Mathematical and numerical methods for inverse problems using fundamental solutions techniques

Fundação para a Ciência e a Tecnologia - SFRH/BD/27914/2006

Extremum estimators and stochastic optimization methods

Submitted in partial fulfillment for the Requirements for the Degree of PhD in Mathematics, in the Speciality of Statistics in the Faculdade de Ciências e Tecnologia

Exploraty Multivariate Statistical Methods Applied to Pharmaceutical Industry CRM Data

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre em Estatística e Gestão de Informação

Introduction: digital methods and tools for historical research

As an introduction to a series of articles focused on the exploration of particular tools and/or methods to bring together digital technology and historical research, the aim of this paper is mainly to highlight and discuss in what measure those methodological approaches can contribute to improve analytical and interpretative capabilities available to historians. In a moment when the digital world present us with an ever-increasing variety of tools to perform extraction, analysis and visualization of large amounts of text, we thought it would be relevant to bring the digital closer to the vast historical academic community. More than repeating an idea of digital revolution introduced in the historical research, something recurring in the literature since the 1980s, the aim was to show the validity and usefulness of using digital tools and methods, as another set of highly relevant tools that the historians should consider. For this several case studies were used, combining the exploration of specific themes of historical knowledge and the development or discussion of digital methodologies, in order to highlight some changes and challenges that, in our opinion, are already affecting the historians' work, such as a greater focus given to interdisciplinarity and collaborative work, and a need for the form of communication of historical knowledge to become more interactive.

Molecular diversity of bla genes in Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli isolates

Dissertation presented to obtain a Ph.D. degree in Biology, speciality Microbiology, by Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Chaînes opératoires and resource-exploitation strategies in chimpanzee (Pan troglodytes) nut cracking

Journal of Human Evolution, V. 55, pp. 148-163

Functional significance of adenosine in carotid body chemosensory activity in control and chronically hypoxic animals

ABSTRACT: Carotid bodies (CB) are peripheral chemoreceptor organs sensing changes in arterial blood O2, CO2 and pH levels. Hypoxia and acidosis or hypercapnia activates CB chemoreceptor cells, which respond by releasing neurotransmitters in order to increase the action potential frequency in their sensory nerve, the carotid sinus nerve (CSN). CSN activity is integrated in the brainstem to induce a fan of cardiorespiratory reflex responses, aimed at normalising the altered blood gases. Exogenously applied adenosine (Ado) increases CSN chemosensory activity inducing hyperventilation through activation of A2 receptors. The importance of the effects of adenosine in chemoreception was reinforced by data obtained in humans, in which the intravenous infusion of Ado causes hyperventilation and dyspnoea, an effect that has been attributed to the activation of CB because Ado does not cross blood-brain barrier and because the ventilatory effects are higher the closer to the CB it is injected. The present work was performed in order to establish the functional significance of adenosine in chemoreception at the carotid body in control and chronically hypoxic rats. To achieve this objective we investigated: 1) The release of adenosine from a rat carotid body in vitro preparation in response to moderate hypoxia and the specificity of this release. We also investigated the metabolic pathways of adenosine production and release in the organ in normoxia and hypoxia; 2) The modulation of adenosine/ATP release from rat carotid body chemoreceptor cells by nicotinic ACh receptors; 3) The effects of caffeine on peripheral control of breathing and the identity of the adenosine receptors involved in adenosine and caffeine effects on carotid body chemoreceptors; 4) The interactions between dopamine D2 receptors and adenosine A2B receptors that modulate the release of catecholamines (CA) from the rat carotid body; 5) The effect of chronic caffeine intake i.e. the continuous blockage of adenosine receptors thereby simulating a caffeine dependence, on the carotid body function in control and chronically hypoxic rats. The methodologies used in this work included: molecular biology techniques (e.g. immunocytochemistry and western-blot), biochemical techniques (e.g. neurotransmitter quantification by HPLC, bioluminescence and radioisotopic methods), electrophysiological techniques (e.g. action potential recordings) and ventilatory recordings using whole-body plethysmography. It was observed that: 1) CB chemoreceptor sensitivity to hypoxia could be related to its low threshold for the release of adenosine because moderate acute hypoxia (10% O2) increased adenosine concentrations released from the CB by 44% but was not a strong enough stimulus to evoke adenosine release from superior cervical ganglia and arterial tissue; 2) Acetylcholine (ACh) modulates the release of adenosine/5’-adenosine triphosphate (ATP) from CB in moderate hypoxia through the activation of nicotinic receptors with α4 and ß2 receptor subunits, suggesting that the excitatory role of ACh in chemosensory activity includes indirect activation of purinergic receptors by adenosine and ATP, which strongly supports the hypothesis that ATP/adenosine are important mediators in chemotransduction; 3) adenosine increases the release of CA from rat CB chemoreceptor cells via A2B receptors; 4) the inhibitory effects of caffeine on CB chemoreceptors are mediated by antagonism of postsynaptic A2A and presynaptic A2B adenosine receptors indicating that chemosensory activity elicited by hypoxia is controlled by adenosine; 5) The release of CA from rat CB chemoreceptor cells is modulated by adenosine through an antagonistic interaction between A2B and D2 receptors, for the first time herein described; 6) chronic caffeine treatment did not significantly alter the basal function of CB in normoxic rats assessed as the dynamics of their neurotransmitters, dopamine, ATP and adenosine, and the CSN chemosensory activity. In contrast, the responses to hypoxia in these animals were facilitated by chronic caffeine intake because it increased the ventilatory response, slightly increased CSN chemosensory activity and increased dopamine (DA) and ATP release; 7) In comparison with normoxic rats, chronically hypoxic rats exhibited an increase in several parameters: ventilatory hypoxic response; basal and hypoxic CSN activity; tyrosine hydroxylase expression, CA content, synthesis and release; basal and hypoxic adenosine release; and in contrast a normal basal release and diminished hypoxia-induced ATP release; 8) Finally, in contrast to chronically hypoxic rats, chronic caffeine treatment did not alter the basal CSN chemosensory activity. Nevertheless, the responses to mild and intense hypoxia, and hypercapnia, were diminished. This inhibitory effect of chronic caffeine in CB output is compensated by central mechanisms, as the minute ventilation parameter in basal conditions and in response to acute hypoxic challenges remained unaltered in rats exposed to chronic hypoxia. We can conclude that adenosine both in acute and chronically hypoxic conditions have an excitatory role in the CB chemosensory activity, acting directly on adenosine A2A receptors present postsynaptically in CSN, and acting presynaptically via A2B receptors controlling the release of dopamine in chemoreceptor cells. We suggest that A2B -D2 adenosine / dopamine interactions at the CB could explain the increase in CA metabolism caused by chronic ingestion of caffeine during chronic hypoxia. It was also concluded that adenosine facilitates CB sensitisation to chronic hypoxia although this effect is further compensated at the central nervous system.-------- RESUMO: Os corpos carotídeos (CB) são pequenos orgãos emparelhados localizados na bifurcação da artéria carótida comum. Estes órgãos são sensíveis a variações na PaO2, PaCO2, pH e temperatura sendo responsáveis pela hiperventilação que ocorre em resposta à hipóxia, contribuindo também para a hiperventilação que acompanha a acidose metabólica e respiratória. As células quimiorreceptoras (tipo I ou glómicas) do corpo carotídeo respondem às variações de gases arteriais libertando neurotransmissores que activam as terminações sensitivas do nervo do seio carotídeo (CSN) conduzindo a informação ao centro respiratório central. Está ainda por esclarecer qual o neurotransmissor (ou os neurotransmissores) responsável pela sinalização hipóxica no corpo carotídeo. A adenosina é um neurotransmissor excitatório no CB que aumenta a actividade eléctrica do CSN induzindo a hiperventilação através da activação de receptores A2. A importância destes efeitos da adenosina na quimiorrecepção, descritos em ratos e gatos, foi reforçada por resultados obtidos em voluntários saudáveis onde a infusão intravenosa de adenosina em induz hiperventilação e dispneia, efeito atribuído a uma activação do CB uma vez que a adenosina não atravessa a barreira hemato-encefálica e o efeito é quanto maior quanto mais perto do CB for a administração de adenosina. O presente trabalho foi realizado com o objectivo de esclarecer qual o significado funcional da adenosina na quimiorrecepção no CB em animais controlo e em animais submetidos a hipoxia crónica mantida. Para alcançar este objectivo investigou-se: 1) o efeito da hipóxia moderada sobre a libertação de adenosina numa preparação in vitro de CB e a especificidade desta mesma libertação comparativamente com outros tecidos não quimiossensitivos, assim como as vias metabólicas de produção e libertação de adenosina no CB em normoxia e hipóxia; 2) a modulação da libertação de adenosina/ATP das células quimiorreceptoras do CB por receptores nicotínicos de ACh; 3) os efeitos da cafeína no controlo periférico da ventilação e a identidade dos receptores de adenosina envolvidos nos efeitos da adenosina e da cafeína nos quimiorreceptores do CB; 4) as interacções entre os receptores D2 de dopamina e os receptores A2B de adenosina que modulam a libertação de catecolaminas (CA) no CB de rato e; 5) o efeito da ingestão crónica de cafeína, isto é, o contínuo bloqueio e dos receptores de adenosina, simulando assim o consumo crónico da cafeína, tal como ocorre na população humana mundial e principalmente no ocidente, na função do corpo carotídeo em ratos controlo e em ratos submetidos a hipoxia crónica. Os métodos utilizados neste trabalho incluíram: técnicas de biologia molecular como imunocitoquímica e western-blot; técnicas bioquímicas, tais como a quantificação de neurotransmissores por HPLC, bioluminescência e métodos radioisotópicos; técnicas electrofisiológicas como o registro de potenciais eléctricos do nervo do seio carotídeo in vitro; e registros ventilatórios in vivo em animais não anestesiados e em livre movimento (pletismografia). Observou-se que: 1) a especificidade dos quimiorreceptores do CB como sensores de O2 está correlacionada com o baixo limiar de libertação de adenosina em resposta à hipóxia dado que a libertação de adenosina do CB aumenta 44% em resposta a uma hipóxia moderada (10% O2), que no entanto não é um estímulo suficientemente intenso para evocar a libertação de adenosina do gânglio cervical superior ou do tecido arterial. Observou-se também que aproximadamente 40% da adenosina libertada pelo CB provém do catabolismo extracelular do ATP quer em normóxia quer em hipóxia moderada, sendo que PO2 reduzidas induzem a libertação de adenosina via activação do sistema de transporte equilibrativo ENT1. 2) a ACh modula a libertação de adenosina /ATP do CB em resposta à hipoxia moderada sugerindo que o papel excitatório da ACh na actividade quimiossensora inclui a activação indirecta de receptores purinérgicos pela adenosina e ATP, indicando que a adenosina e o ATP poderiam actuar como mediadores importantes no processo de quimiotransducção uma vez que: a) a activação dos receptores nicotínicos de ACh no CB em normóxia estimula a libertação de adenosina (max 36%) provindo aparentemente da degradação extracelular do ATP. b) a caracterização farmacológica dos receptores nicotínicos de ACh envolvidos na estimulação da libertação de adenosina do CB revelou que os receptores nicotínicos de ACh envolvidos são constituídos por subunidades α4ß2. 3) a adenosina modula a libertação de catecolaminas das células quimiorreceptoras do CB através de receptores de adenosina A2B dado que: a)a cafeína, um antagonista não selectivo dos receptores de adenosina, inibiu a libertação de CA quer em normóxia quer em resposta a estímulos de baixa intensidade sendo ineficaz na libertação induzida por estímulos de intensidade superior; b) o DPCPX e do MRS1754 mimetizaram os efeitos da cafeína no CB sendo o SCH58621 incapaz de induzir a libertação de CA indicando que os efeitos da cafeína seriam mediados por receptores A2B de adenosina cuja presença nas células quimiorreceptoras do CB demonstramos por imunocitoquímica. 4) a aplicação aguda de cafeína inibiu em 52% a actividade quimiossensora do CSN induzida pela hipóxia sendo este efeito mediado respectivamente por receptores de adenosina A2A pós-sinápticos e A2B pré-sinápticos indicando que a actividade quimiossensora induzida pela hipóxia é controlada pela adenosina. 5) existe uma interacção entre os receptores A2B e D2 que controla a libertação de CA do corpo carotídeo de rato uma vez que: a) os antagonistas dos receptores D2, domperidona e haloperidol, aumentaram a libertação basal e evocada de CA das células quimiorreceptoras confirmando a presença de autorreceptores D2 no CB de rato que controlam a libertação de CA através de um mecanismo de feed-back negativo. b) o sulpiride, um antagonista dos receptores D2, aumentou a libertação de CA das células quimiorreceptoras revertendo o efeito inibitório da cafeína sobre esta mesma libertação; c) a propilnorapomorfina, um agonista D2 inibiu a libertação basal e evocada de CA sendo este efeito revertido pela NECA, um agonista dos receptores A2B. O facto de a NECA potenciar o efeito do haloperidol na libertação de CA sugere que a interacção entre os receptores D2 e A2B poderia também ocorrer ao nível de segundos mensageiros, como o cAMP. 6) a ingestão crónica de cafeína em ratos controlo (normóxicos) não alterou significativamente a função basal do CB medida como a dinâmica dos seus neurotransmissores, dopamina, ATP e adenosina e como actividade quimiossensora do CSN. Contrariamente aos efeitos basais, a ingestão crónica de cafeína facilitou a resposta à hipóxia, dado que aumentou o efeito no volume minuto respiratórioapresentando-se também uma clara tendência para aumentar a actividade quimiossensora do CSN e aumentar a libertação de ATP e dopamina.7) após um período de 15 dias de hipóxia crónica era evidente o fenómeno de aclimatização dado que as respostas ventilatórias à hipóxia se encontram aumentadas, assim como a actividade quimiossensora do CSN basal e induzida pela hipóxia. As alterações observadas no metabolismo da dopamina, assim como na libertação basal de dopamina e de adenosina poderiam contribuir para a aclimatização durante a hipoxia crónica. A libertação aumentada de adenosina em resposta à hipóxia aguda em ratos hipóxicos crónicos sugere um papel da adenosina na manutenção/aumento das respostas ventilatórias à hipóxia aguda durante a hipóxia crónica. Observou-se também que a libertação de ATP induzida pela hipóxia aguda se encontra diminuída em hipóxia crónica, contudo a ingestão crónica de cafeína reverteu este efeito para valores similares aos valores controlo, sugerindo que a adenosina possa modular a libertação de ATP em hipóxia crónica. 8) a ingestão crónica de cafeína em ratos hipóxicos crónicos induziu o aumento do metabolismo de CA no CB, medido como expressão de tirosina hidroxilase, conteúdo, síntese e libertação de CA. 9) a ingestão crónica de cafeína não provocou quaisquer alterações na actividade quimiossensora do CSN em ratos hipóxicos crónicos no entanto, as respostas do CSN à hipóxia aguda intensa e moderada e à hipercapnia encontram-se diminuídas. Este efeito inibitório que provém da ingestão crónica de cafeína parece ser compensado ao nível dos quimiorreceptores centrais dado que os parâmetros ventilatórios em condições basais e em resposta à hipoxia aguda não se encontram modificados em ratos expostos durante 15 dias a uma atmosfera hipóxica. Resumindo podemos assim concluir que a adenosina quer em situações de hipoxia aguda quer em condições de hipoxia crónica tem um papel excitatório na actividade quimiossensora do CB actuando directamente nos receptores A2A presentes pós-sinapticamente no CSN, assim como facilitando a libertação de dopamina pré-sinapticamente via receptores A2B presentes nas células quimiorreceptoras. A interacção negativa entre os receptores A2B e D2 observadas nas células quimiorreceptoras do CB poderia explicar o aumento do metabolismo de CA observado após a ingestão crónica de cafeína em animais hipóxicos. Conclui-se ainda que durante a aclimatização à hipóxia a acção inibitória da cafeína, em termos de resposta ventilatória, mediada pelos quimiorreceptores periféricos é compensada pelos efeitos excitatórios desta xantina ao nível do quimiorreceptores centrais.------- RESUMEN Los cuerpos carotídeos (CB) son órganos emparejados que están localizados en la bifurcación de la arteria carótida común. Estos órganos son sensibles a variaciones en la PaO2, en la PaCO2, pH y temperatura siendo responsables de la hiperventilación que ocurre en respuesta a la hipoxia, contribuyendo también a la hiperventilación que acompaña a la acidosis metabólica y respiratoria. Las células quimiorreceptoras (tipo I o glómicas) del cuerpo carotídeo responden a las variaciones de gases arteriales liberando neurotransmissores que activan las terminaciones sensitivas del nervio del seno carotídeo (CSN) llevando la información al centro respiratorio central. Todavía esta por clarificar cual el neurotransmisor (o neurotransmisores) responsable por la señalización hipóxica en el CB. La adenosina es un neurotransmisor excitatório en el CB ya que aumenta la actividad del CSN e induce la hiperventilación a través de la activación de receptores de adenosina del subtipo A2. La importancia de estos efectos de la adenosina en la quimiorrecepción, descritos en ratas y gatos, ha sido fuertemente reforzada por resultados obtenidos en voluntarios sanos en los que la infusión intravenosa de adenosina induce hiperventilación y dispnea, efectos estés que han sido atribuidos a una activación del CB ya que la adenosina no cruza la barrera hemato-encefalica y el efecto es tanto más grande cuanto más cercana del CB es la administración. Este trabajo ha sido realizado con el objetivo de investigar cual el significado funcional de la adenosina en la quimiorrecepción en el CB en animales controlo y en animales sometidos a hipoxia crónica sostenida. Para alcanzar este objetivo se ha estudiado: 1) el efecto de la hipoxia moderada en la liberación de adenosina en una preparación in vitro de CB y la especificidad de esta liberación en comparación con otros tejidos no-quimiosensitivos, así como las vías metabólicas de producción y liberación de adenosina del órgano en normoxia y hipoxia; 2) la modulación de la liberación de adenosina/ATP de las células quimiorreceptoras del CB por receptores nicotínicos de ACh; 3) los efectos de la cafeína en el controlo periférico de la ventilación y la identidad de los receptores de adenosina involucrados en los efectos de la adenosina y cafeína en los quimiorreceptores del CB; 4) las interacciones entre los receptores D2 de dopamina y los receptores A2B de adenosina que modulan la liberación de catecolaminas (CA) en el CB de rata y; 5) el efecto de la ingestión crónica de cafeína, es decir, el bloqueo sostenido de los receptores de adenosina, simulando la dependencia de cafeína observada en la populación mundial del occidente, en la función del CB en ratas controlo y sometidas a hipoxia crónica sostenida. Los métodos utilizados en este trabajo incluirán: técnicas de biología molecular como imunocitoquímica y western-blot; técnicas bioquímicas, tales como la cuantificación de neurotransmissores por HPLC, bioluminescencia y métodos radioisotópicos; técnicas electrofisiológicas como el registro de potenciales eléctricos del nervio do seno carotídeo in vitro; y registros ventilatórios in vivo en animales no anestesiados y en libre movimiento (pletismografia). Se observó que: 1) la sensibilidad de los quimiorreceptores de CB esta correlacionada con un bajo umbral de liberación de adenosina en respuesta a la hipoxia ya que en respuesta a una hipoxia moderada (10% O2) la liberación de adenosina en el CB aumenta un 44%, sin embargo esta PaO2 no es un estimulo suficientemente fuerte para inducir la liberación de adenosina del ganglio cervical superior o del tejido arterial; se observó también que aproximadamente 40% de la adenosina liberada del CB proviene del catabolismo extracelular del ATP en normoxia y en hipoxia moderada, y que bajas PO2 inducen la liberación de adenosina vía activación del sistema de transporte equilibrativo ENT1. 2) la ACh modula la liberación de adenosina /ATP del CB en respuesta a la hipóxia moderada lo que sugiere que el papel excitatório de la ACh en la actividad quimiosensora incluye la activación indirecta de receptores purinérgicos por la adenosina y el ATP, indicando que la adenosina y el ATP pueden actuar como mediadores importantes en el proceso de quimiotransducción ya que: a) la activación de los receptores nicotínicos de ACh en el CB en normoxia estimula la liberación de adenosina (max 36%) que aparentemente proviene de la degradación extracelular del ATP. Se observó también que este aumento de adenosina en el CB en hipoxia ha sido antagonizado parcialmente por antagonistas de estos mismos receptores; b) la caracterización farmacológica de los receptores nicotínicos de ACh involucrados en la estimulación de la liberación de adenosina del CB ha revelado que los receptores nicotínicos de ACh involucrados son constituidos por sub-unidades α4ß2. 3) la adenosina modula la liberación de CA de las células quimiorreceptoras del CB a través de receptores de adenosina A2B ya que: a) la cafeína, un antagonista no selectivo de los receptores de adenosina, ha inhibido la liberación de CA en normoxia y en respuesta a estímulos de baja intensidad siendo ineficaz en la liberación inducida por estímulos de intensidad superior; b) el DPCPX y el MRS1754 ha mimetizado los efectos de la cafeína en el CB y el SCH58621 ha sido incapaz de inducir la liberación de CA lo que sugiere que los efectos de la cafeína son mediados por receptores A2B de adenosina que están localizados pré-sinapticamente en las células quimiorreceptoras del CB. 4) la aplicación aguda de cafeína ha inhibido en 52% la actividad quimiosensora del CSN inducida por la hipoxia siendo este efecto mediado respectivamente por receptores de adenosina A2A pós-sinápticos y A2B pré-sinápticos lo que indica que la actividad quimiosensora inducida por la hipoxia es controlada por la adenosina. 5) existe una interacción entre los receptores A2B y D2 que controla la liberación de CA del CB de rata ya que: a) el sulpiride, un antagonista de los receptores D2, ha aumentado la liberación de CA de las células quimiorreceptoras revertiendo el efecto inhibitorio de la cafeína sobre esta misma liberación; b) los antagonistas de los receptores D2, domperidona y haloperidol, han aumentado la liberación basal e evocada de CA de las células quimiorreceptoras confirmando la presencia de autorreceptores D2 en el CB de rata que controlan la liberación de CA a través de un mecanismo de feed-back negativo; c) la propilnorapomorfina, un agonista D2, ha inhibido la liberación basal e evocada de CA sendo este efecto revertido por la NECA, un agonista de los receptores A2B. Ya que la NECA potencia el efecto del haloperidol en la liberación de CA la interacción entre los D2 y A2B puede también ocurrir al nivel de segundos mensajeros, como el cAMP. 6) la ingestión crónica de cafeína en ratas controlo (normóxicas) no ha cambiado significativamente la función basal del CB medida como la dinámica de sus neurotransmisores, dopamina, ATP y adenosina y como actividad quimiosensora del CSN. Al revés de lo que pasa con los efectos básales, la ingestión crónica de cafeína facilitó la respuesta a la hipóxia, ya que ha aumentado la respuesta ventilatória medida como volumen minuto presentando también una clara tendencia para aumentar la actividad quimiosensora del CSN y aumentar la liberación de ATP y dopamina. 7. Después de un período de 15 días de hipoxia crónica se puede observar el fenómeno de climatización ya que las respuestas ventilatórias a la hipoxia están aumentadas, así como la actividad quimiosensora del CSN basal e inducida por la hipoxia. Los cambios observados en el metabolismo de la dopamina, así como en la liberación basal de dopamina y de adenosina podrían contribuir para la climatización en hipoxia crónica. El aumento en la liberación de adenosina en respuesta a la hipoxia aguda en ratas sometidas a hipoxia crónica sugiere un papel para la adenosina en el mantenimiento/aumento de las respuestas ventilatórias a la hipoxia aguda en hipoxia crónica sostenida. Se ha observado también que la liberación de ATP inducida por la hipoxia aguda está disminuida en hipoxia crónica y que la ingestión crónica de cafeína reverte este efecto para valores similares a los valores controlo, sugiriendo que la adenosina podría modular la liberación de ATP en hipoxia crónica. 8. la ingestión crónica de cafeína ha inducido el aumento del metabolismo de CA en el CB en ratas hipóxicas crónicas, medido como expresión de la tirosina hidroxilase, contenido, síntesis y liberación de CA. 9. la ingestión crónica de cafeína no ha inducido cambios en la actividad quimiosensora del CSN en ratas hipóxicas crónicas sin embargo las respuestas do CSN a una hipoxia intensa y moderada y a la hipercapnia están disminuidas. Este efecto inhibitorio que es debido a la ingestión crónica de cafeína es compensado al nivel de los quimiorreceptores centrales ya que los parámetros ventilatórios en condiciones básales y en respuesta a la hipoxia aguda no están modificados en ratas expuestas durante 15 días a una atmósfera hipóxica. Resumiendo se puede concluir que la adenosina en situaciones de hipoxia aguda así como en hipoxia crónica tiene un papel excitatório en la actividad quimiosensora del CB actuando directamente en los receptores A2A localizados pós-sinapticamente en el CSN, así como controlando la liberación de dopamina pré-sinaptica vía receptores A2B localizados en las células quimiorreceptoras. Las interacciones entre los receptores A2B y D2 observadas en las células quimiorreceptoras del CB podrían explicar el aumento del metabolismo de CA observado después de la ingestión crónica de cafeína en animales hipóxicos. Por fin, pero no menos importante se puede concluir que durante la climatización a la hipoxia la acción inhibitoria de la cafeína, medida como respuesta ventilatória, mediada por los quimiorreceptores periféricos es compensada por los efectos excitatórios de esta xantina al nivel de los quimiorreceptores centrales.

Ajudantes de acção directa : percepções sobre formação profissional e impacto da formação na prestação de cuidados a idosos dependentes internados

RESUMO: A transferência de indivíduos dependentes é uma das tarefas mais realizadas pelos ajudantes de acção directa (AAD) na prestação de cuidados a idosos, sendo crucial haver formação nesta área. No entanto, os programas de formação em transferências raramente são avaliados em termos de desempenho na realização deste tipo de tarefas. Objectivo: Este estudo teve como objectivos analisar o impacto da formação de AAD no desempenho da transferência de idosos internados na Residência São João de Ávila (RSJA) e identificar as percepções dos AAD relativamente à importância da formação profissional, formação em transferências e dificuldade sentida na sua realização. Métodos: Realizou-se um estudo com duas etapas: na primeira procedeu-se a um estudo descritivo exploratório (através de um questionário auto-administrado a 25 AAD); na segunda realizou-se um estudo quase experimental de observação com duas fases, entre as quais decorreu uma “Formação em Princípios e Conceitos Básicos em Reabilitação Física” (observação directa de 18 AAD durante a realização da transferência “deitado-sentado-cadeira” de idosos, através de uma grelha de observação). Resultados: O desempenho dos AAD na transferência melhorou após a formação. Os ajudantes manifestaram ter uma percepção positiva sobre a importância da formação profissional e da formação em transferências. Aproximadamente dois terços dos AAD revelaram não sentir dificuldades na realização de transferências. Conclusões: A formação teve um impacto positivo no desempenho dos AAD na transferência de idosos. Concluiu-se que há uma sensibilização generalizada por parte dos AAD para a importância da formação na sua profissão e, especificamente, para a formação em transferências. ---------------ABSTRACT: The transfers of dependent patients by healthcare assistants are tasks commonly used in elderly care. Therefore, it is crucial that healthcare assistants are trained to perform these tasks. However, training programs are rarely evaluated in terms of performance of these tasks. Aim: The aims of this study were 1) to determine the impact of healthcare assistant training in the transfers of the Residência São João de Ávila (RSJA) elderly patients; and 2) to analyze healthcare assistant’s perceptions about their education, their specialized training on the transfer technique, and their difficulty in performing transfers. Methods: The study was divided in two parts: an exploratory and descriptive study (self-report questionnaire applied to 25 healthcare assistants); and a quasi-experimental observation study, which involved a “training session on basic concepts and principles of physical rehabilitation” (direct observation of 18 healthcare assistants during the “bed-sitting-chair” transfer, using an observation table). Results: Healthcare assistant performance of the “bed-sitting-chair” transfer improved after training. The healthcare assistants showed positive perceptions about their education and specialized training on the transfer technique. Approximately two thirds of the assistants felt no difficulties in performing transfer tasks. Conclusions: The training had a positive influence in healthcare assistant performance. The healthcare assistants were aware of the importance of training in their profession and more specifically in transfer tasks.

Mobilidade funcional, risco de queda, nível de actividade física e percepção de saúde em indivíduos com 65 ou mais anos

RESUMO:O objectivo deste estudo foi analisar a relação entre mobilidade funcional, risco de queda, nível de actividade física e percepção de saúde de 34 indivíduos praticantes (n=18) e não praticantes (n=16) de exercício físico duas ou mais vezes por semana durante pelo menos 45 minutos, residentes na comunidade e ambulatórios. Tipo de estudo: transversal exploratório-descritivo. Metodologia: foi feito um levantamento das variáveis de caracterização (idade, sexo, habilitações literárias, situação sócio-económica, situação familiar) e do estado cognitivo e estado emocional/depressão (Mini-Mental State Examination e Geriatric Depression Scale). As variáveis em análise foram: a mobilidade funcional avaliada através do Timed up and GoTest, o risco de queda medido com o Funtional Reach Test, o nível de actividade física avaliado através do Questionário Internacional de Actividade Física (IPAQ) e a percepção de saúde medida através do SF-6D. Foi também questionada a prática de alguma modalidade de exercício físico, da sua frequência e duração. Os dados foram analisados através de estatística descritiva, foi realizada uma regressão linear múltipla e uma análise bivariada das correlações, utilizando o coeficiente de correlação linear de Pearson (p ≤ 0,05).Resultados: verificou-se que, na amostra global, a maioria dos indivíduos apresentou uma mobilidade funcional considerada normal (TUG<10 segundos), e um risco de queda moderado (FRT entre 15,24 e 25,40 cm), embora sem diferenças entre os grupos em análise. A actividade física apresentou uma duração média de 685,88±540,16 minutos por semana, sendo que 18 indivíduos praticavam exercício físico pelo menos 45 minutos e duas ou mais vezes por semana.A percepção do estado de saúde foi bastante satisfatória, sendo a pontuação média do SF-6D de 0,915±0,067. A análise entre grupos demonstrou que o grupo que praticava exercício físico apresentava um maior número de indivíduos na faixa etária dos 65-74 anos, tinha mais escolarização e melhor estado cognitivo. Estes indivíduos eram fisicamente mais activos e faziam-o, na sua maioria, com uma frequência bissemanal, apenas um desempenhando uma modalidade de intensidade vigorosa. A análise estatística demonstrou que: a mobilidade funcional e o risco de queda eram mais desfavoráveis nos indivíduos com mais idade; o estado cognitivo estava associado a maior mobilidade funcional; uma boa mobilidade funcional correspondeu a um risco de queda reduzido, a mais prática de actividade física, a melhor percepção do estado de saúde e a manutenção do estado cognitivo. Os indivíduos com menor risco de queda apresentaram melhor estado cognitivo e emocional. E este último correspondeu a uma melhor percepção do estado de saúde e a um melhor estado cognitivo. Conclusão: a manutenção da mobilidade funcional reduz o risco de queda aumenta a prática de actividade física e melhora a percepção de saúde de indivíduos com 65 ou mais anos residentes na comunidade.--------- ABSTRACT: Objective: the aim of this study was to analyze the relationship between functional mobility, falls risk, level of physical activity and health perception in a sample of 34 subjects, 18 that practice exercise two or more times a week for at least 45 minutes and 16 that don’t practice exercise, residents and community. Designs: cross-sectional exploratory-descriptive survey. Methods: descriptive variables are age, sex, education, socio-economic level, family status, cognitive status (Mini-Mental State Examination) and emotional status/depression (Geriatric Depression Scale). We analyze the functional mobility with the Timed up and Go Test, the falls risk with Functional Reach Test, the level of physical activity with the International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) and health perception with SF-6D. We also questioned the practice of exercise, their frequency and duration. Data were analyzed using descriptive statistics, a multiple linear regression analysis and bivariate correlations, using the linear correlation coefficient of Pearson (p ≤ 0.05). Results: we found that, in the total sample, most individuals had considered a normal functional mobility (TUG <10 seconds), and a moderate falls risk (FRT between 15.24 and 25.40 cm), but no difference between groups. Physical activity showed an mean of 685.88 ± 540.16 minutes per week, with 18 individuals pratice physical exercise at least 45 minutes and two or more times per week. The mean score of the SF-6D was 0.915 ± 0.067 and the perception of health was satisfactory. The analysis between groups showed that the group that practice physical exercise had a greater number of individuals aged 65-74 years, had more schooling and better cognitive status. These subjects were more physically active and mostly did it two times a weak and only one playing a kind of vigorous intensity. The multiple linear regression and correlations, using the linear correlation coefficient of Pearson (p≤0.05) showed that: functional mobility and fall risk decrease with age increase. The cognitive status was associated with greater functional mobility, a good functional mobility corresponded to a reduced falls risk, more physical activity, a better perception of health status and maintenance of cognitive status. Subjects with lower falls risk had better cognitive and emotional state. And subjects with a better emotional status have a better health perception and better cognitive status. Conclusion: the maintenance of functional mobility reduces falls risk, increase physical activity and improves health perception of individuals with 65 years or older living in the community.

Parallelization of web processing services on cloud computing: A case study of Geostatistical Methods

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Epidemiological studies of Streptococcus pneumoniae carriage in the post-vaccination era among two risk groups: children and the elderly

Dissertation presented to obtain the Ph.D. degree in Biology/ Molecular Biology

Urban land use and land cover change analysis and modeling a case study area Malatya, Turkey

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Human activity recognition with accelerometry: novel time and frequency features

Human Activity Recognition systems require objective and reliable methods that can be used in the daily routine and must offer consistent results according with the performed activities. These systems are under development and offer objective and personalized support for several applications such as the healthcare area. This thesis aims to create a framework for human activities recognition based on accelerometry signals. Some new features and techniques inspired in the audio recognition methodology are introduced in this work, namely Log Scale Power Bandwidth and the Markov Models application. The Forward Feature Selection was adopted as the feature selection algorithm in order to improve the clustering performances and limit the computational demands. This method selects the most suitable set of features for activities recognition in accelerometry from a 423th dimensional feature vector. Several Machine Learning algorithms were applied to the used accelerometry databases – FCHA and PAMAP databases - and these showed promising results in activities recognition. The developed algorithm set constitutes a mighty contribution for the development of reliable evaluation methods of movement disorders for diagnosis and treatment applications.

Development of novel active pharmaceutical ionic liquids and salts based on antibiotics and anti-fungal drugs

Ionic Liquids (ILs) are class of compounds, which have become popular since the mid-1990s. Despite the fact that ILs are defined by one physical property (melting point), many of the potential applications are now related to their biological properties. The use of a drug as a liquid can avoid some problems related to polymorphism which can influence a drug´s solubility and thus its dosages. Also, the arrangement of the anion or cation with a specific drug might be relevant in order to: a) change the correspondent biopharmaceutical drug classification system; b) for the drug formulation process and c) the change the Active Pharmaceutical Ingredients’ (APIs). The main goal of this Thesis is the synthesis and study of physicochemical and biological properties of ILs as APIs from beta-lactam antibiotics (ampicillin, penicillin G and amoxicillin) and from the anti-fungal Amphotericin B. All the APIs used here were neutralized in a buffer appropriate hydroxide cations. The cation hydroxide was obtained on Amberlite resin (in the OH form) in order to exchange halides. The biological studies of these new compounds were made using techniques like the micro dilution and colorimetric methods. Overall a total of 19 new ILs were synthesised (6 ILs based on ampicillin, 4 ILs, based on amoxicillin, 6 ILs based on penicillin G and 4 ILs based on amphotericin B) and characterized by spectroscopic and analytical methods in order to confirm their structure and purity. The study of the biological properties of the synthesised ILs showed that some have antimicrobial activity against bacteria and yeast cells, even in resistant bacteria. Also this work allowed to show that ILs based on ampicillin could be used as anti-tumour agents. This proves that with a careful selection of the organic cation, it is possible to provoke important physico-chemical and biological alteration in the properties of ILs-APIs with great impact, having in mind their applications.

Integrated care approaches and skills mix policies in Europe

ABSTRACT - Background: Integration of health care services is emerging as a central challenge of health care delivery, particularly for patients with elderly and complex chronic conditions. In 2003, the World Health Organization (WHO) already began to identify it as one of the key pathways to improve primary care. In 2005, the European Commission declared integrated care as vital for the sustainability of social protection systems in Europe. Nowadays, it is recognized as a core component of health and social care reforms across European countries. Implementing integrated care requires coordination between settings, organizations, providers and professionals. In order to address the challenge of integration in such complex scenario, an effective workforce is required capable of working across interdependent settings. The World Health Report 2006 noted that governments should prepare their workforce and explore what tasks the different levels of health workers are trained to do and are capable of performing (skills mix). Comparatively to other European countries, Portugal is at an early stage in what integrated care is concerned facing a growing elderly population and the subsequent increase in the pressure on institutions and professionals to provide social and medical care in the most cost-effective way. In 2006 the Portuguese government created the Portuguese Network for Integrated Care Development (PNICD) to solve the existing long-term gap in social support and healthcare. On what concerns health workforce, the Portuguese government already recognized the importance of redefine careers keeping professional motivation and satisfaction. Aim of the study: This study aims to contribute new evidence to the debate surrounding integrated care and skills mix policies in Europe. It also seeks to provide the first evidence that incorporates both the current dynamics of implementing integrated care in Portugal and the developments of international literature. The first ambition of our study is to contribute to the growing interest in integrated care and to the ongoing research in this area by identifying its different approaches and retrieve a number of experiences in some European countries. Our second goal of this research is to produce an update on the knowledge developed on skills mix to the international healthcare management community and to policy makers involved in reforming healthcare systems and organizations. To better inform Portuguese health policies makers in a third stage we explore the current dynamics of implementing integrated care in Portugal and contextualize them with the developments reported in the international literature. Methodology: This is essentially an exploratory and descriptive study using qualitative methodology. In order to identify integrated care approaches in Europe, a systematic literature review was undertaken which resulted in a paper published in the Journal of Management and Marketing in Health care titled: Approaches to developing integrated care in Europe: a systematic literature review. This article was recommended and included into a list of references identified by The King's Fund Library. A second systematic literature review was undertaken which resulted in a paper published in the International Journal of Healthcare Management titled: Skills mix in healthcare: An international update for the management debate. Semi-structured interviews were performed on experts representing the regional coordination teams of the Portuguese Network for Integrated Care Development. In a last stage a questionnaire survey was developed based on the findings of both systematic literature reviews and semi-structured interviews. Conclusions: Even though integrated care is a worldwide trend in health care reforms, there is no unique definition. Definitions can be grouped according to their sectorial focus: community-based care, combined health and social care, combined acute and primary care, the integration of providers, and in a more comprehensive approach the whole health system. Indeed, models that seek to apply the principles of integrated care have a similar background and are continually evolving and depend on the different initiatives taken at national level. . Despite the fact that we cannot argue that there is one single set typology of models for integrated care, it is possible to identify and categorize some of the basic approaches that have been taken in attempts to implement integrated care according to: changes in organizational structure, workforce reconfiguring, and changes in the financing system. The systematic literature review on skills mix showed that despite the widely acknowledged interest on skills mix initiatives there is a lack of evidence on skills mix implications, constraints, outcomes, and quality impact that would allow policy makers to take sustained and evidence-based decisions. Within the Portuguese health system, the integrated care approach is rather organizational and financial, whereas little attention is given to workforce integration. On what concerns workforce planning Portugal it is still in the stage of analyzing the acceptability of health workforce skills mix. In line with the international approaches, integration of health and social services and bridging primary and acute care are the main goals of the national government strategy. The findings from our interviews clarify perceptions which show no discrepancy with the related literature but are rather scarce comparing to international experience. Informants hold a realistic but narrow view of integrated care related issues. They seem to be limited to the regional context, requiring a more comprehensive perspective. The questionnaire developed in this thesis is an instrument which, when applied, will allow policy makers to understand the basic set of concepts and managerial motivations behind national and regional integrated care programs. The instrument developed can foster evidence on the three essential components of integrated care policies: organizational, financial, and human resources development, and can give additional input on the context in which integrated care is being developed, the type of providers and organizations involved, barriers and constraints, and the workforce skills mix planning related strategies. The thesis was successful in recognizing differences between countries and interventions and the instrument developed will allow a better comprehension of the international options available and how to address the vital components of integrated care programs.