Quantification of the human postural control system to perturbations

Human standing posture is inherently unstable. The postural control system (PCS), which maintains standing posture, is composed of the sensory, musculoskeletal, and central nervous systems. Together these systems integrate sensory afferents and generate appropriate motor efferents to adjust posture. The PCS maintains the body center of mass (COM) with respect to the base of support while constantly resisting destabilizing forces from internal and external perturbations. To assess the human PCS, postural sway during quiet standing or in response to external perturbation have frequently been examined descriptively. Minimal work has been done to understand and quantify the robustness of the PCS to perturbations. Further, there have been some previous attempts to assess the dynamical systems aspects of the PCS or time evolutionary properties of postural sway. However those techniques can only provide summary information about the PCS characteristics; they cannot provide specific information about or recreate the actual sway behavior. This dissertation consists of two parts: part I, the development of two novel methods to assess the human PCS and, part II, the application of these methods. In study 1, a systematic method for analyzing the human PCS during perturbed stance was developed. A mild impulsive perturbation that subjects can easily experience in their daily lives was used. A measure of robustness of the PCS, 1/MaxSens that was based on the inverse of the sensitivity of the system, was introduced. 1/MaxSens successfully quantified the reduced robustness to external perturbations due to age-related degradation of the PCS. In study 2, a stochastic model was used to better understand the human PCS in terms of dynamical systems aspect. This methodology also has the advantage over previous methods in that the sway behavior is captured in a model that can be used to recreate the random oscillatory properties of the PCS. The invariant density which describes the long-term stationary behavior of the center of pressure (COP) was computed from a Markov chain model that was applied to postural sway data during quiet stance. In order to validate the Invariant Density Analysis (IDA), we applied the technique to COP data from different age groups. We found that older adults swayed farther from the centroid and in more stochastic and random manner than young adults. In part II, the tools developed in part I were applied to both occupational and clinical situations. In study 3, 1/MaxSens and IDA were applied to a population of firefighters to investigate the effects of air bottle configuration (weight and size) and vision on the postural stability of firefighters. We found that both air bottle weight and loss of vision, but not size of air bottle, significantly decreased balance performance and increased fall risk. In study 4, IDA was applied to data collected on 444 community-dwelling elderly adults from the MOBILIZE Boston Study. Four out of five IDA parameters were able to successfully differentiate recurrent fallers from non-fallers, while only five out of 30 more common descriptive and stochastic COP measures could distinguish the two groups. Fall history and the IDA parameter of entropy were found to be significant risk factors for falls. This research proposed a new measure for the PCS robustness (1/MaxSens) and a new technique for quantifying the dynamical systems aspect of the PCS (IDA). These new PCS analysis techniques provide easy and effective ways to assess the PCS in occupational and clinical environments.

New Instruments for Impact Assessment: study of an academic library

This study presents a review of new instruments for the impact assessment of libraries and a case study of the evaluation impact of the Library of the Faculty of Science, University of Porto (FCUP), from the students’ point of view. We con ducted a mixed methods research, i.e., which includes both qualitative data, to describe characteristics, in particular human actions, and quantitative data, represented by numbers that indicate exact amounts which can be statistically manipulated. Applying International Standard ISO16439:2014 (E) - Information and documentation - Methods and procedures for assessing the impact of libraries, we collected, 20 opinion texts from students of different nationalities, published in «Notícias da Biblioteca», from January 2013 to December 2014 and have conducted seven interviews.

Hardware-In-The Loop setup and test of an air spring control system

In this work, a Hardware-in-the-loop test bench is designed. The bench is used to test the behaviour of an electronic control unit used in Maserati to control the dynamics of an air spring system. First the mathematical model of the plant has been defined, then the simulation enviroment and the test environment have been set up. The performed tests succesfully highlighted some bugs in the device under test.

Unified control system for three-phase electric drives operating in magnetic saturation region

The research project aims to study and develop control techniques for a generalized three-phase and multi-phase electric drive able to efficiently manage most of the drive types available for traction application. The generalized approach is expanded to both linear and non- linear machines in magnetic saturation region starting from experimental flux characterization and applying the general inductance definition. The algorithm is able to manage fragmented drives powered from different batteries or energy sources and will be able to ensure operability even in case of faults in parts of the system. The algorithm was tested using model-in-the-loop in software environment and then applied on experimental test benches with collaboration of an external company.

Transcription factors of the bzip factors of the BZIP family affecting arabidopsis thaliana germination sensu stricto

During seed germination, the endosperm cell walls (CWs) suffer an important weakening process mainly driven by hydrolytic enzymes, such are endo-?- mannanases (MAN; EC. 3.2.1.78) that catalyze the cleavage of ?1?4 bonds in the mannan-polymers. In Arabidopsis thaliana seeds, endo-?-mannanase activity increases during seed imbibition, decreasing after radicle emergence1. AtMAN7 is the most highly expressed MAN gene in seeds upon germination and their transcripts are restricted to the micropylar endosperm and to the radicle tip just before radicle emergence. Mutants with a T-DNA insertion in this gene (K.O. MAN7) have a slower germination rate than the wild type (t50=34 h versus t50=25 h). To gain insight into the transcriptional regulation of the AtMAN7 gene, a bioinformatic search for conserved non-coding cis-elements (phylogenetic shadowing) within the Brassicaceae orthologous MAN7 gene promoters has been done and these conserved motives have been used as baits to look for their interacting transcription factors (TFs), using as a prey an arrayed yeast library of circa 1,200 TFs from A. thaliana. The basic leucine zipper AtbZIP44, but not its closely related ortholog AtbZIP11, has been thus identified and its regulatory function upon AtMAN7 during seed germination validated by different molecular and physiological techniques, such are RT-qPCR analyses, mRNA Fluorescence in situ Hybridization (FISH) experiments, and by the establishment of the germination kinetics of both over-expression (oex) lines and TDNA insertion mutants in AtbZIP44. The transcriptional combinatorial network through which AtbZIP44 regulates AtMAN7 gene expression during seed germination has been further explored through protein-protein interactions between AtbZIP44 and other bZIP members. In such a way, AtbZIP9 has been identified by yeast two-hybrid experiments and its physiological implication in the control of AtMAN7 expression similarly established.

Estudos taxonômicos e filogenéticos de Tenuipalpus Donnadieu (sensu stricto e sensu lato) e Colopalpus Pritchard & Baker (Acari, Tenuipalpidae)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Variation in cuticular hydrocarbons among strains of the Anopheles gambiae sensu stricto by analysis of cuticular hydrocarbons using gas liquid chromatography of larvae

Cuticular hydrocarbons of larvae of individual strains of the Anopheles gambiae sensu stricto were investigated using gas liquid chromatography. Biomedical discriminant analysis involving multivariate statistics suggests that there was clear hydrocarbon difference between the Gambian(G3), the Nigerian (16CSS and, its malathion resistant substrain, REFMA) and the Tanzanian (KWA) strains. The high degree of segregation (95%) in hydrocarbons among the four strains investigated indicates that further analysis is needed to enable understanding of hydrocarbon variation in samples of An. gambiae especially from areas where these populations co-exist.

Banco de sementes em cerrado sensu stricto sob queimada e sistemas de cultivo

O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito de queimada e de sistemas de cultivo sobre o banco de sementes em solo de Cerrado. Foi realizada amostragem em área sob cerrado sensu stricto queimada e não queimada, assim como em área de pastagem e lavoura com preparo convencional do solo. Não houve redução no banco de sementes, embora tenha havido menor número de espécies e de famílias, e dos índices de diversidade, com a queimada. Houve maior índice de valor de importância (IVI) e número de espécies nativas, na área não queimada, e de espécies invasoras na área queimada. Na área de lavoura, houve maior densidade de sementes do que na área de pastagem e de cerrado. Asespécies com o maior IVI nas áreas foram aquelas consideradas invasoras e forrageiras. A área de lavoura apresentou menores IVI de espécies nativas, índices de diversidade (Shannon e Simpson) e percentagem de espécies nativas do que as áreas de pastagem e cerrado. O cultivo com lavoura causa maior perturbação nas áreas do que a queimada.

Fitossociologia de cerrado sensu stricto no município de Abaeté-MG

O cerrado tem sido objeto de discussão de grupos temáticos que estudam a conservação de biodiversidade no Estado de Minas Gerais. São inúmeras as áreas de conservação com vegetação de cerrado das quais não se têm informações a respeito de sua composição florística e estrutura. O objetivo deste trabalho foi avaliar florística e fitossociologicamente uma área de cerrado sensu stricto, no município de Abaeté-MG. A área de estudo é um fragmento com 2 ha de cerrado sensu stricto, preservado como área de reserva da CAF-Santa Bárbara, situada nas coordenadas 19º05'S e 44º58'W, a uma altitude de 480 m, em leve depressão próxima de uma vereda. O clima pertence ao tipo Cwa pelo sistema de Köppen, com precipitação média anual de 1.400 mm. O solo é do tipo Latossolo Vermelho distrófico. Foram instaladas 15 parcelas de 200 m² (10 x 20 m), distribuídas sistematicamente ao longo de trilhas, distanciadas 10 m entre si. Foram amostrados todos os indivíduos lenhosos vivos com circunferência do caule ao nível do solo (CAS) igual ou maior que 10 cm. O índice de Shannon foi de 3,590 e a equabilidade foi de 0,804, considerados comuns para cerrados bem conservados. Foram amostrados 1.339 indivíduos, sendo a composição florística constituída por 85 espécies, distribuídas em 44 famílias. As famílias com maior número de espécies foram Leguminosae Caesalpinioideae com sete espécies, Annonaceae com cinco, Myrtaceae, Malpighiaceae, Erythroxylaceae, Anacardiaceae, Rubiaceae e Bignoniaceae com quatro, seguidas de Vochysiaceae e Leguminosae Papilionoideae com três. As espécies que apresentaram o maior valor de importância (VI) foram Xylopia aromatica (Lam.) Mart. (22,21), Myrcia lingua Berg (18,18) Caryocar brasiliense Cambess. (17,91), Eugenia dysenterica DC. (17,58), Byrsonima intermedia A. Juss. (13,69) e Brosimum gaudichaudii Trécul (11,86).

Efeito de incêndios florestais na estrutura e composição florística de uma área de cerrado sensu stricto na fazenda Água Limpa-DF

O objetivo desta pesquisa foi avaliar o efeito do fogo na estrutura e composição florística de uma área de 10 ha de cerrado sensu stricto, localizada na fazenda Água Limpa da Universidade de Brasília. Foram realizados dois inventários, sendo o primeiro em 1999, logo após a área ter sido totalmente queimada, devido a um incêndio criminoso, e o segundo em novembro de 2002. Quatro parcelas de 0,1 ha (20 x 50 m) foram tomadas, aleatoriamente, na área queimada. Todos os indivíduos lenhosos arbóreos vivos, com Db (diâmetro tomado a 0,30 m do solo) igual ou superior a 3 cm, foram identificados botanicamente, e seus diâmetros e alturas foram registrados. Valores de densidade, dominância, freqüência e índice de valor de cobertura foram obtidos para os dois levantamentos. A avaliação da similaridade florística entre os dois inventários foi realizada para dados qualitativos (presença e ausência de espécies), a partir do índice de Sfrensen. Os resultados mostraram que houve pouca mudança na composição florística da comunidade durante o período estudado. Entre os dois inventários houve um aumento de aproximadamente 125% na densidade por hectare. A similaridade entre os dois levantamentos foi alta (índice de Sfrensen igual a 0,68). A densidade florística, obtida a partir do índice de Shannon, foi baixa (cerca de 2,5) nas duas épocas monitoradas, quando comparada com pesquisas a longo prazo no cerrado sensu stricto da FAL (cerca de 3,5). Contudo, este valor é comum em áreas de cerrado que sofreram distúrbios. No segundo inventário, realizado três anos após o fogo, surgiram 13 espécies novas na área, o que comprova a sua recuperação e recolonização.

Dry biomass distribution in a cerrado sensu stricto site in Brazil central

The Cerrado has been the main source of firewood and charcoal in Brazil, but despite being one of the hot spots for conservation of the world's biodiversity, neither plantations of native species nor sustainable management has been adopted in the region. The aim of this work was to investigate the biomass distribution and the potential for energy production of the cerrado species. The study was conducted in a cerrado sensu stricto site at the Água Limpa Farm (15º 56'14'' S and 47º 46'08'' W) in the Cerrado Biosphere Reserve. An area of 63.54ha was divided in 20 x 50m plots and, a random sample consisting of ten of these plots, representing 1.56% of the study-site, was assessed. All woody individuals from 5 cm diameter at 30 cm above ground level were identified and measured. Each individual was felled, the twigs thinner than 3cm were discarded while the larger branches and the trunks, both with bark, were weighted separately. After that, 2.5cm transverse sections of the trunk with bark were taken at 0, 25, 50, 75 and 100% of the length. A similar sample was also taken at the base of each branch. A total of 47 species in 35 genera and 24 families were found, with an average density of 673 individuals per ha. The diameter distribution showed a reversed-J shape with 67% of the individuals up to 13cm, while the maximum diameter was 32.30cm. Seven species represented 72% of the total biomass. In general, the species with higher production per tree were among those with higher production per ha. This content was distributed by diameter classes, reaching a maximum of 2.5ton/ha between 9 to 13cm and then, decreasing to 0.96 ton/ha between 29 to 33cm diameter. Carbon sequestering was 6.2ton/ha (until the actual stage of cerrado) based on an average 50% carbon content in the dry matter. The heat combustion of the wood varied from 18,903kj/kg to 20,888kj/kg with an average of 19,942kj/kg. The smaller diameter classes fix more carbon due to the large number of small plants per ha. But, for a species that reached larger dimensions and contained individuals in all diameter classes, Vochysia thyrsoidea, one can verify an increase in carbon fixation from 1.41 kg/ha in the first class (5 to 9cm) to 138,3kg/ha in the last (25 to 33cm). That indicates that it is possible to select species that reach larger size with a higher capacity of carbon accumulation per plant. The species that reached larger dimensions, with a production per tree above average and had high calorific power values were Dalbergia miscolobium, Pterodon pubescens and Sclerolobium paniculatum. These species have potential for use in fuelwood plantations and sustainable management.

Composição florística de um trecho de cerradão e cerrado sensu stricto e sua relação com o solo na floresta nacional (FLONA) de Paraopeba, MG, Brasil

O presente trabalho foi realizado na FLONA de Paraopeba, MG, e teve como objetivo o levantamento florístico das fanerófitas, ao longo de um gradiente de cerradão e cerrado sensu stricto, em uma área de 2.600 m². Foram encontradas 91 espécies, pertencentes a 71 gêneros de 41 famílias. As famílias mais representativas foram Leguminosae, Myrtaceae, Malpighiaceae, Vochysiaceae, Rubiaceae e Melastomataceae. Os gêneros Miconia, Myrcia, Erythroxylum e Qualea foram os mais ricos. Magonia pubescens destacou-se em número de indivíduos. A similaridade florística mostrou a separação das parcelas em dois grupos, em que o primeiro apresentou um nível de similaridade de cerca de 45%, e o segundo foi dividido em dois grandes subgrupos, sendo que o primeiro mostrou nível de similaridade de cerca de 38%, enquanto as demais parcelas não formaram grupos definidos. A ordenação das espécies pela análise de correspondência canônica sugeriu que Magonia pubescens, Bauhina holophylla e Terminalia brasiliensis tenderam a ser mais abundantes nas áreas com valores mais altos de pH, Ca, Mg e H+Al. A variação não explicada das demais espécies pode estar associada a outras variáveis não analisadas, além de um complexo conjunto de fatores que estão envolvidos na determinação da composição da vegetação.

Análise da estrutura de uma comunidade lenhosa em área de cerrado sensu stricto no município de Senador Modestino Gonçalves, norte de Minas Gerais, Brasil

Com a finalidade de conhecer a estrutura de uma comunidade arbórea de uma área de Cerrado, fez-se um estudo fitossociológico no Município de Senador Modestino Gonçalves. Para tal foram delimitadas 30 parcelas de 10 x 20m para levantamento dos dados, utilizando-se como critério de inclusão os indivíduos com circunferência do tronco à altura do solo (CAS) = 10 cm. Foram encontradas 91 espécies de 38 famílias. As espécies que se destacaram como as mais importantes foram Qualea grandiflora, Eriotheca pubescens, Caryocar brasiliense, Byrsonima coccolobaefolia, Myrsine guianensis, Qualea parviflora, Dalbergia miscolobium, Stryphnodendron adstringens, Plathymenia reticulata e Lafoensia pacari. Essas 10 espécies representaram 49,32% do VI e 51,26% dos indivíduos amostrados. A área não apresentou espécie com dominância marcante, como mostrou o valor de equabilidade (J'= 0,80). Além de se destacar pela riqueza, o cerrado estudado destacou-se também pelos altos valores de densidade (6.476,67 ind/ha), de área basal (28,93 m²/ha) e pelo alto índice de diversidade (H'=3,61).

Composição florísitca de uma área de cerrado sensu stricto no município de Senador Modestino Gonçalves, Vale do Jequitinhonha (MG) e análise de similaridade florística de algumas áreas de cerrado em Minas Gerais

O conhecimento da flora do Cerrado e dos fatores que influenciam a distribuição das espécies nesse bioma se faz necessário, principalmente, em razão do acelerado avanço da agricultura sob suas áreas nativas. Com o intuito de auxiliar o conhecimento da botânica, procurou-se conhecer a florística de uma área de Cerrado em Senador Modestino Gonçalves, MG, e possíveis ligações florísticas entre algumas áreas de Cerrado em Minas Gerais. Para tal, fez-se um levantamento florístico em Senador Modestino Gonçalves e uma análise de similaridade dessa comunidade com outras 27 áreas através do índice de Sfrensen. Os dendrogramas foram construídos a partir de algoritmos de médias não ponderadas (UPGMA). Foram encontradas 91 espécies distribuídas em 65 gêneros e 38 famílias. As famílias que apresentaram maior riqueza foram Leguminosae (13), Malpighiaceae (11), Myrtaceae (7), Vochysiaceae (4), Sapindaceae (4) e Rubiaceae (4). No estudo comparativo, pôde-se encontrar forte similaridade da vegetação de Cerrado no Estado de Minas Gerais, porém os grupos formados não mostraram padrões fitogeográficos. Formaram-se seis grupos que apresentaram similaridades superiores a 0,5. No entanto, não foi possível verificar quais os possíveis fatores que influenciaram a formação desses grupos, mas a proximidade geográfica e a altitude parecem influenciar fortemente alguns grupos.

Diversidade e índice sucessional de uma vegetação de cerrado sensu stricto na Universidade Estadual de Goiás-UEG, campus de Anápolis

A composição vegetal, estrutura, diversidade, estádio sucessional e distribuição de espécies do cerrado do campus da UEG com 6 ha, foram inventariados usando 30 parcelas com 100 m² cada. A partir de dbs superior ou igual a 5 cm foram amostrados 515 indivíduos, representados por 20 famílias, 28 gêneros e 46 espécies. As famílias de maior riqueza foram Leguminosae, Vochysiaceae e Malpighiaceae. As espécies Qualea grandiflora, Byrsonima crassa, Erytroxylum tortuosum, Qualea parviflora e Miconia ferruginata apresentaram os maiores VIs. A diversidade da área (H¢ = 1,353) é menor que valores descritos para Cerrado, o que pode ser conseqüência tanto da abundância de espécies como Q. grandiflora e B. crasssa quanto de interferências antrópicas no local, incluindo queimadas. O valor do índice sucessional (IS = 2,3) indica uma comunidade em estágio intermediário de sucessão, já que seu valor oscila de 1 a 3 . A comunidade ajustou-se apenas ao modelo log-normal, o que, de acordo com a literatura, pode ser influência da proporção da abundância de espécies dominantes, intermediárias e raras.