Learning processes and the neural analysis of conditioning

Classical and operant conditioning principles, such as the behavioral discrepancy-derived assumption that reinforcement always selects antecedent stimulus and response relations, have been studied at the neural level, mainly by observing the strengthening of neuronal responses or synaptic connections. A review of the literature on the neural basis of behavior provided extensive scientific data that indicate a synthesis between the two conditioning processes based mainly on stimulus control in learning tasks. The resulting analysis revealed the following aspects. Dopamine acts as a behavioral discrepancy signal in the midbrain pathway of positive reinforcement, leading toward the nucleus accumbens. Dopamine modulates both types of conditioning in the Aplysia mollusk and in mammals. In vivo and in vitro mollusk preparations show convergence of both types of conditioning in the same motor neuron. Frontal cortical neurons are involved in behavioral discrimination in reversal and extinction procedures, and these neurons preferentially deliver glutamate through conditioned stimulus or discriminative stimulus pathways. Discriminative neural responses can reliably precede operant movements and can also be common to stimuli that share complex symbolic relations. The present article discusses convergent and divergent points between conditioning paradigms at the neural level of analysis to advance our knowledge on reinforcement.

Índice h de docentes em Saúde Coletiva no Brasil

OBJETIVO: Estimar valores de referência e função de hierarquia de docentes em Saúde Coletiva do Brasil por meio de análise da distribuição do índice h. MÉTODOS: A partir do portal da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, 934 docentes foram identificados em 2008, dos quais 819 foram analisados. O índice h de cada docente foi obtido na Web of Science mediante algoritmos de busca com controle para homonímias e alternativas de grafia de nome. Para cada região e para o Brasil como um todo ajustou-se função densidade de probabilidade exponencial aos parâmetros média e taxa de decréscimo por região. Foram identificadas medidas de posição e, com o complemento da função probabilidade acumulada, função de hierarquia entre autores conforme o índice h por região. RESULTADOS: Dos docentes, 29,8% não tinham qualquer registro de citação (h = 0). A média de h para o País foi 3,1, com maior média na região Sul (4,7). A mediana de h para o País foi 2,1, também com maior mediana na Sul (3,2). Para uma padronização de população de autores em cem, os primeiros colocados para o País devem ter h = 16; na estratificação por região, a primeira posição demanda valores mais altos no Nordeste, Sudeste e Sul, sendo nesta última h = 24. CONCLUSÕES: Avaliados pelos índices h da Web of Science, a maioria dos autores em Saúde Coletiva não supera h = 5. Há diferenças entres as regiões, com melhor desempenho para a Sul e valores semelhantes entre Sudeste e Nordeste.

Methodology of a nationwide cross-sectional survey of prevalence and epidemiological patterns of hepatitis A, B and C infection in Brazil

Um inquérito de base populacional foi conduzido na população urbana de todas as capitais e do Distrito Federal no Brasil para fornecer informações sobre a prevalência de hepatites virais e fatores de risco, entre 2005 e 2009. Este artigo descreve o delineamento e a metodologia do estudo que envolveu a população com idade entre 5 e 19 anos para hepatite A e 10 a 69 anos para hepatite B e C. As entrevistas e amostras de sangue foram obtidas através de visitas domiciliares e a amostra selecionada a partir de uma amostragem estratificada em múltiplos estágios (por conglomerado) com igual probabilidade para cada domínio de estudo (região e faixa etária). Nacionalmente, 19.280 residências e ~31.000 indivíduos foram selecionados. O tamanho da amostra foi suficiente para detectar uma prevalência em torno de 0,1% e para avaliar os fatores de risco por região. A metodologia apresentou-se viável para distinguir entre diferentes padrões epidemiológicos da hepatite A, B e C. Estes dados serão de valia para a avaliação das políticas de vacinação e para o desenho de estratégias de controle.

Morte neonatal precoce segundo complexidade hospitalar e rede SUS e não-SUS na Região Metropolitana de São Paulo, Brasil

O objetivo foi analisar o perfil dos recém-nascidos, mães e mortalidade neonatal precoce, segundo complexidade do hospital e vínculo com o Sistema Único de Saúde (SUS), na Região Metropolitana de São Paulo, Brasil. Estudo baseado em dados de nascidos vivos, óbitos e cadastro de hospitais. Para obter a tipologia de complexidade e o perfil da clientela, empregaram-se análise fatorial e de clusters. O SUS atende mais recém-nascidos de risco e mães com baixa escolaridade, pré-natal insuficiente e adolescentes. A probabilidade de morte neonatal precoce foi 5,6‰ nascidos vivos (65% maior no SUS), sem diferenças por nível de complexidade do hospital, exceto nos de altíssima (SUS) e média (não-SUS) complexidade. O diferencial de mortalidade neonatal precoce entre as duas redes é menor no grupo de recém-nascidos < 1.500g (22%), entretanto, a taxa é 131% mais elevada no SUS para os recém-nascidos > 2.500g. Há uma concentração de nascimentos de alto risco na rede SUS, contudo a diferença de mortalidade neonatal precoce entre a rede SUS e não-SUS é menor nesse grupo de recém-nascidos. Novos estudos são necessários para compreender melhor a elevada mortalidade de recém-nascidos > 2.500g no SUS.

Prevalência de deficiência auditiva referida e causas atribuídas: um estudo de base populacional

Objetivou-se verificar a prevalência de deficiência auditiva referida pela população urbana de quatro localidades do Estado de São Paulo, Brasil, e estudar as causas atribuídas e variáveis sócio-demográficas. Foi realizado um estudo transversal de base populacional com dados referentes à população com 12 anos ou mais residente nas quatro localidades, em 2001 e 2002. Participaram 5.250 sujeitos selecionados por amostragem probabilística, estratificada e selecionada por conglomerados, em dois estágios. A análise dos dados foi exploratória, incluindo análise bivariada e regressão logística múltipla. A prevalência de deficiência auditiva foi 5,21%, mais acentuada nas faixas etárias acima de 59 anos (18,7%), que referiram doenças nos 15 dias anteriores à entrevista (8,4%), com transtorno mental comum (8,85%) e que fizeram uso de medicamentos nos últimos 3 dias (8,45%). O estudo dos fatores que se associam à deficiência auditiva direcionam intervenções de saúde para que atendam as reais necessidades da população, principalmente na atenção primária. Há necessidade de mais estudos populacionais com enfoque na audição, visto que esta é uma área escassa de publicações no Brasil.

Monitoramento da suscetibilidade de populações de Triatoma sordida Stål, 1859 (Hemiptera: Reduviidae) ao inseticida deltametrina, na região Centro-Oeste do Brasil

INTRODUÇÃO: Populações de Triatoma sordida Stål, 1859 foram investigadas quanto à suscetibilidade à deltametrina. MÉTODOS: Análise por meio de bioensaios por aplicação tópica em 11 populações de T. sordida procedentes dos Estados de Goiás, Mato Grosso e Mato Grosso do Sul. RESULTADOS: As estimativas de DL50 e RR50 demonstraram elevados níveis de suscetibilidade (DL50 < 1 e RR50 < 2). Entretanto, as análises do coeficiente angular da curva dose resposta revelaram que as populações de triatomíneos dos municípios de Firminópolis/GO, Posse/GO, Poxoréu/MT, Douradina/MS e Aparecida do Taboado/MS apresentam maiores probabilidades de evolução de resistência, portanto, mais propícias a tolerar o tratamento com deltametrina. CONCLUSÕES: Detectaram-se pequenas alterações de suscetibilidade e baixos níveis de resistência, porém as alterações temporais de suscetibilidade deverão ser continuamente monitoradas, a fim de nortear adequadamente as ações de controle dos vetores da DC.

Desigualdades no uso e acesso aos serviços de saúde entre idosos do município de São Paulo

OBJETIVO: Analisar os fatores relacionados à determinação e às desigualdades no acesso e uso dos serviços de saúde por idosos. MÉTODOS: Estudo integrante do Projeto Saúde, Bem-estar e Envelhecimento (SABE), no qual foram entrevistados 2.143 indivíduos com 60 anos ou mais no município de São Paulo, SP, em 2000. A amostra foi obtida em dois estágios, utilizando-se setores censitários com reposição, probabilidade proporcional à população e complementação da amostra de pessoas de 75 anos. Foi mensurado o uso de serviços hospitalares e ambulatoriais nos quatro meses anteriores à entrevista, relacionando-os com fatores de capacidade, necessidade e predisposição (renda total, escolaridade, seguro saúde, morbidade referida, auto-percepção, sexo e idade). O método estatístico utilizado foi regressão logística multivariada. RESULTADOS: Dos entrevistados, 4,7% referiram ter utilizado a internação hospitalar e 64,4% o atendimento ambulatorial. Dos atendimentos ambulatoriais em serviço público, 24,7% ocorreram em hospital e 24,1% em serviço ambulatorial; dentre os que ocorreram em serviços privados, 14,5% foram em hospital e 33,7% em clínicas. Pela análise multivariada, observou-se associação entre a utilização de serviços e sexo, presença de doenças, auto-percepção de saúde, interação da renda e escolaridade e posse de seguro saúde. A análise isolada com escolaridade apresentou efeito inverso. CONCLUSÕES: Foram observadas desigualdades no uso e acesso aos serviços de saúde e inadequação do modelo de atenção, indicando necessidade de políticas públicas que levem em conta as especificidades dessa população, facilitem o acesso e possam reduzir essas desigualdades.

Retardo estatural em menores de cinco anos: um estudo "baseline"

OBJETIVO: Descrever a prevalência e analisar fatores associados ao retardo estatural em menores de cinco anos. MÉTODOS: Estudo “baseline”, que analisou 2.040 menores de cinco anos, verificando possíveis associações entre o retardo estatural (índice altura/idade ≤ 2 escores Z) e variáveis hierarquizadas em seis blocos: socioeconômicas, do domicílio, do saneamento, maternas, biológicas e de acesso aos serviços de saúde. A análise multivariada foi realizada por regressão de Poisson, com opção de erro padrão robusto, obtendo-se as razões de prevalência ajustadas, com IC 95por cento e respectivos valores de significância. RESULTADOS: Entre as variáveis não dicotômicas, houve associação positiva com tipo de teto e número de moradores por cômodo e associação negativa com renda, escolaridade da mãe e peso ao nascer. A análise ajustada indicou ainda como variáveis significantes: abastecimento de água, visita do agente comunitário de saúde, local do parto, internação por diarréia e internação por pneumonia. CONCLUSÃO: Os fatores identificados como de risco para o retardo estatural configuram a multicausalidade do problema, implicando na necessidade de intervenções multisetoriais e multiníveis para o seu controle

Turbulence in collisionless plasmas: statistical analysis from numerical simulations with pressure anisotropy

In recent years, we have experienced increasing interest in the understanding of the physical properties of collisionless plasmas, mostly because of the large number of astrophysical environments (e. g. the intracluster medium (ICM)) containing magnetic fields that are strong enough to be coupled with the ionized gas and characterized by densities sufficiently low to prevent the pressure isotropization with respect to the magnetic line direction. Under these conditions, a new class of kinetic instabilities arises, such as firehose and mirror instabilities, which have been studied extensively in the literature. Their role in the turbulence evolution and cascade process in the presence of pressure anisotropy, however, is still unclear. In this work, we present the first statistical analysis of turbulence in collisionless plasmas using three-dimensional numerical simulations and solving double-isothermal magnetohydrodynamic equations with the Chew-Goldberger-Low laws closure (CGL-MHD). We study models with different initial conditions to account for the firehose and mirror instabilities and to obtain different turbulent regimes. We found that the CGL-MHD subsonic and supersonic turbulences show small differences compared to the MHD models in most cases. However, in the regimes of strong kinetic instabilities, the statistics, i.e. the probability distribution functions (PDFs) of density and velocity, are very different. In subsonic models, the instabilities cause an increase in the dispersion of density, while the dispersion of velocity is increased by a large factor in some cases. Moreover, the spectra of density and velocity show increased power at small scales explained by the high growth rate of the instabilities. Finally, we calculated the structure functions of velocity and density fluctuations in the local reference frame defined by the direction of magnetic lines. The results indicate that in some cases the instabilities significantly increase the anisotropy of fluctuations. These results, even though preliminary and restricted to very specific conditions, show that the physical properties of turbulence in collisionless plasmas, as those found in the ICM, may be very different from what has been largely believed.

Change and Aging Senescence as an Adaptation

Understanding why we age is a long-lived open problem in evolutionary biology. Aging is prejudicial to the individual, and evolutionary forces should prevent it, but many species show signs of senescence as individuals age. Here, I will propose a model for aging based on assumptions that are compatible with evolutionary theory: i) competition is between individuals; ii) there is some degree of locality, so quite often competition will be between parents and their progeny; iii) optimal conditions are not stationary, and mutation helps each species to keep competitive. When conditions change, a senescent species can drive immortal competitors to extinction. This counter-intuitive result arises from the pruning caused by the death of elder individuals. When there is change and mutation, each generation is slightly better adapted to the new conditions, but some older individuals survive by chance. Senescence can eliminate those from the genetic pool. Even though individual selection forces can sometimes win over group selection ones, it is not exactly the individual that is selected but its lineage. While senescence damages the individuals and has an evolutionary cost, it has a benefit of its own. It allows each lineage to adapt faster to changing conditions. We age because the world changes.

Risk optimization of a steel frame communications tower subject to tornado winds

The structural engineering community in Brazil faces new challenges with the recent occurrence of high intensity tornados. Satellite surveillance data shows that the area covering the south-east of Brazil, Uruguay and some of Argentina is one of the world most tornado-prone areas, second only to the infamous tornado alley in central United States. The design of structures subject to tornado winds is a typical example of decision making in the presence of uncertainty. Structural design involves finding a good balance between the competing goals of safety and economy. This paper presents a methodology to find the optimum balance between these goals in the presence of uncertainty. In this paper, reliability-based risk optimization is used to find the optimal safety coefficient that minimizes the total expected cost of a steel frame communications tower, subject to extreme storm and tornado wind loads. The technique is not new, but it is applied to a practical problem of increasing interest to Brazilian structural engineers. The problem is formulated in the partial safety factor format used in current design codes, with all additional partial factor introduced to serve as optimization variable. The expected cost of failure (or risk) is defined as the product of a. limit state exceedance probability by a limit state exceedance cost. These costs include costs of repairing, rebuilding, and paying compensation for injury and loss of life. The total expected failure cost is the sum of individual expected costs over all failure modes. The steel frame communications, tower subject of this study has become very common in Brazil due to increasing mobile phone coverage. The study shows that optimum reliability is strongly dependent on the cost (or consequences) of failure. Since failure consequences depend oil actual tower location, it turn,,; out that different optimum designs should be used in different locations. Failure consequences are also different for the different parties involved in the design, construction and operation of the tower. Hence, it is important that risk is well understood by the parties involved, so that proper contracts call be made. The investigation shows that when non-structural terms dominate design costs (e.g, in residential or office buildings) it is not too costly to over-design; this observation is in agreement with the observed practice for non-optimized structural systems. In this situation, is much easier to loose money by under-design. When by under-design. When structural material cost is a significant part of design cost (e.g. concrete dam or bridge), one is likely to lose significantmoney by over-design. In this situation, a cost-risk-benefit optimization analysis is highly recommended. Finally, the study also shows that under time-varying loads like tornados, the optimum reliability is strongly dependent on the selected design life.

Stability and ergodicity of piecewise deterministic Markov processes

The main goal of this paper is to establish some equivalence results on stability, recurrence, and ergodicity between a piecewise deterministic Markov process ( PDMP) {X( t)} and an embedded discrete-time Markov chain {Theta(n)} generated by a Markov kernel G that can be explicitly characterized in terms of the three local characteristics of the PDMP, leading to tractable criterion results. First we establish some important results characterizing {Theta(n)} as a sampling of the PDMP {X( t)} and deriving a connection between the probability of the first return time to a set for the discrete-time Markov chains generated by G and the resolvent kernel R of the PDMP. From these results we obtain equivalence results regarding irreducibility, existence of sigma-finite invariant measures, and ( positive) recurrence and ( positive) Harris recurrence between {X( t)} and {Theta(n)}, generalizing the results of [ F. Dufour and O. L. V. Costa, SIAM J. Control Optim., 37 ( 1999), pp. 1483-1502] in several directions. Sufficient conditions in terms of a modified Foster-Lyapunov criterion are also presented to ensure positive Harris recurrence and ergodicity of the PDMP. We illustrate the use of these conditions by showing the ergodicity of a capacity expansion model.

Assessing influence in survival data with a cure fraction and covariates

Diagnostic methods have been an important tool in regression analysis to detect anomalies, such as departures from error assumptions and the presence of outliers and influential observations with the fitted models. Assuming censored data, we considered a classical analysis and Bayesian analysis assuming no informative priors for the parameters of the model with a cure fraction. A Bayesian approach was considered by using Markov Chain Monte Carlo Methods with Metropolis-Hasting algorithms steps to obtain the posterior summaries of interest. Some influence methods, such as the local influence, total local influence of an individual, local influence on predictions and generalized leverage were derived, analyzed and discussed in survival data with a cure fraction and covariates. The relevance of the approach was illustrated with a real data set, where it is shown that, by removing the most influential observations, the decision about which model best fits the data is changed.

Crossover between the extended and localized regimes in stochastic partially self-avoiding walks in one-dimensional disordered systems

Consider N sites randomly and uniformly distributed in a d-dimensional hypercube. A walker explores this disordered medium going to the nearest site, which has not been visited in the last mu (memory) steps. The walker trajectory is composed of a transient part and a periodic part (cycle). For one-dimensional systems, travelers can or cannot explore all available space, giving rise to a crossover between localized and extended regimes at the critical memory mu(1) = log(2) N. The deterministic rule can be softened to consider more realistic situations with the inclusion of a stochastic parameter T (temperature). In this case, the walker movement is driven by a probability density function parameterized by T and a cost function. The cost function increases as the distance between two sites and favors hops to closer sites. As the temperature increases, the walker can escape from cycles that are reminiscent of the deterministic nature and extend the exploration. Here, we report an analytical model and numerical studies of the influence of the temperature and the critical memory in the exploration of one-dimensional disordered systems.

Data collapse, scaling functions, and analytical solutions of generalized growth models

We consider a nontrivial one-species population dynamics model with finite and infinite carrying capacities. Time-dependent intrinsic and extrinsic growth rates are considered in these models. Through the model per capita growth rate we obtain a heuristic general procedure to generate scaling functions to collapse data into a simple linear behavior even if an extrinsic growth rate is included. With this data collapse, all the models studied become independent from the parameters and initial condition. Analytical solutions are found when time-dependent coefficients are considered. These solutions allow us to perceive nontrivial transitions between species extinction and survival and to calculate the transition's critical exponents. Considering an extrinsic growth rate as a cancer treatment, we show that the relevant quantity depends not only on the intensity of the treatment, but also on when the cancerous cell growth is maximum.