Desarrollos estadísticos para el procesamiento de información genómica masiva en agro-biotecnología. Statistical developments for processing massive genomic information in agro-biotechnology.

Nuevas biotecnologías, como los marcadores de la molécula de ADN, permiten caracterizar el genoma vegetal. El uso de la información genómica producida para cientos o miles de posiciones cromosómicas permite identificar genotipos superiores en menos tiempo que el requerido por la selección fenotípica tradicional. La mayoría de los caracteres de las especies vegetales cultivadas de importancia agronómica y económica, son controlados por poli-genes causantes de un fenotipo con variación continua, altamente afectados por el ambiente. Su herencia es compleja ya que resulta de la interacción entre genes, del mismo o distinto cromosoma, y de la interacción del genotipo con el ambiente, dificultando la selección. Estas biotecnologías producen bases de datos con gran cantidad de información y estructuras complejas de correlación que requieren de métodos y modelos biométricos específicos para su procesamiento. Los modelos estadísticos focalizados en explicar el fenotipo a partir de información genómica masiva requieren la estimación de un gran número de parámetros. No existen métodos, dentro de la estadística paramétrica capaces de abordar este problema eficientemente. Además los modelos deben contemplar no-aditividades (interacciones) entre efectos génicos y de éstos con el ambiente que son también dificiles de manejar desde la concepción paramétrica. Se hipotetiza que el análisis de la asociación entre caracteres fenotípicos y genotipos moleculares, caracterizados por abundante información genómica, podría realizarse eficientemente en el contexto de los modelos mixtos semiparamétricos y/o de métodos no-paramétricos basados en técnicas de aprendizaje automático. El objetivo de este proyecto es desarrollar nuevos métodos para análisis de datos que permitan el uso eficiente de información genómica masiva en evaluaciones genéticas de interés agro-biotecnológico. Los objetivos específicos incluyen la comparación, respecto a propiedades estadísticas y computacionales, de estrategias analíticas paramétricas con estrategias semiparamétricas y no-paramétricas. Se trabajará con aproximaciones por regresión del análisis de loci de caracteres cuantitativos bajo distintas estrategias y escenarios (reales y simulados) con distinto volúmenes de datos de marcadores moleculares. En el área paramétrica se pondrá especial énfasis en modelos mixtos, mientras que en el área no paramétrica se evaluarán algoritmos de redes neuronales, máquinas de soporte vectorial, filtros multivariados, suavizados del tipo LOESS y métodos basados en núcleos de reciente aparición. La propuesta semiparamétrica se basará en una estrategia de análisis en dos etapas orientadas a: 1) reducir la dimensionalidad de los datos genómicos y 2) modelar el fenotipo introduciendo sólo las señales moleculares más significativas. Con este trabajo se espera poner a disposición de investigadores de nuestro medio, nuevas herramientas y procedimientos de análisis que permitan maximizar la eficiencia en el uso de los recursos asignados a la masiva captura de datos genómicos y su aplicación en desarrollos agro-biotecnológicos.

Desarrollos innovadores, estrategias de aprendizaje e interacciones de comunicación llevadas a cabo con Tecnologías de la Información y la Comunicación en el área de Ciencias Experimentales. Innovative developments, learning strategies and communication interactions carried out with CIT in experimental science.

Las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC) han alcanzando una fuerte expansión en la última década y se convierten en una estrategia clave para la educación científica y tecnológica. Actualmente se realizan significativas inversiones en computadoras e insumos acordes a esta tecnología lo que no garantiza que éstas mejores disponibilidades sean necesariamente conducentes a propuestas educativas aceptables, ya que la incorporación de las TIC en la educación científica no puede consistir en un mero cambio de soporte sin que esto se acompañe de una renovación constructivista del aprendizaje. También se observa un escaso desarrollo y aplicación de las TIC tanto en la formación de grado de las carreras científicas, como en la formación permanente de los docentes. A partir de lo expuesto, nos planteamos los siguientes problemas: ¿cómo generar cursos de formación docente con alternativas virtuales que garanticen la construcción, actualización y transferencia de conocimientos en las disciplinas científicas? ¿qué diseño de materiales se requiere para potenciar aprendizajes flexibles de calidad?, ¿qué dimensiones, variables e indicadores dan cuenta de procesos de comunicación en estos entornos?, ¿Cuáles son las principales estrategias que promueven los desarrollos tecnológicos? ¿De qué manera se lleva a cabo el seguimiento y evaluación de los desarrollos tecnológicos? Para dar respuesta a estos interrogantes nos planteamos este proyecto que tiene por objetivos: diseñar, desarrollar, implementar y evaluar materiales basados en un modelo constructivista que utiliza como soporte las TIC el marco de la "Enseñanza para la Comprensión". Analizar las relaciones que se establecen en el intercambio comunicativo a través de las TIC, ya sea de manera síncrona o asíncrona e identificar las estrategias de aprendizaje utilizadas por los estudiantes cuando trabajan con entornos virtuales. Se profundizará en los siguientes temas: "La materia y sus cambios", "Biotecnología" y "Dilemas investigativos a los que se enfrentan los científicos". Los dos primeros módulos estarán destinados a la formación de futuros docentes en Ciencias y a la formación permanente de docentes en ejercicio. Los usuarios del tercer módulo serán los estudiantes del ciclo de nivelacion. Se propone desarrollar instrumentos de evaluación, adaptando indicadores que sirvan para evaluar el modelo, el diseño de los materiales, el medio tecnológico, la eficiencia de estos programas con TIC. Se van a definir variables que permitan identificar las estrategias de aprendizaje utilizadas por los usuarios de estos desarrollos tecnológicos y las relaciones que se establecen en el intercambio comunicativo de los entornos virtuales, haciendo hincapié en la lecto-escritura científica. Se utilizará la plataforma Moodle que permite la administración de los estudiantes, las interacciones sociales necesarias para integrar una comunidad de aprendizaje a través de los foros y correo electrónico y la evaluación continua de los aprendizajes. El desarrollo de los contenidos específicos y las actividades de aprendizaje se hará en CD interactivos elaborados con diferentes programas de computación. En el desarrollo de los materiales se incluyen algunas simulaciones interactivas que permiten comprender conceptos que habitualmente requerían experimentación fáctica. El estudio se enmarca en la combinación de dos enfoques metodológicos que integran técnicas y procedimientos de análisis tanto cuantitativos como cualitativos. Consideramos que esta investigación es una contribución teórica importante ya que propone mejorar un modelo para la enseñanza de las Ciencias Naturales introduciendo las TIC. Se espera realizar un aporte novedoso al campo de la Didáctica de las Ciencias con la obtención de los resultados y acciones tendientes a establecer una red de comunicaciones entre los docentes participantes y los investigadores involucrados en el programa, instalada en forma progresiva.