L'estudi del senyal electrocardiogràfic (ECG) obtingut mitjançant elèctrodes de superfície és una prova mèdica freqüent que té una gran significació en el diagnòstic de l'activitat cardíaca. Des de la incorporació dels ordinadors als equips d'obtenció i enregistrament de l'ECG, que va provocar un gran impacte en la tecnologia i disseny d'aquests equips, l'anàlisi automàtica del senyal electrocardiogràfic ha estat un problema abordable. Cal precisar, però, que l'anàlisi assistit per computadora de l'ECG convencional no aporta per se nova informació per al diagnòstic respecte a l'observada directament per un cardiòleg.L'Electrocardiografia d'alta resolució (ECGAR) és un camp de recerca recent. Consisteix en la detecció i quantificació de potencials cardíacs de baixa amplitud, que no es poden captar amb els procediments de l'ECG convencional. L'ECGRA requereix el desenvolupament de tècniques de processat digital en el domini temporal i la realització de programes que permetin l'obtenció automàtica de l'activitat cardíaca de baixa amplitud. A més a més cal, per captar el senyal, la utilització d'una instrumentació biomèdica molt superior en prestacions a l'emprada habitualment. Els treballs presentats fins ara efectuen l'estimació dels potencials cardíacs vinculats a les ones d'amplitud més gran dins l'electrocardiograma. La majoria de les realitzacions existents són només aplicables a les ones d'elevada relació senyal-soroll. Aquesta restricció del problema no ha evitat certes deficiències en la qualitat de les estimacions obtingudes. Així s'ha arribat a una baixa coincidència de resultats en certs estudis mèdics comparatitus. Les contribucions existents en aquest tema s'han pres com a referència i punt de partida d'aquesta tesi. El treball presentat en aquesta tesi és una aportació en el camp del processat digital de senyals electrocardiogràfics, emmarcat especialment en l'ECG d'alta resolució. En el primer capítol es fa una descripció detallada del problema, presentant les característiques del senyal i la metodologia per a la seva obtenció. En aquest sentit s'ha proposat i desenvolupat una estructura modular del sistema de processat, on s'han fet contribucions tant en els mètodes emprats com en l'aplicació. En el segon capítol es presenta el tractament de l'ECG d'alta resolució com un problema en el camp dels processos aleatoris. Es descriu la tècnica emprada per a l'estimació dels potencials cardíacs, modelats com la part determinista del procés. Segons aquest enfocament es proposa una estructura del sistema de processat per a l'anàlisi del senyal, que ve desenvolupada en els posteriors capítols. El tercer capítol està dedicat a la detecció d'ones dins del senyal ECG, malgrat les seves variacions al llarg del temps i la contaminació per soroll d'origen biològic o extern. S'ha desenvolupat un sistema de detecció particularitzat per als complexos QRS, que són el conjunt d'ones associades a l'activitat de la contracció ventricular de cada batec cardíac. El sistema proposat s'ha mostrat molt robust, detectant les ones en tot tipus de situacions. Es puntualitzen les aportacions per a aquest detector, tant en el disseny com en l'aplicació. La seva contribució resulta molt útil per a les posteriors etapes de processat.En el quart capítol es presenten uns mètodes d'alineament de senyals orientats al cas dels ECG. En principi es fa una descripció general del problema, descrivint tot seguit els mètodes proposats amb un enfocament original. A continuació s'efectua un estudi de les prestacions d'aquests mètodes en simulació, així com aplicats a senyals reals. Finalment es descriuen els criteris d'aplicabilitat en situacions reals, comprovant el bon funcionament fins i tot per a senyals de baixa relació senyal-soroll. El cinquè capítol està específicament orientat al processat de l'ECG d'alta resolució. Es presenta la metodologia seguida, que també inclou les etapes proposades i descrites en capítols anteriors. A continuació es mostra l'aplicació d'aquestes tècniques a l'obtenció de potencials cardíacs de gran interès mèdic, com són els potencials ventriculars tardans, o diferents potencials vinculats a altres ones de l'ECG. L'aplicació dels mètodes i les etapes de processat presentades per a l'obtenció i tractament de l'ECG d'alta resolució han permès la recuperació de potencials cardíacs de forma fiable, tot i aplicant-lo a senyals de baixa relació senyal-soroll.

El uso de señales múltiples de calidad es común en numerosas especies, pero este hecho no es fácil de explicar. Las presiones fluctuantes del ambiente podrían tener un rol importante en el origen y mantenimiento de las señales múltiples, y las implicaciones evolutivas de esta hipótesis enfatizan la importancia de realizar nuevos estudios sobre señales múltiples. En esta tesis se realizaron diferentes estudios sobre la señalización múltiple del plumaje de dos especies de aves: El carbonero común (Parus major) y el lúgano (Carduelis spinus). En el primer capítulo se examinó la banda alar amarilla del lúgano, un ornamento sexual basado en carotenoides. Se vio que machos con bandas alares mayores eran más rápidos resolviendo un problema de forrajeo. Esto sugiere la existencia de una selección sexual de habilidades cognitivas en el lúgano. En el segundo capítulo, estudiamos la función del babero negro del lúgano como señal de la personalidad del individuo. Descubrimos que lúganos con baberos de mayor tamaño mostraban tendencias exploratorias más rápidas. Este hallazgo apoya la idea de que los ornamentos del plumaje pueden funcionar como señales de la personalidad del individuo. En el tercer capítulo se examinó cómo las señales múltiples pueden definir el comportamiento sexual extra pareja. Se pudo constatar que la respuesta agonística y la paternidad de machos de carbonero dependía de la interacción entre la corbata negra y la coloración amarilla del pecho del macho, sugiriendo la existencia de diferentes estrategias reproductivas de acuerdo a la calidad individual. Por último, examinamos las posibles interacciones entre ornamentos sexuales y la familiaridad, mediante experimentos de selección de pareja en lúganos. Nuestros resultados sugieren que la familiaridad puede ser tan importante como los ornamentos sexuales a la hora de determinar los criterios de selección de la hembra. En conclusión, esta tesis profundiza en el hecho de que las diferentes cualidades de un individuo, reflejadas en distintas señales múltiples, tienen el potencial de ser parte de diferentes estrategias válidas en selección sexual y social, permitiendo una selección más plástica. Esta plasticidad de selección podría ser uno de los mecanismos tras el origen y mantenimiento de las señales múltiples. / In sexual or social selection processes, animals employ traits that signal qualities. The use of multiple signals is known to be well spread in numerous species, but the ultimate reasons for using more than one single signal are not easy to explain. Why would animals invest in several different signals, instead of focusing on only one? Traditionally, the adaptive hypotheses formulated to explain the existence of multiple signalling have been framed into static scenarios, under constant selection pressures. However, there is increasing awareness of the need to widen this static framework, by taking into account the selection plasticity produced by spatial and temporal environmental heterogeneity. Fluctuating ecological and social environments could have an important role in the origin and maintenance of multiple signals. In an environment where changes happen faster every day, multiple signalling would allow a more flexible, dynamic selection, increasing the odds of survival and fitness. The evolutionary implications of this hypothesis highlight the importance of novel studies in multiple signalling. In this thesis, we performed several such experiments on the Eurasian siskin (Carduelis spinus) and the Great tit (Parus major). They are two passerine species that show ornaments based on melanins and carotenoids, which makes them a particularly suitable models for the study of multiple signalling. In the first chapter, the signalling function of the yellow wing stripe of the Eurasian siskin, a carotenoid based sexual ornament, was examined. A problem solving experiment showed that male siskins with longer yellow wing stripes were better foragers. These resuls suggest the existence of sexual selection for cognitive abilities. In the second chapter, we studied the function of the black bib of the Eurasian siskin as a potential source of information about the personality of the individual. We examined the exploratory behaviour of male siskins, finding that those with larger black bibs had a shorter approaching latency to a novel object. These results support the idea that plumage structures could give information about the personality of its bearer. The results of these two chapters show that colour signals based on different pigments have separate functions in the siskin, allowing multiple criteria in sexual (and social) selection. The third chapter examined the effects of different multiple colour signals on the extra pair sexual behaviour of the great tit. By measuring the response of different males to conspecific male intrusions, and the within pair paternity of males depending on their colour traits, we could observe that different combinations of traits where related to the intensity of nest defence, and implied differences in paternity loss. These findings suggest that males might be using different strategies to maximize their qualities. In the last chapter, we tested the potential interactions between colour sexual ornaments and the previous experience, by sexual selection experiments in siskins. Our results suggest that familiarity adds to attractiveness when female siskins choose a mate. At least in some species, females are using multiple criteria in mate choice, not necessarily related to external signals of quality. In conclusion, this thesis stress that multiple qualities, signalled by different colour traits, have the potential to be part of different successful social and sexual mate choice strategies, aiding a more plastic selection. Our results support the hypothesis that selection plasticity could be one of the mechanisms behind the origin and maintenance of multiple signals

L’splicing és el mecanisme pel qual els introns són eliminats del pre-mRNA per generar un trànscrit madur. Aquest procés és dut a terme per un complex macromolecular anomenat spliceosoma i requereix el reconeixement dels senyals d’splicing al pre-mRNA. Aquests senyals no són sempre identificats correctament, el que permet la producció de trànscrits diferents a partir d’un únic pre-mRNA mitjançant un procés anomenat splicing alternatiu. Aquest procés pot ser regulat mitjançant factors proteics específics o per altres mecanismes que alteren el reconeixement dels senyals d’splicing com l’estructura secundària adoptada pels pre-mRNAs. En aquesta tesi hem investigat els mecanismes de regulació de l’splicing en eucariotes mitjançant tècniques computacionals. També hem estudiat la relació existent entre les proteïnes que intervenen en la regulació de l’splicing i els senyals d’splicing, i com han coevolucionat en diferents espècies. Finalment, i tenint en compte les possibilitats que l’splicing alternatiu ofereix des del punt de vista evolutiu, també hem analitzat l’impacte de l’splicing alternatiu en l’evolució gènica. / Splicing is the mechanism by which introns are removed from the pre-mRNA to create a mature transcript. This process is performed by a macromolecular complex, the spliceosome, and involves the recognition of the splicing signals in the premRNA. These signals are not always perfectly recognized, which allows the production of different mature transcripts from a single pre-mRNA through a process called alternative splicing. This process can be regulated by specific protein factors or by other mechanisms that affect the recognition of the splicing signals, such as the secondary structure adopted by the pre-mRNA. In this thesis we have investigated the mechanisms of splicing regulation in eukaryotes using computational approaches. Moreover, we have also studied the relationship that exists between protein factors involved in splicing regulation and splicing signals, and how they have co-evolved across species. Finally, and considering the possibilities that alternative splicing can offer from the evolutionary point of view, he have also analyzed the impact of alternative splicing in gene evolution.

La fitorremediación es una técnica de descontaminación de ecosistemas que aprovecha la capacidad de las plantas para acumular sustancias tóxicas en su interior sin que afecten severamente a su ciclo vital. Dicha técnica presenta un bajo impacto medioambiental, convirtiéndose en una alternativa a los métodos clásicos, más agresivos y costosos. En lo referente a metales pesados, las plantas inducen la síntesis intracelular de fitoquelatinas (PC), ligandos tiólicos que complejan los metales y los almacenan en orgánulos celulares de bajo metabolismo como las vacuolas. A pesar de las investigaciones realizadas hasta la fecha, el mecanismo de actuación de las fitoquelatinas no está totalmente establecido, incluida la secuencia de formación y la estequiometria final de los complejos PC-M. Por esta razón, resulta de gran interés estudiar estos procesos de complejación, pues sus conclusiones pueden ayudar a entender la fitorremediación y a optimizar su aplicación. Las investigaciones recogidas en esta tesis se sustentan -como metodología básica- en el análisis quimiométrico mediante MCR-ALS de los datos obtenidos de valoraciones complexométricas registradas por técnicas electroanalíticas, concluyendo con la proposición de modelos de complejación para el sistema en estudio. La elección del plomo como metal complejante se debe a su alta toxicidad y dispersión en el medio ambiente, así como por suponer un paso más en el uso de dicha metodología, pues el estudio de los sistemas PC/Pb(II) presentan problemas que la dificultan. Estos problemas son, principalmente, el desplazamiento lateral de las señales voltamperométricas que produce un decrecimiento en la linealidad de los datos obtenidos, y la presencia de señales anódicas que favorece un fuerte solapamiento entre los picos de las diferentes especies químicas; ambos problemas comprometen la aplicación del método MCR-ALS y el correcto examen de los resultados. El objetivo de esta tesis adquiere así una doble vertiente. Por un lado, para solucionar dichos problemas y, de alguna forma, ampliar la aplicabilidad de MCR-ALS a eventuales sistemas más complejos, se estudian nuevas adaptaciones metodológicas (análisis MCR-ALS de matrices espectro-voltamperométricas), herramientas (programa shiftfit, que corrige el desplazamiento de potencial de las señales voltamperométricas) y metodologías experimentales (uso de electrodos alternativos al de mercurio). Por otro lado, se procura la consecución de resultados para los propios sistemas PC/Pb(II) estudiados, es decir, la determinación de modelos de complejación lo bastante completos y sólidos para servir de apoyo a los resultados de los estudios in vivo o in vitro. Los trabajos publicados y la explicación de los resultados están organizados en tres bloques: • El primer bloque (artículo 11.1) recoge la aproximación inicial al estudio de la complejación de fitoquelatinas y ligandos relacionados con plomo utilizando la metodología básica. Los resultados ponen de relieve la relativa solvencia del procedimiento, así como el verdadero alcance de los problemas que se describen en el capítulo 5. • El segundo bloque recopila los resultados de la aplicación de las nuevas metodologías y herramientas propuestas para solucionar las insuficiencias o ambigüedades de los modelos de complejación obtenidos en el artículo anterior. Estas metodologías son el análisis quimiométrico conjunto de valoraciones registradas por polarografía y dicroísmo circular (11.2), la formulación del programa shiftfit que corrige el movimiento lateral de señales polarográficas, es decir, la falta de un valor fijo del potencial de pico (11.3) y, finalmente, el uso del electrodo de película de bismuto (BiFE) con la intención de minimizar el solapamiento que producen las señales anódicas (11.4). • Tras la aplicación de estas metodologías a sistemas sencillos, en el tercer bloque se aplican a sistemas con plomo (11.5 y 11.6), incluyendo la comparación de los diferentes modelos de complejación obtenidos en los artículos 11.1 y 11.5 para el sistema PC3/Pb(II). / Phytoremediation is a decontamination technique that takes profit by the plants ability to accumulate toxic substances without affecting severely their vital cycles. This technique presents the advantatges of being cheap and non-destructive to ecological systems. Regarding heavy metals, plants induce the intracellular synthesis of phytochelatins (PC), Cys-rich polypeptides that complex metals and storage them in cellular organelles of limited metabolism as vacuoles. Despite the research achieved to date, the mechanism of actuation of phytochelatins is not entirely established, including the sequence of formation and the final stoichiometry of the PC-M complexes. By this reason, it is of great interest to study these complexation processes, reaching conclusions that would be able to help the optimization of phytoremediation. The investigations collected in this doctoral thesis are held -as basic methodology- in the chemometric analysis through MCR-ALS of the data obtained from complexometric titrations carried out by voltammetric techniques. This methodology concludes with the proposition of complexation models for the systems under study, but when lead is used as complexing metal, PC/Pb(II) systems present problems that make it more difficult. Mainly, these problems are the lateral movement of the voltammetric signals (producing a decrease in the linearity of the data), and the presence of anodic signals that propitiate a strong overlapping between peaks of different chemical species; both troubles compromise the MCR-ALS application and the correct investigation of the results. To solve the aforementioned problems -and that way to increase the applicability of MCR-ALS to more complex systems-, some new tools have been applied for the first time: • Methodologic adaptations as the MCR-ALS simultaneous analysis of spectro- and electrochemical data (row-wise CD-DPP augmented matrices) to differenciate real chemical species from physicochemical or kinetic phenomena of the diffusion layer. • Chemometric programs as shiftfit that corrects the potential shift of the polarographic signals to obtain a matrix of corrected voltammograms with an increased linearity. • The use of the bismuth film electrode (BiFE) for complexation studies, to minimize the overlapping produced by the anodic signals.