Memoria para optar el título de Bioquímico / El musculo esquelético es un tejido de gran plasticidad, capaz de responder y adaptarse a los desafíos físicos y metabólicos impuestos por la actividad contráctil. La respuesta adaptativa, que incluye procesos que llevan a hipertrofia y activación de mecanismos antioxidativos, ha sido asociada a cambios transitorios en la actividad transcripcional de genes específicos. Nuestro laboratorio ha determinado, mediante análisis de microarreglos, que la despolarización con alta concentración de K+ altera la expresión de un número limitado de genes, relacionados principalmente con respuesta a estrés y metabolismo. Los mayores cambios de expresión observados corresponden a los genes que codifican para la Proteína de Shock Térmico 70 (Hsp70) y para Heme Oxigenasa I (Hmox-1). En el musculo esquelético Hsp70 y Hmox-1 son inducidas por una variedad de estímulos estresantes. Hsp70 actúa como chaperona molecular participando en la síntesis, translocación y degradación de proteínas durante episodios de estrés. Además ha sido involucrada en la adaptación hipertrófica, facilitando el apropiado plegamiento de proteínas sintetizadas de novo. Se ha descrito que Hmox-1 ejerce un efecto protector frente al daño ocasionado por radicales libres en varios tejidos, ejerciendo una acción antioxidante durante la contracción muscular. Se desconoce la vía de señalización que lleva a la expresión de Hsp70 y Hmox-1 en el musculo esquelético en respuesta al ejercicio, pero existen evidencias que sugieren que los cambios en la concentración intracelular de Ca2+ estarían participando en este proceso. Estudios previos en células musculares esqueléticas han demostrado que el aumento en la concentración de Ca2+ intracelular, inducida por despolarización, es un evento complejo de al menos dos componentes con cinéticas diferentes. Después de una señal rápida de Ca2+ asociada al acoplamiento excitación-contracción, se presenta una señal lenta de Ca2+, dependiente de inositol-1,4,5-trifosfato (IP3), principalmente asociada a los núcleos celulares. Nuestro grupo ha demostrado que la señal lenta de Ca2+, inducida por despolarización, está involucrada en los eventos tempranos que regulan la expresión génica. El objetivo principal de esta tesis fue investigar los mecanismos moleculares involucrados en la expresión de Hsp70 y Hmox-1 en miotubos de rata sometidos a despolarización. Demostramos que la despolarización induce la expresión de las proteínas Hsp70 y Hmox-1 a las 4 y 6 horas respectivamente, lo que está de acuerdo con los resultados obtenidos por microarreglos. Además observamos un aumento transitorio en el nivel de mRNA de Hsp70, con un máximo a las 2 horas después de despolarizar las células con una alta concentración de K+ o mediante estimulo eléctrico. Este incremento en el nivel de mRNA de Hsp70 es independiente de Ca2+ extracelular. Tanto el quelante de Ca2+ intracelular BAPTA-AM como los inhibidores de la señal lenta de Ca2+, 2-APB y LY294002, disminuyen la expresión del mRNA de Hsp70. La inhibición de la señal rápida de Ca2+, mediante ryanodina, no afecta la inducción de Hsp70. La participación de la señal lenta de Ca2+ en la regulación de la expresión de las proteínas Hsp70 y Hmox-1 fue confirmada mediante inmunofluorescencia. Determinamos que PKC está involucrada en la vía de señalización que induce un aumento en los niveles de mRNA de Hsp70. La despolarización de miotubos en presencia de Go6976, inhibidor de las isoformas de PKC dependientes de Ca2+, inhibe completamente la inducción del mRNA de Hsp70. Nuestros resultados indican que la señal lenta de Ca2+, inducida por despolarización, tiene un papel importante en la activación de vías que acoplan la excitación a la transcripción de genes específicos. Estos hallazgos nos permiten proponer un modelo acerca del mecanismo involucrado en la regulación de la expresión de Hsp70 y Hmox-1 en células musculares sometidas a despolarización. El receptor de dihidropiridina detectaría el cambio de voltaje en la membrana plasmática activando la fosfolipasa C, que mediante hidrolisis de PIP2 produce IP3 y DAG. El IP3 difundiría al citosol favoreciendo la generación de oscilaciones de Ca2+, que activarían a PKC. PKC a su vez fosforilaria al factor transcripcional HSF1, promoviendo su translocación al núcleo y favoreciendo su interacción con secuencias regulatorias HSE, presentes en las regiones promotoras de los genes Hsp70 y Hmox-1

Memoria para optar el título de Bioquímico / No autorizada por el autor para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas / En las últimas décadas el cáncer se ha establecido como una de las principales causas de muerte. Por eso es importante dilucidar los mecanismos por los cuales se genera esta enfermedad con el fin de combatirla. El estudio de esta enfermedad es complejo, y debido a los modelos que se han generado para estudiar este mal, se ha logrado llegar a comprender mejor esta enfermedad. Entre los modelos actuales de cáncer, se encuentra el modelo de carcinogénesis química de piel de ratón, el cual nos permite abarcar en su totalidad el estudio de la progresión tumoral. Una de las líneas de investigación del cáncer es el estudio de la citoquina TGF-ß1, citoquina multifuncional que modula muchos procesos íntimamente relacionados con cáncer. En la actualidad se acepta que TGF-ß1 posee un rol dual en la progresión tumoral, debido a que este factor puede tanto inhibir como estimular la tumorogénesis, dependiendo del estadío en la progresión tumoral en el cual se encuentren las células que están bajo su estímulo. TGF-ß1 actúa sobre la célula modulando funciones determinadas mediante vías de transducción de señales. Entre estas vías la vía Smad3 y la vía ERK1/2, ambas importantes por su conexión con el cáncer. La activación de las vías de transducción de señales tiene como efecto, entre otros, un aumento en las proteínas relacionadas con la metástasis, como uPA, PAI-1 y MMP9. Estas proteínas participan activamente en la degradación de la matriz extracelular, proceso imprescindible para la migración y por ende la malignidad. Además de una mayor capacidad degradativa, en la célula tumoral se producen cambios morfológicos que facilitan su motilidad y por tanto la malignidad. Las células epiteliales bajo el estímulo de TGF-ß1 sufren un proceso denominado transición epitelio-mesenquimática (TEM). La TEM se relaciona con una mayor independencia celular, y una mayor migración debido a una morfología más fibroblastoidea de las células. Este proceso está asociado a una disminución de cadherina-E y a un aumento de vimentina. La TEM es un proceso importante en la búsqueda de terapias contra el cáncer y es por eso que los esfuerzos se han centrado en entender los mecanismos y las proteínas que modulan las señalizaciones de TGF-ß1, y por ende este proceso. Entre estas proteínas se ha descrito Skip, proteína asociada a la maquinaria de maduración de los mRNA y a la transcripción. Además esta proteína interactúa con proteínas virales relacionadas con el cáncer. Skip también tiene la capacidad de activar la vía Smad3 bajo el estímulo de TGF-ß1, lo cual nos sugiere un posible papel de Skip en la progresión tumoral inducida por TGF-ß1. Nuestros resultados mostraron que Skip puede regular las vías de transducción de TGF-1, Smad3 y ERK1/2, además de la expresión de uPA, PAI-1 y MMP9 tanto en células PDV como en células humanas de cáncer de próstata, PC-3. A su vez TGF-ß1 regula la expresión de Skip en forma dependiente del tipo celular, lo cual podría tener relación con el efecto que produce Skip sobre las vías moduladas por TGF-ß1. También se investigó la relación entre Skip y TEM. En este ámbito nuestros resultados indicaron que la disminución en la expresión de Skip evita que se realice el proceso de TEM. Esto quedó evidenciado en las células con menor expresión de Skip (C14), ya que en estas no se formaron los filamentos de vimentina, así como tampoco las fibras gruesas y largas en la periferia celular que son inducidas normalmente por TGF-ß1 en células PDV. Además nuestros datos indicaron que la disminución en la expresión de Skip produce una meno migración bajo el estímulo de TGF-ß1 en las células PDV, lo que indica que dicha disminución implica una resistencia a la inducción de la malignidad de las células PDV debida a TGF-ß1. Estas evidencias indicarían que Skip podría ser un blanco posible para bloquear procesos de malignidad debido a TGF-ß1, sin embargo antes es necesario estudiar el efecto de Skip sobre la TEM en células humanas. En función de esto se podrían diseñar estrategias para evitar el proceso de TEM, lo que impediría una de las etapas cruciales en la malignidad

[EN] Atrial fibrillation (AF) is the most frequently diagnosed arrhythmia, characterized by an uncoordinated atrial electrical activation, thus causing the atria to be unable to pump blood effectively. The prevalence of AF is expected to increase significantly in the next decades as the population ages. However, both the knowledge and the treatment of this arrhythmia still have to experiment a significant progress. Previous studies have reported that AF organization, which can be defined as the repetitiveness degree of the atrial activity pattern, correlates with the arrhythmia status as well as with the therapy outcome. Thus, estimating AF organization from surface electrocardiographic (ECG) recordings constitutes a very interesting approach because ECG recordings are easy and cheap to obtain. The objective of this doctoral thesis is to assess the use of a variety of nonlinear indices in the estimation of AF organization from single-lead noninvasive ECG recordings. Apart from the most common noninvasive AF organization estimators, such as Sample Entropy (SampEn) and the dominant atrial frequency (DAF), the following nonlinear indices have been studied: Fuzzy Entropy, Spectral Entropy, Lempel-Ziv Complexity and Hurst Exponents. Moreover, since the presence of noise and ventricular residuals affects the performance of nonlinear methods, the application of a strategy aimed at reducing these nuisances has been evaluated. Therefore, the application of these metrics over the atrial activity fundamental waveform, named the main atrial wave (MAW), has been proposed. In this doctoral thesis, the following scenarios involving AF organization have been considered: the prediction of paroxysmal AF spontaneous termination, the study of the earlier signs anticipating AF termination and the classification between paroxysmal and persistent AF from short ECG recordings. Firstly, the performance of the studied metrics discriminating events related to AF organization was tested making use of a reference database aimed at predicting AF spontaneous termination. In this study, most of the proposed indices provided higher accuracy than traditional AF organization estimators. Accuracy values higher than 90% were obtained with several indices. In particular, the generalized Hurst exponents of order 1 and 2, H(1) and H(2), achieved outstanding results, thus being selected for later studies in this thesis. Furthermore, the computation of H(2) depends on two critical parameters, namely, the analyzed interval length (L) and the maximum search window for self-similarities (tau). Hence, a study with 660 combinations on these two parameters was performed, together with the sampling frequency (fs) of the recording, in order to obtain their optimal combination in computing AF organization. On the other hand, previous works analyzing the spontaneous termination of AF have been only focused on the last 2 minutes preceding the termination. In contrast, a different scenario considering longer recordings to detect the earlier signs anticipating paroxysmal AF termination has been analyzed for the first time in this thesis. H(2) was selected for the study because of its highest accuracy in AF termination prediction. Additionally, the DAF and SampEn were also computed as references. Through this study it has been corroborated that AF organization only varies significantly within the last 3 minutes before spontaneous termination. As a consequence, the early prediction of paroxysmal AF spontaneous termination does not seem feasible through the current signal analysis tools. Finally, H(2) was applied in the classification between paroxysmal and persistent AF from short ECG recordings, achieving a higher diagnostic accuracy than DAF and SampEn. This result suggests that the analysis of ambulatory ECG recordings through H(2) could be a future alternative to the use of Holter ECG recordings in the classification between paroxysmal and persistent AF. / [ES] La fibrilación auricular (FA) es la arritmia más frecuente y se caracteriza por una actividad auricular descoordinada, que impide que las aurículas bombeen sangre de manera eficaz. Se espera que la prevalencia de la FA aumente significativamente en las próximas décadas debido al envejecimiento de la población. Sin embargo, tanto el conocimiento relativo a esta arritmia como su tratamiento son todavía mejorables. Estudios previos han relacionado la organización de la FA, que se puede definir como el grado de repetitividad de la actividad auricular, con el estado de la arritmia o su respuesta al tratamiento. Además, la estimación de la organización de la FA a partir de registros electrocardiográficos (ECG) de superficie resulta especialmente interesante porque su obtención es sencilla y barata. El objetivo de esta tesis doctoral es evaluar el uso de distintos índices no lineales para estimar la organización de la FA a partir del ECG. Además de los estimadores no invasivos de organización más comunes, como la entropía muestral (SampEn) y la frecuencia auricular dominante (DAF), se han estudiado los siguientes métodos no lineales: la entropía borrosa, la entropía espectral, la complejidad Lempel-Ziv y los exponentes de Hurst. Además, se ha estudiado el uso de una estrategia destinada a la reducción del ruido y los residuos de actividad ventricular para mejorar el desempeño de métodos no lineales. Así, los índices estudiados también se han aplicado sobre la forma de onda fundamental de la actividad auricular, conocida como la onda auricular principal (MAW). Se han considerado los siguientes escenarios relacionados con la organización de la FA: la predicción de la terminación espontánea de la FA paroxística, el estudio de los primeros indicios de terminación espontánea de la FA y la clasificación entre FA paroxística y FA persistente a partir de registros ECG de corta duración. Primero, se estudió la capacidad de los índices estudiados para distinguir eventos relacionados con la organización de la FA mediante el análisis de una base de datos de referencia para la predicción de su terminación espontánea. La mayoría de los índices propuestos consiguieron una mayor precisión que los estimadores tradicionales de organización. Así, varios de los índices obtuvieron una precisión superior al 90% en la predicción de la terminación espontánea de la FA. En particular, los exponentes de Hurst generalizados de orden 1 y 2, H(1) y H(2), lograron los mejores resultados de clasificación. Puesto que el cálculo de H(2) depende de dos parámetros críticos, la longitud del intervalo analizado (L) y el tamaño máximo de la ventana donde buscar similitudes (tau), se llevó a cabo un estudio con 660 combinaciones de esos dos parámetros junto con la frecuencia de muestreo (fs) del registro para determinar el uso óptimo de este índice. Por otra parte, los trabajos previos que han estudiado la terminación espontánea de la FA se han centrado en los últimos 2 minutos antes de la terminación. Por contra, en esta tesis doctoral se han estudiado por primera vez registros de mayor duración para detectar los primeros indicios de la terminación de la FA. Para ello, se eligió el uso de H(2) por su alta precisión en la predicción de la terminación de la FA. Además, la DAF y SampEn se calcularon como referencias. En este estudio se ha comprobado que la organización de la FA solamente presenta variaciones significativas en los últimos 3 minutos antes de su terminación espontánea. Por ello, la predicción temprana de la terminación no parece posible con los medios actuales de análisis de la señal. Por último, se aplicó H(2) para clasificar entre FA paroxística y FA persistente a partir de ECGs de corta duración, obteniendo una mayor precisión diagnóstica que la DAF y SampEn. Este resultado sugiere que el análisis de ECGs ambulatorios por medio de H(2) puede ser en el futuro una alte / [CAT] La fibril·lació auricular (FA) és l'arítmia més freqüent i es caracteritza per una activitat auricular descoordinada, que impedix que les aurícules bomben sang de manera eficaç. S'espera que la prevalença de la FA augmente significativament en les pròximes dècades a causa de l'envelliment de la població. No obstant això, tant el coneixement relatiu a esta arítmia com el seu tractament són encara millorables. Estudis previs han relacionat l'organització de la FA, que es pot definir com el grau de repetitivitat de l'activitat auricular, amb l'estat de l'arítmia o la seua resposta al tractament. A més, l'estimació de l'organització de la FA a partir de registres electrocardiogràfics (ECG) de superfície resulta especialment interessant perquè la seua obtenció és senzilla i barata. L'objectiu d'esta tesi doctoral és avaluar l'ús de distints índexs no lineals en l'estimació de l'organització de la FA a partir de l'ECG de superfície. A més dels estimadors no invasius d'organització més comuns, com l'entropia mostral (SampEn) i la freqüència auricular dominant (DAF), s'han estudiat els següents mètodes no lineals: l'entropia borrosa, l'entropia espectral, la complexitat Lempel-Ziv i els exponents de Hurst. A més, s'ha estudiat l'ús d'una estratègia destinada a la reducció del soroll i els residus d'activitat ventricular per a millorar la seua capacitat d'estimar l'organització. Així, doncs, els índexs estudiats també s'han aplicat sobre la forma d'onda fonamental de l'activitat auricular, coneguda com l'onda auricular principal (MAW). S'han considerat els següents escenaris relacionats amb l'organització de la FA: la predicció de la terminació espontània de la FA paroxística, l'estudi dels primers indicis de terminació espontània de la FA i la classificació entre FA paroxística i FA persistent a partir de registres ECG de curta duració. Primer, es va estudiar la capacitat dels índexs estudiats per a distingir esdeveniments relacionats amb l'organització de la FA per mitjà de l'anàlisi d'una base de dades de referència per a la predicció de la seua terminació espontània. La majoria dels índexs proposats van aconseguir una major precisió que els estimadors tradicionals d'organització de la FA. Així, alguns dels índexs van obtindre una precisió superior al 90% en la predicció de la terminació espontània de la FA. En particular, els exponents de Hurst generalitzats d'orde 1 i 2, H(1) i H(2), van aconseguir els millors resultats de classificació. Com el càlcul de H(2) depén de dos paràmetres crítics, la longitud de l'interval analitzat (L) i la grandària màxima de la finestra on buscar similituds (tau), es va dur a terme un estudi amb 660 combinacions d'eixos dos paràmetres junt amb la freqüència de mostratge (fs) del registre per a determinar la combinació òptima de valors per a estimar l'organització de la FA. D'altra banda, els treballs previs que han estudiat la terminació espontània de la FA s'han centrat en els últims 2 minuts abans de la terminació. Per contra, en esta tesi doctoral s'han estudiat per primera vegada registres de major duració amb l'objectiu de detectar els primers indicis de la terminació de la FA. Es va triar l'ús de H(2) per a este estudi per la seua alta precisió en la predicció de la terminació de la FA. A més, la DAF i SampEn es van calcular com a referències. En este estudi s'ha comprovat que l'organització de la FA només presenta variacions significatives en els últims 3 minuts abans de la seua terminació espontània. Per això, la predicció primerenca de la terminació no pareix possible amb els mitjans actuals d'anàlisi del senyal. Finalment, es va aplicar H(2) per a classificar entre FA paroxística i FA persistent a partir d'ECGs de curta duració, obtenint una millor precisió diagnòstica que amb la DAF i SampEn. Este resultat suggerix que l'anàlisi d'ECGs ambulatoris per mitjà de H(2) pot ser en e / Julián Seguí, M. (2015). Study on the non-linear metrics contribution to estimate atrial fibrillation organization from the surface electrocardiogram [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/56150 / TESIS

[EN] Nowadays, there is a significant increment in the use of wireless communications. Due to the growing needs for bandwidth, telecommunications increasingly move to the high frequency bands of the spectrum because of the largest available bandwidth, less interference, reduced component sizes, etc. The potential commercial applications at high frequencies include satellite communications, vehicular radars, image and security systems, personal wireless devices, etc. As a result, an important research activity to understand different aspects of communications systems in the millimeter-wave frequency range is currently being done. As the frequency increases, antennas present a higher directivity, so that, in order to transmit/receive with adequate levels to/from a certain direction a radiating system be capable of produce one or more beams in a wide angular range becomes necessary. The feeding system that performs some of these tasks is based in a Beam Forming Networks (BFNs). BFNs have been traditionally manufactured using different types of transmission lines, e.g. microstrip lines or metallic waveguides; however each of them has advantages and limitations depending upon the used technology. Conversely, there are many technological and mechanical challenges when designing systems at high RF frequencies. Among the most important factors are: cost, small size requirements, need for higher system integration densities, low power consumption, low dissipation, etc. Currently, the planar technology has provided the ideal medium for the design and implementation of many circuits and systems in the microwave and millimeter-wave bands. However, this technology presents some disadvantages when used at high frequencies, so that, the search for other technologies that solve the current manufacturing problems becomes necessary. For the above reasons, in this thesis, multibeam antennas fed by Rotman lens have been designed and manufactured in the microwave and millimeter-wave bands using Substrate Integrated Waveguide (SIW) and, the more recent, gap waveguide technology. A prototype of a multibeam antenna system for tracking the POLITECH.1 pico-satellite has been designed and fabricated. This prototype will be useful as a test model for the design and manufacture of a much larger multibeam antenna system, which could be installed in the ground station located at UPV, as an alternative to current mechanical tracking systems. A prototype of a multibeam antenna using the gap waveguide technology has been designed and manufactured. This antenna proves the validity of this technology for the manufacturing of complex devices in microwave and millimeter-wave frequencies. Finally, a prototype of a Rotman lens in LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) technology, for use in the 60 GHz band has been designed. An important problem of the traditional planar-guiding technologies, such as microstrip or stripline, is the considerable amount of losses they have in the millimeter-wave range. The use of gap waveguide technology in the designed prototype allows the reduction of insertion losses at milimeter-wave frequencies. / [ES] Actualmente existe un significativo interés en el uso de las comunicaciones inalámbricas. Debido a las crecientes necesidades de ancho de banda, las telecomunicaciones se mueven cada vez más a las bandas de altas frecuencias del espectro radioeléctrico por el mayor ancho de banda disponible, menor interferencia, componentes de tamaños reducidos, etc. Las potenciales aplicaciones comerciales en alta frecuencia incluyen comunicaciones satelitales, radares vehiculares, sistemas de imagen y seguridad, dispositivos inalámbricos personales, etc. Como resultado, se está realizando una significativa actividad investigadora para entender diferentes aspectos de los sistemas de comunicaciones en el rango de frecuencias de las ondas milimétricas. A medida que la frecuencia se incrementa, las antenas presentan más directividad, por lo que, para transmitir/recibir con garantía hacia/desde una determinada dirección es necesario que el sistema radiante que sea capaz de producir una más haces que puedan ser apuntados en un amplio margen angular. El sistema de alimentación que realizará alguna de estas tareas estará basado en una red de conformado de haz o BFN (Beam Forming Networks), las cuales tradicionalmente, han sido construidas utilizando diferentes tipos de líneas de transmisión, como por ejemplo líneas microstrip o guías de onda; sin embargo cada una de ellas tiene las ventajas y limitaciones propias de la tecnología empleada. Por otro lado, hay muchos retos tecnológicos y mecánicos para diseñar sistemas de RF en altas frecuencias. Entre los factores más importantes están; coste, requisitos de tamaño reducido, necesidad de mayores densidades de integración del sistema, bajo consumo, baja disipación, etc. Actualmente, las tecnologías planares han suministrado el medio ideal para el diseño e implementación de muchos circuitos y sistemas en la banda de microondas y milimétricas. Sin embargo, esta tecnología presenta algunas desventajas para su uso en altas frecuencias que hacen necesaria la búsqueda de otras tecnologías que permitan solucionar los problemas de fabricación actuales. Por las razones mencionadas, en este trabajo se diseñan y construyen antenas multihaz alimentadas con lente de Rotman para su uso en las bandas de microondas y ondas milimétricas, utilizando nuevas tecnologías de guiado como son: la tecnología de guía de onda integrada en substrato SIW (Substrate Integrated Waveguide) y la más reciente tecnología de guías de onda "gap waveguide". Se ha diseñado y construido un prototipo de antena multihaz para el sistema de seguimiento del pico-satélite POLITECH.1. Esta prototipo de antena servirá como modelo de prueba para el diseño y fabricación de un sistema de antena multihaz mucho mayor, que podría ser instalado en la estación terrena ubicada en la UPV, como una alternativa al sistema mecánico de seguimiento que se tiene actualmente. Se ha diseñado y construido un prototipo de antena multihaz utilizando la tecnología "gap waveguide", que permite demostrar que dicha tecnología es una buena alternativa para la construcción de dispositivos complejos en frecuencias de microondas y ondas milimétricas. Finalmente, se ha diseñado un prototipo de lente de Rotman, en tecnología LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) para su uso en aplicaciones en la banda de 60 GHz. Un problema importante que tienen las tecnologías tradicionales de guiado, como microstrip y stripline es que presentan demasiadas pérdidas en este rango de frecuencias. Por lo tanto, el prototipo utiliza la tecnología gap waveguide que permite disminuir las pérdidas de inserción en frecuencias de ondas milimétricas. / [CAT] Actualment existeix un significatiu interès en l'ús de comunicacions sense fil. Degut a les creixents necessitats d'ample de banda, les telecomunicacions es mouen cada vegada més a les bandes d'altes freqüències de l'espectre radioelèctric pel major ample de banda disponible, menor interferència, components de mida reduïda, etc. Les potencials aplicacions comercials en alta freqüència inclouen comunicacions via satèl·lit, radars vehiculars, sistemes d'imatge i seguretat, dispositius sense fils personals, etc. Com a resultat, s'està realitzant una significativa activitat investigadora para tal d'entendre diferents aspectes dels sistemes de comunicacions en el rang de freqüències d'ones mil·limètriques. A mesura que la freqüència s'incrementa, les antenes presenten més directivitat, raó per la qual, per tal de transmetre/rebre amb garanties cap a/des d'una determinada direcció, és necessari que el sistema radiant continue sent capaç de produir un o més feixos que puguen ser apuntats en un marge angular ample. El sistema d'alimentació que realitzarà alguna d'estes tasques estarà basat en una xarxa de feix conformat o BFN (Beam Forming Networks) les quals, tradicionalment, han sigut construïdes utilitzant diferents tipus de línies de transmissió com, per exemple, línies microstrip o guies d'ona; no obstant això cada una d'elles té els avantatges i limitacions pròpies de la tecnologia empleada. Per altra banda, n'hi ha molts reptes tecnològics i mecànics per tal de dissenyar sistemes de RF a altes freqüències. Entre els factors més importants estan; el cost, els requisits de mida reduïda, la necessitat de majors densitats d'integració del sistema, el baix consum, la baixa dissipació, etc. Actualment, les tecnologies planars han subministrat el medi ideal per el disseny i implementació de molts circuits i sistemes en la banda de microones i mil·limètriques. No obstant, esta tecnologia presenta alguns desavantatges para al seu ús a altes freqüències que fan necessària la recerca d'altres tecnologies que permeten solucionar els problemes de fabricació actuals. Por les raons mencionades, en aquesta tesi es dissenyen i construeixen antenes multifeix alimentades amb lent de Rotman per al seu ús en les bandes de microones i d'ones mil·limètriques, utilitzant noves tecnologies de guiat como són: la tecnologia de guia d'ona integrada en substrat SIW (Substrate Integrated Waveguide) i la més recent tecnologia de guies d'ona gap waveguide. S'ha dissenyat i construït un prototipus d'antena multifeix per al sistema de seguiment del pico-satèl·lit POLITECH.1. Aquest prototipus d'antena servirà com a model de prova per al disseny i fabricació d'un sistema d'antena multifeix molt major, que podria ser instal·lat a l'estació terrena ubicada en la UPV, com alternativa al sistema mecànic de seguiment que es té actualment. Utilitzant la ecnologia gap waveguide, s'ha dissenyat i construït un prototipus d'antena multifeix que permet demostrar que aquesta tecnologia es una bona alternativa per a la construcció de dispositius complexos a freqüències de microones i d'ones mil·limètriques. Finalment, s'ha dissenyat un prototipus de lent de Rotman, en tecnologia LTCC (Low Temperature Cofired Ceramic) per al seu ús en aplicacions en la banda de 60 GHz. Un problema important que tenen les tecnologies tradicionals de guiat, com microstrip i stripline, és que presenten massa pèrdues en aquest rang de freqüències. Per tant, el prototipus utilitza la tecnologia gap waveguide que permet disminuir les pèrdues d'inserció a freqüències d'ones mil·limètriques. / Carrera Suárez, LF. (2015). Antenas multihaz con lente de Rotman para las bandas de microondas y milimétricas realizadas en diferentes tecnologías [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/58779 / TESIS

Esta tesis doctoral tiene como objetivo el diseño y la implementación de dispositivos ópticos novedosos capaces de realizar tareas de procesado de señales de rediofrecuencia, concretamente en las bandas de microondas y milimétricas, explotando para ello efectos de luz lenta que tienen lugar sobre algunos medios físicos que presentan características especiales. Con este propósito, se han investigado estructuras basadas en tecnología de semiconductor en guiaonda, además de estructuras de naturaleza resonante sobre circuitos en silicio y compuestos híbridos fabricados con materiales activos pertenecientes a los grupos III-V sobre silicio. En concreto, se han prouestos diferentes circuitos ópticos capaces de desarrollar tareas propias de desfasador y retardadeo verdadero de banda ancha para señales de radiofrecuncia. El comportamiento de dichos circuitos ópticos bajo estudio se ha caracterizado mediante modelado teórico, quedando éstos adecuadamente validados a través de resultados experimentales. En primer lugar, se han llevado a cabo estudios concernientes a la degradación producida por ruido en estructuras desfasadores formadas por amplificadores ópticos de semiconductor. Como resultado, se ha propuesto una nueva estructura que ha revertido en un rendimiento optimizado en términos de ruido sin que ello suponga una alteración en su funcionnalidad básica como desfasador. Esta estructura desfasadora ha sido el elemento clave en el ensamblado de un filtro elimina banda sintonizable. En segundo lugar, se han utilizado diferentes configuraciones basadas en anillos de silicio con dimensiones micrométricas para el desarrollo e implementación de diferentes procesadores de señal, tales como filtros reconfigurables y sintonizables y retardadores multicanal. Concretamente, se ha introducido un nuevo concepto inspirado en la técnica conocida como SCT, cuyo beneficio redunda en un aumento considerable del ancho de banda útil de las señales de radiofrecuencia a procesar gracias a / Lloret Soler, JA. (2012). Slow Light Effects in Photonic Integrated Circuits with Application to Microwave Photonics [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/16472 / Palancia

Esta tesis se centra en el estudio de los fenómenos no lineales como la modulación cruzada de ganancia (XGM, cross gain modulation) y la modulación cruzada de fase (XPM, cross phase modulation) en amplificadores ópticos de semiconductor. Ambos fenómenos permiten aprovechar la no linealidad de la ganancia del amplificador saturado para realizar un proceso de conversión de longitud de onda. Este proceso consiste en trasladar la información transportada por una señal que modula una portadora óptica a una longitud de onda a una señal continua en otra longitud de onda llamada sonda cuando ambas atraviesan el amplificador. A lo largo de todo este estudio se confrontará la opción XGM con la XPM con el fin de establecer las ventajas e inconvenientes de cada uno de los métodos. Mientras que la técnica XGM es sencilla de utilizar y de menor coste, la XPM se caracteriza por proporcionar conversiones más eficientes, de menor chirp y mayor ancho de banda. Esta traslación de información de la señal modulada a la sonda tiene aplicaciones en los regímenes de pequeña y gran señal. En el ámbito de pequeña señal, la propiedad de invertir la señal convertida respecto a la señal de bombeo se utiliza para la implementación de filtros de microondas con coeficientes negativos. Este tipo de filtros presentan la ventaja de eliminar la componente continua de la señal. La función de transferencia del filtro se diseña mediante la sintonización y la modificación del perfil. La sintonización del filtro se realiza con elementos de retardo mientras que el perfil se varía modificando la potencia de cada una de las señales que conforman los coeficientes mediante atenuadores ópticos. Todas estas características están apoyadas por un estudio teórico, de simulación y por resultados experimentales llevados a cabo en el laboratorio del GCOC. En régimen de gran señal,se ha diseñado un módulo de conversión formado por dos etapas en cascada: una primera de XGM seguida de otra de XPM. Esta configuración permite aprovechar la ventaja de cada uno de los métodos. Este módulo está integrado dentro del nodo óptico del demostrador desarrollado para el proyecto europeo LABELS (Ligthwave Architectures for the processing of Broadband Electronic Signals). En este nodo, el encaminamiento se realiza mediante la longitud de onda. Por lo tanto, el ser capaz de convertir la señal de entrada a otra longitud de onda es capital para conmutar la señal en el nodo. El hecho de realizar esta conversión sin necesidad de recurrir a una conversión optoelectrónica intermedia proporciona a estos sistemas la propiedad de ser transparentes al formato de modulación y a su velocidad de transmisión (dentro del ancho de banda de conversión), lo que explica la importancia del módulo desarrollado. Para determinar las condiciones de funcionamiento y la bondad del módulo de conversión se han llevado a cabo varios experimentos cuyos resultados se muestran en esta tesis / Manzanedo Martínez, MD. (2013). Aplicación de los amplificadores ópticos de semiconductor a la fotónica de microondas [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/30314 / TESIS

El hipocampo es una de las regiones del cerebro más ampliamente estudiadas, y es de interés para gran parte de los neurocientíficos, desde aquellos que estudian su estructura y funcionalidad hasta los que estudian su mal funcionamiento en diversas enfermedades y condiciones patológicas. El hipocampo tiene un papel fundamental, entre otras cosas, en la adquisición y consolidación de la memoria episódica, así como en la orientación espacial. De todas las propiedades de las sinapsis en el hipocampo, quizás la más atractiva, y seguramente la estudiada con mayor entusiasmo, es su habilidad de responder a patrones de activación específicos con aumentos o disminuciones de larga duración en la eficiencia sináptica. Esta propiedad plástica de las sinapsis en general, y de las del hipocampo en particular, es considerada por muchos neurocientíficos como la base celular del aprendizaje de ciertos tipos de recuerdos y memorias. El objetivo principal de esta Tesis Doctoral, fruto de una estrecha colaboración entre el Centro de Biomateriales e Ingeniería Tisular de la Universitat Politècnica de València y el Laboratorio de Plasticidad de las Redes Neuronales del Instituto de Neurociencias (Consejo Superior de Investigaciones Científicas ¿ Universidad Miguel Hernández) de San Juan (Alicante), es aportar nuevos conocimientos sobre los mecanismos que regulan el flujo de información entre las distintas áreas del hipocampo y por tanto, contribuir a un mejor entendimiento de los mecanismos neurofisiológicos que subyacen al aprendizaje y la memoria mediante el análisis de señales adquiridas mediante registros electrofisiológicos de alta densidad, correspondientes a distintas partes del hipocampo y la corteza parietal asociativa, adquiridas en distintos instantes de tiempo antes y después de la potenciación sináptica a largo plazo. Para ello, se ha desarrollado una metodología que nos ha permitido estudiar la actividad espontánea del sistema, y con la que hemos observado la dependencia espacial y temporal de la desviación típica tanto en los cálculos de correlación como en los de coherencia. Además, se ha trabajado tanto con los potenciales de campo locales (LFP por sus siglas en inglés), como con sus componentes independientes, haciendo una comparativa entre los resultados obtenidos para cada caso, en cuanto a correlación y coherencia se refiere, utilizando fragmentos pertenecientes a diferentes etapas durante la potenciación sináptica a largo plazo (LTP por sus siglas en inglés), para conocer los cambios que se dan en esta estructura tras dicha potenciación sináptica. En el caso de la coherencia, hemos podido observar los cambios que se producen debido a la potenciación sináptica en las diferentes bandas de frecuencia. Todos estos cálculos se han realizado de forma ipsilateral, comparando señales pertenecientes a un mismo hemisferio cerebral, y de forma bilateral, comparando señales pertenecientes a hemisferios cerebrales diferentes. Por último, a partir de la experiencia en el manejo de estos registros electrofisiológicos y de sus componentes independientes, se han identificado patrones de correlación interregional, que se suceden en el tiempo como entidades singulares y a los que hemos denominado ¿ministates¿ por su duración menor de un segundo. Dichos patrones, que aparecen de forma repetida en los registros, podrían estar asociados a eventos electrofisiológicos identificables en la señal y estar modulados por procesos de plasticidad sináptica. Así, se ha desarrollado una metodología adecuada para el análisis de señales adquiridas mediante registros electrofisiológicos de alta densidad, mediante el cálculo de la correlación y la coherencia de estas señales electrofisiológicas y de sus componentes independientes, y se ha programado en entorno MATLAB. Gracias a las herramientas desarrolladas y aplicadas hemos comprobado la dependencia temporal y espacial de la dispersión de los valores de correlación y coherencia y hemos analizado la estructura funcional en reposo de los circuitos de la formación hipocampal, obteniendo evidencias a favor de la existencia de dos vías de procesamiento paralelo e independiente en el sistema. Además, hemos hallado patrones de comunicación, a los que hemos denominado ¿ministates¿, que se suceden en el tiempo en secuencias controladas por procesos de plasticidad sináptica, apareciendo repetidamente en las distintas fases estudiadas de nuestro modelo experimental de aprendizaje. Aún nos encontramos lejos de poder describir cómo el aprendizaje modifica el `estado interno¿ del cerebro. Entre las dificultades encontradas cabe destacar la enorme variabilidad en las señales electrofisiológicas registradas en los distintos estados por los que, de forma espontánea, transcurre la actividad cerebral. De esta forma la huella del aprendizaje o la memoria se encuentra enmascarada por grandes fluctuaciones de actividad. Sin embargo, gracias a las herramientas desarrolladas hemos podido aportar datos nuevos sobre cómo tiene lugar la comunicación en la formación hipocampal y constatar que la plasticidad sináptica modula dicha comunicación. / Gabaldón López, MV. (2013). Estudio de la estructura dinámica de las interacciones funcionales en el hipocampo mediante procesado de registros electrofisiológicos cerebrales en rata [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/30777 / TESIS

This thesis introduces new design techniques for microwave filters and multiplexers in waveguide technology. These devices find wide application in communication systems, such as satellite links or wireless base stations. In particular, the work has been focused in the design of circular-waveguide dualmode (CWDM) filters. The synthesis technique makes use of distributed models, which are a halfway point between the fast but imprecise lumped circuit models, and the more accurate but costly full-wave electromagnetic models. An automatic software tool to design this type of filters has also been developed, which is able to obtain the physical dimensions of the filter in a matter of minutes. A new technique to correct manufacturing deviations in CWDM filters is proposed next, which avoids the use of tuning screws. Instead, fixed squared insertions are employed, which can be fabricated in separated pieces. An space mapping technique is used to calculate the dimensions of these pieces and, after few iterations, the procedure is able to achieve the required response. A systematic method to design manifold-coupled multiplexers is also presented, which also employs distributed models. First, the design of classic multiplexers with CWDM filters is considered. The whole design procedure is thoroughly explained, starting from the required specifications and finishing with the physical dimensions. Finally, the design of a non-conventional wideband multiplexer with a new type of rectangular-waveguide filters is addressed. / Brumos Vicente, M. (2014). Design of microwave filters and multiplexers in waveguide technology using distributed models [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48492 / TESIS

[ES] La revolución posibilitada por las aplicaciones fotónicas durante las últimas décadas ha dejado su impronta en la sociedad tal y como la conocemos actualmente. Ejemplos claros de este impacto están patentes en, por ejemplo, el enorme tráfico de datos generado por el uso de Internet o el empleo extendido de algunas técnicas biomédicas con fines diagnósticos o quirúrgicos, que no podrían entenderse sin el incesante desarrollo de los sistemas ópticos. La necesidad de combinar y miniaturizar estos sistemas para generar funcionalidades más avanzadas dio lugar al nacimiento de los circuitos fotónicos integrados (PICs), que es donde esta tesis comenzó a tomar forma. En este sentido, observamos limitaciones en términos de flexibilidad o reconfigurabilidad inherentes a la naturaleza guiada de la mayoría de los PICs realizados hasta el momento. En el caso de circuitos plasmónicos, observamos también limitaciones por las pérdidas que tienen las guías metálicas a altas frecuencias. La inclusión de estructuras inalámbricas (basadas principalmente en nanoantenas plasmónicas) en la capa fotónica surgió para mitigar estas pérdidas, abriendo también nuevas vías de investigación. Sin embargo, estos dispositivos aún presentaban rendimientos muy pobres como elementos puramente radiantes en el régimen de campo lejano. Para superar estas deficiencias, en este trabajo, introdujimos un enfoque novedoso en el desarrollo de dispositivos inalámbricos en la nanoescala, que dio forma a lo que llamamos on-chip wireless silicon photonics. Este nuevo concepto se apoyó en el uso de nanoantenas de silicio compatibles con procesos CMOS, que constituyen las estructuras clave que posibilitan un vasto catálogo de aplicaciones en redes fotónicas de comunicación o en sensores ultra-integrados, así como para la interconexión de sistemas dieléctricos-plasmónicos avanzados. En el ámbito de las comunicaciones, gracias a las sencillas reglas de diseño para adaptar la directividad de estas nanoantenas a diversas aplicaciones, pudimos demostrar por primera vez transmisiones inalámbricas de datos (mediante el uso de antenas altamente directivas) en redes on-chip reconfigurables o desarrollar dispositivos para generar a voluntad focos electromagnéticos de manera dinámica en espacios bidimensionales (gracias a antenas con una directividad más baja). Por otro lado, en el campo del biosensado, diseñamos y fabricamos un dispositivo lab-on-a-chip para la identificación de micropartículas, basado en el uso de antenas dieléctricas -presentando un rendimiento equiparable a los mejores diseños desarrollados hasta el momento- que incluye el subsistema óptico más compacto demostrado hasta la fecha. Finalmente, fuimos capaces de conectar experimentalmente y de manera eficiente antenas basadas en silicio con estructuras plasmónicas para el desarrollo de nuevas aplicaciones en la nanoescala, aunando las ventajas del on-chip wireles silicon photonics para comunicaciones en chip, conformación dinámica de haces o biosensado con las ventajas de la plasmónica para la manipulación e interacción con luz. / [CAT] La revolució habilitada per les aplicacions fotòniques durant les últimes dècades ha deixat la seua empremta en la societat actual tal com la coneixem. Exemples clars d'aquest impacte estan patents en, per exemple, l'enorme tràfic de dades generat per l'ús d'Internet o d'algunes tècniques biomèdiques amb fins diagnòstics o quirúrgics, que no es podrien entendre sense l'incessant desenvolupament dels sistemes òptics. La necessitat de combinar i miniaturitzar aquests sistemes per produir funcionalitats més avançades va donar lloc al naixement dels circuits fotònics integrats (PICs), que és on aquesta tesi va començar a prendre forma. En aquest sentit, observem limitacions en termes de flexibilitat o reconfigurabilitat inherents a la naturalesa guiada de la majoria dels PICs realitzats fins al moment. En el circuits plasmònics, tenim a mès les limitacions de les elevades pèrdues que les guies metàl·liques tenen a altes freqüències. La inclusió d'estructures sense fil (basades principalment en l'ús de nanoantenes plasmòniques) a la capa fotònica va sorgir per mitigar aquestes pèrdues, obrint també noves vies d'investigació. No obstant això, aquests dispositius encara presentaven rendiments molt pobres com a elements purament radiants en el règim de camp llunyà. Per superar aquestes deficiències, en aquest treball, vam introduir un enfocament innovador en el desenvolupament de dispositius sense fil a la nanoescala, que va donar forma al que anomenem on-chip wireless silicon photonics. Aquest nou concepte està basat en l'ús de nanoantenes de silici compatibles amb processos CMOS, que constitueixen les estructures clau que possibiliten un vast catàleg d'aplicacions en xarxes fotòniques de comunicació o en sensors ultra-integrats, així com per a la interconnexió de sistemes dieléctrics-plasmònics avançats. En l'àmbit de les comunicacions, gràcies a les senzilles regles de disseny per adaptar la directivitat de les antenes a les diverses aplicacions, vam poder demostrar per primera vegada transmissions de dades on-chip (mitjançant l'ús d'antenes altament directives) en xarxes reconfigurables o desenvolupar un dispositiu per generar a voluntat focus electromagnètics de manera dinàmica en espais bidimensionals (gràcies a antenes amb una directivitat més baixa). D'altra banda, en el camp del biosensing, vam dissenyar i fabricar un sensor lab-on-a-chip per a la classificació de micropartícules, basat en l'emprament d'antenes dielèctriques amb un rendiment a l'avantguarda dels millors dispositius de l'estat de l'art, que inclou el subsistema òptic més compacte demostrat fins al moment. Finalment, vam ser capaços de connectar experimentalment i de manera eficient antenes basades en silici amb estructures plasmònics per al desenvolupament de noves aplicacions en la nanoescala, unint els avantatges del on-chip wireless silicon photonics per a comunicacions en xip, conformació dinàmica de feixos o biosensat amb els avantatges de la plasmònica per a la manipulació e interacció amb llum. / [EN] The revolution sparked by photonic applications during the last decades has made its mark in society, as we currently know it. Clear examples of this impact are patent in, for instance, the colossal worldwide data traffic generated by the use of the Internet or the widespread utilization of some biomedical techniques for diagnostic or surgical purposes, which could not be understood without the ceaseless development of optical systems. The necessity of combining and miniaturizing these systems to enable advanced functionalities gave birth to the development of photonic integrated circuits (PICs), which is the main framework within which this thesis began to take shape. Along these lines, we noticed restricted limitations in terms of flexibility or reconfigurability inherent to the wired-based nature of most PIC implementations carried out so far. In the case of plasmonic circuitry, there are additional shortcomings arising from the prohibitive losses of metallic waveguides at very high frequencies. The inclusion of wireless structures (mostly based on plasmonic nanoantennas) at the photonic layer emerged to mitigate these limiting losses, also opening new research avenues. However, these devices still presented poor performances as purely radiating elements in the far-field regime. In order to overcome these lacks, in this work, we introduced a novel version to wireless approaches at the nanoscale in what we called on-chip wireless silicon photonics. This new concept was built upon the use of CMOS-compatible silicon-based nanoantennas, which constitute the key enabling structures of a diverse catalogue of applications in photonic communication networks or ultra-integrated sensors as well as for interfacing advanced dielectric-plasmonic systems. In the scope of communications, thanks to the easiness to tailor the antenna directivity, we were able to experimentally demonstrate on-chip data transmission flows in reconfigurable networks for the first time (by using highly directive antennas) or to develop dynamically tailor-made interference patterns to create focused spots at will on a 2D arrangement (enabled by antennas with a lower directivity). On the other hand, in the field of biosensing, we experimentally implemented a dielectric antenna-based lab-on-a-chip device for microparticle classification with state-of-the-art performance, which included the most compact optical subsystem demonstrated so far. Finally, we were able to efficiently interface silicon-based antennas to plasmonic systems to develop new advanced functionalities at the nanoscale, by putting together the advantages of on-chip wireless silicon photonics for on-chip communications, beam-shaping tailoring or lab-on-a-chip sensing with the advantages of plasmonics for light concentration and manipulation. / Lechago Buendía, S. (2019). All-dielectric nanoantennas enabling on-chip wireless silicon photonics [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/133074 / TESIS

En esta Tesis Doctoral se lleva a cabo un análisis de las redes celulares de Tercera Generación basadas en WCDMA desde el punto de vista de planificación y estimación de capacidad. En la planificación tradicional debido al excesivo uso de campañas de medidas, esto hace que el coste sea muy elevado. En esta tesis se ha realizado un modelo de planificación de sistemas UMTS mediante sistemas de información geográfica (ARC/INFO) potente que provee una base de datos geográfica adaptable y capaz de hacer todo tipo de tareas sobre esta información utilizando mapas digitales que reflejan el estado real del entorno en el área a planificar. El hecho de elegir el ARC/INFO, un Sistema de Información Geográfica potente para nuestra aplicación de planificación de sistemas celulares, es por sus grandes ventajas y su sencillez de uso sobre sistemas operativos robustas como el Unix. Este modelo de planificación utiliza modelos de propagación que dan buen margen de la predicción de las perdidas de propagación que tienen en cuenta los edificios y las calles del entorno urbano, así los resultados tendrán más precisión a la hora de planificación. La planificación radio en UMTS tiene por finalidad realizar los cálculos de cobertura y capacidad, con objeto de optimizar el despliegue de las estaciones bases y así cumplir los objetivos de calidad de servicio establecidos por el operador. En esta tesis se ha analizado en general los factores más importantes que afectan a la capacidad y en especial se ha estudiado en más detalles el efecto del coeficiente de correlación entre estaciones bases sobre la capacidad de los sistemas UMTS en entornos urbanos. / Khalil Hassan Alghamri, M. (2005). Planificación de sistemas UMTS mediante sistemas de información geográfica [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/2902 / Palancia