression of proteins of the tight junction and of the adherent junction (ZO-1 and β-catenina, respectively), as well as the transporter of D-glucosa.Feeding with SDAP or IC supplementation prevents the effect of the enterotoxin on the activation of T helper lymphocytes in Peyer's patches. The dietary supplementation with SDAP (and in lower extent IC) reduces water content in feces and attenuates SEB effects on the epithelium, as well as on nutrients absorption and on the expression of proteins from tight and adherent junctions.In conclusion, the addition of plasma concentrates on feeding in the weaning period affects the distribution of some lymphocyte populations in the immune response to S. aureus, which prevents an overstimulation of intestinal immune system; at the same time, SDAP enhances the absorption of different energetic nutrients and the integrity of the epithelium. All in all supports the hypothesis that dietary supplementation with SDAP improves the nutrient intake and reduces the probability that chemic and infectious agents can enter to blood stream across the epithelial barrier. KEY WORDS: "Staphylococcus aureus", rat, intestinal inflammation, permeability, gut-associated immune tissue, SGLT-1, tight junction, spray-dried animal plasma, immunoglobulin concentrate, protein supplementation.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:59:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2110214 bytes, checksum: 4a28fa47726ea0c494b4de5c87f4f054 (MD5) Previous issue date: 2009-11-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Solanum agrarium Sendtner known popularly as babá , gogóia , and melancia da praia . In folk medicine, the decoction of its roots is used as abortive (AGRA, 1991). In a preliminary study, Santos et al. (2003) demonstrated that crude ethanolic extract of aerial parts from S. agrarium (SA-EtOH) showed non-selective spasmolytic activity on guinea-pig ileum and rat uterus. The aim of the study was evaluate on the cytotoxic potential of SA-EtOH in rats erythrocytes and to investigate the spasmolytic action mechanism on guinea-pig ileum and rat uterus. SA-EtOH extract showed moderate hemolytic activity only at concentration of 243 and 500 μg/mL (Emax = 21.2 ± 3.2%). On guinea-pig ileum, SA-EtOH extract inhibited the cumulative concentration-response curves to carbachol (CCh) and histamine, and these were shifted to the right, in a non-parallel manner, with depression of the maximal effect (Emax), suggesting a noncompetitive antagonism. SA-EtOH extract relaxed in a significant and concentration dependent manner the ileum pre-contracted with 40 mM KCl (EC50 = 17.4 ± 3.5 μg/mL), 10-6 M CCh (EC50 = 119.4 ± 24.3 μg/mL) or 10-6 M histamine (EC50 = 18.7 ± 4.6 μg/mL), suggesting that SA-EtOH extract could be acting on voltage-gated Ca2+ channels (Cav). This assumption was confirmed by observation that SA-EtOH extract antagonized the CaCl2 induced contractions in the depolarizing medium without Ca2+. The finding that SA-EtOH extract relaxed (EC50 = 187.2 ± 27.3 μg/mL) the guinea-pig ileum pre-contracted with S-(-)-BAY K8644 suggests that the Ca2+ channel subtype involved is the CaV1. As the SA-EtOH extract was more potent in relaxing the body pre-contracted with KCl than by S-(-)-Bay K8644, it is suggestive of indirect blockade of the Cav1. We decided to investigate the participation of K+ channels in the spasmolytic action of SA-EtOH extract. The relaxation curve induced by SA-EtOH extract was rightward displacement only in the presence of tetraethylammonium (TEA+) 1 mM, this concentration is a selective blocker of the large conductance clacium-activated K+ channels (BKca) (EC50 = 37.7 ± 4.9 μg/mL) and 4-aminopyridine, selective blocker of the voltage activated K+ channels (Kv) (EC50 = 48.9 ± 6.2 μg/mL). On rat uterus, SA-EtOH extract inhibited the cumulative concentration-response curves to oxytocin, and these were shifted to the right, in a non-parallel manner, with depression of the maximal effect (Emax) suggesting a noncompetitive antagonism. SA-EtOH extract did not effective at relax the uterus pre-contracted with 60 mM KCl (Emax = 10.5 ± 5.0%), however relaxed in a significant and concentration dependent manner the rat uterus pre-contracted with 10-2 UI/mL (EC50 = 56.3 ± 8.2 μg/mL). Therefore, suggesting that SA-EtOH extract could be promoting its spasmolytic effect of indirect blockade influx Ca2+ by Cav, as observed in guinea-pig ileum. However, the relaxation curve induced by SA-EtOH extract was rightward displacement only in the presence of glibenclamide (EC50 = 124.8 ± 21.0 μg/mL), selective blocker of the ATP-sensitive K+ channels (KATP), different from that observed in guinea-pig ileum. These results suggest that SA-EtOH extract is not promoting the membrane injury on rat erythrocytes and that the spasmolytic action mechanism of SA-EtOH extract involves modulation/activation of BKCa and KV on guinea-pig ileum, and of KATP on rat uterus. / Solanum agrarium Sendtner é conhecida popularmente por babá , gogóia e melancia da praia . O decocto da raiz é empregado popularmente como abortivo (AGRA, 1991). Em estudos anteriores, Santos et al., (2003) demonstraram que o extrato etanólico bruto obtido das partes aéreas de S. agrarium (SA-EtOH) apresentou atividade espasmolítica não seletiva em íleo de cobaia e útero de rata. O objetivo desse estudo foi avaliar o potencial citotóxico do extrato SA-EtOH em eritrócitos de rato e investigar o mecanismo de ação espasmolítica em íleo de cobaia e útero de rata. O extrato SA-EtOH apresentou uma atividade hemolítica moderada apenas nas concentrações de 243 e 500 μg/mL (Emax = 21,2 ± 3,2%). Em íleo de cobaia, o extrato SA-EtOH inibiu as curvas cumulativas ao carbacol (CCh) e à histamina e estas foram desviadas para a direita de maneira não paralela com redução do Emax, sugerindo um antagonismo não competitivo. O extrato SA-EtOH relaxou de maneira dependente de concentração e significante o íleo de cobaia pré-contraído com 40 mM de KCl (CE50 = 17,4 ± 3,5 μg/mL), ou com 10 6 M de CCh (CE50 = 119,4 ± 24,3 μg/mL) ou de histamina (CE50 = 18,7 ± 4,6 μg/mL), sugerindo que o extrato SA-EtOH deve estar agindo bloqueando os canais de Ca2+ dependentes de voltagem (CaV). A confirmação desta hipótese veio com a observação de que o extrato SA-EtOH antagonizou as contrações induzidas por CaCl2 em meio despolarizante nominalmente sem Ca2+. O fato do extrato SA-EtOH ter relaxado (CE50 = 187,2 ± 27,3 μg/mL) o íleo pré-contraído com S-(-)-BAY K 8644 sugere que o canal de Ca2+ envolvido é o tipo CaV1. Como a potência relaxante do extrato SA-EtOH foi maior quando o órgão foi pré-contraído com KCl do que pelo S-(-)-Bay K8644, isto é sugestivo de que há um bloqueio indireto dos Cav1. Decidiu-se investigar a participação dos canais de K+ na ação espasmolítica do SA-EtOH. A curva de relaxamento induzida pelo extrato SA-EtOH foi desviada para direita apenas na presença de tetraetilamônio (TEA+) 1 mM, nessa concentração um bloqueador dos canais de K+ ativados por Ca2+ de grande condutância (BKCa) (CE50 = 37,7 ± 4,9 μg/mL) e na de 4-aminopiridina, bloqueador dos canais de K+ operados por voltagem (KV) (CE50 = 48,9 ± 6,2 μg/mL). Em útero de rata, o extrato SA-EtOH inibiu as curvas cumulativas à ocitocina e esta foi desviada para a direita de maneira não paralela com redução do Emax, sugerindo um antagonismo não competitivo. O extrato SA-EtOH não foi eficaz em relaxar o útero pré-contraído com 60 mM de KCl (Emax = 10,5 ± 5,0%), entretanto relaxou de maneira dependente de concentração o útero pré-contraído com 10-2 UI/mL ocitocina (CE50 = 56,3 ± 8,2 μg/mL). Diante deste fato, pode-se sugerir que o extrato SA-EtOH pode estar promovendo seu efeito espasmolítico pelo bloqueio indireto do influxo de Ca2+ através dos CaV, assim como o observado em íleo de cobaia. Entretanto, a curva de relaxamento induzida pelo extrato SA-EtOH foi desviada para direita apenas na presença de glibenclamida (CE50 = 124,8 ± 21,0 μg/mL), bloqueador seletivo dos canais de K+ sensíveis ao ATP (KATP), diferente do observado em íleo de cobaia. Esses resultados são sugestivos de que o extrato SA-EtOH não esteja promovendo injúrias a membrana dos eritrócitos de ratos e que o mecanismo de ação espasmolítica do extrato SA-EtOH se dá pela modulação/ativação dos BKCa e KV em íleo de cobaia e pelos KATP em útero de rata.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-09-12T13:51:31Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2565770 bytes, checksum: 9a17a1e982b430cc6e63bdb785f2ce92 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-12T13:51:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2565770 bytes, checksum: 9a17a1e982b430cc6e63bdb785f2ce92 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Lippia microphylla Cham. (Verbenaceae), known as “alecrim-do-mato”, “alecrim-de-tabuleiro” and “alecrim-pimenta”, is populary used as antiseptic or to treat respiratory disorders. From its leaves, the essential oil (LM-OE) was extracted, that, according to Silva (2013), presented tocolytic effect on rat, with a probably indirect inhibition of Ca2+ influx through voltage-gated calcium channels (CaV). Thus, the aim of this work was to characterize the tocolytic action mechanism of LM-OE on rat. Isometric contractions were recorded to determine and compare the relative efficacy and potency (n = 5). Considering that the NO pathway can negatively modulate the CaV, we decided to evaluate this participation on rat uterus pre-contracted by oxytocin. For that, it was employed L-NAME, a non-selective inhibitor of NO synthase (NOS). The results show that the tocolytic potency of LM-OE (EC50 = 2.7 ± 0.6 μg/mL) was approximately 9.5-fold attenuated in the presence of L-NAME (EC50 = 25.6 ± 3.9 μg/mL). Furthermore, this reduction was reversed in the presence of the L-arginine (EC50 = 6.2 ± 1.7 μg/mL), a NOS substrate, and simultaneous presence of the L-arginine and L-NAME (EC50 = 7.2 ± 1.4 μg/mL), confirming the participation of NO pathway in the tocolytic action of LM-OE. Similarly, the relaxant potency of LM-OE was approximately 3.7-fold reduced in the presence of ODQ (EC50 = 10.1 ± 0.9 μg/mL), a soluble guanylate cyclase (sGC) inhibitor, and 3.3-fold in the presence of Rp-8-Br-PET-cGMPS (EC50 = 8.9 ± 0.9 μg/mL), a protein kinase G (PKG) inhibitor. Thus, LM-OE positively modulates the NO/sGC/PKG pathway to promote its tocolytic effect on rat. Given that this pathway can activate the K+ channels, it was questioned if these channels would be involved on tocolytic effect of LM-OE. To confirm this hypothesis, experiments were made in the presence of CsCl, a non-selective K+ channels blocker, and it was observed that the concentration-response curve of LM-OE (EC50 = 2.7 ± 0.6 μg/mL) was rightward shifted with an approximately 4.3-fold reduction on its relaxant potency, confirming the participation of K+ channels on tocolytic effect of essential oil. In order to verify the subtypes involved, it was employed selective blockers of K+ channels. Control concentration-response curve was also shifted to the right and the tocolytic potency of LM-OE was attenuated in the presence of tetraethylammonium (EC50 = 10.5 ± 0.3 μg/mL), apamin (EC50 = 10.0 ± 1.0 μg/mL), 4-aminopyridine (EC50 = 12.4 ± 2.0 μg/mL) and glibenclamide (EC50 = 9.7 ± 0.9 μg/mL), the large (BKCa) and small conductance (SKCa) calcium-activated, voltage-gated (KV) and adenosine triphosphate-sensitive (KATP) potassium channels blockers, respectively. Moreover, LM-OE had its tocolytic potency reduced in the same intensity when these four blockers were simultaneously incubated (EC50 = 16.6 ± 2.6 μg/mL), not observing synergistic effect. Therefore, the tocolytic action mechanism of LM-OE on rat involves the positive modulation of the NO/sGC/PKG/K+ channels pathway, suggesting the blockade of calcium influx through CaV, leading to the relaxation of uterine smooth muscle. / Lippia microphylla Cham. (Verbenaceae), conhecida como “alecrim-do-mato”, “alecrim-de-tabuleiro” e “alecrim-pimenta”, é usada popularmente como antisséptico ou para tratar distúrbios respiratórios. Das folhas dessa espécie foi extraído o óleo essencial (LM-OE) que, de acordo com Silva (2013), apresentou efeito tocolítico em útero isolado de rata, indicando uma provável inibição indireta do influxo de Ca2+ através dos canais de cálcio dependentes de voltagem (CaV). Diante disso, o objetivo deste trabalho foi caracterizar o mecanismo de ação tocolítica do LM-OE em rata. As contrações isométricas foram monitoradas para determinar e comparar a eficácia e a potência relativas (n = 5). Tendo em vista que os CaV podem ser modulados negativamente pela via do óxido nítrico (NO), decidiu-se avaliar a participação dessa via em útero de rata pré-contraído com ocitocina. Para tanto, utilizou-se L-NAME, um inibidor não seletivo de sintase do NO (NOS). Os resultados evidenciaram que a potência tocolítica do LM-OE (CE50 = 2,7 ± 0,6 μg/mL) foi reduzida em aproximadamente 9,5 vezes, na presença de L-NAME (CE50 = 25,6 ± 3,9 μg/mL), sendo essa redução revertida na presença de L-arginina (CE50 = 6,2 ± 1,7 μg/mL), substrato para a NOS, e na presença simultânea de L-arginina e de L-NAME (CE50 = 7,2 ± 1,4 μg/mL), confirmando o envolvimento da via do NO na ação tocolítica do LM-OE. Semelhantemente, a potência relaxante do LM-OE foi reduzida em aproximadamente 3,7 vezes na presença de ODQ (CE50 = 10,1 ± 0,9 μg/mL), inibidor de ciclase de guanilil solúvel (sGC), e 3,3 vezes na presença de Rp-8-Br-PET-cGMPS (CE50 = 8,9 ± 0,9 μg/mL), inibidor de proteína cinase G (PKG). Sendo assim, o LM-OE modula positivamente a via do NO/sCG/PKG para promover seu efeito tocolítico em rata. Uma vez que essa via pode ativar canais de K+, questionou-se se esses canais estariam participando do efeito tocolítico do LM-OE. Para confirmar essa hipótese, foram realizados experimentos na presença de CsCl, bloqueador não seletivo de canais de K+, e observou-se que a curva concentração-resposta do LM-OE (CE50 = 2,7 ± 0,6 μg/mL) foi desviada para a direita com redução da potência relaxante (CE50 = 11,7 ± 1,5 μg/mL) em aproximadamente 4,3 vezes, confirmando a participação dos canais de K+ no efeito tocolítico do óleo essencial. Para verificar quais seriam esses subtipos de canais utilizou-se bloqueadores seletivos. A curva controle concentração-resposta também foi desviada para a direita e a potência tocolítica reduzida na presença de tetraetilamônio (CE50 = 10,5 ± 0,3 μg/mL), de apamina (CE50 = 10,0 ± 1,0 μg/mL), de 4-aminopiridina (CE50 = 12,4 ± 2,0 μg/mL) e de glibenclamida (CE50 = 9,7 ± 0,9 μg/mL), bloqueadores de canais de potássio: ativados por cálcio de grande (BKCa) e de pequena condutância (SKCa), dependentes de voltagem (KV) e sensíveis ao trifosfato de adenosina (KATP), respectivamente. Ademais, o LM-OE teve sua potência tocolítica reduzida quando esses quatro bloqueadores foram pré-incubados simultaneamente (CE50 = 16,6 ± 2,6 μg/mL), não sendo observado efeito sinérgico. Assim, o mecanismo de ação tocolítica do LM-OE em rata envolve a modulação positiva da via NO/sGC/PKG/canais de K+, sugerindo o bloqueio do influxo de cálcio via CaV e, consequentemente, o relaxamento do músculo liso uterino.

Abstract Image acquisition devices are always subject to physical limitations that often manifest as distortions in the appearance of the captured image. The most common types of distortions can be divided into two categories: geometric and radiometric distortions. Examples of the latter ones are: changes in brightness, contrast, or illumination, sensor noise and blur. Since image blur can have many different causes, it is usually not convenient and also computationally expensive to develop ad hoc algorithms to correct each specific type of blur. Instead, it is often possible to extract a blur-invariant representation of the image, and utilize such information to make algorithms that are insensitive to blur. The work presented here mainly focuses on developing techniques for the extraction and the application of blur-invariant operators. This thesis contains several contributions. First, we propose a generalized framework based on group theory to constructively generate complete blur-invariants. We construct novel operators that are invariant to a large family of blurs occurring in real scenarios: namely, those blurs that can be modeled by a convolution with a point-spread function having rotational symmetry, or combined rotational and axial symmetry. A second important contribution is represented by the utilization of such operators to develop an algorithm for blur-invariant translational image registration. This algorithm is experimentally demonstrated to be more robust than other state-of-the-art registration techniques. The blur-invariant registration algorithm is then used as pre-processing steps to several restoration methods based on image fusion, like depth-of-field extension, and multi-channel blind deconvolution. All the described techniques are then re-interpreted as a particular instance of Wiener deconvolution filtering. Thus, the third main contribution is the generalization of the blur-invariants and the registration techniques to color images, by using respectively a representation of color images based on quaternions, and the quaternion Wiener filter. This leads to the development of a blur-and-noise-robust registration algorithm for color images. We observe experimentally a significant increase in performance in both color texture recognition, and in blurred color image registration. / Tiivistelmä Kuvauslaitteet ovat aina fyysisten olosuhteiden rajoittamia, mikä usein ilmenee tallennetun kuvan ilmiasun vääristyminä. Yleisimmät vääristymätyypit voidaan jakaa kahteen kategoriaan: geometrisiin ja radiometrisiin distortioihin. Jälkimmäisestä esimerkkejä ovat kirkkauden, kontrastin ja valon laadun muutokset sekä sensorin kohina ja kuvan sumeus. Koska kuvan sumeus voi johtua monista tekijöistä, yleensä ei ole tarkoitukseen sopivaa eikä laskennallisesti kannattavaa kehittää ad hoc algoritmeja erityyppisten sumeuksien korjaamiseen. Sitä vastoin on mahdollista erottaa kuvasta sumeuden invariantin edustuma ja käyttää tätä tietoa sumeudelle epäherkkien algoritmien tuottamiseen. Tässä väitöskirjassa keskitytään esittämään, millaisia eri tekniikoita voidaan käyttää sumeuden invarianttien operaattoreiden muodostamiseen ja sovellusten kehittämiseen. Tämä opinnäyte sisältää useammanlaista tieteellistä vaikuttavuutta. Ensiksi, väitöskirjassa esitellään ryhmäteoriaan perustuva yleinen viitekehys, jolla voidaan generoida sumeuden invariantteja. Konstruoimme uudentyyppisiä operaattoreita, jotka ovat monenlaiselle kuvaustilanteessa ilmenevälle sumeudelle invariantteja. Kyseessä ovat ne rotationaalisesti (ja/tai aksiaalisesti) symmetrisen sumeuden lajit, jotka voidaan mallintaa pistelähteen hajaantumisen funktion (PSF) konvoluutiolla. Toinen tämän väitöskirjan tärkeä tutkimuksellinen anti on esitettyjen sumeuden invarianttien operaattoreiden hyödyntäminen algoritmin kehittelyssä, joka on käytössä translatorisen kuvan rekisteröinnissä. Tällainen algoritmi on tässä tutkimuksessa osoitettu kokeellisesti johtavia kuvien rekisteröintitekniikoita robustimmaksi. Sumeuden invariantin rekisteröinnin algoritmia on käytetty esiprosessointina tässä tutkimuksessa useissa kuvien restaurointimenetelmissä, jotka perustuvat kuvan fuusioon, kuten syväterävyysaluelaajennus ja monikanavainen dekonvoluutio. Kaikki kuvatut tekniikat ovat lopulta uudelleen tulkittu erityistapauksena Wienerin dekonvoluution suodattimesta. Näin ollen tutkimuksen kolmas saavutus on sumeuden invarianttien ja rekisteröintiteknikoiden yleistäminen värikuviin käyttämällä värikuvien kvaternion edustumaa sekä Wienerin kvaternion suodatinta. Havaitsemme kokeellisesti merkittävän parannuksen sekä väritekstuurin tunnistuksessa että sumean kuvan rekisteröinnissä.

En esta Tesis Doctoral se ha estudiado en modelos experimentales el potencial antihipertensivo de dos tipos de péptidos bioactivos: péptidos derivados de distintas zonas de la secuencia de la lactoferrina bovina (LF), incluido su dominio antimicrobiano lactoferricina (LfcinB), y heptapéptidos obtenidos mediante diseño racional a partir de hexapéptidos parentales. Se han realizado tres tipos de ensayos: ensayos in vitro para determinar los efectos inhibitorios sobre la actividad de la enzima conversora de la angiotensina I (ECA); ensayos funcionales ex vivo, usando segmentos arteriales aislados de conejo, para analizar los efectos inhibitorios de los péptidos sobre la vasoconstricción ECA-dependiente producida por angiotensina I (Ang I); y ensayos in vivo mediante la administración de los péptidos a ratas espontáneamente hipertensas (SHR) para estudiar los efectos antihipertensivos. En algunos casos, también se han realizado ensayos in vitro para determinar el potencial efecto tóxico de los péptidos no naturales y de digestión gastrointestinal simulada para analizar la biodisponibilidad de los péptidos. Se obtuvieron péptidos derivados de LfcinB mediante elongaciones tanto del extremo C-t como del N-t del péptido LfcinB20-25 (RRWQWR). Estos péptidos mostraron diferentes potencias de inhibición de la actividad ECA in vitro, e inhibieron la vasoconstricción ECA-dependiente ex vivo. No se encontró una clara correlación entre los resultados in vitro y ex vivo. Solamente LfcinB20-25 y un fragmento derivado (WQ) producido mediante digestión gastrointestinal simulada mostraron efectos antihipertensivos in vivo. Sin embargo, el fragmento no mostró efecto inhibidor de la vasoconstricción ECA-dependiente en contraste con LfcinB20-25. Por otro lado, se preparó un hidrolizado de lactoferrina bovina con pepsina y se ultrafiltró para enriquecerlo en péptidos con peso molecular menor de 3 kDa (LFH<3kDa). Este hidrolizado mostró efectos antihipertensivos mantenidos hasta 24 h tras la administración oral. LFH<3kDa se fraccionó y se identificaron 38 péptidos de los cuales se sintetizaron los 11 péptidos más abundantes. Tres de estos péptidos (LIWKL, RPYL y LNNSRAP) mostraron diferentes grados de inhibición de la actividad ECA in vitro y efectos antihipertensivos in vivo, aunque solamente dos de ellos, LIWKL y RPYL, mostraron efectos inhibidores de la vasoconstricción ECA-dependiente ex vivo. Por último, seis heptapéptidos mostraron diferentes grados de inhibición de la actividad ECA in vitro y de la vasoconstricción ECA-dependiente, pero no de la vasoconstricción ECA-independiente producida por angiotensina II. Los heptapétidos PACEI50L (RKWHFLW) y PACEI52L (RKWLFHW), y el hexapéptido parental PACEI32L (RKWHFW), mostraron efectos antihipertensivos in vivo, sin afectar a la presión arterial en ratas normotensas. Los péptidos sintetizados con D-aminoácidos mostraron mucho menos efecto inhibidor de la actividad ECA in vitro, no tuvieron efecto ex vivo, y mostraron efectos antihipertensivos in vivo tras administración intravenosa pero no oral. La toxicidad de estos péptidos no naturales para reducir la viabilidad celular in vitro se mostró a concentraciones milimolares, mucho más altas que las concentraciones micromolares con efecto inhibidor de la actividad ECA. En conclusión, se ha demostrado el potencial antihipertensivo de un péptido derivado de la lactoferricina (LfcinB20-25), de un hidrolizado con pepsina de la lactoferrina enriquecido en péptidos de bajo peso molecular (LFH<3kDa), de péptidos contenidos en dicho hidrolizado procedentes de otras zonas de la lactoferrina diferentes de LfcinB (LIWKL, RPYL y LNNSRAP), y de hexa- y heptapéptidos obtenidos mediante diseño racional (PACEI32L, PACEI50L y PACEI52L). En la mayor parte de ellos, el efecto antihipertensivo se asocia a su efecto vasoactivo por su capacidad para inhibir la actividad ECA / Ruiz Giménez, P. (2013). Efecto antihipertensivo, mediante inhibición de la enzima conversora de angiotensina I, de péptidos derivados de lactoferrina bovina y péptidos diseñados racionalmente [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/31123 / TESIS

[ES] La neurociencia es un campo que abarca muchas especialidades. El objetivo de esta tesis es subsanar algunas carencias tecnológicas que existen en los métodos actuales de experimentación animal en neurociencia. En esta tesis, se presentan seis proyectos, que tendrán como objetivo mejorar el "Principio de las tres R", el cual fue enunciado por los biólogos ingleses W. M. S. Russell y R. L. Burch, durante la experimentación animal. El comportamiento es uno de los aspectos más importantes de la vida animal. Depende de los vínculos entre los animales, sus sistemas nerviosos y sus entornos. Para estudiar el comportamiento de los animales de laboratorio, se necesitan varias herramientas, pero una herramienta de seguimiento es esencial para llevar a cabo un estudio de comportamiento exhaustivo. Varias herramientas de seguimiento visual están actualmente disponibles. Sin embargo, todas tienen algunos inconvenientes. Por ejemplo, en una situación en la que un animal está dentro de una madriguera o cerca de otros animales, las cámaras de rastreo (tracking) no siempre pueden detectar la ubicación precisa o el movimiento del animal. Por esta razón, los entornos enriquecidos para intentar recrear el hábitat natural de los animales en experimentación no pueden utilizarse, ya que los datos recopilados son insuficientes/inexactos. Con la finalidad de mejorar los experimentos de tracking RFID Assisted Tracking Tile (RATT) es presentado en esta tesis. RATT es un sistema de seguimiento basado en tecnología de identificación pasiva de radiofrecuencia (RFID) y está compuesto por baldosas electrónicas con las que se puede construir una gran superficie, sobre la cual los animales pueden moverse libremente. Esto permite la identificación más precisa de los animales, así como el seguimiento de sus movimientos. Este sistema, que también se puede combinar con un sistema de seguimiento con cámaras, allana el camino para estudios completos de comportamiento en entornos enriquecidos. Dada la capacidad de rastrear animales y, por lo tanto, realizar experimentos de comportamiento exhaustivos, es posible observar cómo se comportan los sujetos desde un punto de vista externo. Sin embargo, si queremos comprender lo que sucede en el cerebro de estos sujetos, es necesario aplicar otras técnicas de análisis, por ejemplo, el estudio de señales dependientes del nivel de oxígeno en la sangre (BOLD, por sus siglas en inglés). Las señales BOLD se basan en las respuestas vasculares a la activación neuronal y se utilizan ampliamente en estudios de investigación clínicos y preclínicos. En entornos preclínicos, los animales suelen ser anestesiados. Sin embargo, los anestésicos causan cambios en la fisiología de los animales, p. Ej. hipotermia, y esto tiene el potencial de alterar las señales funcionales de MRI (fMRI). Para evitar la hipotermia en roedores anestesiados, se presenta TherMouseDuino. Este es un sistema de control automático de temperatura de código abierto, que reduce las fluctuaciones de la temperatura, lo que proporciona condiciones sólidas para realizar experimentos de resonancia magnética funcional. En los cursos de biología y neurociencia, la anatomía del cerebro se enseña generalmente utilizando imágenes de resonancia magnética (IRM) o secciones histológicas de diferentes planos. Estos muestran las áreas macroscópicas más importantes en el cerebro de un animal. Sin embargo, este método no es dinámico ni intuitivo. En esta tesis se presenta un cerebro de rata impreso en 3D con fines educativos. La manipulación manual de la estructura, facilitada por la ampliación de sus dimensiones, junto con la capacidad de desmontar el "cerebro" en algunas de sus partes principales, facilita la comprensión de la organización 3D del sistema nervioso. Este es un método alternativo y mejorado para enseñar a los estudiantes en general y a los biólogos, en particular, la anatomía del cerebro de rata. / [CA] La neurociència és un camp que abasta moltes especialitats. L'objectiu d'aquesta tesi és esmenar algunes manques tecnològiques que existeixen en els mètodes actuals d'experimentació animal en neurociència. En aquesta tesi, es presenten sis projectes, que tindran com a objectiu millorar el "Principi de les tres R", el qual va ser enunciat pels biòlegs anglesos W. M. S. Russell i R. L. Burch, durant l'experimentació animal. El comportament és un dels aspectes m'és importants de la vida animal. Depèn dels vincles entre els animals, els seus sistemes nerviosos i els seus entorns. Per estudiar el comportament dels animals de laboratori, es necessiten diverses eines, però` una eina de seguiment és essencial per a dur a terme un estudi de comportament exhaustiu. Diverses eines de seguiment visual estan actualment disponibles. No obstant això, totes tenen alguns inconvenients. Per exemple, en una situació en la qual un animal esta` dins d'un cau o prop d'altres animals, les cambres de rastreig (tracking) no sempre poden detectar la ubicació precisa o el moviment de l'animal. Per aquesta raó, els entorns enriquits per a intentar recrear l'hàbitat natural dels animals en experimentació no poden utilitzar-se, ja que les dades recopilades són insuficients/inexactes. Amb la finalitat de millorar els experiments de tracking/seguiment RFID Assisted Tracking Tile (RATT) és presentat en aquesta tesi. RATT es un sistema de seguiment basat en tecnologia d'identificació passiva de radiofreqüència (RFID) i esta` compost per rajoles electròniques amb les quals es pot construir una gran superfície, sobre la qual els animals poden moures lliurement. Això permet la identificació més precisa dels animals, així com el seguiment dels seus moviments. Aquest sistema, que també es pot combinar amb un sistema de seguiment amb cambres, aplana el camí per a estudis complets de comportament en entorns enriquits. Donada la capacitat de rastrejar animals i, per tant, realitzar experiments de comportament exhaustius, és possible observar com es comporten els subjectes des d'un punt de vista extern. No obstant això, si volem comprendre el que succeeix en el cervell d'aquests subjectes, és necessari aplicar altres tècniques d'anàlisis, per exemple, l'estudi de senyals dependents del nivell d'oxigen en la sang (BOLD, per les seues sigles en anglès). Els senyals BOLD es basen en les respostes vasculars a l'activació neuronal i s'utilitzen àmpliament en estudis d'investigació clínics i preclínics. En entorns preclínics, els animals solen ser anestesiats. No obstant això, els anestèsics causen canvis en la fisiologia de els animals, per exemple hipotèrmia, i això te el potencial d'alterar els senyals funcionals de MRI (fMRI). Per a evitar la hipotèrmia en rosegadors anestesiats, es presenta TherMouseDuino. Aquest és un sistema de control automàtic de temperatura de codi obert, que redueix les fluctuacions de la temperatura, la qual cosa proporciona condicions solides per a realitzar experiments de ressonància magnètica funcional. En els cursos de biologia i neurociència, l'anatomia del cervell s'ensenya generalment utilitzant imatges de ressonància magnètica (IRM) o seccions histològiques de diferents plans. Aquests mostren les àrees macroscòpiques més importants en el cervell de un animal. No obstant això, aquest mètode no és dinàmic ni intuïtiu. En aquesta tesi es presenta un cervell de rata imprès en 3D amb finalitats educatius. La manipulació manual de l'estructura, facilitada per l'ampliació de les seues dimensions, juntament amb la capacitat de desmuntar el "cervell" en algunes de les seues parts principals, facilita la comprensió de l'organització 3D del sistema nerviós. Aquest és un mètode alternatiu i millorat per a ensenyar a els estudiants en general i als biòlegs, en particular, l'anatomia del cervell de rata. / [EN] Neuroscience is a field that covers many specialties. The objective of this thesis is to correct some technological deficiencies that exist in current methods of animal experimentation in neuroscience. In this thesis, six projects are presented, which will aim to improve the "Principle of the three Rs" in animal experimentation enunciated by the English biologists W. M. S. Russell and R. L. Burch. In the present era of impressive progress in neuroscience, it is still not arguable that a complete understanding of the brain cannot be possible without a comparable understanding of animal behavior. In order to study the behavior of laboratory animals, various tools are needed, being a reliable tracking system one of the most important to follow large populations of individual subjects that interact in complex manners. Several visual tracking tools are currently available. However, they all have some drawbacks. For example, in a situation where an animal is inside a cave, or is in close proximity to other animals, tracking cameras cannot always detect the precise location or movement of the animal. For this reason, environments that have been enriched in order to attempt to recreate the natural habitat of the animals under experiment, cannot be used, as the data gathered is insufficient/inaccurate. In order to improve the current tracking systems , the RATT is presented. RATT is a tracking system based on passive RFID technology and it is composed of electronic tiles. Using several tiles, a large surface area, on which the animals can move freely, can be built. This enables the more accurate identification of the animals, as well as the tracking of their movements. This system, which can also be combined with a visual tracking system, paves the way for complete behavioral studies in enriched environments. Given the ability to track animals and thus conduct thorough behavioral experiments, it is possible to observe how the subjects behave from an external viewpoint. However, if we want to understand what is going on in the brains of these subjects, it is necessary to apply other analysis techniques, for example the study of BOLD signals. BOLD signals are based on vascular responses to neuronal activation and are used extensively in clinical and preclinical research studies. In preclinical settings, animals are usually anesthetized. However, anesthetics cause changes in the physiology of the animals, e.g. hypothermia, and this has the potential to disrupt fMRI signals. In order to avoid hypothermia in anesthetized rodents, TherMouseDuino is presented. This is an Open-Source automatic temperature control system, which reduces temperature fluctuations, thus providing robust conditions in which to perform fMRI experiments. In biology and neuroscience courses, brain anatomy is generally taught using MRI or histological sections of different planes. These show the most important macroscopic areas in an animals' brain. However, this method is neither dynamic nor intuitive. An anatomical 3D printed rat brain with educative purposes is presented in this thesis. Hand manipulation of the structure, facilitated by the scaling up of its dimensions, together with the ability to dismantle the "brain" into some of main its constituent parts, facilitates the understanding of the 3D organization of the nervous system. This is an alternative and improved method for teaching students in general and biologists, in particular, the rat brain anatomy. / This work was supported in part by the Spanish Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) and FEDER funds under grants BFU2015-64380-C2-2-R (D.M.) and BFU2015-64380-C2-1-R, by EU Horizon 2020 Program 668863-SyBil-AA grant (S.C.). S.C. acknowledges financial support from the Spanish State Research Agency, through the “Severo Ochoa” Programme for Centres of Excellence in R&D (ref. SEV-2013-0317) and by a grant “Ayudas para la formación de personal investigador (FPI)” from the Vicerrectorado de Investigación, Innovación y Transferencia of the Universitat Politècnica de València. / Quiñones Colomer, DR. (2019). Developing preclinical devices for neuroscience research in the fields of animal tracking, fMRI acquisition, and 3D histology cutting [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/118795 / TESIS

傳統的保險人在面對保險契約所承保的風險時，常會藉由國際上的再保險市場來分散其保險風險。由於所承保險事件的不確定性，保險人需要謹慎小心評估其保險風險並將承保風險轉移至再保險人。再保險有兩種主要的保險型式，可區分成比例再保契約及超額損失再保契約，保險人將利用這些再保險契約來分散求償給付時的損失，加強保險人本身的財務清償能力。 本研究，主要在於建構未來損失求償幅度或頻率的預測分佈並模擬未來支付求償的損失。簡單重點重複抽樣法是一種從危險參數的驗後分佈中抽樣的抽樣方法。然而，蒙地卡羅模擬是一種利用大量電腦運算計算近似預測分佈的逼近方法。利用被選取危險參數的驗前分佈來模擬其驗後分佈，並建構可能的承保危險參數結構，將基於馬可夫鏈蒙地卡羅理論的吉普生抽樣方法決定最適自留額，同時運用於再保險合約決策擬定過程。 最後，考慮於不同的再保險契約下來衡量再保險人的自負財務風險。基本上我們研究的對象是針對保險人所承保的風險，再藉由上述的方法來模擬、近似以量化所衍生的財務風險。這將有助於保險人清楚地瞭解其承保的風險，並對其承保業務做妥善的財務風險管理。本研究提供保險人具體的模型建構方法並對此建構技巧做詳細說明及實證分析。 / Insurers traditionally transfer their insurance risk through the international reinsurance market. Due to the uncertainty of these insured risks, the primary insurer need to carefully evaluate the insured risk and further transfer these risks to his ceding reinsurers. There are two major types of reinsurance, i.e. pro rata treaty and excess of loss treaty, used in protecting the claim losses. In this article, the predictive distribution of the claim size is constructed to monitor the future claim underwriting losses based on the reinsurance agreement. Simple Importance Resampling (SIR) are employed in sampling the posterior distribution of risk parameters. Then Monte Carlo simulations are used to approximate the predictive distribution. Plausible prior distributions of these risk parameters are chosen in simulation its posterior distribution. Markov chain Monte Carlo (MCMC) method using Gibbs sampling scheme is also performed based on possible parametric structures. Both the pro rata and excess of loss treaties are investigated to quantify the retention risks of the ceding reinsurers. The insurance risks are focused in our model. Through the implemented model and simulation techniques, it is beneficial for the primary insurer in projecting his underwriting risks. The results show a significant advantage and flexibility using this approach in risk management. This article outlines the procedure of building the model. Finally a practical case study is performed for numerical illustrated.

Los receptores &#946;-adrenérgicos (&#946;AR) y de serotonina (5-HT4) median sus efectos en tejidos cardiacos a través de la ruta receptor-Gs-AC-AMPc. Las fosfodiesterasas (PDE) son una amplia familia de enzimas cuya función es la degradación del AMPc. Se desconocía que isoenzimas de PDEs son responsables de la hidrólisis de AMPc en las diferentes regiones cardiacas. El objetivo de esta tesis doctoral es investigar que isoenzimas de PDEs tienen actividad en el miocardio humano, porcino y de roedores. Se han realizado estudios cronotrópicos, inotrópicos, lusitrópicos, bioquímicos y electrofisiológicos. Los principales resultados son: Las PDEs se comportan de manera distinta en las diferentes regiones cardiacas y compartimentos celulares; y La frecuencia basal de nódulo sinusal está controlada por PDEs pero en ninguna especie estudiada las PDEs controlan la taquicardia causada por los &#946;ARs y los receptores 5-HT4. La extrapolación de la función de las PDEs al humano debe h acerse con cautela. / Myocardial &#946;-adrenoceptors (&#946;AR) and serotonin receptors (5-HT4) mediate their signals through the receptor-Gs-AC-cAMP pathway. Phosphodiesterases (PDEs) are a large enzyme family that degrade cAMP. It was unknown which PDE isoenzymes are responsible for the hydrolysis of the cAMP in different cardiac regions. The aim of this doctoral thesis is to investigate which isoenzymes have a role in human, porcine and rodent myocardium. We performed chronotropic, inotropic, lusitropic, biochemical and electrophysiological studies. The key results are: PDEs have different roles in different cardiac regions and cellular compartments; and the basal beating rate of the sinoatrial node is controlled by PDE3 and/or PDE4, but these PDEs do not limit the tachycardia mediated through the stimulation of &#946;1AR, &#946;2AR and 5-HT4. Given the diverse roles of PDE3 and PDE4 and their dependence on species, extrapolation to humans should be done cautiously because these animal models usually do not reflect the human myocardium.

[ES] La electrofisiología extracelular es una técnica ampliamente usada en investigación neurocientífica, la cual estudia el funcionamiento del cerebro mediante la medición de campos eléctricos generados por la actividad neuronal. Esto se realiza a través de electrodos implantados en el cerebro y conectados a dispositivos electrónicos para amplificación y digitalización de las señales. De los muchos modelos animales usados en experimentación, las ratas y los ratones se encuentran entre las especies más comúnmente utilizadas. Actualmente, la experimentación electrofisiológica busca condiciones cada vez más complejas, limitadas por la tecnología de los dispositivos de adquisición. Dos aspectos son de particular interés: Realimentación de lazo cerrado y comportamiento en condiciones naturales. En esta tesis se presentan desarrollos con el objetivo de mejorar diferentes facetas de estos dos problemas. La realimentación en lazo cerrado se refiere a todas las técnicas en las que los estímulos son producidos en respuesta a un evento generado por el animal. La latencia debe ajustarse a las escalas temporales bajo estudio. Los sistemas modernos de adquisición presentan latencias en el orden de los 10ms. Sin embargo, para responder a eventos rápidos, como pueden ser los potenciales de acción, se requieren latencias por debajo de 1ms. Además, los algoritmos para detectar los eventos o generar los estímulos pueden ser complejos, integrando varias entradas de datos en tiempo real. Integrar el desarrollo de dichos algoritmos en las herramientas de adquisición forma parte del diseño experimental. Para estudiar comportamientos naturales, los animales deben ser capaces de moverse libremente en entornos emulando condiciones naturales. Experimentos de este tipo se ven dificultados por la naturaleza cableada de los sistemas de adquisición. Otras restricciones físicas, como el peso de los implantes o limitaciones en el consumo de energía, pueden también afectar a la duración de los experimentos, limitándola. La experimentación puede verse enriquecida cuando los datos electrofisiológicos se ven complementados con múltiples fuentes distintas. Por ejemplo, seguimiento de los animales o miscroscopía. Herramientas capaces de integrar datos independientemente de su origen abren la puerta a nuevas posibilidades. Los avances tecnológicos presentados abordan estas limitaciones. Se han diseñado dispositivos con latencias de lazo cerrado inferiores a 200us que permiten combinar cientos de canales electrofisiológicos con otras fuentes de datos, como vídeo o seguimiento. El software de control para estos dispositivos se ha diseñado manteniendo la flexibilidad como objetivo. Se han desarrollado interfaces y estándares de naturaleza abierta para incentivar el desarrollo de herramientas compatibles entre ellas. Para resolver los problemas de cableado se siguieron dos métodos distintos. Uno fue el desarrollo de headstages ligeros combinados con cables coaxiales ultra finos y conmutadores activos, gracias al seguimiento de animales. Este desarrollo permite reducir el esfuerzo impuesto a los animales, permitiendo espacios amplios y experimentos de larga duración, al tiempo que permite el uso de headstages con características avanzadas. Paralelamente se desarrolló un tipo diferente de headstage, con tecnología inalámbrica. Se creó un algoritmo de compresión digital especializado capaz de reducir el ancho de banda a menos del 65% de su tamaño original, ahorrando energía. Esta reducción permite baterías más ligeras y mayores tiempos de operación. El algoritmo fue diseñado para ser capaz de ser implementado en una gran variedad de dispositivos. Los desarrollos presentados abren la puerta a nuevas posibilidades experimentales para la neurociencia, combinando adquisición elextrofisiológica con estudios conductuales en condiciones naturales y estímulos complejos en tiempo real. / [CA] L'electrofisiologia extracel·lular és una tècnica àmpliament utilitzada en la investigació neurocientífica, la qual permet estudiar el funcionament del cervell mitjançant el mesurament de camps elèctrics generats per l'activitat neuronal. Això es realitza a través d'elèctrodes implantats al cervell, connectats a dispositius electrònics per a l'amplificació i digitalització dels senyals. Dels molts models animals utilitzats en experimentació electrofisiològica, les rates i els ratolins es troben entre les espècies més utilitzades. Actualment, l'experimentació electrofisiològica busca condicions cada vegada més complexes, limitades per la tecnologia dels dispositius d'adquisició. Dos aspectes són d'especial interès: La realimentació de sistemes de llaç tancat i el comportament en condicions naturals. En aquesta tesi es presenten desenvolupaments amb l'objectiu de millorar diferents aspectes d'aquestos dos problemes. La realimentació de sistemes de llaç tancat es refereix a totes aquestes tècniques on els estímuls es produeixen en resposta a un esdeveniment generat per l'animal. La latència ha d'ajustar-se a les escales temporals sota estudi. Els sistemes moderns d'adquisició presenten latències en l'ordre dels 10ms. No obstant això, per a respondre a esdeveniments ràpids, com poden ser els potencials d'acció, es requereixen latències per davall de 1ms. A més a més, els algoritmes per a detectar els esdeveniments o generar els estímuls poden ser complexos, integrant varies entrades de dades a temps real. Integrar el desenvolupament d'aquests algoritmes en les eines d'adquisició forma part del disseny dels experiments. Per a estudiar comportaments naturals, els animals han de ser capaços de moure's lliurement en ambients emulant condicions naturals. Aquestos experiments es veuen limitats per la natura cablejada dels sistemes d'adquisició. Altres restriccions físiques, com el pes dels implants o el consum d'energia, poden també limitar la duració dels experiments. L'experimentació es pot enriquir quan les dades electrofisiològiques es complementen amb dades de múltiples fonts. Per exemple, el seguiment d'animals o microscòpia. Eines capaces d'integrar dades independentment del seu origen obrin la porta a noves possibilitats. Els avanços tecnològics presentats tracten aquestes limitacions. S'han dissenyat dispositius amb latències de llaç tancat inferiors a 200us que permeten combinar centenars de canals electrofisiològics amb altres fonts de dades, com vídeo o seguiment. El software de control per a aquests dispositius s'ha dissenyat mantenint la flexibilitat com a objectiu. S'han desenvolupat interfícies i estàndards de naturalesa oberta per a incentivar el desenvolupament d'eines compatibles entre elles. Per a resoldre els problemes de cablejat es van seguir dos mètodes diferents. Un va ser el desenvolupament de headstages lleugers combinats amb cables coaxials ultra fins i commutadors actius, gràcies al seguiment d'animals. Aquest desenvolupament permet reduir al mínim l'esforç imposat als animals, permetent espais amplis i experiments de llarga durada, al mateix temps que permet l'ús de headstages amb característiques avançades. Paral·lelament es va desenvolupar un tipus diferent de headstage, amb tecnologia sense fil. Es va crear un algorisme de compressió digital especialitzat capaç de reduir l'amplada de banda a menys del 65% de la seua grandària original, estalviant energia. Aquesta reducció permet bateries més lleugeres i majors temps d'operació. L'algorisme va ser dissenyat per a ser capaç de ser implementat a una gran varietat de dispositius. Els desenvolupaments presentats obrin la porta a noves possibilitats experimentals per a la neurociència, combinant l'adquisició electrofisiològica amb estudis conductuals en condicions naturals i estímuls complexos en temps real. / [EN] Extracellular electrophysiology is a technique widely used in neuroscience research. It can offer insights on how the brain works by measuring the electrical fields generated by neural activity. This is done through electrodes implanted in the brain and connected to amplification and digitization electronic circuitry. Of the many animal models used in electrophysiology experimentation, rodents such as rats and mice are among the most popular species. Modern electrophysiology experiments seek increasingly complex conditions that are limited by acquisition hardware technology. Two particular aspects are of special interest: Closed-loop feedback and naturalistic behavior. In this thesis, we present developments aiming to improve on different facets of these two problems. Closed-loop feedback encompasses all techniques in which stimuli is produced in response of an event generated by the animal. Latency, the time between trigger event and stimuli generation, must adjust to the biological timescale being studied. While modern acquisition systems feature latencies in the order of 10ms, response to fast events such as high-frequency electrical transients created by neuronal activity require latencies under $1ms$. In addition, algorithms for triggering or generating closed-loop stimuli can be complex, integrating multiple inputs in real-time. Integration of algorithm development into acquisition tools becomes an important part of experiment design. For electrophysiology experiments featuring naturalistic behavior, animals must be able to move freely in ecologically meaningful environments, mimicking natural conditions. Experiments featuring elements such as large arenaa, environmental objects or the presence of another animals are, however, hindered by the wired nature of acquisition systems. Other physical constraints, such as implant weight or power restrictions can also affect experiment time, limiting their duration. Beyond the technical limits, complex experiments are enriched when electrophysiology data is integrated with multiple sources, for example animal tracking or brain microscopy. Tools allowing mixing data independently of the source open new experimental possibilities. The technological advances presented on this thesis addresses these topics. We have designed devices with closed-loop latencies under 200us while featuring high-bandwidth interfaces. These allow the simultaneous acquisition of hundreds of electrophysiological channels combined with other heterogeneous data sources, such as video or tracking. The control software for these devices was designed with flexibility in mind, allowing easy implementation of closed-loop algorithms. Open interface standards were created to encourage the development of interoperable tools for experimental data integration. To solve wiring issues in behavioral experiments, we followed two different approaches. One was the design of light headstages, coupled with ultra-thin coaxial cables and active commutator technology, making use of animal tracking. This allowed to reduce animal strain to a minimum allowing large arenas and prolonged experiments with advanced headstages. A different, wireless headstage was also developed. We created a digital compression algorithm specialized for neural electrophysiological signals able to reduce data bandwidth to less than 65.5% its original size without introducing distortions. Bandwidth has a large effect on power requirements. Thus, this reduction allows for lighter batteries and extended operational time. The algorithm is designed to be able to be implemented in a wide variety of devices, requiring low hardware resources and adding negligible power requirements to a system. Combined, the developments we present open new possibilities for neuroscience experiments combining electrophysiology acquisition with natural behaviors and complex, real-time, stimuli. / The research described in this thesis was carried out at the Polytechnic University of Valencia (Universitat Politècnica de València), Valencia, Spain in an extremely close collaboration with the Neuroscience Institute - Spanish National Research Council - Miguel Hernández University (Instituto de Neurociencias - Consejo Superior de Investigaciones Cientí cas - Universidad Miguel Hernández), San Juan de Alicante, Spain. The projects described in chapters 3 and 4 were developed in collabo- ration with, and funded by, Open Ephys, Cambridge, MA, USA and OEPS - Eléctronica e produção, unipessoal lda, Algés, Portugal. / Cuevas López, A. (2021). Development of Advanced Closed-Loop Brain Electrophysiology Systems for Freely Behaving Rodents [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179718 / TESIS

L'adenocarcinoma ductal pancreàtic (PDAC) és un dels càncers més letals. Per tal de millorar el diagnòstic precoç, s'estan investigant les etapes inicials de la formació del càncer, com és el cas de les lesions preneoplàstiques, i es vol desxifrar l'origen cel·lular de la malaltia. Les proteïnes Polycomb constitueixen una família de silenciadors epigenètics que es troben en una varietat de tumors sòlids. La hipòtesi principal és que Polycomb pot estar participant en els processos preneoplàstics del pàncreas i en l'aparició i progressió del tumor. La expressió de Bmi1 i Ring1B fou analitzada durant el desenvolupament del pàncreas, en teixit pancreàtic de diferents models murins de la malaltia i en mostres humans de teixit pancreàtic. Es va dur a terme l'anàlisi del mecanisme de Bmi1 mitjançant models in vitro i induint la depleció de Bmi1. Bmi1 i Ring1B s'expressaren en precursors pancreàtics durant etapes primerenques del desenvolupament i en cèl·lules ductals i dels illots,però no en els acins, en el pàncrees adult. Bmi1 s'induí en cèl·lules acinars durant lesió aguda, en lesions metaplàstiques acinoductals, en neoplàsies intraepitelials pancreàtiques (PanIN) i en PDAC. Ring1B s'incrementà significativament en PanINs de grau alt i en PDAC. La disminució dels nivells de Bmi1 en la línia cel·lular acinar canvià l'expressió dels enzims digestius pancreàtics. Aquests resultats suggereixen que Bmi1 i Ring1B podrien estar contribuint de diferent manera en la progressió tumoral. / Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is one of the most lethal cancers. To improve early diagnosis, research efforts are focused in characterising early events of cancer formation like preneoplastic lesions and deciphering the cell origin of the malignancy. Polycomb proteins constitute a family of epigenetic silencers found in a variety of solid tumours. The main hypothesis is that Polycomb might play a role in preneoplastic states in the pancreas and in tumour development and progression. The expression of Bmi1 and RingB was analysed during pancreatic development, in pancreatic tissue from mouse models of disease and in human pancreatic tissue samples. Mechanistic insights of Bmi1 were performed using in vitro models and with induced Bmi1 depletion. Bmi1 and Ring1B were expressed in pancreatic exocrine precursors during early development and in ductal and islet cells, but not in acinar cells, in the adult pancreas. Bmi1 was induced in acinar cells during acute injury, in acinar-ductal metaplastic lesions, in pancreatic intraepithelial neoplasia (PanIN) and PDAC. In contrast, Ring1B was significantly increased in high-grade PanINs and in PDAC. Bmi1 knockdown in acinar cell line changed the expression of pancreatic digestive enzymes. These results suggest that Bmi1 and Ring1B could contribute differently to tumour development.