This thesis focuses on defining a set of design strategies to develop and assess video games that foster physical activity, commonly referred to as exergames. Regular physical activity is essential for a good development of children and exergames have the potential to be used as an adherent and fun tool. This should result in more healthy children and compensate for the current lack of physical activity due to sedentary behaviors. This thesis focuses both on quantity as well as quality of physical activity. Concerning quantity, we focus on aerobic activity, while quality refers to richness and diversity of movement within conditional and coordinative capacities. This thesis is a first step to design exergames as public health tools by bridging the notions of playability and efficacy of exergames. We define an interdisciplinary protocol to design multiplayer exergames in collaboration with physical activity experts. A parameter, the Interaction Tempo, and evaluation methods to control the amount of physical activity are presented and validated. We provide strategies to achieve the aforementioned quality of physical activity in exergames and a robust evaluation method to assess it during a play session. We finally explore the influence and limitations that the body attitude can have on the intensity and affective state. / Aquesta tesi se centra en la definició d'un conjunt d'estratègies de disseny per a desenvolupar i avaluar els videojocs que fomenten l'activitat física, comunament coneguts com a exergames. L'activitat física regular és essencial per a un bon desenvolupament dels nens i els exergames tenen el potencial de ser utilitzats com una eina divertida i que fomenti l'adhesió al programa d'exercici. Això ha de resultar en nens més sans i compensar l'actual falta d'activitat física a causa dels comportaments sedentaris. Aquesta tesi es focalitza tant en la quantitat com en la qualitat de l'activitat física. Per al que fa a la quantitat, ens centrem en l'activitat aeròbica, mentre que la qualitat es refereix a la riquesa i diversitat del moviment dins de les capacitats condicionals i coordinatives. Aquesta tesi és un primer pas per dissenyar exergames com a eines de salut pública a través de crear una relació entre les nocions de jugabilitat i l'eficàcia dels exergames. Definim un protocol interdisciplinari per a dissenyar exergames multi jugador en col•laboració amb experts en activitat física. Es presenta i valida el Tempo d'Interacció, un paràmetre per a controlar la quantitat d'activitat física, com també mètodes d'avaluació d'aquesta. Proporcionem estratègies per aconseguir la qualitat, abans esmentada, de l'activitat física en exergames i un mètode d'avaluació sòlida per a avaluar-la durant una sessió de joc. Finalment explorem la influència i limitacions que l'actitud del cos pot tenir sobre la intensitat i estat afectiu.

La Internet de las Cosas está avanzando lentamente debido a la falta de confianza en dispositivos que puedan interactuar de manera autónoma. Además, se requieren nuevos enfoques para mitigar o al menos paliar ataques de atacantes omnipresentes cada vez más poderosos. Para hacer frente a estas cuestiones, esta tesis investiga los conceptos de identidad y autenticidad. En cuanto a la identidad, se propone un novedoso enfoque sensible al contexto basado en la tecnología de cadenas de bloques donde el paradigma estándar se sustituye por un enfoque basado en la identificación de atributos. Referente a la authentication, nuevas propuestas permiten validar mensajes en escenarios en línea y fuera de línea. Además, se introduce un nuevo enfoque basado en software para escenarios en línea que proporciona propiedades intrínsecas de hardware independientemente de elementos físicos. Por último, la tecnología PUF permite el diseño novel de protocolos de autenticación en escenarios donde sin conexión. / The Internet of Things is advancing slowly due to the lack of trust in devices that can autonomously interact. Standard solutions and new technologies have strengthened its security, but ubiquitous and powerful attackers are still an open problem that requires novel approaches. To address the above issues, this thesis investigates the concepts of identity and authenticity. As regards identity, a new context-aware and self-enforced approach based on the blockchain technology is proposed. With this solution, the standard paradigm focused on fixed identifiers is replaced with an attribute-based identification approach that delineates democratically approved names. With respect to authentication, new approaches are analyzed from both the online and offline perspective to enable smart things in the validation of exchanged messages. Further, a new software approach for online scenarios is introduced which provides hardware-intrinsic properties without relying on any physical element. Finally, PUF technology is leveraged to design novel offline disposable authentication protocols.

En aquesta tesi s’explora l’ús de descriptors basats en la covariància per tal de traslladar la observació de característiques dins de regions d’interès a un determinat espai descriptiu que utilitzi les matrius de covariància de les característiques com a signatures discriminatives de les dades. Aquest espai constitueix la varietat de les matrius simètriques definides positives, amb la seva pròpia mètrica i consideracions analítiques, en la que podem desenvolupar diferents mètodes de machine learning per al reconeixement de patrons. Sigui quin sigui el domini de les característiques, ja siguin observacions visuals en imatges 2D, característiques de forma en núvols de punts 3D, gestos i moviment en seqüències d’imatges de profunditat, o informació de densitat en imatges mèdiques en 3D, l’espai del descriptor de covariància actua com un pas d’unificació en el repte de mantenir un marc de treball comú per a diverses aplicacions. / This dissertation explores the use of covariance-based descriptors in order to translate feature observations within regions of interest to a descriptor space using the feature covariance matrices as discriminative signatures. This space constitutes the particular manifold of symmetric positive definite matrices, with its own metric and analytical considerations, in which we can develop several machine learning algorithms for pattern recognition. Regardless of the feature domain, whether they are 2D image visual cues, 3D unstructured point cloud shape features, gesture and motion measurements from depth image sequences, or 3D tissue information in medical images, the covariance descriptor space acts as a unifying step in the task of keeping a common framework for several applications.

El tricloroetileno (TCE) y percloroetileno (PCE) son dos hidrocarburos alifáticos clorados ampliamente usados en la industria como disolventes, que se encuentran entre los contaminantes más habituales en suelos y aguas subterráneas en el mundo. En esta Tesis se demuestra la capacidad de degradación de TCE por diferentes especies de hongos de podredumbre blanca, como Trametes versicolor, Irpex lacteus y Ganoderma lucidum. Phanerochaete chrysosporium se ha incluido en estos estudios como control positivo, ya que previamente se había demostrado su capacidad para mineralizar TCE. Nuestros resultados, en consonancia con algunos estudios publicados recientemente, muestran que P. chrysosporium alcanza valores de degradación más bajos en medios con bajo contenido en nitrógeno que en medio de extracto de malta, en los que la producción de peroxidasas se encuentra completamente suprimida. Este estudio constituye la primera demostración de la capacidad de G. lucidum para degradar compuestos xenobióticos. Dado que los porcentajes de degradación son sustancialmente superiores en los cultivos con T. versicolor, se ha escogido este hongo para posteriores experimentos. Se ha identificado al dióxido de carbono y al 2,2,2-tricloroetanol como subproductos de degradación de TCE por T. versicolor, usando [13C]-TCE como sustrato. El balance de cloruros realizado indica que la mitad del TCE degradado se mineraliza, y la otra mitad restante se acumula en forma de 2,2,2-tricloroetanol. El 2,2,2-tricloroetanol no está considerado cancerígeno, y ésta es una ventaja comparativa respecto a los subproductos típicos de acumulación en el caso de las bacterias. Se ha obtenido un porcentaje de degradación elevado (aprox. 80%) para el rango de 2-10 mg/l de TCE. Incrementando la concentración de glucosa en el medio y reoxigenando los cultivos durante la incubación, se obtiene una mayor generación de cloruros en la degradación de TCE, lo que indica una mayor mineralización del producto. El TCE resultó ser un inductor de la producción de lacasa para T. versicolor, pero los experimentos realizados in vitro indican que ni la lacasa ni un amplio espectro de mediadores testados son capaces de oxidar el TCE. Experimentos realizados con el inhibidor del citocromo P450, 1-aminobenzotriazol, indican que este sistema oxidativo juega un papel clave en la degradación de TCE. Se ha identificado al cloral (tricloroacetaldehido) como intermediario en la vía de degradación de TCE. Por último, se ha propuesto una vía de degradación de TCE para T. versicolor.Por otro lado, se ha demostrado por primera vez la capacidad de un hongo para degradar PCE aeróbicamente. En cultivos de T. versicolor con 5 mg/l de PCE se consigue un 40% de degradación. Se ha identificado al ácido tricloroacético (TCA) como principal subproducto usando [13C]-PCE como sustrato. La generación de cloruro y el TCA producido mantienen una relación estequiométrica con el PCE degradado. Experimentos realizados con el inhibidor 1-aminobenzotriazol indican que el citocromo P450 está implicado en la degradación de PCE por T. versicolor. Los cultivos reoxigenados muestran tan solo un ligero aumento de los niveles de degradación, liberación de cloruros y generación de TCA. A partir de los resultados obtenidos, se sugiere una vía de degradación de PCE por T. versicolor, que es análoga a la descrita en los mamíferos. Finalmente, se ha realizado una aproximación de los principales factores que pueden influenciar en el tratamiento real de aguas contaminadas por TCE y PCE mediante biorreactor. T. versicolor degrada un 34,1 y 47,7% del PCE (5 mg/l) y TCE (10 mg/l), respectivamente, añadido conjuntamente a los cultivos. El porcentaje de degradación, así como los cloruros liberados en este experimento, indican que el hogo degrada mezclas de estos productos con la misma eficiencia que lo hace para el TCE y PCE añadido individualmente. La ecuación de Michaelis-Menten es la que presenta un mejor ajuste de las cinéticas de degradación de TCE y PCE, para un amplio rango de concentraciones testadas. Por último, se ha establecido que la isoterma de Freundlich es la que mejor describe el equilibrio de adsorción entre la biomasa y los disolventes clorados, mediante controles de T. versicolor autoclavados. Se ha validado esta isoterma con experimentos de degradación, obteniendo un buen ajuste entre los valores experimentales y los simulados. / Trichloroethylene (TCE) and perchloroethylene (PCE) are chlorinated aliphatic hydrocarbons which have been widely used in industrial cleaning solutions. These xenobiotic compounds are among the most common organic pollutants found in groundwater around the world. In this thesis, the ability of several species of white-rot fungi, including Trametes versicolor, Ganoderma lucidum and Irpex lacteus, to degrade substantial levels of TCE in pure cultures was demonstrated. P. chrysosporium, included as a positive control in this study, was previously shown to mineralize TCE. Our results, in conformation with earlier studies, showed that P. chrysosporium exhibits lower TCE degradation in low nitrogen medium than in malt extract medium, in which peroxidases are known to be completely suppressed. As far as we know, it was the first demonstration of the ability of G. lucidum to degrade a xenobiotic pollutant. Since the extent of TCE degradation by T. versicolor was substantially greater than that shown by the other fungi, it became the obvious choice for further study. Carbon dioxide and 2,2,2-trichloroethanol were identified as the byproducts generated during the degradation of TCE by T. versicolor using [13C]-TCE as the substrate. The chloride balance indicated that one half of the TCE degraded is mineralized and the remaining TCE tends to accumulate as 2,2,2-trichloroethanol. Unlike TCE, 2,2,2-trichloroethanol is not considered carcinogenic and this is a distinct advantage in comparison to bacterial systems. A high percent of degradation (aprox. 80%) was observed for a range of concentrations between 2-10 mg/l. A highest chloride release from TCE degradation occurred by increasing the glucose concentration in the media and reoxygenating cultures during incubation. Our results showed that TCE was an inducer of laccase production in T. versicolor, but in vitro experiments showed that neither laccase nor any of the wide array of mediators tested were able to cause oxidation of TCE. Cytochrome P450 appeared to play a key role in TCE degradation, as evidenced by means of cytochrome P450 inhibition experiments using 1-aminobenzotriazole, a known cyt. P450 inhibitor. Chloral (trichloroacetaldehyde) was identified as an important intermediate of the TCE degradation pathway. Finally, a TCE degradation pathway by T. versicolor is suggested. On the other hand, the ability of a fungus to degrade PCE under aerobic conditions was demonstrated for the first time. Approximately, a 40% of degradation was achieved in cultures of T. versicolor spiked with 5 mg/l of PCE. Trichloroacetic acid (TCA) was identified as the main intermediate using [13C]-PCE as the substrate. Chloride released and TCA produced were stoichiometric with PCE degradation. Our studies using the inhibitor 1-aminobenzotriazole, suggested that a cytochrome P-450 system may be involved in PCE degradation by T. versicolor. Cultures that were re-oxygenated showed slightly higher levels of degradation, chloride release and TCA generation, but not as much as one would have expected. Finally, a degradation pathway was suggested, which was analogous to that described in mammalian systems. Finally, an approach of some of the factors which may influence the treatment of real TCE and PCE contaminated waters by T. versicolor using a bioreactor was studied. The fungus degraded 34.1 and 47.7 percent of PCE and TCE added as a mixtures (containing 5 and 10 mg/l, respectively). Percent degradation as well as chloride release from mixtures of TCE and PCE showed that T. versicolor degrades these mixtures as well as individually added TCE or PCE. A Michaelis-Menten kinetic equation related to TCE and PCE degradation was obtained with TCE degradation experiments for a wide range of concentrations. Finally, it was considered that Freundlich isotherm described the adsorption equilibrium between biomass and the chlorinated solvents, using heat-killed controls. This isotherm was validated in degradation conditions, obtaining a correct adjustment between the experimental and the simulated data.

En esta tesis se presenta un sistema de lectura eléctrica de microarrays que comprenden una serie de transductores impedimétricos con los cuales realizar la detección multiplexada de hasta 36 eventos biológicos en un mismo sustrato. Al igual que con los microarrays de lectura fluorescente, se han empleado sustratos de vidrio desechables para la fabricación del microarray. Sin embargo, a diferencia de ellos , el sistema presentado es compacto y requiere una instrumentación sencilla y de bajo coste, lo que hace que el sistema pueda ser muy útil para realizar la descentralización de este tipo de medidas analíticas. Otros sistemas de lectura eléctricos compactos reportados anteriormente se basan en la inmovilización de los receptores biológicos específicos sobre la superficie del transductor, lo que hace que sean de un solo uso y por lo tanto costosos. Nuestro sistema combina las ventajas de los sistemas eléctricos anteriores y los escáneres de fluorescencia. El array de electrodos interdigitados (IDEs) se fabricó sobre sustratos de vidrio. Las medidas conductimétricas fueron realizadas con estos transductores mediante la aplicación de reacciones de inmunoensayo que emplean la ureasa como marca. La hidrólisis de la urea catalizada por la ureasa produce especies iónicas en solución que aumentan su conductividad. Los microarrays se fabrican sobre portaobjetos de vidrio convencional. Para la lectura, se coloca sobre el microarray sobre el array de IDEs dejando un espacio de fijo entre ambos, de modo que cada punto del microarray se alinea con su IDE correspondiente. En el proceso de medida se depositaron gotas de solución de medida que contienen urea que ponían en contacto el IDE y el punto correspondiente del microarray. Sin embargo, en un primero trabajo se presentaron algunos inconvenientes importantes relacionados con la evaporación de las gotas y el cross-talk químico entre las gotas adyacentes debido a migración de especies iónicas, lo que hizo que el sistema presentase unas características de sensibilidad y límite de detección sensiblemente más limitadas que las mostradas por los sistemas de detección fluorescente. Por otra parte, se requería de un microdispensador para posicionar con precisión las gotas sobre los transductores. En un segundo trabajo, se encontró una solución para resolver estos inconvenientes y se demostró el potencial del sistema para se un competidor real, en términos de rendimiento analítico, frente a los sistemas basados en fluorescencia. Dicha solución se basó en el empleo una estructura de PDMS que incluye 36 micropocillos de 1.2 µL de volumen, los cuales se disponen sobre el array de transductores para contener el volumen de solución de urea y poder realizar la lectura de cada punto del microarray dentro de una cavidad cerrada. Con esta configuración se consiguió evitar por completo los problemas de evaporación y cross-talk químico. Por último, se presenta un tercer trabajo donde se automatizó este sistema de lectura mediante la implementación de una estructura microfluídica que incluye el array de micropocillos de PDMS así como los componentes fluídicos necesarios para realizar el llenado automático de los mismos así como su lavado posterior una vez realizada la lectura de un microarray. De esta forma, se mejoró el rendimiento del sistema de lectura a la vez que su fiabilidad al minimizar la manipulación por parte de un usuario. / An electrical readout system of microarrays comprising an array of conductimetric transducers, which enabled multiplexed detection of up to 36 biological events on the same substrate, is reported in this thesis. Similarly to fluorescent readout counterparts, regular glass slides were applied for carrying out the microarray. However, unlike them, the presented system is compact and requires a simple and inexpensive instrumentation, thus being ideally suited for deployment of bioarray detection approaches. Other compact electrical readout systems previously reported are based on the immobilization of the specific bioreceptors on the transducer surface, which make them single-use and thus expensive. Our system combines the merits of both previous electrical systems and the fluorescence scanner approaches. An array of 40 μm-pitch gold interdigitated electrode pairs (IDEs) was fabricated on glass substrates. Conductimetric measurements were carried out with these transducers by applying urease-based (urease labeled) immunoassay reactions. The hydrolysis of urea catalyzed by urease produces ionic species in solution that increase its conductivity. In order to carry out such detection scheme, the bioarray was developed on a regular glass slide substrate, which was then placed over the IDE microarray leaving a fixed gap and aligned so that each spot of the bioarray faced one IDE. Therein, the droplets of urea solution were placed in the gap to contact the IDEs and the corresponding spots of the bioarray. However, in the development of the first approach, some major drawbacks related to droplet evaporation and chemical cross-talk between adjacent droplets made the system to be far from achieving the performance of fluorescent detection approaches. Moreover, a microdispenser was required to accurately position the droplets. In a second approach, we found the solution for circumventing these drawbacks and the demonstration of the potential of the system as a real competitor against fluorescence based systems in terms of analytical performance. An array structure of 36 PDMS microwells having a volume of 1.2 μL were fabricated by molding and positioned over the IDE array. The geometry of each microwell includes an O-ring like structure and an empty area around it, which enabled first, to easily fill it without using any specific instrumentation and second, to ensure its liquid tightness once the bioarray was positioned over it. This set-up was demonstrated to completely avoid the evaporation and chemical cross-talk issues. Finally, a third approach is presented, where the readout automatized by means of a microfluidic structure that includes the PDMS microwells together with those fluidic components that enabled the automatic filling with the measuring solution as well as the cleaning step of the system once a microarray was measured. Working in this way improves the throughput of the electrical readout system as well as enhanced its reliability by minimizing the manipulation by the user.

Computational approaches for modeling expressive music performance have produced systems that emulate human expression, but few steps have been taken in the domain of ensemble performance. Polyphonic expression and inter-dependence among voices are intrinsic features of ensemble performance and need to be incorporated at the very core of the models. For this reason, we proposed a novel methodology for building computational models of ensemble expressive performance by introducing inter-voice contextual attributes (extracted from ensemble scores) and building separate models of each individual performer in the ensemble. We focused our study on string quartets and recorded a corpus of performances both in ensemble and solo conditions employing multi-track recording and bowing motion acquisition techniques. From the acquired data we extracted bowed-instrument-specific expression parameters performed by each musician. As a preliminary step, we investigated over the difference between solo and ensemble from a statistical point of view and show that the introduced inter-voice contextual attributes and extracted expression are statistically sound. In a further step, we build models of expression by training machine-learning algorithms on the collected data. As a result, the introduced inter-voice contextual attributes improved the prediction of the expression parameters. Furthermore, results on attribute selection show that the models trained on ensemble recordings took more advantage of inter-voice contextual attributes than those trained on solo recordings. The obtained results show that the introduced methodology can have applications in the analysis of collaboration among musicians. / L’estudi de l’expressivitat musical ha produït models computacionals capaços d’emular l’expressivitat humana, però aquests models encara no es poden aplicar al cas dels conjunts musicals. Per estudiar l’expressivitat dels conjunts musicals, s’han de tenir en compte dues característiques principals: l’expressió polifònica i la interdependència entre veus. Per aquesta raó, proposem una nova metodologia que es basa en la introducció d’una sèrie d’atributs intervocals, que hem extret de la partitura, que es poden utilitzar per construir models d’expressivitat individuals per a cada un dels músics. Hem col•leccionat un conjunt de peces musicals a partir de l’enregistrament multipista i de la captura de moviments d’un quartet de cordes, en un corpus que recull peces concretes tocades tant en grup com individualment. D’aquestes dades, hem extret diversos paràmetres que descriuen l’expressivitat per a cada un dels músics d’un conjunt de corda. El primer pas ha estat estudiar, des d’un punt de vista estadístic, les diferències entre l’actuació d’una mateixa peça tant en solitari com en grup. Després, hem estudiat les relacions estadístiques entre els atributs intervocals i els paràmetres d’expressivitat. A continuació, hem construït models d’expressivitat a partir de la utilització d’algoritmes d’aprenentatge automàtic amb les dades col•leccionades. Com a resultat, els atributs intervocals que hem proposat han millorat la predicció del paràmetres d’expressivitat. Hem pogut demostrar com aquests models que han après d’actuacions en grup utilitzen més atributs intervocals que aquells que ho han fet d’actuacions en solitari. Aquests resultats mostren que la metodologia i models introduïts es poden aplicar en l’anàlisi de la col•laboració entre membres d’un conjunt musical. / El estudio de la expresividad musical ha producido modelos computacionales capaces de emular la expresividad humana, pero estos modelos todavía no se pueden aplicar al caso de los conjuntos musicales. Para estudiar la expresividad de los conjuntos musicales, se deben tener en cuenta dos características principales: la expresión polifónica y la interdependencia entre voces. Por esta razón, proponemos una nueva metodología que se basa en la introducción de una serie de atributos intervocales, que hemos extraído de la partitura, que se pueden utilizar para construir modelos de expresividad individuales para cada uno de los músicos. Hemos coleccionado un conjunto de piezas musicales a partir de la grabación multipista y de la captura de movimientos de un cuarteto de cuerdas, en un corpus que recoge piezas concretas tocadas tanto en grupo como individualmente. De estos datos, hemos extraído varios parámetros que describen la expresividad para cada uno de los músicos de un conjunto de cuerdas. El primer paso ha sido estudiar, desde un punto de vista estadístico, las diferencias entre la actuación de una misma pieza tanto en solitario como en grupo. Después, hemos estudiado las relaciones estadísticas entre los atributos intervocales y los parámetros de expresividad. A continuación, hemos construido modelos de expresividad a partir de la utilización de algoritmos de aprendizaje automático con los datos coleccionados. Como resultado, los atributos intervocales que hemos propuesto han mejorado la predicción de los parámetros de expresividad. Hemos podido demostrar cómo estos modelos que han aprendido de actuaciones en grupo utilizan más atributos intervocales que aquellos que lo han hecho de actuaciones en solitario. Estos resultados muestran que la metodología y modelos introducidos se pueden aplicar en el análisis de la colaboración entre miembros de un conjunto musical.

Material addicional: http://hdl.handle.net/10230/24647 / The automatic analysis of musical rhythm from audio, and more specifically tempo and beat tracking, is one of the fundamental open research problems in Music Information Retrieval (MIR) research. Automatic beat tracking is a valuable tool for the solution of other MIR problems, as it enables beat- synchronous analysis of different music tasks. Even though automatic rhythm description is a relatively mature research topic in MIR tempo estimation and beat tracking remain an unsolved problem. We describe a new method for the extraction of beat times with a confidence value from music audio, based on the measurement of mutual agreement between a committee of beat tracking systems. The method can also be used identify music samples that are challenging for beat tracking without the need for ground truth annotations. we also conduct an extensive comparative evaluation of 32 tempo estimation and 16 beat tracking systems. / El análisis automático musical del ritmo en audio, y más concretamente el tempo y la detección de beats (Beat tracking), es uno de los problemas fundamentales en recuperación de información de Musical (MIR). La detección automática de beat es una valiosa herramienta para la solución de otros problemas de MIR, ya que permite el análisis sincronizado de la música con los beats para otras tareas. Describimos un nuevo método para la extracción de beats en señales de audio que mide el grado de confianza de la estimación, basado en la medición del grado de similitud entre un comité de sistemas de detección de beats. Este método automático se puede utilizar también para identificar canciones que son difíciles para la detección de beats. También realizamos una extensa evaluación comparativa de los sistemas actuales de descripción automática ritmo. Para esto, Evaluamos 32 algoritmos de tempo y 16 sistemas de detección de beats.

Penicillium digitatum i Penicillium expansum son els patògens més devastadors de fruits cítrics i de llavor, respectivament, i són els responsables d’importants pèrdues econòmiques durant el maneig en postcollita. Una millor comprensió de les interaccions hoste-patogen, incloent els mecanismes de defensa de l'hoste i els factors de virulència del patogen, poden jugar un paper important en el disseny d’estratègies de control noves i més segures. Per assolir aquests objectius generals, es va utilitzar una aproximació multidisciplinar, incloent estudis patològics, bioquímics i moleculars. El primer objectiu d'aquesta tesi va ser estudiar les capacitats d'infecció d'ambdós patògens en taronges i en pomes a diferents estats de maduresa dels fruits, concentracions d'inòcul del patogen i temperatures d'emmagatzematge, per definir les interaccions compatibles i incompatibles. Com que tots dos patògens estudiats requereixen una ferida per iniciar el procés d'infecció, es va estudiar l'efecte de la resposta a la ferida en taronges i en pomes, com un mecanisme de defensa contra els patògens compatibles i els no-hostes. La lignina va ser identificada com un component important implicat en la resposta de defensa a la ferida de taronges i de pomes respecte a patògens compatibles i no-hostes, utilitzant aproximacions histoquímiques i bioquímiques. Es van dur a terme anàlisis transcriptòmiques en resposta als patògens compatibles i als no-hostes per identificar gens implicats en la ruta dels fenilpropanoids. Es va analitzar l'expressió de diversos gens implicats en aquesta ruta utilitzant diferents aproximacions. A més a més, es va avaluar la capacitat de P. digitatum i P. expansum per millorar la seva virulència acidificant de manera local el pH de les taronges i de les pomes. La barreja dels àcids màlic i cítric podria contribuir en l'acidificació de la podridura de les taronges per P. digitatum mentre que la disminució del pH en pomes podrides per P. expansum es va relacionar amb l'acumulació dels àcids glucònic i fumàric. Els resultats globals obtinguts en aquesta tesi ens poden ajudar a comprendre millor els mecanismes de defensa de les fruites i els factors de virulència dels patògens per controlar les malalties de manera més eficaç. / Penicillium digitatum y Penicillium expansum son los patógenos más devastadores de frutos cítricos y de pepita, respectivamente, y son los responsables de importantes pérdidas económicas durante el manejo poscosecha. Una mejor compresión de las interacciones huésped-patógeno, incluyendo los mecanismos de defensa del huésped y los factores de virulencia del patógeno, puede jugar un papel importante en el diseño de estrategias de control nuevas y más seguras. Para alcanzar estos objetivos generales, se utilizó una aproximación multidisciplinar, incluyendo estudios patológicos, bioquímicos y moleculares. El primer objetivo de esta tesis fue estudiar las capacidades de infección de ambos patógenos en naranjas y en manzanas a diferentes estados de madurez de los frutos, concentraciones de inóculo del patógeno y temperaturas de almacenaje para definir las interacciones compatibles e incompatibles. Debido a que ambos patógenos estudiados requieren una herida para iniciar el proceso de infección, se estudió el efecto de la respuesta a la herida en naranjas y manzanas, como un mecanismo de defensa contra los patógenos compatibles y los no-huéspedes. La lignina fue identificada como un componente importante implicado en la respuesta de defensa a la herida de naranjas y manzanas respecto a patógenos compatibles y no-huéspedes, utilizando aproximaciones histoquímicas y bioquímicas. Se llevaron a cabo análisis transcriptómicos en respuesta a los patógenos compatibles y los no-huéspedes para identificar los genes implicados en la ruta de los fenilpropanoides. Se analizó la expresión de varios genes implicados en esta ruta utilizando diferentes aproximaciones. Además, se evaluó la capacidad de P. digitatum y P. expansum para mejorar su virulencia acidificando de manera local el pH de las naranjas y las manzanas. La mezcla de los ácidos málico y cítrico podría contribuir en la acidificación de la podredumbre de las naranjas por P. digitatum mientras que la disminución del pH en manzanas podridas por P. expansum se relacionó con la acumulación de los ácidos glucónico y fumárico. Los resultados globales obtenidos en esta tesis nos pueden ayudar a comprender mejor los mecanismos de defensa de las frutas y los factores de virulencia de los patógenos para controlar las enfermedades de manera más eficaz. / Penicillium digitatum and Penicillium expansum are the most devastating pathogens of citrus and pome fruits, respectively, and are responsible for important economical losses during postharvest handling. A better understanding of host-pathogen interactions, including host defence mechanisms and pathogen virulence factors, can play an important role to design new and safer control strategies. To achieve these general objectives, a multidisciplinary approach including pathological, biochemical and molecular studies was used. The first objective of this thesis was to study the infection capacities of both pathogens in oranges and apples at different maturity stages of fruit, pathogen inoculum concentrations and storage temperatures to define compatible and incompatible interactions. Due to both studied pathogens require a wound to initiate the infection process, the effect of wound response in oranges and apples was studied as a defence mechanism against compatible and non-host pathogens. Lignin was identified as an important compound involved in the orange and apple wound response to compatible and non-host pathogens using histochemical and biochemical approaches. Transcriptomic analysis in response to the compatible and non-host pathogens were conducted to identify apple genes involved in phenylpropanoid pathway. The expression of several genes involved in this pathway was analysed in oranges and in apples using different approaches. In addition, the ability of P. digitatum and P. expansum to enhance their virulence by locally acidifying the pH of oranges and apples was evaluated. The mixture of malic and citric acids could at least contribute to the acidification of P. digitatum-decayed oranges while the pH decrease in P. expansum-decayed apples was related to the accumulation of gluconic and fumaric acids. Overall results obtained in this thesis can help us to better understand fruit defence mechanisms and pathogen virulence factors to control diseases more effectively.

Decision confidence offers a window on introspection and onto the evaluation mechanisms associated with decision-making. Nonetheless we do not have yet a thorough understanding of its neurophysiological and computational substrate. There are mainly two experimental paradigms to measure decision confidence in animals: post-decision wagering and uncertain option. In this thesis we explore and try to shed light on the computational mechanisms underlying confidence based decision-making in both experimental paradigms. We propose that a double-layer attractor neural network can account for neural recordings and behavior of rats in a post-decision wagering experiment. In this model a decision-making layer takes the perceptual decision and a separate confidence layer monitors the activity of the decision-making layer and makes a judgment about the confidence in the decision. Moreover we test the prediction of the model by analyizing neuronal data from monkeys performing a decision-making task. We show the existence of neurons in ventral Premotor cortex that encode decision confidence. We also found that both a continuous and discrete encoding of decision confidence are present in the primate brain. In particular we show that different neurons encode confidence through three different mechanisms: 1. Switch time coding, 2. rate coding and 3. binary coding. Furthermore we propose a multiple-choice attractor network model in order to account for uncertain option tasks. In this model the confidence emerges from the stochastic dynamics of decision neurons, thus making a separate monitoring network (like in the model of the post-decision wagering task) unnecessary. The model explains the behavioral and neural data recorded in monkeys lateral intraparietal area as a result of the multistable dynamics of the attractor network, whereby it is possible to make several testable predictions. The rich neurophysiological representation and computational mechanisms of decision confidence evidence the basis of different functional aspects of confidence in the making of a decision. / El estudio de la confianza en la decisión ofrece una perspectiva ventajosa sobre los procesos de introspección y sobre los procesos de evaluación de la toma de decisiones. No obstante todav'ia no tenemos un conocimiento exhaustivo del sustrato neurofisiológico y computacional de la confianza en la decisión. Existen principalmente dos paradigmas experimentales para medir la confianza en la decisión en los sujetos no humanos: apuesta post-decisional (post-decision wagering) y opción insegura (uncertain option). En esta tesis tratamos de aclarar los mecanísmos computacionales que subyacen a los procesos de toma de decisiones y juicios de confianza en ambos paradigmas experimentales. El modelo que proponemos para explicar los experimentos de apuesta post-decisional es una red neuronal de atractores de dos capas. En este modelo la primera capa se encarga de la toma de decisiones, mientras la segunda capa vigila la actividad de la primera capa y toma un juicio sobre la confianza en la decisión. Sucesivamente testeamos la predicción de este modelo analizando la actividad de neuronas registrada en el cerebro de dos monos, mientras estos desempeñaban una tarea de toma de decisiones. Con este análisis mostramos la existencia de neuronas en la corteza premotora ventral que codifican la confianza en la decisión. Nuestros resultados muestran también que en el cerebro de los primates existen tanto neuronas que codifican confianza como neuronas que la codifican de forma continua. Más en específico mostramos que existen tres mecanismos de codificación: 1. codificación por tiempo de cambio, 2. codificación por tasa de disparo, 3. codificación binaria. En relación a las tareas de opción insegura proponemos un modelo de red de atractores para opciones multiplas. En este modelo la confianza emerge de la dinámica estocástica de las neuronas de decisión, volviéndose así innecesaria la supervisión del proceso de toma de decisiones por parte de otra red (como en el modelo de la tarea de apuesta post-decisional). El modelo explica los datos de comportamiento de los monos y los registros de la actividad de neuronas del área lateral intraparietal como efectos de la dinámica multiestable de la red de atractores. Además el modelo produce interesantes y novedosas predicciones que se podrán testear en experimentos futuros. La compleja representación neurofisiológica y los distintos mecanísmos computacionales que emergen de este trabajo sugieren distintos aspectos funcionales de la confianza en la toma de decisiones.

Fluctuations in perceptual decisions emerge when our brain confronts with ambiguous sensory stimuli. For instance, our perception alternates between two conflicting images when presented dichoptically to our eyes, allowing a dissociation of the sensory stimulation from the conscious visual perception, and therefore providing a gateway to consciousness. How does the brain work when it deals with such ambiguous sensory stimuli? We addressed this question theoretically by employing a biophysically realistic attractor network, by consistently reducing it to a four- variable rate- based model, and by extracting analytical expressions for second- order statistics. We considered human behavioral and macaque neurophysiological data collected when subjects were confronting with such ambiguities. Our results show the relevance of neuronal adaptation in perceptual decision making, as well as that it contributes to the speed- accuracy trade- off. Furthermore, our findings affirm that both noise and neural adaptation operate in balance during the fluctuating states of visual awareness and suggest that while adaptation in inhibition is not relevant for the perceptual alternations, it contributes to the brain dynamics at rest. Finally, we explain the observed neuronal noise- decorrelation during visual consciousness and provide insights on the long- standing question: where in the brain rivalry is resolved. / Les fluctuacions en les decisions perceptives sorgeixen quan el nostre cervell s'enfronta a estímuls sensorials ambigus. Per exemple, la nostra percepció alterna entre dues imatges contradictòries quan es presenten de forma dicòptica als nostres ulls, cosa que permet una dissociació de l'estimulació sensorial de la percepció visual conscient, i per tant proporciona una porta d'entrada a la consciència. Com funciona el cervell quan es tracta d'aquest tipus d'estímuls sensorials ambigus? Hem tractat aquesta qüestió de forma teòrica mitjançant l'ús d'una xarxa d'atractors biofísicament realista, reduint-la de forma consistent a un model de quatre variables basat en la freqüència, i extraient expressions analítiques pels estadístics de segon ordre. Hem emprat dades neurofisiològiques de comportament d'humans i macacos recollides quan els subjectes s'enfrontaven a aquest tipus d'ambigüitats. Els nostres resultats mostren la importància de l'adaptació neuronal en la presa de decisions perceptives i mostren la seva contribució a l'equilibri velocitat-precisió. D'altra banda, els nostres resultats confirmen que tant el soroll com l'adaptació neural operen en equilibri durant els estats fluctuants de consciència visual i suggereixen que, si bé l'adaptació en la inhibició no és rellevant per a les alternances de percepció, contribueix a la dinàmica del cervell en repòs. Finalment, expliquem la decorrelació del soroll neuronal observada durant la consciència visual i proporcionem noves idees en relació a l’antiga qüestió de en quin lloc del cervell es resol la rivalitat visual.