Optimization of River Water Quality Surveys by Multivariate Analysis of Physicochemical, Bacteriological and Ecotoxicological Data

This study aims to optimize the water quality monitoring of a polluted watercourse (Leça River, Portugal) through the principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA). These statistical methodologies were applied to physicochemical, bacteriological and ecotoxicological data (with the marine bacterium Vibrio fischeri and the green alga Chlorella vulgaris) obtained with the analysis of water samples monthly collected at seven monitoring sites and during five campaigns (February, May, June, August, and September 2006). The results of some variables were assigned to water quality classes according to national guidelines. Chemical and bacteriological quality data led to classify Leça River water quality as “bad” or “very bad”. PCA and CA identified monitoring sites with similar pollution pattern, giving to site 1 (located in the upstream stretch of the river) a distinct feature from all other sampling sites downstream. Ecotoxicity results corroborated this classification thus revealing differences in space and time. The present study includes not only physical, chemical and bacteriological but also ecotoxicological parameters, which broadens new perspectives in river water characterization. Moreover, the application of PCA and CA is very useful to optimize water quality monitoring networks, defining the minimum number of sites and their location. Thus, these tools can support appropriate management decisions.

Analyzing Multiple Outcomes: Is it Really Worth the use of Multivariate Linear Regression?

In health related research it is common to have multiple outcomes of interest in a single study. These outcomes are often analysed separately, ignoring the correlation between them. One would expect that a multivariate approach would be a more efficient alternative to individual analyses of each outcome. Surprisingly, this is not always the case. In this article we discuss different settings of linear models and compare the multivariate and univariate approaches. We show that for linear regression models, the estimates of the regression parameters associated with covariates that are shared across the outcomes are the same for the multivariate and univariate models while for outcome-specific covariates the multivariate model performs better in terms of efficiency.

Estudo das propriedades psicofisiológicas da pintura como actividade criativa remediativa das manifestações de ansiedade

Ao longo das últimas duas décadas, as intervenções de Arte-Terapia baseada nas actividades criativas de Pintura têm sido implementadas em várias instituições e com variados objectivos e fins terapêuticos, diferindo nas suas abordagens (antroposófica, arte-pedagógica e apenas baseada na arte) e nos seus métodos e materiais aplicados. Constatamos que o recurso a actividades criativas, como a Pintura, provocam efeitos positivos nos indivíduos levando-os a resolver problemas e a reduzir ansiedades, melhorando a sua qualidade de vida. Deste modo é objectivo deste estudo pré-experimental efectuar uma análise das propriedades psicofisiológicas da Pintura como actividade criativa remediativa das manifestações de ansiedade em adultos, sem diagnóstico de perturbação ansiosa. De encontro a esse objectivo, perante uma amostra constituída por 7 indivíduos com níveis de ansiedade elevados, desenvolvemos um processo terapêutico, em que foram realizadas dez sessões de pintura, com a periodicidade de duas vezes por semana tendo cada sessão a duração de 45 min. Antes e depois da intervenção pela pintura, foi administrado o inventário para Avaliação do Traço da Ansiedade (STAY-Y), e durante essas sessões foram registadas as manifestações psicofisiológicas da ansiedade, mais especificamente a actividade electrodérmica da pele (EDA) e a frequência cardíaca. (FC), sendo efectuada a sua análise. Na sequência da análise dos dados obtidos nos dois instrumentos aplicados, verificamos que em relação aos marcadores psicofisiológicos EDA e FC não obtivemos diferenças estatísticas significativas para comprovar que de facto existe uma relação entre estes marcadores e a redução da ansiedade. Em relação ao STAY-Y referente à ansiedade traço, aplicado antes e depois das sessões de pintura, verificamos uma diminuição do score, o que evidência a ocorrência de uma diminuição da ansiedade traço nos indivíduos alvo do nosso estudo. Significa isto que apesar de existir uma variância nos resultados obtidos através das duas abordagens, é provavel que a pintura, enquanto actividade terapêutica, reduza o traço de ansiedade em indivíduos normais, com níveis de ansiedade elevados e sem manifestações de ansiedade diagnosticada.

Factors influencing innovation decision making in Portuguese firms

There is an undeniable positive effect of innovation for both firms and the economy, with particular regards to the financial performance of firms. However, there is an important role of the decision making process for the allocation of resources to finance the innovation process. The aim of this paper is to understand what factors explain the decision making process in innovation activities of Portuguese firms. This is an empirical study, based on the modern theoretical approaches, which has relied on five key aspects for innovation: barriers, sources, cooperation, funding; and the decision making process. Primary data was collected through surveys to firms that have applied for innovation programmes within the Portuguese innovation agency. Univariate and multivariate statistical techniques were used. Our results suggest that the factors that mostly influence the Portuguese firms’ innovation decision-making processes are economical and financial (namely those related to profit increase and labour costs reduction).

FASL polymorphism is associated with response to bacillus Calmette-Guérin immunotherapy in bladder cancer

Objective Deregulation of FAS/FASL system may lead to immune escape and influence bacillus Calmette-Guérin (BCG) immunotherapy outcome, which is currently the gold standard adjuvant treatment for high-risk non–muscle invasive bladder tumors. Among other events, functional promoter polymorphisms of FAS and FASL genes may alter their transcriptional activity. Therefore, we aim to evaluate the role of FAS and FASL polymorphisms in the context of BCG therapy, envisaging the validation of these biomarkers to predict response. Patients and methods DNA extracted from peripheral blood from 125 patients with bladder cancer treated with BCG therapy was analyzed by Polymerase Chain Reaction—Restriction Fragment Length Polymorphism for FAS-670 A/G and FASL-844 T/C polymorphisms. FASL mRNA expression was analyzed by real-time Polymerase Chain Reaction. Results Carriers of FASL-844 CC genotype present a decreased recurrence-free survival after BCG treatment when compared with FASL-844 T allele carriers (mean 71.5 vs. 97.8 months, P = 0.030) and have an increased risk of BCG treatment failure (Hazard Ratio = 1.922; 95% Confidence Interval: [1.064–3.471]; P = 0.030). Multivariate analysis shows that FASL-844 T/C and therapeutics scheme are independent predictive markers of recurrence after treatment. The evaluation of FASL gene mRNA levels demonstrated that patients carrying FASL-844 CC genotype had higher FASL expression in bladder tumors (P = 0.0027). Higher FASL levels were also associated with an increased risk of recurrence after BCG treatment (Hazard Ratio = 2.833; 95% Confidence Interval: [1.012–7.929]; P = 0.047). FAS-670 A/G polymorphism analysis did not reveal any association with BCG therapy outcome. Conclusions Our results suggest that analysis of FASL-844 T/C, but not FAS-670 A/G polymorphisms, may be used as a predictive marker of response to BCG immunotherapy.

Averiguação do potencial de vento em ambiente edificado para aproveitamentos

O objectivo deste projecto consiste em analisar o potencial eólico em ambiente edificado urbano, considerando a utilização de turbinas eólicas de eixo vertical para produção de energia nesse contexto. Pretende-se com este documento demonstrar que, embora os estudos sobre as turbinas de eixo vertical sejam ainda reduzidos quando comparados aos das de eixo horizontal, tal não implica que as mesmas não tenham características que, em determinados cenários, sejam superiores às turbinas de eixo horizontal. Para a análise da intensidade de vento em cenário edificado urbano, seleccionou-se como local de estudo desta tese o Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP), mais concretamente, o edifício F e o edifício E. Foi escolhido o edifício F, pelo facto de a acessibilidade ao mesmo ser mais fácil e também pelo facto de nesse edifício se ter acesso à parte norte do mesmo, onde os ventos são de intensidade mais forte. O edifício E como já tinha um anemómetro colocado a recolher dados para a estação meteorológica do ISEP foi igualmente objecto de incorporação na tese e utilizado na avaliação geoestatística exemplificativa. Após a extensa recolha de dados nos locais anteriormente mencionados, procedeu-se à análise de diversas turbinas de eixo vertical em termos dos respectivos perfis de produção. De seguida, efectuou-se uma análise estatística e geoestatística de carácter exemplificativo, de modo a caracterizar a intensidade de vento presente na área compreendida entre o edifício E e o edifício F. De forma a finalizar o documento, é apresentada uma conclusão relativa ao potencial eólico para produção de energia eléctrica em ambiente edificado urbano por recurso a turbinas eólicas de eixo vertical.

Response of high-risk of recurrence/progression bladder tumours expressing sialyl-Tn and sialyl-6-T to BCG immunotherapy

High risk of recurrence/progression bladder tumours is treated with Bacillus Calmette-Guérin (BCG) immunotherapy after complete resection of the tumour. Approximately 75% of these tumours express the uncommon carbohydrate antigen sialyl-Tn (Tn), a surrogate biomarker of tumour aggressiveness. Such changes in the glycosylation of cell-surface proteins influence tumour microenvironment and immune responses that may modulate treatment outcome and the course of disease. The aim of this work is to determine the efficiency of BCG immunotherapy against tumours expressing sTn and sTn-related antigen sialyl-6-T (s6T). METHODS: In a retrospective design, 94 tumours from patients treated with BCG were screened for sTn and s6T expression. In vitro studies were conducted to determine the interaction of BCG with high-grade bladder cancer cell line overexpressing sTn. RESULTS: From the 94 cases evaluated, 36 had recurrence after BCG treatment (38.3%). Treatment outcome was influenced by age over 65 years (HR=2.668; (1.344-5.254); P=0.005), maintenance schedule (HR=0.480; (0.246-0.936); P=0.031) and multifocality (HR=2.065; (1.033-4.126); P=0.040). sTn or s6T expression was associated with BCG response (P=0.024; P<0.0001) and with increased recurrence-free survival (P=0.001). Multivariate analyses showed that sTn and/or s6T were independent predictive markers of recurrence after BCG immunotherapy (HR=0.296; (0.148-0.594); P=0.001). In vitro studies demonstrated higher adhesion and internalisation of the bacillus to cells expressing sTn, promoting cell death. CONCLUSION: s6T is described for the first time in bladder tumours. Our data strongly suggest that BCG immunotherapy is efficient against sTn- and s6T-positive tumours. Furthermore, sTn and s6T expression are independent predictive markers of BCG treatment response and may be useful in the identification of patients who could benefit more from this immunotherapy.

The predominance of M2-polarized macrophages in the stroma of low-hypoxic bladder tumors is associated with BCG immunotherapy failure

OBJECTIVE: Bacillus Calmette-Guérin (BCG) immunotherapy is the gold standard treatment for superficial bladder tumors with intermediate/high risk of recurrence or progression. However, approximately 30% of patients fail to respond to the treatment. Effective BCG therapy needs precise activation of the type 1 helper cells immune pathway. Tumor-associated macrophages (TAMs) often assume an immunoregulatory M2 phenotype and may directly interfere with the BCG-induced antitumor immune response. Thus, we aim to clarify the influence of TAMs, in particular of the M2 phenotype in stroma and tumor areas, in BCG treatment outcome. PATIENTS AND METHODS: The study included 99 patients with bladder cancer treated with BCG. Tumors resected before treatment were evaluated using immunohistochemistry for CD68 and CD163 antigens, which identify a lineage macrophage marker and a M2-polarized specific cell surface receptor, respectively. CD68+ and CD163+ macrophages were evaluated within the stroma and tumor areas, and high density of infiltrating cells spots were selected for counting. Hypoxia, an event known to modulate macrophage phenotype, was also assessed through hypoxia induced factor (HIF)-1α expression. RESULTS: Patients in whom BCG failed had high stroma-predominant CD163+ macrophage counts (high stroma but low tumor CD163+ macrophages counts) when compared with the ones with a successful treatment (71% vs. 47%, P = 0.017). Furthermore, patients presenting this phenotype showed decreased recurrence-free survival (log rank, P = 0.008) and a clear 2-fold increased risk of BCG treatment failure was observed in univariate analysis (hazard ratio = 2.343; 95% CI: 1.197-4.587; P = 0.013). Even when adjusted for potential confounders, such as age and therapeutic scheme, multivariate analysis revealed 2.6-fold increased risk of recurrence (hazard ratio = 2.627; 95% CI: 1.340-5.150; P = 0.005). High stroma-predominant CD163+ macrophage counts were also associated with low expression of HIF-1α in tumor areas, whereas high counts of CD163+ in the tumor presented high expression of HIF-1α in tumor nests. CONCLUSIONS: TAMs evaluation using CD163 is a good indicator of BCG treatment failure. Moreover, elevated infiltration of CD163+ macrophages, predominantly in stroma areas but not in the tumor, may be a useful indicator of BCG treatment outcome, possibly owing to its immunosuppressive phenotype.

Memória de longo prazo nos retornos acionistas dos índices de referência da euronext, implicações para a hipótese de mercados eficientes e contributo fractal para aperfeiçoamento do capital asset pricing model

Não existe uma definição única de processo de memória de longo prazo. Esse processo é geralmente definido como uma série que possui um correlograma decaindo lentamente ou um espectro infinito de frequência zero. Também se refere que uma série com tal propriedade é caracterizada pela dependência a longo prazo e por não periódicos ciclos longos, ou que essa característica descreve a estrutura de correlação de uma série de longos desfasamentos ou que é convencionalmente expressa em termos do declínio da lei-potência da função auto-covariância. O interesse crescente da investigação internacional no aprofundamento do tema é justificado pela procura de um melhor entendimento da natureza dinâmica das séries temporais dos preços dos ativos financeiros. Em primeiro lugar, a falta de consistência entre os resultados reclama novos estudos e a utilização de várias metodologias complementares. Em segundo lugar, a confirmação de processos de memória longa tem implicações relevantes ao nível da (1) modelação teórica e econométrica (i.e., dos modelos martingale de preços e das regras técnicas de negociação), (2) dos testes estatísticos aos modelos de equilíbrio e avaliação, (3) das decisões ótimas de consumo / poupança e de portefólio e (4) da medição de eficiência e racionalidade. Em terceiro lugar, ainda permanecem questões científicas empíricas sobre a identificação do modelo geral teórico de mercado mais adequado para modelar a difusão das séries. Em quarto lugar, aos reguladores e gestores de risco importa saber se existem mercados persistentes e, por isso, ineficientes, que, portanto, possam produzir retornos anormais. O objetivo do trabalho de investigação da dissertação é duplo. Por um lado, pretende proporcionar conhecimento adicional para o debate da memória de longo prazo, debruçando-se sobre o comportamento das séries diárias de retornos dos principais índices acionistas da EURONEXT. Por outro lado, pretende contribuir para o aperfeiçoamento do capital asset pricing model CAPM, considerando uma medida de risco alternativa capaz de ultrapassar os constrangimentos da hipótese de mercado eficiente EMH na presença de séries financeiras com processos sem incrementos independentes e identicamente distribuídos (i.i.d.). O estudo empírico indica a possibilidade de utilização alternativa das obrigações do tesouro (OT’s) com maturidade de longo prazo no cálculo dos retornos do mercado, dado que o seu comportamento nos mercados de dívida soberana reflete a confiança dos investidores nas condições financeiras dos Estados e mede a forma como avaliam as respetiva economias com base no desempenho da generalidade dos seus ativos. Embora o modelo de difusão de preços definido pelo movimento Browniano geométrico gBm alegue proporcionar um bom ajustamento das séries temporais financeiras, os seus pressupostos de normalidade, estacionariedade e independência das inovações residuais são adulterados pelos dados empíricos analisados. Por isso, na procura de evidências sobre a propriedade de memória longa nos mercados recorre-se à rescaled-range analysis R/S e à detrended fluctuation analysis DFA, sob abordagem do movimento Browniano fracionário fBm, para estimar o expoente Hurst H em relação às séries de dados completas e para calcular o expoente Hurst “local” H t em janelas móveis. Complementarmente, são realizados testes estatísticos de hipóteses através do rescaled-range tests R/S , do modified rescaled-range test M - R/S e do fractional differencing test GPH. Em termos de uma conclusão única a partir de todos os métodos sobre a natureza da dependência para o mercado acionista em geral, os resultados empíricos são inconclusivos. Isso quer dizer que o grau de memória de longo prazo e, assim, qualquer classificação, depende de cada mercado particular. No entanto, os resultados gerais maioritariamente positivos suportam a presença de memória longa, sob a forma de persistência, nos retornos acionistas da Bélgica, Holanda e Portugal. Isto sugere que estes mercados estão mais sujeitos a maior previsibilidade (“efeito José”), mas também a tendências que podem ser inesperadamente interrompidas por descontinuidades (“efeito Noé”), e, por isso, tendem a ser mais arriscados para negociar. Apesar da evidência de dinâmica fractal ter suporte estatístico fraco, em sintonia com a maior parte dos estudos internacionais, refuta a hipótese de passeio aleatório com incrementos i.i.d., que é a base da EMH na sua forma fraca. Atendendo a isso, propõem-se contributos para aperfeiçoamento do CAPM, através da proposta de uma nova fractal capital market line FCML e de uma nova fractal security market line FSML. A nova proposta sugere que o elemento de risco (para o mercado e para um ativo) seja dado pelo expoente H de Hurst para desfasamentos de longo prazo dos retornos acionistas. O expoente H mede o grau de memória de longo prazo nos índices acionistas, quer quando as séries de retornos seguem um processo i.i.d. não correlacionado, descrito pelo gBm(em que H = 0,5 , confirmando- se a EMH e adequando-se o CAPM), quer quando seguem um processo com dependência estatística, descrito pelo fBm(em que H é diferente de 0,5, rejeitando-se a EMH e desadequando-se o CAPM). A vantagem da FCML e da FSML é que a medida de memória de longo prazo, definida por H, é a referência adequada para traduzir o risco em modelos que possam ser aplicados a séries de dados que sigam processos i.i.d. e processos com dependência não linear. Então, estas formulações contemplam a EMH como um caso particular possível.

Analysis of stock market indices through multidimensional scaling

We propose a graphical method to visualize possible time-varying correlations between fifteen stock market values. The method is useful for observing stable or emerging clusters of stock markets with similar behaviour. The graphs, originated from applying multidimensional scaling techniques (MDS), may also guide the construction of multivariate econometric models.

A relação entre a preparação para a parentalidade no terceiro trimestre de gravidez e os níveis de atividade física das gestantes

Introdução: A atividade física (AF) parece ter um impacto positivo na saúde física e mental durante a gravidez, nascimento e puerpério, sendo que os programas de preparação para a parentalidade (PPP) poderão ser fundamentais para o seu suporte e estimulação. Objetivos: O objetivo do presente estudo foi avaliar a relação entre a preparação para a parentalidade no 3º trimestre de gravidez e os níveis de AF da gestante. Especificamente pretendeu-se verificar a relação entre as caraterísticas sociodemográficas das gestantes, os níveis de ansiedade e o PPP. Métodos: Efetuou-se um estudo transversal analítico onde se utilizaram duas amostras. Uma constituída por 42 gestantes que frequentaram o PPP no CHTS (GPP) e outra por 41 gestantes do HSJ que não frequentou (GNPP). A cada gestante foi pedido que preenchessem 3 questionários (caraterização sociodemográfica e saúde obstétrica, Questionário de Atividade Física para gestantes-PPAQ e Escala de ansiedade de Zung), administrados, individualmente, por um Fisioterapeuta. Resultados: Não se verificaram diferenças entre os grupos relativamente ao score da AF total (p=0,615), contudo, o GPP apresentou um número superior de gestantes que praticava desporto organizado durante a gravidez (p=0,016) comparativamente ao GNPP. Relativamente à intensidade da AF, verificou-se que o GPP apresentava uma prática maior de AF vigorosa (p=0,023). No que diz respeito ao tipo de AF, o GPP apresentou um número superior de gestantes a praticar AF desportiva (p<0,001) enquanto no GNPP se verificou uma maior AF ocupacional (p=0,002). Relativamente às caraterísticas sociodemográficas verificaram-se diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos relativamente à idade (p<0,001), paridade (p<0,001) e nível educacional (p<0,001). No que respeita aos níveis de ansiedade não se verificaram diferenças estatisticamente significativas entre os grupos (GPP vs GNPP p=0,916). Conclusão: No GPP um maior número de gestantes praticava atividade física desportiva e de intensidade vigorosa. Verificaram-se diferenças entre os dois grupos no que diz respeito à idade, paridade e nível educacional. Não se verificou associação entre o PPP e os níveis de ansiedade durante este período.

On sampling collection procedure effectiveness for forest soil characterization

One of the most important measures to prevent wild forest fires is the use of prescribed and controlled burning actions as it reduce the fuel mass availability. The impact of these management activities on soil physical and chemical properties varies according to the type of both soil and vegetation. Decisions in forest management plans are often based on the results obtained from soil-monitoring campaigns. Those campaigns are often man-labor intensive and expensive. In this paper we have successfully used the multivariate statistical technique Robust Principal Analysis Compounds (ROBPCA) to investigate on the sampling procedure effectiveness for two different methodologies, in order to reflect on the possibility of simplifying and reduce the sampling collection process and its auxiliary laboratory analysis work towards a cost-effective and competent forest soil characterization.

Some reflections on acquisition, processing and analysis of statistical data in forest soils

Beyond the classical statistical approaches (determination of basic statistics, regression analysis, ANOVA, etc.) a new set of applications of different statistical techniques has increasingly gained relevance in the analysis, processing and interpretation of data concerning the characteristics of forest soils. This is possible to be seen in some of the recent publications in the context of Multivariate Statistics. These new methods require additional care that is not always included or refered in some approaches. In the particular case of geostatistical data applications it is necessary, besides to geo-reference all the data acquisition, to collect the samples in regular grids and in sufficient quantity so that the variograms can reflect the spatial distribution of soil properties in a representative manner. In the case of the great majority of Multivariate Statistics techniques (Principal Component Analysis, Correspondence Analysis, Cluster Analysis, etc.) despite the fact they do not require in most cases the assumption of normal distribution, they however need a proper and rigorous strategy for its utilization. In this work, some reflections about these methodologies and, in particular, about the main constraints that often occur during the information collecting process and about the various linking possibilities of these different techniques will be presented. At the end, illustrations of some particular cases of the applications of these statistical methods will also be presented.

Impact of prescribed fire on the chemical properties of soil

Prescribed fire is a common forest management tool used in Portugal to reduce the fuel load availability and minimize the occurrence of wildfires. In addition, the use of this technique also causes an impact to ecosystems. In this presentation we propose to illustrate some results of our project in two forest sites, both located in Northwest Portugal, where the effect of prescribed fire on soil properties were recorded during a period of 6 months. Changes in soil moisture, organic matter, soil pH and iron, were examined by Principal Component Analysis multivariate statistics technique in order to determine impact of prescribed fire on these soil properties in these two different types of soils and determine the period of time that these forest soils need to recover to their pre-fire conditions, if they can indeed recover. Although the time allocated to this study does not allow for a widespread conclusion, the data analysis clearly indicates that the pH values are positively correlated with iron values at both sites. In addition, geomorphologic differences between both sampling sites, Gramelas and Anjos, are relevant as the soils’ properties considered have shown different performances in time. The use of prescribed fire produced a lower impact in soils originated from more amended bedrock and therefore with a ticker humus covering (Gramelas) than in more rocky soils with less litter covering (Anjos) after six months after the prescribed fire occurrence.

Forest soil short term response to prescribed fire: an approach by Principal Components Analysis

In the current context of serious climate changes, where the increase of the frequency of some extreme events occurrence can enhance the rate of periods prone to high intensity forest fires, the National Forest Authority often implements, in several Portuguese forest areas, a regular set of measures in order to control the amount of fuel mass availability (PNDFCI, 2008). In the present work we’ll present a preliminary analysis concerning the assessment of the consequences given by the implementation of prescribed fire measures to control the amount of fuel mass in soil recovery, in particular in terms of its water retention capacity, its organic matter content, pH and content of iron. This work is included in a larger study (Meira-Castro, 2009(a); Meira-Castro, 2009(b)). According to the established praxis on the data collection, embodied in multidimensional matrices of n columns (variables in analysis) by p lines (sampled areas at different depths), and also considering the quantitative data nature present in this study, we’ve chosen a methodological approach that considers the multivariate statistical analysis, in particular, the Principal Component Analysis (PCA ) (Góis, 2004). The experiments were carried out in a soil cover over a natural site of Andaluzitic schist, in Gramelas, Caminha, NW Portugal, who was able to maintain itself intact from prescribed burnings from four years and was submit to prescribed fire in March 2008. The soils samples were collected from five different plots at six different time periods. The methodological option that was adopted have allowed us to identify the most relevant relational structures inside the n variables, the p samples and in two sets at the same time (Garcia-Pereira, 1990). Consequently, and in addition to the traditional outputs produced from the PCA, we have analyzed the influence of both sampling depths and geomorphological environments in the behavior of all variables involved.