Réplicas para alta disponibilidade em arquiteturas orientadas a componentes com suporte de comunicação de grupo

Alta disponibilidade é uma das propriedades mais desejáveis em sistemas computacionais, principalmente em aplicações comerciais que, tipicamente, envolvem acesso a banco de dados e usam transações. Essas aplicações compreendem sistemas bancários e de comércio eletrônico, onde a indisponibilidade de um serviço pode representar substanciais perdas financeiras. Alta disponibilidade pode ser alcançada através de replicação. Se uma das réplicas não está operacional, outra possibilita que determinado serviço seja oferecido. No entanto, réplicas requerem protocolos que assegurem consistência de estado. Comunicação de grupo é uma abstração que tem sido aplicada com eficiência a sistemas distribuídos para implementar protocolos de replicação. Sua aplicação a sistemas práticos com transações e com banco de dados não é comum. Tipicamente, sistemas transacionais usam soluções ad hoc e sincronizam réplicas com protocolos centralizados, que são bloqueantes e, por isso, não asseguram alta disponibilidade. A tecnologia baseada em componentes Enterprise JavaBeans (EJB) é um exemplo de sistema prático que integra distribuição, transações e bancos de dados. Em uma aplicação EJB, o desenvolvedor codifica o serviço funcional que é dependente da aplicação, e os serviços não–funcionais são inseridos automaticamente. A especificação EJB descreve serviços não–funcionais de segurança, de transações e de persistência para bancos de dados, mas não descreve serviços que garantam alta disponibilidade. Neste trabalho, alta disponibilidade é oferecida como uma nova propriedade através da adição de serviços não–funcionais na tecnologia EJB usando abstrações de comunicação de grupo. Os serviços para alta disponibilidade são oferecidos através da arquitetura HA (highly-available architecture) que possui múltiplas camadas. Esses serviços incluem replicação, chaveamento de servidor, gerenciamento de membros do grupo e detecção de membros falhos do grupo. A arquitetura HA baseia-se nos serviços já descritos pela especificação EJB e preserva os serviços EJB existentes. O protocolo de replicação corresponde a uma subcamada, invisível para o usuário final. O serviço EJB é executado por membros em um grupo de réplicas, permitindo a existência de múltiplos bancos de dados idênticos. Conflitos de acesso aos múltiplos bancos de dados são tratados estabelecendo–se uma ordem total para aplicação das atualizações das transações. Esse grupo é modelado como um único componente e gerenciado por um sistema de comunicação de grupo. A combinação de conceitos de bancos de dados com comunicação de grupo demonstra uma interessante solução para aplicações com requisitos de alta disponibilidade, como as aplicações EJB. Os serviços adicionais da arquitetura HA foram implementados em protótipo. A validação através de um protótipo possibilita que experimentos sejam realizados dentro de um ambiente controlado, usando diferentes cargas de trabalho sintéticas. O protótipo combina dois sistemas de código aberto. Essa característica permitiu acesso à implementação e não somente à interface dos componentes dos sistemas em questão. Um dos sistemas implementa a especificação EJB e outro implementa o sistema de comunicação de grupos. Os resultados dos testes realizados com o protótipo mostraram a eficiência da solução proposta. A degradação de desempenho pelo uso de réplicas e da comunicação de grupo é mantida em valores adequados.

Risco de tráfego e os mecanismos de concessão de infra-estruturas rodoviárias com prazo variável

Este trabalho é devotado à avaliação do risco de tráfego em concessões de infra-estruturas rodoviárias. Apresenta as principais causas de discrepâncias entre previsões e a realidade do tráfego em concessões de infra-estruturas rodoviárias, abordando as conseqüências dessas diferenças e os meios propostos e/ou utilizados para a reduzir os riscos proporcionados aos concessionários pelas incertezas inerentes ao tráfego. Dentre os principais meios encontrados para minimizar os efeitos do risco de tráfego aos concessionários encontra-se a utilização de mecanismos de concessão baseado em contratos com prazo variável. Dois mecanismos têm sido desenvolvidos com este objetivo e foram avaliados neste trabalho: LPVR, proposto por Engel, Fischer e Galetovic e implantado no Chile em meados da década de 1990; e LPVNR, proposto por Nombela e De Rus a partir do final da mesma década. A avaliação dos mecanismos foi realizada com um método quantitativo de análise de riscos, utilizando simulação Monte Carlo. Para a realização da avaliação, foi desenvolvido um modelo financeiro que propiciasse análises de projetos com duração não definida ex-ante. 81 simulações foram realizadas, sendo 27 para cada um dos três tipos de concessão de rodovias testados: BOT, ROT e concessões para a operação e manutenção (O&M). As variáveis utilizadas nos testes foram: as taxas de desconto utilizadas nos projetos; os horizontes de tempo das concessões (duração esperada); e a extensão máxima que a duração pode ter, além da duração esperada.

Concepção de small clauses nominais amalgamadas nas estruturas predicativas complexas do português brasileiro

Esta dissertação faz uma análise prévia da predicação complexa no modelo da Gramática Tradicional; aponta, em seguida, o enfoque das estruturas predicativas complexas à luz da Gramática Gerativa modelo de Princípios & Parâmetros (Chomsky, 1981, 1986). Ressalta que as estruturas sintáticas são projetadas a partir do léxico e correspondem a várias construções de predicação complexa. Mostra que os predicados complexos formados por APs e DPs predicativos apresentam características sintáticas e semânticas diferentes. Focaliza que essas construções superficialmente semelhantes são, em essência, diferentes, porque cada uma delas possui um processo próprio de estruturação interna, do qual decorre um sentido específico. Aponta, essencialmente, dois tipos de estruturas complexas: predicados secundários e miniorações complementos. Os predicados secundários se dividem, ainda, em predicados secundários orientados para o sujeito de [DP IP], predicados secundários orientados para o objeto de [DP VP] e predicados resultativos de [DP VP]. Os predicados secundários de [DP IP] e de [DP VP] e os predicados resultativos de [DP VP] constituem as Small Clauses adjuntas de predicados secundários. Apresenta que é possível encontrar evidências que as estruturas predicativas complexas do PB estão amalgamadas na concepção de Small Clauses nominais. Postula que as estruturas predicativas complexas do PB e as estruturas de Small Clauses nominais são em essência semelhantes. Tais estruturas possuem um mesmo processo de estruturação interna, que são analisadas conforme as configurações das representações sintáticas de cada sentença.

Suporte à reengenharia de processos e negócios com base em sistemas de workflow

O mundo globalizado de hoje conduz as organizações a buscarem, cada vez mais, a Reengenharia de Processos de Negócio ou BPR – Business Process Reengineering como uma solução para se manterem competitivas em seus respectivos mercados. Uma das tecnologias de informação que aparece como habilitadora da BPR é a tecnologia de Workflow (fluxos de trabalho), onde os WfMS – Workflow Management Systems ou Sistemas de Gerenciamento de Workflow, através de metodologias e software, facilitam a transformação que está sendo exigida às empresas para se manterem competitivas. Existem, atualmente, muitos estudos sobre WfMS, o que evidência esta como sendo uma área bastante próspera e em desenvolvimento. Apesar de existirem diversos WfMS comerciais com ferramentas para dar suporte à modelagem e, posterior, reengenharia dos processos de negócio, os recursos fornecidos para a reengenharia de processos que são voltados para a análise, teste e monitoramento de workflow, não levam em consideração os mecanismos de coordenação de atividades, inerentes à estrutura organizacional existente. Busca-se, através deste trabalho, estudar o problema do processo de reengenharia e da otimização de processos, a partir da análise de (sub)processos de WfMS, considerando alguns aspetos estruturais das organizações. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é identificar e descrever, de forma sistemática, o relacionamento existente entre (sub)processos de workflow e mecanismos de coordenação de atividades. Com isso, pretende-se que com os resultados obtidos possam ser utilizados como ponto de partida para o desenvolvimento de um sistema automatizado para auxiliar na reengenharia de processos com base em WfMS.

Suporte a argumentos de consulta vagos através da linguagem XPath

Abordagens clássicas de linguagens de consultas para bancos de dados possuem certas restrições ao serem usadas, diretamente, por aplicações que acessam dados cujo conteúdo não é completamente conhecido pelo usuário. Essas restrições geram um cenário onde argumentos de consultas, especificados com operadores boleanos, podem retornar resultados vazios. Desse modo, o usuário é forçado a refazer suas consultas até que os argumentos usados estejam idênticos aos dados armazenados no banco de dados. Em bases XML, este problema é reforçado pela heterogeneidade das formas em que a informação encontra-se armazenada em diferentes lugares. Como solução, uma alternativa seria o uso de funções de similaridade na substituição de operadores boleanos, a fim de que o usuário obtenha resultados aproximados para a consulta especificada. Neste trabalho é apresentada uma proposta para suporte a argumentos de consulta vagos através da extensão da linguagem XPath. Para isso, são utilizadas expressões XPath que utilizam novas funções, as quais são, diretamente, adicionadas ao processador da linguagem de consulta. Além disso, é apresentada uma breve descrição das métricas de similaridade utilizadas para a criação das funções. As funções que foram adicionadas a um processador XPath possuem uma ligação muito estreita com as métricas utilizadas. Como as métricas, as funções trabalham com valores simples (elementos atômicos) e compostos (elementos complexos). As funções que trabalham com elementos atômicos podem ser classificadas tanto pelo tipo de dado que será analisado, como pelo tipo de análise que será feita. As funções para elementos complexos comparam conjuntos de elementos atômicos de acordo com a forma do agrupamento (conjunto, lista ou tupla).

Um modelo analítico e computacional para consideração de efeitos de envelhecimento em estruturas de material compósito

Os materiais compósitos reforçados por fibras apresentam vantagens quando comparados aos materiais de construção mais tradicionais como concreto e aço. Por outro lado, devido ao fato destes materiais serem relativamente recentes no mercado, questões a respeito de sua durabilidade são ainda objeto de discussão e faz-se necessária intensa pesquisa sobre o envelhecimento dos compósitos. Como conseqüência, recentemente têm surgido inúmeros trabalhos à respeito da degradação dos compósitos considerando efeitos como temperatura, oxidação, radiação UV, condições de carregamento, etc. A maioria destas pesquisas, no entanto, são realizadas a nível de material e não são diretamente aplicáveis à situações de projeto. Desta forma, existe grande demanda por novos estudos e dados compatíveis com aplicações estruturais. Neste trabalho apresenta-se um modelo analítico-numérico adequado para, interpretação e aplicação destes dados experimentais em análise e projeto de estrutural. A formulação proposta inclui relações constitutivas elásticas anisotrópicas com envelhecimento, relações constitutivas viscoelásticas anisotrópicas com envelhecimento em termos de variáveis de estado, análise de falhas com critério de degradação ajustado à idade do material e considera-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. As diferenças essenciais entre os processos de envelhecimento em endurecimento e amolecimento são descritos juntamente com as relações constitutivas para cada caso. Estas equações são deduzidas na forma adequada para análise numérica via método dos elementos finitos usando uma solução incremental-iterativa com consideração de efeitos pos-críticos. Vários exemplos são apresentados, incluindo análises elásticas, viscoelásticas e de falha com envelhecimento.

Custos de transação e seu impacto na formação e gestão da cadeia de suprimentos : estudo de caso em estruturas de governança híbridas do sistema agroalimentar no Rio Grande do Sul

O trabalho tem por objetivo identificar as principais fontes de custos de transação em estruturas de governança híbridas no sistema agroalimentar e a forma como as organizações reagem a este fenômeno no processo de formação e gestão da cadeia de suprimentos. A pesquisa tem por base teórica a Econo mia dos Custos de Transação e as abordagens que enfatizam a Gestão da Cadeia de Suprimentos começa com a revisão de conceitos e abordagens utilizadas no estudo de empresas no setor agroindustrial. A partir da revisão de literatura foi elaborado um esquema de pesquisa para a verificação das fontes de custos de transação e a forma como as organizações tratam o fenômeno ao organizar e coordenar sua cadeia de suprimentos. Foram analisadas quatro empresas do setor agroalimentar no Estado: Indústria Zari Ltda. (arroz); Frigorífico Silva S.A. (carne bovina); Cooperativa Tritícola Regional Santo Ângelo Ltda. (trigo); e Elege Alimentos S.A. (leite). Os resultados permitiram identificar as principais fontes de custos de transação incidentes nos arranjos estudados: padrão de concorrência estabelecido no mercado; políticas específicas de pagamento das matérias-primas implementadas pelas empresas focais; visão voltada para o curto prazo, descapitalização e baixa propensão à adoção de inovações tecnológicas por parte dos produtores rurais e; ambiente institucional desorganizado. Por outro lado, coerentemente com o indicado pela teoria, as principais fontes de custos de transação se relacionam com o oportunismo e com os principais atributos das transações: especificidade de ativo, freqüência e incerteza. A pesquisa indicou que além dos principais atributos das transações, a natureza do processo de coordenação implementado depende de outros três elementos: padrão de concorrência estabelecido no mercado, posicionamento frente ao risco associado à adoção de inovações tecnológicas por parte dos produtores rurais e a existência de um elo de ligação intermediário entre o setor produtivo e o industrial. Os resultados indicaram haver diferenças na natureza da coordenação estabelecida pela empresa focal na medida em que em três dos casos estudados houve simplesmente a coordenação das transações enquanto na Elege Alimentos ocorreu uma efetiva governança das transações. Identificou-se que a estrutura da coordenação implementada é composta por três elementos: ações de coordenação, mecanismos de coordenação e estrutura de governança das transações. O estudo dos casos demonstrou ser pertinente a tese da pesquisa na medida em que a estrutura de coordenação implementada decorreu da busca por redução dos custos de transação.

Modelos para o mapeamento de aplicações em infra-estruturas de comunicação intrachip

O projeto de sistemas intrachip (SoCs) é uma atividade de alto grau de complexidade, dados a dimensão de SoCs, na ordem do bilhão de transistores, os requisitos de tempo de desenvolvimento e de consumo de energia, entre outros fatores. A forma de dominar a complexidade de projeto de SoCs inclui dividir a funcionalidade do sistema em módulos de menor complexidade, denominados de núcleos de propriedade intelectual (núcleos IP), interligados por uma infra-estrutura de comunicação. Enquanto núcleos IP podem ser reusados de outros projetos ou adquiridos de terceiros, a infra-estrutura de comunicação deve sempre ser desenvolvida de forma personalizada para cada SoC. O presente trabalho volta-se para o projeto de infraestruturas de comunicação eficientes. Questões importantes neste contexto são a eficiência da comunicação, refletida e.g. em medidas de vazão e latência, a redução de área de silício para implementar a comunicação, e a redução da energia consumida na comunicação. Estas questões dependem da escolha da infra-estrutura de comunicação. Barramentos são as infra-estruturas mais usadas nas comunicações intrachip, mas têm sido consideradas como pouco adequadas para servir a necessidade de comunicação de SoCs futuros. Redes intrachip vêm emergindo como um possível melhor candidato. Nesta infra-estrutura de comunicação, um problema a ser resolvido é o posicionamento relativo de núcleos IP dentro da rede, visando otimizar desempenho e reduzir o consumo de energia, no que se denomina aqui problema de mapeamento. Dada a complexidade deste problema, considera-se fundamental dispor de modelos para capturar as características da infra-estrutura de comunicação, bem como da aplicação que a emprega A principal contribuição deste trabalho é propor e avaliar um conjunto de modelos de computação voltados para a solução do problema de mapeamento de núcleos de propriedade intelectual sobre uma infra-estrutura de comunicação. Três modelos são propostos (CDM, CDCM e ECWM) e comparados, entre si e com três outros disponíveis na literatura (CWM, CTM e ACPM). Embora os modelos sejam genéricos, os estudos de caso restringem-se aqui a infra-estruturas de comunicação do tipo rede intrachip. Dada a diversidade de modelos de mapeamento, propõe-se uma segunda contribuição, o metamodelo Quantidade, Ordem, Dependência (QOD), que relaciona modelos de mapeamento usando os critérios expressos na denominação QOD. Considerando o alto grau de abstração dos modelos empregados, julga-se necessário prover uma conexão com níveis inferiores da hierarquia de projeto. Neste sentido, uma terceira contribuição original do presente trabalho é a proposta de modelos de consumo de energia e tempo de comunicação para redes intrachip. Visando demonstrar a validade de todos os modelos propostos, foram desenvolvidos métodos de uso destes na solução do problema de mapeamento, o que constitui uma quarta contribuição. Estes métodos incluem algoritmos de mapeamento, estimativas de tempo de execução, consumo de energia e caminhos críticos em infra-estruturas de comunicação. Como quinta contribuição, propõe-se o framework CAFES, que integra os métodos desenvolvidos e os modelos de mapeamento em algoritmos computacionais. Uma última contribuição do presente trabalho é um método habilitando a estimativa de consumo de energia para infra-estruturas de comunicação e sua implementação como uma ferramenta computacional.

Uma análise sistêmica das transformações de uso do solo como suporte à decisão para o planejamento de Unidades de Conservação. Estudo de caso: Parque Nacional do Superagui - PR

Os estudos realizados sobre Unidades de Conservação, e a relação destas Unidades com a população que as habita, trataram em sua maioria dos aspectos antropo-sociológicos da questão. Visto que um aspecto essencial para uma melhor compreensão da questão das populações tradicionais e Unidades de Conservação, contudo pouco explorado, é o processo de mudanças de uso do solo nas regiões em que se inserem estas Unidades, esta pesquisa teve como pretensão preencher esta lacuna. Para tal, são analisadas as transformações de uso do solo em regiões com Unidades de Conservação ambiental e comunidades tradicionais nelas inseridas dentro da realidade brasileira, a fim de melhor compreender suas inter-relações, assim como as implicações de políticas de preservação ambiental incidentes nestas áreas. Esta análise se dá através de modelos de mudança de uso do solo, que são artifícios científicos com estrutura matemática e computacional para apoio ao Planejamento e Gestão Urbana e Regional, e que permitem a análise das causas e das conseqüências da dinâmica dos usos do solo, e quando cenários são utilizados, podem ainda dar suporte ao estabelecimento de políticas e ações de planejamento. Optou-se pela utilização de um sistema de modelagem espaço-temporal integrando um sistema de informações geográficas e um modelo de autômatos celulares como ferramenta de análise das mudanças de uso do solo, incrementado pela análise de demandas pela cadeia de Markov, e com cálculo de preferências de alocação de usos do solo através da Regressão Logística. Procede-se nesta pesquisa a uma avaliação das tendências de uso do solo no Parque Nacional do Superagui, localizado no litoral norte do Estado do Paraná, enquanto estudo de caso. As tendências de uso apresentadas entre os períodos de 1980 e 1990, período anterior à implementação da lei que transformou a área em Parque Nacional, e que poderia ser traduzida como a tendência natural destas comunidades sem a interferência das políticas, são trabalhadas com vista a demonstrar o papel da modelagem na compreensão de realidades, e fornecer embasamento para intervenções pretendidas.

A construção do porto de Porto Alegre 1895-1930 : modernidade urbanística como suporte de um projeto de estado

Este trabalho aborda o processo de construção do porto de Porto Alegre pelas administrações do PRR no Governo Estadual durante a primeira onda modernizadora na cidade no início do século XX. Nesse contexto, as ações da engenharia e do urbanismo na cidade são vistas enquanto manifestações específicas de um imaginário urbano mais amplo constituído ao longo da modernidade industrial, sendo o porto considerado como o elemento que sintetizou o imaginário de “modernização” e de “progresso” da cidade e do estado. Seguimos a linha de pesquisa Cidade, Cultura e Política, utilizando os conceitos de imaginário social e imaginação. Junto da análise dos objetos técnicos propriamente ditos, como planos, projetos e obras, buscamos seus significados profundos e conteúdos não explicitados. A investigação foi feita sobre os relatórios da Diretoria de Viação Fluvial da Secretaria de Obras Públicas do Estado entre os anos de 1895 e 1930, quando foram abertos os canais de navegação até Rio Grande e construído o cais Mauá, com a ampliação e reformulação das áreas adjacentes no centro histórico da cidade. Também foi levada em conta a dimensão econômica do porto de Porto Alegre como parte de um amplo sistema de transportes que o Governo Estadual implantou no Rio Grande do Sul dentro da “Política de Desenvolvimento Global”, que visava dinamizar a economia e promover o desenvolvimento equilibrado do estado. São analisadas as transferências de modelos urbanos e tecnológicos dos grandes centros europeus para o contexto local por meio de projetos e idéias que influenciaram o pensamento e as ações dos profissionais locais. Da mesma forma é abordada a política federal para a modernização dos portos pelo “Plano de melhoramento dos portos da República”, de 1907. Enfocamos as motivações que levaram à construção do porto, as discussões a seu respeito, os projetos elaborados, inclusive os não executados, e por fim as obras realizadas. O urbanismo e a técnica são entendidos como expressões culturais e produção imaginária, abarcando conteúdos mais amplos da cosmovisão dos agentes envolvidos, de acordo com a metodologia da História Cultural aqui adotada.

Controle e otimização estrutural de manipuladores robóticos com elementos flexíveis usando atuadores e sensores piezelétricos

Neste trabalho, apresenta-se um modelo de controle de trajetória para um manipulador constituído de um braço rígido e um braco flexível com atuadores e sensores piezelétricos. O modelo dinamico do manipuladoré obtido de forma fechada através da formulacao de Lagrange. O controle utiliza o torque dos motores como atuadores para controle da trajetoria do angulo das juntas e tambem para atenuar as vibracoes de baixa frequencia induzidas nos bracos do manipulador. A estabilidade deste controlador e garantida pela teoria de estabilidade de Lyapunov. Atuadores e sensores piezeletricos sao adicionados para controlar as vibracoes de alta freqüência nâo alcançadas pelo controle de torque dos motores. Além disso,é proposta uma otimização simultânea do controle e dos atuadores e sensores através da maximização da energia dissipada no sistema, devido µa ação do controle, com otimização do posicionamento e tamanho dos atuadores e sensores piezelétricos na estrutura. Simulações são obtidas através do Matlab/Simulink paraverificar a eficiência do modelo de controle.

Heurísticas para projeto de estruturas de controle

Processos químicos integrados apresentam uma maior dificuldade para garantir o controle global da planta em função das fortes interações que se estabelecem entre as variáveis de processo. A área de estudo conhecida como Plant Wide Control preocupa-se em propor soluções a este problema de controle. Soluções típicas consistem no projeto de estruturas de controle, a partir de técnicas quantitativas de análise da controlabilidade operacional. Entretanto a dificuldade em obter-se modelos confiáveis na fase de projeto de processos, bem como as incertezas derivadas das não-linearidades de sistemas reais, são alguns exemplos das dificuldades que limitam a aplicabilidade de tais métodos e incentivam o desenvolvimento de heurísticas capazes de auxiliar a seleção de estruturas de controle adequadas. Nesta dissertação são utilizadas análises estruturais e técnicas quantitativas no estudo de sistemas simplificados e hipotéticos, permitindo a formulação de heurísticas comprometidas com o controle global do balanço material. O resultado destas análises mostra ser possível implementar uma estrutura de base, de configuração feedforward, fundamentada na garantia de baixa variabilidade do tempo de residência do sistema reacional, através de controle direto ou flutuação do inventário, e na proporcionalidade entre as correntes de processo, via introdução de razões fixas entre as vazões da planta. A utilização destas duas heurísticas garante a estabilidade do balanço material frente a variações da taxa de produção, mesmo sem a implementação de controladores de composição. Em um nível supervisório, são introduzidas malhas de controle feedback, em cascata com a estrutura de base, a fim de corrigir off-sets e controlar composições sob um horizonte de tempo longo de resposta. As estruturas de controle projetadas a partir desta base heurística apresentam um desempenho satisfatório para a rejeição de distúrbios sobre a taxa de produção, de acordo com os resultados de validação do estudo de caso Tennessee Eastman.

Perfil ontogenético da captação basal de glutamato em fatias de estruturas cerebrais de ratos e avaliação de sua sensibilidade à guanosina

O glutamato, quando em altas concentrações na fenda sináptica, é excitotóxico, podendo levar à morte celular devido à hiper-estimulação de seus receptores. Seu efeito neurotóxico tem sido relacionado a várias doenças agudas e crônicas do SNC, tais como isquemia, epilepsia, Alzheimer e Parkinson. A manutenção dos níveis de glutamato abaixo de seus níveis excitotóxicos é realizada através de um mecanismo de transporte de alta afinidade dependente de sódio. Os principais transportadores de glutamato, GLAST e GLT-1, estão presentes nos astrócitos. Alguns estudos demonstram que a captação de glutamato parece variar de acordo com o período de desenvolvimento e envelhecimento; entretanto, poucos estudos avaliam este parâmetro em animais imaturos, maduros e velhos utilizando uma única metodologia. Neste trabalho, nós traçamos um perfil ontogenético da captação de glutamato in vitro, durante o desenvolvimento e envelhecimento, usando fatias de estriado, hipocampo e córtex de ratos com 10, 21 e 60 dias, 15 e 26 meses. Também analisamos se a captação de glutamato era sensível à presença de guanosina. Em todas as estruturas a captação de glutamato foi maior em animais jovens decaindo então, até ratos velhos (15 meses) em estriado e hipocampo ou ratos adultos jovens (60 dias) em córtex. Em estriado e hipocampo observamos um aumento parcial e total, respectivamente, na captação em ratos muito velhos (26 meses). O efeito da guanosina parece ser idade e estrutura dependentes, visto que a mesma aumentou a captação basal de glutamato somente em fatias de córtex de ratos de 10 dias. A diminuição da captação de glutamato observada em animais com 15 meses em estriado e hipocampo pode estar relacionada às diversas desordens neurodegenerativas que ocorrem em idosos, e a recuperação deste parâmetro em ratos muito velhos (26 II meses), tanto parcial como total, parece ser um mecanismo de adaptação compensatório que pode estar ocorrendo durante o processo de envelhecimento.

Estudo do estabelecimento de configurações em estruturas celulares

Esta dissertação investiga os processos que levam células a se organizarem em certas configurações, focando propriedades topológicas, geométricas e aquelas originadas na sua dinâmica. Para tanto, começamos revisando propriedades de topologia de equilíbrio de sistemas que minimizam áreas de contato entre células. Prosseguimos com o estudo de estruturas de células biológicas, incorporando as devidas modificações provenientes das propriedades biológicas, sendo introduzida, por exemplo, a Hipótese da Adesão Diferenciada formulada por Steinberg (1975). Suas implicações são estudadas utilizando o Modelo Celular de Potts ao realizar simulações de Monte Carlo. Mostramos resultados das dinâmicas de reagrupamento celular que é um dos processos que ocorre na embriogênese e morfogênese, em que células se redistribuem de modo a formar padrões típicos. É feita uma análise, tanto teórica quanto por simulações, de como interações adesivas entre tipos diferentes de células, e estas com o meio, influenciam a evolução destas configurações. A seguir, tornamos evidente analogias entre tecidos e fluidos imiscíveis, de modo a explorar não apenas a influência de coesões e adesões celulares, como também propriedades viscoelásticas e de tensões superficiais apresentadas pelos agregados - estruturas macroscópicas constituídas por muitas subunidades celulares. Acompanhando os resultados teóricos, apresentamos observações experimentais de reorganização celular a partir de agregados aleatórios de células de hidras. A reorganização celular destes agregados é estudada a partir das configurações iniciais aleatórias até o momento em que se estabelece uma esfera com cavidade formada por duas camadas epiteliais, endoderme e ectoderme Neste estágio ocorrem os bursts, eventos de ruptura reversíveis do tecido superficial do agregado com expulsão do conteúdo contido na cavidade. É proposto um estudo via simulações deste fenômeno a fim de elucidar as propriedades básicas de deformações, adesões e movimentos de células num tecido. Ainda no contexto experimental, realizamos outras medidas nos agregados de hidra, como a obtenção de tensões superficiais e registro da dinâmica de arredondamento. Finalmente, unimos as considerações sobre topologias de estruturas celulares com as propriedades emergentes de interações de adesão com mais um elemento, mitose. Apresentamos modelos de crescimento celular e discutimos suas características para a dinâmica populacional de células. Ao introduzir dados sobre comportamentos regulatórios de proliferação celular, colocamos ênfase no estudo das patologias ao estudar câncer utilizando o Modelo de Gompertz como descrição da proliferação. Realizamos experiências utilizando 6 linhagens cancerígenas diferentes e propomos uma interpretação biológica dos parâmetros matemáticos que descrevem o crescimento. A hipótese por nós levantada é de que a forma da célula influencia no seu comportamento. Verificamos a viabilidade de tal hipótese através de uma série de simulações por Modelo Celular de Potts. Os resultados gerados se assemelham aos dados experimentais, de maneira que chegamos a conclusão final que processos intrínsecos regulatórios de uma célula (no caso o ciclo mitótico), propriedades adesivas de células, características fenotípicas e distribuições topológicas de um tecido, são intimamente interligados.