La intuición estratégica como eje dinamizador en la toma de decisiones de las mipymes

El presente trabajo de investigación se centra en hacer un análisis exploratorio sobre la incidencia que tiene la intuición estratégica en el proceso de creación, organización y permanencia de las organizaciones caracterizadas por pertenecer a la categoría de micro, pequeña y mediana empresa (Mipyme) en Bogotá-Colombia. Con este propósito, el estudio se concentra en empresas (MiPyMe) de una muestra pequeña en la ciudad de Bogotá-Colombia que pertenezcan a un sector donde es más difícil contar con información para la toma de decisiones, de tal manera que, de encontrar una relación evidenciable con el uso de la intuición estratégica, se abra espacio para nuevas y más amplias investigaciones al respecto en el mercado Colombiano y Latinoamericano. El estudio se concentra en ver cómo las empresas observadas que se inician y perduran en el tiempo, lo hacen sin tener los respectivos estudios sistemáticos de diagnóstico de su entorno, tales como mercadeo, capacidad instalada, análisis financiero entre otros, pero que pese a esto, logran posicionarse en cada uno de sus mercados. Ante este contexto, se busca determinar si tal éxito obedece a una serie de cualidades, competencias o características de estos emprendedores, asociadas al marco general de la teoría de la intuición estratégica.

Aplicación de la teoría de juegos a la toma de decisiones en políticas públicas ejemplo el plan parcial del municipio de Chía para el área de expansión urbana

Con la adopción de la constitución de 1991 se avanzó en la descentralización que hasta entonces había sido un proceso lento en Colombia y se instauro una de las estructuras m·s descentralizadas de AmÈrica Latina. Este proceso se caracteriza por tres componentes: el polÌtico, el fiscal y el administrativo. El primero de ellos se da mediante la elecciÛn de alcaldes y gobernadores; el segundo con la transferencia de aproximadamente el cincuenta por ciento de los ingresos corrientes del estado a los municipios y departamentos; y, el tercero con el traspaso a los gobiernos locales de las polÌticas sociales en salud, educaciÛn, agua potable, saneamiento b·sico, recreaciÛn, cultura y deporte.

El proceso de toma de decisiones de la política exterior colombiana en materia de drogas: el Plan Colombia (1998-2002)

Comprender y analizar la dinámica del proceso de formulación y toma de decisiones de la política exterior colombiana en materia de drogas, a partir de un estudio de caso con respecto a Estados Unidos a partir de la implementación del Plan Colombia

Teorías de la comunicación grupal en la toma de decisiones : contexto y caracterización.

Responder a la pregunta: ¿cómo estudiar a los grupos desde la perspectiva comunicativa?. Se estudian dos teorías generales de la comunicación de grupos: la Teoría Funcional desarrollada por Gouran e Hirokawa (1983,1986,1996) y la Teoría de la Estructuración desarrollada principalmente por Poole, Seibold & McPhee (1986,1996); ambas teorías persiguen estudiar cómo la comunicación influye en el proceso de toma de decisiones en los grupos pequeños. Las teorías son analizadas a nivel conceptual y se muestran los alcances y las limitaciones de ambas perspectivas; se estudia también el contexto en que se desarrollan. Por contexto el autor entiende los elementos conceptuales, el conjunto de definiciones, la metodología, las propuestas de clasificación y sus categorías así como los modelos de estudio que influyen y son influidos por la creación, aplicación, modificación y defensa de las teorías objeto de esta tesis. El estudio de las teorías de la comunicación de grupo requiere revisar minuciosamente qué es un grupo y cuáles son sus características y analizar cómo ha sido estudiado y cuál ha sido su contexto, además de definir qué se entiende por teorías de la comunicación. Con respecto a qué es un grupo, el autor no considera que exista el enfoque único que contenga la verdad absoluta sino que se trata de versiones parciales de la realidad. La teoría funcional es una propuesta teórica que deriva del funcionalismo y que tiene como objeto de estudio el proceso de toma de decisiones en los grupos pequeños, basándose en la interacción y sus consecuencias. Pretende explicar la relación entre la comunicación y la forma como los grupos toman decisiones de calidad. La teoría de la estructuración es una propuesta teórica que pretende demostrar cómo los procesos de comunicación afectan a los resultados del grupo. Centra su atención no solamente en las estructuras sino en el proceso en el que se generan las estructuras y cómo se relacionan una con otra. Las prácticas sociales constituyen la unidad básica del análisis estructuracional.

La justificación de las decisiones de los profesores en formación y su influencia en la mejora de la práctica.

Comprobar la influencia de la reflexión y la justificación en la integración de pensamiento y acción, y en la consiguiente mejora de la actuación del profesor. Busca una adecuada fundamentación teórica, centrada en el paradigma del pensamiento del profesor, desde la que llegar a una nueva epistemología de la práctica, posibilitadora de la integración de la teoría-práctica, mediante la reflexión y justificación de las decisiones del profesor. Elabora y aplica un proyecto de prácticas reflexivas, que hace posible el entrenamiento de los profesores en la reflexión y justificación de sus decisiones y actuaciones. Las estrategias para la recogida de datos fueron: observación participante, conversaciones reflexivas, diarios y cuestionarios. La línea metodológica integra modelos cuantitativos y cualitativos por lo que, a partir de un primer análisis de datos, pasa a una cuantificación. La asignación de la muestra se realizó de forma aleatoria. La reflexión y la justificación de las decisiones mejora el pensamiento práctico del profesor y la propia práctica.

La teoría crítica entre la emancipación y la libertad humana.

Se analiza la teoría crítica de la educación, sus orígenes en los años 60 y su evolución a partir de sus dos conceptos claves: la emancipación y la mayoría de edad. A finales de los años 60 irrumpe en el mundo educativo una nueva corriente pedagógica. Su primer objetivo estriba en que el término emancipación se sitúa como el concepto central de la ciencia de la educación. Con esta idea la emancipación se ve como un valor absoluto e indiscutible dentro de la formación humana, basada en la crítica y en la liberación como los dos puntales firmes de toda autorrealización plena. Se apoya en los presupuestos de la Teoría Crítica. Sin embargo, esta ciencia crítica de la educación, sumida en un extenso debate, es utilizada en numerosas ocasiones equivocadamente, por lo que era urgente un deslinde de posiciones y una clarificación de conceptos. La propia evolución de esta pedagogía crítica fue fomentando la aparición de otro ideal educativo, el logro de la mayoría de edad. Surge la necesidad de clarificar la auténtica dimensión y alcance de estos dos conceptos claves, para no caer en una interpretación negativa o parcial de la educación. La auténtica función de la educación estriba en ayudar a cada educando en el proceso de lograr su perfección, primero a nivel individual, para obtener después su integración y participación social, y para ello se requiere su emancipación como liberación y posibilidad de tomar sus propias decisiones de una forma madura.

Componentes actitudinales de la formación estadística : un análisis causal desde la teoría cognitiva social con estudiantes universitarios de psicología.

El objetivo es evaluar la aplicación de la teoría cognitiva social del desarrollo de la carrera a la definición, el análisis y la explicación de los componentes actitudinales de la formación estadística del alumnado de especialidades no orientadas matemáticamente.Y las hipótesis: 1. Las experiencias de dominio o logros de ejecución previos en el área estadístico-cuantitativa tienen un efecto directo, positivo y significativo sobre las creencias de autoeficacia estadística.2. La autoeficacia estadística incide positiva y significativamente sobre el interés por actividades que implican hacer uso de competencias estadísticas, operando tal efecto de modo tanto directo como indirecto, a través de las expectativas de resultado. 3. La autoeficacia estadística incide significativamente, de modo directo y positivo, sobre las expectativas de resultado vinculadas al área. 4. Las expectativas de resultado referidas a la aplicación de competencias estadísticas afectan positiva y significativamente al interés por actividades que implican hacer uso de tales competencias. 5. Las expectativas de resultado relativas al área estadística tienen un efecto positivo y significativo sobre las intenciones de uso y aplicación de la competencia estadística en la futura carrera académico-profesional; operando tal efecto tanto directa como indirectamente a través del interés por actividades del ámbito. 6.El interés por actividades que requieren la aplicación de competencias estadísticas tiene un efecto directo, positivo y significativo sobre las intenciones de uso y aplicación de tales competencias en la futura carrera académico-profesional. La muestra general de referencia en este estudio está compuesta por 1130 estudiantes de Psicología que seguían estudios en las siguientes universidades españolas en el curso 2004-2005: Complutense, Autónoma y Comillas de Madrid, Oviedo y Deusto. Se seleccionaron estudiantes de los cursos 3, 4 y 5 puesto que la población objetivo está constituida en este trabajo por estudiantes con experiencia significativa en el área de formación evaluada, incorporada en los planes de estudio en el primer ciclo. La participación de los alumnos fue voluntaria y la recogida de datos se realizó colectivamente en aquellos grupos en los que fue posible contactar con un profesor que cedió a la autora de este estudio tiempo de clase (35 grupos en total). Como no se disponía de instrumentos validados y ajustados al contexto para la medida de las variables implicadas en las hipótesis principales, una parte muy importante de la investigación se ha concentrado en el diseño, desarrollo y evaluación de medidas fiables y válidas de Autoefiacacia estadística, expectativas de resultado, interés e intenciones de conducta relativas el área estadística de desempeño. Para poner a prueba el sistema de hipótesis formulado se empleó el enfoque analítico propio del modelado de ecuaciones estructurales con variables latentes (SEM), incluyendo los análisis multigrupo.. En todas las estimaciones se empleó el Método de máxima verosimilitud robusto, programado en EQS 6.1 (Bentler, 2004). Se adoptó una estrategia general de modelización en dos pasos. Los resultados de la investigación permiten, por tanto, mantener las siguientes proposiciones: 1. Las ejecuciones de logro ejercen en este contexto influencia tanto directa como indirecta sobre las intenciones de conducta. De esta manera, los logros pasados inciden directamente en las intenciones de futuro .Pero también operan de modo muy importante a través de su efecto sobre las creencias actuales de autoeficacia estadística y sobre los elementos que ésta determina. 2. Las expectativas de autoeficacia tienen un importante papel en el contexto de los componentes actitudinales de la formación estadística de los estudiantes.Además las creencias de autoeficacia también se vinculan indirectamente con las Intenciones de conducta a través de los factores anteriores. 3. Las expectativas de resultado parecen jugar en este contexto un papel especialmente relevante. Inciden de manera muy notable sobre el interés que despiertan las actividades del área, pero sobre todo y muy especialmente parecen determinar en alto grado las intenciones de conducta relativas al área. 4. En todo caso, y de acuerdo con lo que constituye una premisa básica de las teorías vocacionales, el Interés que los estudiantes manifiestan por actividades de corte estadístico se asocia positiva y significativamente con los objetivos o intenciones expresadas de aplicación y uso de competencias del área en escenarios reales de desempeño. La investigación confirma, así, el papel mediador de los intereses entre el sistema de expectativas y el sistema de metas .

El proceso de toma de decisiones en política exterior en dos estudios de caso: i) el conflicto de Angostura, y ii) las negociaciones con la Unión Europea

En este trabajo se analizará la estructura y la dinámica del proceso de toma de decisiones en política exterior, para ello, se ha decidido asumir como estudio de caso: i) el conflicto de Angostura, que desencadenó en la ruptura de relaciones diplomáticas con la República de Colombia como consecuencia del bombardeó a un campamento de las FARC en la provincia ecuatoriana de Sucumbíos (Angostura) el 1 de marzo de 2008, y, ii) las negociaciones comerciales con la Unión Europea, que a partir de junio de 2007, la Comunidad Andina y la Comisión Europea, inician las negociaciones de un Acuerdo de Asociación que contenía tres pilares importantes, uno de los cuales es el comercio. En Ecuador, es básico mencionar la escasa cantidad de obras de investigación sobre la toma de decisiones en política exterior, lo cual dificulta una evaluación sistemática y profunda de la literatura. Es poco lo publicado en torno a diversos aspectos temáticos de toma de decisiones en política exterior, por tanto esta investigación apunta a llenar este vacío desde la Academia. Proponemos indagar sobre las causas que propiciaron el rompimiento de las relaciones diplomáticas con Colombia, a raíz del bombardeo realizado por las fuerza armadas colombianas a un campamento de las FARC, en territorio ecuatoriano, decisión tomada por el gobierno de Ecuador el 3 de marzo de 2008, y sobre los actores comprometidos en la formulación y ejecución de la política exterior ecuatoriana y colombiana en la toma de decisiones sobre el conflicto de Angostura: Así como, queremos examinar la decisión del gobierno de Ecuador de no continuar participando a partir de julio de 2009, en las negociaciones para un Acuerdo Comercial Multipartes, con la Unión Europa, y su posterior decisión, en el 2013, de reiniciar las negociaciones. Estas constituyen las interrogantes que aún no han sido abordadas con la profundidad y el detenimiento que el tema requiere. Este trabajo consta de dos partes o capítulos: en el primer capítulo realizamos una revisión de elementos teóricos de formulación de política exterior en los dos casos de estudio, y lo efectuamos a través de la aplicación de los modelos decisionales de Graham T. Allison, y de elementos teóricos del Realismo Subalterno, de la Teoría Crítica y del Constructivismo; y revisamos una experiencia de toma de decisiones en política exterior de países de ALC. En el capítulo 2, efectuamos un análisis del funcionamiento de la Estructura y el Proceso Decisorio en política exterior, para ello, asumimos los presupuestos teóricos de Robert Russell, que nos permiten estudiar los procesos de toma de decisiones en política exterior, y realizar una distinción analítica entre estructura y proceso decisorio. Así en un primera parte estudiaremos a los actores gubernamentales domésticos que conforman la “unidad última de decisión”; y en una segunda parte examinaremos a los actores, gubernamentales y no gubernamentales del país y del exterior con influencia en el proceso decisorio para los dos estudios de caso que constituyen nuestras hipótesis de trabajo. Finalmente, sobre la base de estos elementos explicativos, se intentará plantear algunos resultados del funcionamiento de la estructura y la dinámica del proceso decisorio sobre política exterior, en los ámbitos político-diplomático y comercial.

La teoría de la gestión del talento humano y el análisis del clima institucional en el Colegio Metropolitano José Miller Salazar

El objetivo principal fue investigar la teoría de la gestión del talento humano y analizar qué factores inciden en el clima institucional en el Colegio “Metropolitano José Miller Salazar”, con la finalidad de presentar una propuesta de mejora en esta área. Durante el desarrollo del presente trabajo no se encontró limitación alguna puesto que directivos, docentes y estudiantes prestaron toda la colaboración para lograr los resultados planificados, los mismos que permitirán a las autoridades tomar decisiones respecto del tema objeto de la investigación, con la finalidad de mejorar el servicio educativo. La hipótesis que se pretende demostrar es: los factores de la gestión administrativa (planeación, organización, dirección y control), inciden en el clima organizacional de la Institución. Para la recolección de datos e información que permitieron analizar el clima organizacional se empleó la técnica de la encuesta a través del instrumento denominado cuestionario. Para la tabulación se utilizaron hojas de cálculo en Excel y gráficos de pastel, los mismos que facilitaron el análisis e interpretación de los resultados. Como resultado de la presente investigación, se determina que el clima organizacional del Colegio Semipresencial “Metropolitano José Miller Salazar” es aceptable; sin embargo, hay que mejorar en ciertas áreas, especialmente en las que se refieren a los retos profesionales, reconocimiento al trabajo de sus integrantes.

Imputación de datos: teoría y práctica

Incluye Bibliografía

Aplicación de la teoría de opciones reales a la determinación del momento óptimo de cosecha forestal

Se propone el enfoque de opciones reales como herramienta económico-financiera para la toma de decisiones estratégicas en el sector forestal. En términos de instrumentos financieros, consideraremos en particular una opción exótica conocida como barrier option del tipo knock-in. Suponemos que la proyección del precio de venta promedio de los subproductos sigue un proceso estocástico del tipo Geométrico Browniano, mientras que la producción se determina mediante simulación de un turno forestal. La decisión de talar la masa forestal surge de comparar en cada periodo, el valor de flujo de fondos en cada nodo (FFij(t)) de una rejilla binomial con el valor esperado en el próximo año (X t+1 x e−rΔ t) ). En un ejemplo analizado el criterio tradicional del VAN indica que el mayor valor actual se produce en el instante t = 0 (año 10), mientras que el enfoque de opciones reales arroja que el máximo valor de ejercicio se da en el periodo t = 8 (año 18).

El Cuadro de Mando Intregral como herramienta para la toma de decisiones

El Cuadro de Mando Integral mide causas de la rentabilidad y permite un control ex-ante (proactivo). El éxito de la teoría del Cuadro de Mando Integral se debe a que los altos ejecutivos están dándose cuenta que basar sus criterios de administración y gestión empresarial únicamente en resultados financieros les da una visión muy limitada sobre cómo funcionan sus organizaciones. Esta teoría se vuelve interesante porque a través de su implementación es posible que el directivo controle áreas claves no financieras del negocio y que por medio de señales rápidas se puedan identificar desviaciones con sus causas. Las señales rápidas permiten actuar oportunamente frente a situaciones o desviaciones de los planes previstos. Es importante tener en cuenta que no es suficiente con enfatizar la primera parte del nuevo proceso de gestión a la hora de implantar un CMI (la traducción de la visión y la estrategia en indicadores y objetivos que puedan ser comunicados a los participantes), ya que es necesario también contar con los recursos reales necesarios para el cumplimiento de los objetivos para que se conviertan en metas tangibles a las cuales se ha comprometido la organización El objetivo de este trabajo es analizar si es factible la implementación del cuadro de mando integral a un a pyme del medio dedicada a la compra, venta y distribución de bebidas, utilizando para ello conceptos teóricos y su correspondiente aplicación a la empresa HAWAII DISTRIBUCIÓN S.A. La adopción de esta herramienta permitiría a la empresa realizar una evaluación y control más completo de su gestión que le permitan implementar acciones correctivas y así aumentar la rentabilidad. Como tipo de investigación se encuentra integrada por el estudio de fundamentos teóricos pues supone una reflexión sistemática a partir de conocimientos existentes y empíricos, e intenta aportar resultados desde la observación y el conocimiento directo de la realidad, identificando los conceptos terminológicos del análisis de un proyecto de inversión y su aplicación a un sector de la economía.

Integration of socioeconomic and genetic aspects involved in the conservation of animal genetic resources = Integración de aspectos socioeconómicos y genéticos involucrados en la conservación de recursos genéticos animales

El sector ganadero está siendo gradualmente dominado por sistemas intensivos y especializados en los que los factores de producción están controlados y en los que los caracteres productivos son los criterios principales para la selección de especies y razas. Entretanto, muchos de los bienes y servicios que tradicionalmente suministraba el ganado, tales como los fertilizantes, la tracción animal o materias primas para la elaboración vestimenta y calzado están siendo reemplazados por productos industriales. Como consecuencia de ambos cambios, las razas seleccionadas intensivamente, las cuales están estrechamente ligadas a sistemas agrícolas de alta producción y altos insumos, han desplazado a muchas razas autóctonas, en las que la selección prácticamente ha cesado o es muy poco intensa. Actualmente existe una mayor conciencia social sobre la situación de las razas autóctonas y muchas funciones del ganado que previamente habían sido ignoradas están siendo reconocidas. Desde hace algunas décadas, se ha aceptado internacionalmente que las razas de ganado cumplen funciones económicas, socio-culturales, medioambientales y de seguridad alimentaria. Por ello, diferentes organismos internacionales han reconocido que la disminución de los recursos genéticos de animales domésticos (RGADs) es un problema grave y han recomendado su conservación. Aun así, la conservación de RGADs es un tema controvertido por la dificultad de valorar las funciones del ganado. Esta valoración es compleja debido que los RGADs tiene una doble naturaleza privada - pública. Como algunos economistas han subrayado, el ganado es un bien privado, sin embargo debido a algunas de sus funciones, también es un bien público. De esta forma, el aumento del conocimiento sobre valor de cada una de sus funciones facilitaría la toma de decisiones en relación a su conservación y desarrollo. Sin embargo, esta valoración es controvertida puesto que la importancia relativa de las funciones del ganado varía en función del momento, del lugar, de las especies y de las razas. El sector ganadero, debido a sus múltiples funciones, está influenciado por factores técnicos, medioambientales, sociales, culturales y políticos que están interrelacionados y que engloban a una enorme variedad de actores y procesos. Al igual que las funciones del ganado, los factores que afectan a su conservación y desarrollo están fuertemente condicionados por localización geográfica. Asimismo, estos factores pueden ser muy heterogéneos incluso dentro de una misma raza. Por otro lado, es razonable pensar que el ganadero es el actor principal de la conservación de razas locales. Actualmente, las razas locales están siendo Integration of socioeconomic and genetic aspects involved in the conservation of animal genetic resources 5 explotadas por ganaderos muy diversos bajo sistemas de producción también muy diferentes. Por todo ello, es de vital importancia comprender y evaluar el impacto que tienen las motivaciones, y el proceso de toma de decisiones de los ganaderos en la estructura genética de las razas. En esta tesis doctoral exploramos diferentes aspectos sociales, económicos y genéticos involucrados en la conservación de razas locales de ganado vacuno en Europa, como ejemplo de RGADs, esperando contribuir al entendimiento científico de este complejo tema. Nuestro objetivo es conseguir una visión global de los procesos subyacentes en la conservación y desarrollo de estas razas. Pretendemos ilustrar como se pueden utilizar métodos cuantitativos en el diseño y establecimiento de estrategias de conservación y desarrollo de RGADs objetivas y adecuadas. En primer lugar, exploramos el valor económico total (VET) del ganado analizando sus componentes públicos fuera de mercado usando como caso de estudio la raza vacuna Alistana-Sanabresa (AS). El VET de cualquier bien está formado por componentes de uso y de no-uso. Estos últimos incluyen el valor de opción, el valor de herencia y el valor de existencia. En el caso del ganado local, el valor de uso directo proviene de sus productos. Los valores de uso indirecto están relacionados con el papel que cumple las razas en el mantenimiento de los paisajes y cultura rural. El valor de opción se refiere a su futuro uso potencial y el valor de herencia al uso potencial de las generaciones venideras. Finalmente, el valor de existencia está relacionado con el bienestar que produce a la gente saber que existe un recurso específico. Nuestro objetivo fue determinar la importancia relativa que tienen los componentes fuera de mercado sobre el VET de la raza AS. Para ello evaluamos la voluntad de la gente a pagar por la conservación de la AS mediante experimentos de elección (EEs) a través de encuestas. Estos experimentos permiten valorar individualmente los distintos componentes del VET de cualquier bien. Los resultados los analizamos mediante de uso de modelos aleatorios logit. Encontramos que las funciones públicas de la raza AS tienen un valor significativo. Sus valores más importantes son el valor de uso indirecto como elemento cultural Zamorano y el valor de existencia (ambos representaron el 80% de VET). Además observamos que el valor que gente da a las funciones públicas de la razas de ganado dependen de sus características socioeconómicas. Los factores que condicionaron la voluntad a pagar para la conservación de la raza AS fueron el lugar de residencia (ciudad o pueblo), el haber visto animales de la raza o haber consumido sus productos y la actitud de los encuestados ante los conflictos entre el desarrollo económico y el medioambiente. Por otro lado, encontramos que no todo el mundo tiene una visión completa e integrada de todas las funciones públicas de la raza AS. Por este motivo, los programas o actividades de concienciación sobre su estado deberían hacer hincapié en este aspecto. La existencia de valores públicos de la raza AS implica que los ganaderos deberían recibir compensaciones económicas como pago por las funciones públicas que cumple su raza local. Las compensaciones asegurarían un tamaño de población que permitiría que la raza AS siga realizando estas funciones. Un mecanismo para ello podría ser el desarrollo del turismo rural relacionado con la raza. Esto aumentaría el valor de uso privado mientras que supondría un elemento añadido a las estrategias de conservación y desarrollo. No obstante, los ganaderos deben analizar cómo aprovechar los nichos de mercado existentes, así como mejorar la calidad de los productos de la raza prestando especial atención al etiquetado de los mismos. Una vez evaluada la importancia de las funciones públicas de las razas locales de ganado, analizamos la diversidad de factores técnicos, económicos y sociales de la producción de razas locales de ganado vacuno existente en Europa. Con este fin analizamos el caso de quince razas locales de ocho países en el contexto de un proyecto de colaboración internacional. Investigamos las diferencias entre los países para determinar los factores comunes clave que afectan a la viabilidad de las razas locales. Para ello entrevistamos mediante cuestionarios a un total de 355 ganaderos en las quince razas. Como indicador de viabilidad usamos los planes de los ganaderos de variación del tamaño de las ganaderías. Los cuestionarios incluían diferentes aspectos económicos, técnicos y sociales con potencial influencia en las dinámicas demográficas de las razas locales. Los datos recogidos los analizamos mediante distintas técnicas estadísticas multivariantes como el análisis discriminante y la regresión logística. Encontramos que los factores que afectan a la viabilidad de las razas locales en Europa son muy heterogéneos. Un resultado reseñable fue que los ganaderos de algunos países no consideran que la explotación de su raza tenga un alto valor social. Este hecho vuelve a poner de manifiesto la importancia de desarrollar programas Europeos de concienciación sobre la importancia de las funciones que cumplen las razas locales. Además los países analizados presentaron una alta variabilidad en cuanto a la importancia de los mercados locales en la distribución de los productos y en cuanto al porcentaje en propiedad del total de los pastos usados en las explotaciones. Este estudio reflejó la variabilidad de los sistemas y medios de producción (en el sentido socioeconómico, técnico y ecológico) que existe en Europa. Por ello hay que ser cautos en la implementación de las políticas comunes en los diferentes países. También encontramos que la variabilidad dentro de los países puede ser elevada debido a las diferencias entre razas, lo que implica que las políticas nacionales deber ser suficientemente flexibles para adaptarse a las peculiaridades de cada una de las razas. Por otro lado, encontramos una serie de factores comunes a la viabilidad de las razas en los distintos países; la edad de los ganaderos, la colaboración entre ellos y la apreciación social de las funciones culturales, medioambientales y sociales del ganado local. El envejecimiento de los ganaderos de razas locales no es solo un problema de falta de transferencia generacional, sino que también puede suponer una actitud más negativa hacia la inversión en las actividades ganaderas y en una menor capacidad de adaptación a los cambios del sector. La capacidad de adaptación de los ganaderos es un factor crucial en la viabilidad de las razas locales. Las estrategias y políticas de conservación comunes deben incluir las variables comunes a la viabilidad de las razas manteniendo flexibilidad suficiente para adaptarse a las especificidades nacionales. Estas estrategias y políticas deberían ir más allá de compensación económica a los ganaderos de razas locales por la menor productividad de sus razas. Las herramientas para la toma de decisiones ayudan a generar una visión amplia de la conservación y desarrollo de las razas locales. Estas herramientas abordan el diseño de estrategias de conservación y desarrollo de forma sistemática y estructurada. En la tercera parte de la tesis usamos una de estas herramientas, el análisis DAFO (Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades), con este propósito, reconociendo que la conservación de RGADs depende de los ganaderos. Desarrollamos un análisis DAFO cuantitativo y lo aplicamos a trece razas locales de ganado vacuno de seis países europeos en el contexto del proyecto de colaboración mencionado anteriormente. El método tiene cuatro pasos: 1) la definición del sistema; 2) la identificación y agrupación de los factores influyentes; 3) la cuantificación de la importancia de dichos factores y 4) la identificación y priorización de estrategias. Identificamos los factores utilizando multitud de agentes (multi-stakeholder appproach). Una vez determinados los factores se agruparon en una estructura de tres niveles. La importancia relativa de los cada uno de los factores para cada raza fue determinada por grupos de expertos en RGADs de los países integrados en el citado proyecto. Finalmente, desarrollamos un proceso de cuantificación para identificar y priorizar estrategias. La estructura de agrupación de factores permitió analizar el problema de la conservación desde el nivel general hasta el concreto. La unión de análisis específicos de cada una de las razas en un análisis DAFO común permitió evaluar la adecuación de las estrategias a cada caso concreto. Identificamos un total de 99 factores. El análisis reveló que mientras los factores menos importantes son muy consistentes entre razas, los factores y estrategias más relevantes son muy heterogéneos. La idoneidad de las estrategias fue mayor a medida que estas se hacían más generales. A pesar de dicha heterogeneidad, los factores influyentes y estrategias más importantes estaban ligados a aspectos positivos (fortalezas y oportunidades) lo que implica que el futuro de estas razas es prometedor. Los resultados de nuestro análisis también confirmaron la gran relevancia del valor cultural de estas razas. Las factores internos (fortalezas y debilidades) más importantes estaban relacionadas con los sistemas de producción y los ganaderos. Las oportunidades más relevantes estaban relacionadas con el desarrollo y marketing de nuevos productos mientras que las amenazas más importantes se encontraron a la hora de vender los productos actuales. Este resultado implica que sería fructífero trabajar en la motivación y colaboración entre ganaderos así como, en la mejora de sus capacidades. Concluimos que las políticas comunes europeas deberían centrarse en aspectos generales y ser los suficientemente flexibles para adaptarse a las singularidades de los países y las razas. Como ya se ha mencionado, los ganaderos juegan un papel esencial en la conservación y desarrollo de las razas autóctonas. Por ello es relevante entender que implicación puede tener la heterogeneidad de los mismos en la viabilidad de una raza. En la cuarta parte de la tesis hemos identificado tipos de ganaderos con el fin de entender cómo la relación entre la variabilidad de sus características socioeconómicas, los perfiles de las ganaderías y las dinámicas de las mismas. El análisis se ha realizado en un contexto sociológico, aplicando los conceptos de capital cultural y económico. Las tipologías se han determinado en función de factores socioeconómicos y culturales indicadores del capital cultural y capital económico de un individuo. Nuestro objetivo era estudiar si la tipología socioeconómica de los ganaderos afecta al perfil de su ganadería y a las decisiones que toman. Entrevistamos a 85 ganaderos de la raza Avileña-Negra Ibérica (ANI) y utilizamos los resultados de dichas entrevistas para ilustrar y testar el proceso. Definimos los tipos de ganaderos utilizando un análisis de clúster jerarquizado con un grupo de variables canónicas que se obtuvieron en función de cinco factores socioeconómicos: el nivel de educación del ganadero, el año en que empezó a ser ganadero de ANI, el porcentaje de los ingresos familiares que aporta la ganadería, el porcentaje de propiedad de la tierra de la explotación y la edad del ganadero. La tipología de los ganaderos de ANI resultó ser más compleja que en el pasado. Los resultados indicaron que los tipos de ganaderos variaban en muchos aspectos socioeconómicos y en los perfiles de sus Integration of socioeconomic and genetic aspects involved in the conservation of animal genetic resources 9 ganaderías. Los tipos de ganaderos determinados toman diferentes decisiones en relación a la modificación del tamaño de su ganadería y a sus objetivos de selección. Por otro lado, reaccionaron de forma diferente ante un hipotético escenario de reducción de las compensaciones económicas que les planteamos. En este estudio hemos visto que el capital cultural y el económico interactúan y hemos explicado como lo hacen en los distintos tipos de ganaderos. Por ejemplo, los ganaderos que poseían un mayor capital económico, capital cultural formal y capital cultural adquirido sobre la raza, eran los ganaderos cuyos animales tenían una mayor demanda por parte de otros ganaderos, lo cual podría responder a su mayor prestigio social dentro de la raza. Uno de los elementos claves para el futuro de la raza es si este prestigio responde a una superioridad genética de las animales. Esto ocurriría si los ganaderos utilizaran las herramientas que tienen a su disposición a la hora de seleccionar animales. Los tipos de ganaderos identificados mostraron también claras diferencias en sus formas de colaboración y en su reacción a una hipotética variación de las compensaciones económicas. Aunque algunos tipos de ganaderos mostraron un bajo nivel de dependencia a estas compensaciones, la mayoría se manifestaron altamente dependientes. Por ello cualquier cambio drástico en la política de ayudas puede comprometer el desarrollo de las razas autóctonas. La adaptación las políticas de compensaciones económicas a la heterogeneidad de los ganaderos podría aumentar la eficacia de las mismas por lo que sería interesante explorar posibilidades a este respecto. Concluimos destacando la necesidad de desarrollar políticas que tengan en cuenta la heterogeneidad de los ganaderos. Finalmente abordamos el estudio de la estructura genética de poblaciones ganaderas. Las decisiones de los ganaderos en relación a la selección de sementales y su número de descendientes configuran la estructura demográfica y genética de las razas. En la actualidad existe un interés renovado por estudiar las estructuras poblacionales debido a la influencia potencial de su estratificación sobre la predicción de valores genómicos y/o los análisis de asociación a genoma completo. Utilizamos dos métodos distintos, un algoritmo de clústeres basados en teoría de grafos (GCA) y un algoritmo de clustering bayesiano (STRUCTURE) para estudiar la estructura genética de la raza ANI. Prestamos especial atención al efecto de la presencia de parientes cercanos en la población y de la diferenciación genética entre subpoblaciones sobre el análisis de la estructura de la población. En primer lugar evaluamos el comportamiento de los dos algoritmos en poblaciones simuladas para posteriormente analizar los genotipos para 17 microsatélites de 13343 animales de 57 ganaderías distintas de raza ANI. La ANI es un ejemplo de raza con relaciones complejas. Por otro lado, utilizamos el archivo de pedigrí de la raza para estudiar el flujo de genes, calculando, entre otras cosas, la contribución de cada ganadería a la constitución genética de la raza. En el caso de las poblaciones simuladas, cuando el FST entre subpoblaciones fue suficientemente alto, ambos algoritmos, GCA y STRUCTURE, identificaron la misma estructura genética independientemente de que existieran o no relaciones familiares. Por el contrario, cuando el grado de diferenciación entre poblaciones fue bajo, el STRUCTURE identificó la estructura familiar mientras que GCA no permitió obtener ningún resultado concluyente. El GCA resultó ser un algoritmo más rápido y eficiente para de inferir la estructura genética en poblaciones con relaciones complejas. Este algoritmo también puede ser usado para reducir el número de clústeres a testar con el STRUTURE. En cuanto al análisis de la población de ANI, ambos algoritmos describieron la misma estructura, lo cual sugiere que los resultados son robustos. Se identificaron tres subpoblaciones diferenciadas que pudieran corresponderse con tres linajes distintos. Estos linajes estarían directamente relacionados con las ganaderías que han tenido una mayor contribución a la constitución genética de la raza. Por otro lado, hay un conjunto muy numeroso de individuos con una mezcla de orígenes. La información molecular describe una estructura estratificada de la población que se corresponde con la evolución demográfica de la raza. Es esencial analizar en mayor profundidad la composición de este último grupo de animales para determinar cómo afecta a la variabilidad genética de la población de ANI. SUMMARY Summary Livestock sector is gradually dominated by intensive and specialized systems where the production environment is controlled and the production traits are the main criteria for the selection of species and breeds. In the meantime, the traditional use of domestic animals for draught work, clothes and manure has been replaced by industrial products. As a consequence of both these changes, the intensively selected breeds closely linked with high-input highoutput production systems have displaced many native breeds where the selection has practically ceased or been very mild. People are now more aware of the state of endangerment among the native breeds and the previously ignored values of livestock are gaining recognition. For some decades now, the economic, socio-cultural, environmental and food security function of livestock breeds have been accepted worldwide and their loss has been recognized as a major problem. Therefore, the conservation of farm animal genetic resources (FAnGR) has been recommended. The conservation of FAnGR is controversial due to the complexity of the evaluation of its functions. This evaluation is difficult due to the nature of FAnGR both as private and public good. As some economists have highlighted, livestock animals are private goods, however, they are also public goods by their functions. Therefore, there is a need to increase the knowledge about the value of all livestock functions since to support the decision-making for the sustainable conservation and breeding of livestock. This is not straightforward since the relative importance of livestock functions depends on time, place, species and breed. Since livestock play a variety of roles, their production is driven by interrelated and everchanging economic, technical, environmental, social, cultural and political elements involving an enormous range of stakeholders. Not only FAnGR functions but also the importance of factors affecting the development and conservation of FAnGR can be very different across geographical areas. Furthermore, heterogeneity can be found even within breeds. Local breeds are nowadays raised by highly diverse farmers in equally diverse farms. It is quite reasonable to think that farmer is the major actor in the in situ conservation of livestock breeds. Thus, there is a need to understand the farmers’ motivations, decision making processes and the impact of their decisions on the genetic structure of breeds. In this PhD thesis we explore different social, economic and genetic aspects involved in the conservation of local cattle breeds, i.e. FAnGR, in Europe seeking to contribute to the scientific understanding of this complex issue. We aim to achieve a comprehensive view of the processes involved in the conservation and development of local cattle breeds and have made special efforts in discussing the implications of the research results in this respect. The final outcome of the thesis is to illustrate how quantitative methods can be exploited in designing and establishing sound strategies and programmes for the conservation and development of local livestock breeds. Firstly we explored the public non-market attributes of the total economic value (TEV) of livestock, using the Spanish Alistana-Sanabresa (AS) cattle breed as a case study. Total economic value of any good comprises both use and non-use components, where the latter include option, bequest and existence values. For livestock, the direct use values are mainly stemming from production outputs. Indirect use values relate to the role of livestock as a maintainer of rural culture and landscape. The option value is related to the potential use of livestock, the bequest values relate to the value associated with the inheritance of the resources to future generation and the existence values relate to the utility perceived by people from knowing that specific resources exist. We aimed to determine the relative importance of the non-market components of the TEV of the AS breed, the socio-economic variables that influence how people value the different components of TEV and to assess the implications of the Spanish national conservation strategy for the AS breed. To do so, we used a choice experiment (CE) approach and applied the technique to assess people’s willingness to pay (WTP) for the conservation of AS breed. The use of CE allows the valuation of the individual components of TEV for a given good. We analysed the choice data using a random parameter logit (RPL) model. AS breed was found to have a significant public good value. Its most important values were related to the indirect use value due to the maintenance of Zamorian culture and the existence value (both represent over 80% of its TEV). There were several socioeconomic variables influencing people’s valuation of the public service of the breed. In the case of AS breed, the place of living (city or rural area), having seen animals of the breed, having eaten breed products and the respondents’ attitude towards economic development – environment conflicts do influence people’s WTP for AS conservation. We also found that people do not have a complete picture of all the functions and roles that AS breed as AnGR. Therefore, the actions for increasing awareness of AS should go to that direction. The farmers will need incentives to exploit some of the public goods values and maintain the breed population size at socially desirable levels. One such mechanism could be related to the development of agritourism, which would enhance the private good value and provide an important addition to the conservation and utilisation strategy. However, the farmers need a serious evaluation on how to invest in niche product development or how to improve product quality and brand recognition. Using the understanding on the importance of the public function of local cattle we tried to depict the current diversity regarding technical, economic and social factors found in local cattle farming across Europe. To do so we focused in an international collaborative project on the case of fifteen local cattle breeds in eight European countries. We investigated the variation among the countries to detect the common key elements, which affect the viability of local breeds. We surveyed with interviews a total of 355 farms across the fifteen breeds. We used the planned herd size changes by the farmer as an indicator of breed viability. The questionnaire included several economic, technical and social aspects with potential influence on breeds’ demographic trends. We analysed the data using multivariate statistical techniques, such as discriminat analysis and logistic regression. The factors affecting a local breed’s viability were highly heterogeneous across Europe. In some countries, farmers did not recognise any high social value attached to keeping a local cattle breed. Hence there is a need to develop communication programmes across EU countries making people aware about the diversity and importance of values associated to raising local breeds. The countries were also very variable regarding the importance of local markets and the percentage of farm land owned by the farmers. Despite the country specificities, there were also common factors affecting the breed viability across Europe. The factors were from different grounds, from social, such as the age of the farmer and the social appreciation of their work, to technicalorganizational, such as the farmers’ attitude to collaborating with each other. The heterogeneity found reflects the variation in breeding systems and production environment (in the socioeconomic, technical and ecological sense) present in Europe. Therefore, caution should be taken in implementing common policies at the country level. Variability could also be rather high within countries due to breed specificities. Therefore, the national policies should be flexible to adapt to the specificities. The variables significantly associated with breed viability should be positively incorporated in the conservation strategies, and considered in developing common and/or national policies. The strategy preparation and policy planning should go beyond the provision of a general economic support to compensate farmers for the lower profitability of local breeds. Of particular interest is the observation that the opportunity for farmer collaboration and the appreciation by the society of the cultural, environmental and social role of local cattle farming were positively associated with the breed survival. In addition, farmer's high age is not only a problem of poor generation transfer but it is also a problem because it might lead to a lower attitude to investing in farming activities and to a lower ability to adapt to environment changes. The farmers’ adaptation capability may be a key point for the viability of local breeds. Decision making tools can help to get a comprehensive view on the conservation and development of local breeds. It allows us to use a systematic and structured approach for identifying and prioritizing conservation and development strategies. We used SWOT (Strengths, Weaknesses Opportunities and Threats) analysis for this purpose and recognized that many conservation and development projects rely on farmers. We developed a quantified SWOT method and applied it in the aforementioned collaborative research to a set of thirteen cattle breeds in six European countries. The method has four steps: definition of the system, identification and grouping of the driving factors, quantification of the importance of driving factors and identification and prioritization of the strategies. The factors were determined following a multi-stakeholder approach and grouped with a three level structure. FAnGR expert groups ranked the factors and a quantification process was implemented to identify and prioritize strategies. The structure of the SWOT analysis allowed analyzing the conservation problem from general down to specific perspectives. Joining breed specific analyses into a common SWOT analysis permitted comparison of breed cases across countries. We identified 99 driving factors across breeds. The across breed analysis revealed that irrelevant factors were consistent. There was high heterogeneity among the most relevant factors and strategies. The strategies increased eligibility as they lost specificity. Although the situation was very heterogeneous, the most promising factors and strategies were linked to the positive aspects (Strengths and Opportunities). Therefore, the future of the studied local breed is promising. The results of our analysis also confirmed the high relevance of the cultural value of the breeds. The most important internal factors (strengths and weaknesses) were related farmers and production systems. The most important opportunities were found in developing and marketing new products, while the most relevant threats were found in selling the current conventional products. In this regard, it should be fruitful to work on farmers’ motivation, collaboration, and capacity building. We conclude that European policies should focus on general aspects and be flexible enough to be adapted to the country and breed specificities. As mentioned, farmers have a key role in the conservation and development of a local cattle breed. Therefore, it is very relevant to understand the implications of farmer heterogeneity within a breed for its viability. In the fourth part of the thesis, we developed a general farmer typology to help analyzing the relations between farmer features and farm profiles, herd dynamics and farmers’ decision making. In the analysis we applied and used the sociological framework of economic and cultural capital and studied how the determined farmer types were linked to farm profiles and breeding decisions, among others. The typology was based on measurable socioeconomic factors indicating the economic and cultural capital of farmers. A group of 85 farmers raising the Spanish Avileña-Negra Ibérica (ANI) local cattle breed was used to illustrate and test the procedure. The farmer types were defined by a hierarchical cluster analysis with a set of canonical variables derived from the following five the socioeconomic factors: the formal educational level of the farmer, the year the farmer started keeping the ANI breed, the percentage of the total family income covered by the farm, the percentage of the total farm land owned by the farmer and the farmer’s age. The present ANI farmer types were much more complex than what they were in the past. We found that the farmer types differed in many socioeconomic aspects and in the farms profile. Furthermore, the types also differentiate farmers with respect to decisions about changing the farm size, breeding aims and stated reactions towards hypothetical subsidy variation. We have verified that economic and cultural capitals are not independent and further showed how they are interacting in the different farmer types. The farmers related to the types with high economic, institutionalized and embodied cultural capitals had a higher demand of breeding animals from others farmers of the breed, which may be related to the higher social prestige within the breed. One of the key implications of this finding for the future of the breed is whether or not the prestige of farmers is related to genetic superiority of their animals, what is to say, that it is related with a sound use of tools that farmers have available to make selection decisions. The farmer types differed in the form of collaboration and in the reactions to the hypothetical variation in subsidies. There were farmers with low dependency on subsidies, while most of them are highly dependent on subsidies. Therefore, any drastic change in the subsidy programme might have influence on the development of local breeds. The adaptation of these programme to the farmers’ heterogeneity might increase its efficacy, thus it would be interesting to explore ways of doing it. We conclude highlighting the need to have a variety of policies, which take into account the heterogeneity among the farmers. To finish we dealt with the genetic structure of livestock populations. Farmers’ decisions on the breeding animals and their progeny numbers shape the demographic and genetic structure of the breeds. Nowadays there is a renovated interest in studying the population structure since it can bias the prediction of genomic breeding values and genome wide association studies. We determined the genetic structure of ANI breed using two different methods, a graphical clustering algorithm (GCA) and a Bayesian clustering algorithm (STRUCTURE) were used. We paid particular attention to the influence that the presence of closely related individuals and the genetic differentiation of subpopulations may have on the inferences about the population structure. We first evaluated the performance of the algorithms in simulated populations. Then we inferred the genetic structure of the Spanish cattle breed ANI analysing a data set of 13343 animals (genotyped for 17 microsatellites) from 57 herds. ANI breed is an example of a population with complex relationships. We used the herdbook to study the gene flow, estimation among other things, the contribution of different herds to the genetic composition of the ANI breed. For the simulated scenarios, when FST among subpopulations was sufficiently high, both algorithms consistently inferred the correct structure regardless of the presence of related individuals. However, when the genetic differentiation among subpopulations was low, STRUCTURE identified the family based structure while GCA did not provide any consistent picture. The GCA was a fast and efficient method to infer genetic structure to determine the hidden core structure of a population with complex history and relationships. GCA could also be used to narrow down the number of clusters to be tested by STRUCTURE. Both, STRUCTURE and GCA describe a similar structure for the ANI breed suggesting that the results are robust. ANI population was found to have three genetically differentiated clusters that could correspond to three genetic lineages. These are directly related to the herds with a major contribution to the breed. In addition, ANI breed has also a large pool made of individuals with an admixture of origins. The genetic structure of ANI, assessed by molecular information, shows a stratification that corresponds to the demographic evolution of the breed. It will be of great importance to learn more about the composition of the pool and study how it is related to the existing genetic variability of the breed.

Contributions to Bayesian network learning with applications to neuroscience

Neuronal morphology is a key feature in the study of brain circuits, as it is highly related to information processing and functional identification. Neuronal morphology affects the process of integration of inputs from other neurons and determines the neurons which receive the output of the neurons. Different parts of the neurons can operate semi-independently according to the spatial location of the synaptic connections. As a result, there is considerable interest in the analysis of the microanatomy of nervous cells since it constitutes an excellent tool for better understanding cortical function. However, the morphologies, molecular features and electrophysiological properties of neuronal cells are extremely variable. Except for some special cases, this variability makes it hard to find a set of features that unambiguously define a neuronal type. In addition, there are distinct types of neurons in particular regions of the brain. This morphological variability makes the analysis and modeling of neuronal morphology a challenge. Uncertainty is a key feature in many complex real-world problems. Probability theory provides a framework for modeling and reasoning with uncertainty. Probabilistic graphical models combine statistical theory and graph theory to provide a tool for managing domains with uncertainty. In particular, we focus on Bayesian networks, the most commonly used probabilistic graphical model. In this dissertation, we design new methods for learning Bayesian networks and apply them to the problem of modeling and analyzing morphological data from neurons. The morphology of a neuron can be quantified using a number of measurements, e.g., the length of the dendrites and the axon, the number of bifurcations, the direction of the dendrites and the axon, etc. These measurements can be modeled as discrete or continuous data. The continuous data can be linear (e.g., the length or the width of a dendrite) or directional (e.g., the direction of the axon). These data may follow complex probability distributions and may not fit any known parametric distribution. Modeling this kind of problems using hybrid Bayesian networks with discrete, linear and directional variables poses a number of challenges regarding learning from data, inference, etc. In this dissertation, we propose a method for modeling and simulating basal dendritic trees from pyramidal neurons using Bayesian networks to capture the interactions between the variables in the problem domain. A complete set of variables is measured from the dendrites, and a learning algorithm is applied to find the structure and estimate the parameters of the probability distributions included in the Bayesian networks. Then, a simulation algorithm is used to build the virtual dendrites by sampling values from the Bayesian networks, and a thorough evaluation is performed to show the model’s ability to generate realistic dendrites. In this first approach, the variables are discretized so that discrete Bayesian networks can be learned and simulated. Then, we address the problem of learning hybrid Bayesian networks with different kinds of variables. Mixtures of polynomials have been proposed as a way of representing probability densities in hybrid Bayesian networks. We present a method for learning mixtures of polynomials approximations of one-dimensional, multidimensional and conditional probability densities from data. The method is based on basis spline interpolation, where a density is approximated as a linear combination of basis splines. The proposed algorithms are evaluated using artificial datasets. We also use the proposed methods as a non-parametric density estimation technique in Bayesian network classifiers. Next, we address the problem of including directional data in Bayesian networks. These data have some special properties that rule out the use of classical statistics. Therefore, different distributions and statistics, such as the univariate von Mises and the multivariate von Mises–Fisher distributions, should be used to deal with this kind of information. In particular, we extend the naive Bayes classifier to the case where the conditional probability distributions of the predictive variables given the class follow either of these distributions. We consider the simple scenario, where only directional predictive variables are used, and the hybrid case, where discrete, Gaussian and directional distributions are mixed. The classifier decision functions and their decision surfaces are studied at length. Artificial examples are used to illustrate the behavior of the classifiers. The proposed classifiers are empirically evaluated over real datasets. We also study the problem of interneuron classification. An extensive group of experts is asked to classify a set of neurons according to their most prominent anatomical features. A web application is developed to retrieve the experts’ classifications. We compute agreement measures to analyze the consensus between the experts when classifying the neurons. Using Bayesian networks and clustering algorithms on the resulting data, we investigate the suitability of the anatomical terms and neuron types commonly used in the literature. Additionally, we apply supervised learning approaches to automatically classify interneurons using the values of their morphological measurements. Then, a methodology for building a model which captures the opinions of all the experts is presented. First, one Bayesian network is learned for each expert, and we propose an algorithm for clustering Bayesian networks corresponding to experts with similar behaviors. Then, a Bayesian network which represents the opinions of each group of experts is induced. Finally, a consensus Bayesian multinet which models the opinions of the whole group of experts is built. A thorough analysis of the consensus model identifies different behaviors between the experts when classifying the interneurons in the experiment. A set of characterizing morphological traits for the neuronal types can be defined by performing inference in the Bayesian multinet. These findings are used to validate the model and to gain some insights into neuron morphology. Finally, we study a classification problem where the true class label of the training instances is not known. Instead, a set of class labels is available for each instance. This is inspired by the neuron classification problem, where a group of experts is asked to individually provide a class label for each instance. We propose a novel approach for learning Bayesian networks using count vectors which represent the number of experts who selected each class label for each instance. These Bayesian networks are evaluated using artificial datasets from supervised learning problems. Resumen La morfología neuronal es una característica clave en el estudio de los circuitos cerebrales, ya que está altamente relacionada con el procesado de información y con los roles funcionales. La morfología neuronal afecta al proceso de integración de las señales de entrada y determina las neuronas que reciben las salidas de otras neuronas. Las diferentes partes de la neurona pueden operar de forma semi-independiente de acuerdo a la localización espacial de las conexiones sinápticas. Por tanto, existe un interés considerable en el análisis de la microanatomía de las células nerviosas, ya que constituye una excelente herramienta para comprender mejor el funcionamiento de la corteza cerebral. Sin embargo, las propiedades morfológicas, moleculares y electrofisiológicas de las células neuronales son extremadamente variables. Excepto en algunos casos especiales, esta variabilidad morfológica dificulta la definición de un conjunto de características que distingan claramente un tipo neuronal. Además, existen diferentes tipos de neuronas en regiones particulares del cerebro. La variabilidad neuronal hace que el análisis y el modelado de la morfología neuronal sean un importante reto científico. La incertidumbre es una propiedad clave en muchos problemas reales. La teoría de la probabilidad proporciona un marco para modelar y razonar bajo incertidumbre. Los modelos gráficos probabilísticos combinan la teoría estadística y la teoría de grafos con el objetivo de proporcionar una herramienta con la que trabajar bajo incertidumbre. En particular, nos centraremos en las redes bayesianas, el modelo más utilizado dentro de los modelos gráficos probabilísticos. En esta tesis hemos diseñado nuevos métodos para aprender redes bayesianas, inspirados por y aplicados al problema del modelado y análisis de datos morfológicos de neuronas. La morfología de una neurona puede ser cuantificada usando una serie de medidas, por ejemplo, la longitud de las dendritas y el axón, el número de bifurcaciones, la dirección de las dendritas y el axón, etc. Estas medidas pueden ser modeladas como datos continuos o discretos. A su vez, los datos continuos pueden ser lineales (por ejemplo, la longitud o la anchura de una dendrita) o direccionales (por ejemplo, la dirección del axón). Estos datos pueden llegar a seguir distribuciones de probabilidad muy complejas y pueden no ajustarse a ninguna distribución paramétrica conocida. El modelado de este tipo de problemas con redes bayesianas híbridas incluyendo variables discretas, lineales y direccionales presenta una serie de retos en relación al aprendizaje a partir de datos, la inferencia, etc. En esta tesis se propone un método para modelar y simular árboles dendríticos basales de neuronas piramidales usando redes bayesianas para capturar las interacciones entre las variables del problema. Para ello, se mide un amplio conjunto de variables de las dendritas y se aplica un algoritmo de aprendizaje con el que se aprende la estructura y se estiman los parámetros de las distribuciones de probabilidad que constituyen las redes bayesianas. Después, se usa un algoritmo de simulación para construir dendritas virtuales mediante el muestreo de valores de las redes bayesianas. Finalmente, se lleva a cabo una profunda evaluaci ón para verificar la capacidad del modelo a la hora de generar dendritas realistas. En esta primera aproximación, las variables fueron discretizadas para poder aprender y muestrear las redes bayesianas. A continuación, se aborda el problema del aprendizaje de redes bayesianas con diferentes tipos de variables. Las mixturas de polinomios constituyen un método para representar densidades de probabilidad en redes bayesianas híbridas. Presentamos un método para aprender aproximaciones de densidades unidimensionales, multidimensionales y condicionales a partir de datos utilizando mixturas de polinomios. El método se basa en interpolación con splines, que aproxima una densidad como una combinación lineal de splines. Los algoritmos propuestos se evalúan utilizando bases de datos artificiales. Además, las mixturas de polinomios son utilizadas como un método no paramétrico de estimación de densidades para clasificadores basados en redes bayesianas. Después, se estudia el problema de incluir información direccional en redes bayesianas. Este tipo de datos presenta una serie de características especiales que impiden el uso de las técnicas estadísticas clásicas. Por ello, para manejar este tipo de información se deben usar estadísticos y distribuciones de probabilidad específicos, como la distribución univariante von Mises y la distribución multivariante von Mises–Fisher. En concreto, en esta tesis extendemos el clasificador naive Bayes al caso en el que las distribuciones de probabilidad condicionada de las variables predictoras dada la clase siguen alguna de estas distribuciones. Se estudia el caso base, en el que sólo se utilizan variables direccionales, y el caso híbrido, en el que variables discretas, lineales y direccionales aparecen mezcladas. También se estudian los clasificadores desde un punto de vista teórico, derivando sus funciones de decisión y las superficies de decisión asociadas. El comportamiento de los clasificadores se ilustra utilizando bases de datos artificiales. Además, los clasificadores son evaluados empíricamente utilizando bases de datos reales. También se estudia el problema de la clasificación de interneuronas. Desarrollamos una aplicación web que permite a un grupo de expertos clasificar un conjunto de neuronas de acuerdo a sus características morfológicas más destacadas. Se utilizan medidas de concordancia para analizar el consenso entre los expertos a la hora de clasificar las neuronas. Se investiga la idoneidad de los términos anatómicos y de los tipos neuronales utilizados frecuentemente en la literatura a través del análisis de redes bayesianas y la aplicación de algoritmos de clustering. Además, se aplican técnicas de aprendizaje supervisado con el objetivo de clasificar de forma automática las interneuronas a partir de sus valores morfológicos. A continuación, se presenta una metodología para construir un modelo que captura las opiniones de todos los expertos. Primero, se genera una red bayesiana para cada experto y se propone un algoritmo para agrupar las redes bayesianas que se corresponden con expertos con comportamientos similares. Después, se induce una red bayesiana que modela la opinión de cada grupo de expertos. Por último, se construye una multired bayesiana que modela las opiniones del conjunto completo de expertos. El análisis del modelo consensuado permite identificar diferentes comportamientos entre los expertos a la hora de clasificar las neuronas. Además, permite extraer un conjunto de características morfológicas relevantes para cada uno de los tipos neuronales mediante inferencia con la multired bayesiana. Estos descubrimientos se utilizan para validar el modelo y constituyen información relevante acerca de la morfología neuronal. Por último, se estudia un problema de clasificación en el que la etiqueta de clase de los datos de entrenamiento es incierta. En cambio, disponemos de un conjunto de etiquetas para cada instancia. Este problema está inspirado en el problema de la clasificación de neuronas, en el que un grupo de expertos proporciona una etiqueta de clase para cada instancia de manera individual. Se propone un método para aprender redes bayesianas utilizando vectores de cuentas, que representan el número de expertos que seleccionan cada etiqueta de clase para cada instancia. Estas redes bayesianas se evalúan utilizando bases de datos artificiales de problemas de aprendizaje supervisado.

Validación, caracterización y aplicación clínica en neuroimagen multimodalidad de técnicas de registro basadas en Teoría de la Información

La correcta validación y evaluación de cualquier algoritmo de registro incluido en la línea de procesamiento de cualquier aplicación clínica, es fundamental para asegurar la calidad y fiabilidad de los resultados obtenidos con ellas. Ambas características son imprescindibles, además, cuando dicha aplicación se encuentra en el área de la planificación quirúrgica, en la que las decisiones médicas influyen claramente en la invasividad sobre el paciente. El registro de imágenes es un proceso de alineamiento entre dos o más de éstas de forma que las características comunes se encuentren en el mismo punto del espacio. Este proceso, por tanto, se hace imprescindible en aquellas aplicaciones en las que existe la necesidad de combinar la información disponible en diferentes modalidades (fusión de imágenes) o bien la comparación de imágenes intra-modalidad tomadas de diferentes pacientes o en diferentes momentos. En el presente Trabajo Fin de Máster, se desarrolla un conjunto de herramientas para la evaluación de algoritmos de registro y se evalúan en la aplicación sobre imágenes multimodalidad a través de dos metodologías: 1) el uso de imágenes cuya alineación se conoce a priori a través de unos marcadores fiables (fiducial markers) eliminados de las imágenes antes del proceso de validación; y 2) el uso de imágenes sintetizadas con las propiedades de cierta modalidad de interés, generadas en base a otra modalidad objetivo y cuya des-alineación es controlada y conocida a priori. Para la primera de las metodologías, se hizo uso de un proyecto (RIRE – Retrospective Image Registration Evaluation Project) ampliamente conocido y que asegura la fiabilidad de la validación al realizarse por terceros. En la segunda, se propone la utilización de una metodología de simulación de imágenes SPECT (Single Photon Emission Computed Tomography) a partir de imágenes de Resonancia Magnética (que es la referencia anatómica). Finalmente, se realiza la modularización del algoritmo de registro validado en la herramienta FocusDET, para la localización del Foco Epileptógeno (FE) en Epilepsia parcial intratable, sustituyendo a la versión anterior en la que el proceso de registro se encontraba embebido en dicho software, dificultando enormemente cualquier tarea de revisión, validación o evaluación.