And I say to myself: “What a fractional world!”

This paper discusses several complex systems in the perspective of fractional dynamics. For prototype systems are considered the cases of deoxyribonucleic acid decoding, financial evolution, earthquakes events, global warming trend, and musical rhythms. The application of the Fourier transform and of the power law trendlines leads to an assertive representation of the dynamics and to a simple comparison of their characteristics. Moreover, the gallery of different systems, both natural and man made, demonstrates the richness of phenomena that can be described and studied with the tools of fractional calculus.

O jazz e a música do mediterrâneo: modos e ritmos de influência árabe num contexto de escrita para Large Ensemble

Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Música - Interpretação Artística

Metabolic syndrome in fixed-shift workers

OBJECTIVE To analyze if metabolic syndrome and its altered components are associated with demographic, socioeconomic and behavioral factors in fixed-shift workers.METHODS A cross-sectional study was conducted on a sample of 902 shift workers of both sexes in a poultry processing plant in Southern Brazil in 2010. The diagnosis of metabolic syndrome was determined according to the recommendations from Harmonizing the Metabolic Syndrome. Its frequency was evaluated according to the demographic (sex, skin color, age and marital status), socioeconomic (educational level, income and work shift), and behavioral characteristics (smoking, alcohol intake, leisure time physical activity, number of meals and sleep duration) of the sample. The multivariate analysis followed a theoretical framework for identifying metabolic syndrome in fixed-shift workers.RESULTS The prevalence of metabolic syndrome in the sample was 9.3% (95%CI 7.4;11.2). The most frequently altered component was waist circumference (PR 48.4%; 95%CI 45.5;51.2), followed by high-density lipoprotein. Work shift was not associated with metabolic syndrome and its altered components. After adjustment, the prevalence of metabolic syndrome was positively associated with women (PR 2.16; 95%CI 1.28;3.64), workers aged over 40 years (PR 3.90; 95%CI 1.78;8.93) and those who reported sleeping five hours or less per day (PR 1.70; 95%CI 1.09;2.24). On the other hand, metabolic syndrome was inversely associated with educational level and having more than three meals per day (PR 0.43; 95%CI 0.26;0.73).CONCLUSIONS Being female, older and deprived of sleep are probable risk factors for metabolic syndrome, whereas higher educational level and higher number of meals per day are protective factors for metabolic syndrome in fixed-shift workers.

Fractional central pattern generators for bipedal locomotion

Locomotion has been a major research issue in the last few years. Many models for the locomotion rhythms of quadrupeds, hexapods, bipeds and other animals have been proposed. This study has also been extended to the control of rhythmic movements of adaptive legged robots. In this paper, we consider a fractional version of a central pattern generator (CPG) model for locomotion in bipeds. A fractional derivative D α f(x), with α non-integer, is a generalization of the concept of an integer derivative, where α=1. The integer CPG model has been proposed by Golubitsky, Stewart, Buono and Collins, and studied later by Pinto and Golubitsky. It is a network of four coupled identical oscillators which has dihedral symmetry. We study parameter regions where periodic solutions, identified with legs’ rhythms in bipeds, occur, for 0<α≤1. We find that the amplitude and the period of the periodic solutions, identified with biped rhythms, increase as α varies from near 0 to values close to unity.

Martulus e a questão polimétrica

O presente trabalho foi realizado como parte integrante do mestrado em música da Escola Superior de Música de Lisboa (ESML), e procurou explorar a utilização de “novos ritmos” (Belling, 2010), sobretudo a polimetria em uma peça para piano e percussão intitulada de “Martulus”, com pequena influência de células rítmicas afro-brasileiras e composta durante o último semestre do mestrado. A polimétrica realiza-se na peça sobrepondo, em vários momentos, os diferentes instrumentos em compassos diferentes uns dos outros o que resulta no fato de as barras de compassos por vezes não serem simétricas e o primeiro tempo do compasso acontecer em vários momentos diferentes, os instrumentos que utilizam duas claves, como o piano e a marimba, puderam utilizar às vezes de compassos diferentes em cada clave de forma sobreposta. A peça termina com o compasso de 0/8 e sem barras de compasso, o 8 do denominador faz alusão as colcheias que passa a ser a única forma de guia para os instrumentistas e ausência de primeiro tempo deixando a música suspensa sem acentos implícitos. A peça foi composta para 7 instrumentistas e 7 instrumentos; piano, marimba, tímpano, bumbo grande, caixa, congas, bongôs, e da forma como foi escrita um mesmo percussionista não pode tocar mais do que um instrumento.

Sequencing educational resources with Seqins

Existing adaptive educational hypermedia systems have been using learning resources sequencing approaches in order to enrich the learning experience. In this context, educational resources, either expository or evaluative, play a central role. However, there is a lack of tools that support sequencing essentially due to the fact that existing specifications are complex. This paper presents Seqins as a sequencing tool of digital educational resources. Seqins includes a simple and flexible sequencing model that will foster heterogeneous students to learn at different rhythms. The tool communicates through the IMS Learning Tools Interoperability specification with a plethora of e-learning systems such as learning management systems, repositories, authoring and automatic evaluation systems. In order to validate Seqins we integrate it in an e-learning Ensemble framework instance for the computer programming learning domain.

Foraging at the Edge of Chaos: Internal Clock versus External Forcing

Activity rhythms in animal groups arise both from external changes in the environment, as well as from internal group dynamics. These cycles are reminiscent of physical and chemical systems with quasiperiodic and even chaotic behavior resulting from “autocatalytic” mechanisms. We use nonlinear differential equations to model how the coupling between the self-excitatory interactions of individuals and external forcing can produce four different types of activity rhythms: quasiperiodic, chaotic, phase locked, and displaying over or under shooting. At the transition between quasiperiodic and chaotic regimes, activity cycles are asymmetrical, with rapid activity increases and slower decreases and a phase shift between external forcing and activity. We find similar activity patterns in ant colonies in response to varying temperature during the day. Thus foraging ants operate in a region of quasiperiodicity close to a cascade of transitions leading to chaos. The model suggests that a wide range of temporal structures and irregularities seen in the activity of animal and human groups might be accounted for by the coupling between collectively generated internal clocks and external forcings.

Standarização no IKEA Industry de Paço de Ferreira

Standarização de um posto de trabalho não é mais que definir o melhor método de trabalho que vai ser seguido por todos os operadores que trabalham no mesmo. Uma vez definido esse método, é importante para uma empresa ter noção da produtividade que podem alcançar, dado que pode ser retirado a partir deste método, e é no seguimento disto que surge o estudo dos métodos e tempos, mais concretamente o estudo dos tempos por cronometragem. A aplicação deste estudo foi despoletada pela necessidade do IKEA Industry de Paços de Ferreira, em dar o próximo passo na standarização dos seus postos de trabalho, área a área, e da necessidade de terem uma pessoa em cada área que analisa-se o trabalho que estava a ser feito e calcula-se o tempo de cada rotina. Neste documento, é realizada uma interligação entre os conceitos teóricos que o método exige, como todo o conjunto de fórmulas, restrições, análises e ponderações, com o contexto laboral onde o mesmo foi aplicado e a estratégia desenvolvida pelo IKEA na realização do estudo. O estudo dos métodos e tempos por cronometragem, de todos os métodos existentes, pode ser considerado o mais completo e complexo, uma vez que é mais que observar, registar e retirar uma média ponderada das observações. Este método baseia-se num modelo matemático, que interliga uma série de conceitos e que tem sempre o operador em consideração, seja na avaliação e análise das tarefas que requerem mais esforço dos mesmos, físico ou psicológico, seja em termos de tempos de pausas pessoais que a lei obriga a que as empresas deem. Este detalhe, neste método, é de grande importância, uma vez que a standarização é sempre vista pelos operadores como uma punição. As desvantagens deste método estão no grau de conhecimento e capacidade de observação exigidas ao analista para o executar. Melhor dizendo, um analista que vá executar este trabalho necessita observar muito bem a rotina de trabalho e conhecer onde começa, acaba e tudo o que a ela não pertence, antes de começar a registar seja que tempos forem. Para além disso, é exigido ao analista que perceba o ritmo de trabalho dos operadores através da observação dos mesmos, de modo a que ninguém seja prejudicado. E por fim, é necessária uma grande disponibilidade da parte do analista para retirar o máximo de observações possíveis. Com o intuito de facilitar esta análise, o IKEA Industry criou um ficheiro que compila toda a informação relacionada com o método, e uma explicação de todos os parâmetros que o analista necessita ter em atenção. Esta folha de trabalho foi validada à luz do método, como é possível verificar no decorrer do documento. Um detalhe importante a referir, é que por muito fidedigno que seja este método, tal como qualquer método de standarização, a mínima alteração da rotina de trabalho invalida de imediato o tempo total da rotina, tornando necessário realizar o estudo novamente. Uma vantagem do documento criado pelo IKEA, está na rápida adaptação a estas alterações, uma vez que, caso seja acrescentado ou removido um elemento à rotina, basta alterar o documento, observar e cronometrar os operadores a executar esse novo elemento, e quase automaticamente é definido um novo tempo total padronizado na rotina. Este documento foi criado para fins académicos e de conclusão de um grau académico, mas o estudo quando aplicado na empresa deu origem a contratações, o que só por si mostra as vantagens e impacto que o mesmo pode ter em contexto laboral. Em termos de produtividade, uma vez que a sua aplicação não foi executada a tempo de ser estudada neste documento, não foi possível avaliar a mesma.

Analysis of the EEG Dynamics of Epileptic Activity in Gelastic Seizures Using Decomposition in Independent Components

Objective: Gelastic seizures are a frequent and well established manifestation of the epilepsy associated with hypothalamic hamartomas. The scalp EEG recordings very seldom demonstrate clear spike activity and the information about the ictal epilepsy dynamics is limited. In this work, we try to isolate epileptic rhythms in gelastic seizures and study their generators. Methods: We extracted rhythmic activity from EEG scalp recordings of gelastic seizures using decomposition in independent components (ICA) in three patients, two with hypothalamic hamartomas and one with no hypothalamic lesion. Time analysis of these rhythms and inverse source analysis was done to recover their foci of origin and temporal dynamics. Results: In the two patients with hypothalamic hamartomas consistent ictal delta (2–3 Hz) rhythms were present, with subcortical generators in both and a superficial one in a single patient. The latter pattern was observed in the patient with no hypothalamic hamartoma visible in MRI. The deep generators activated earlier than the superficial ones, suggesting a consistent sub-cortical origin of the rhythmical activity. Conclusions: Our data is compatible with early and brief epileptic generators in deep sub-cortical regions and more superficial ones activating later. Significance: Gelastic seizures express rhythms on scalp EEG compatible with epileptic activity originating in sub-cortical generators and secondarily involving cortical ones.

Modelling and Forecasting Mortality Patterns

Thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Doctor of Statistics and Information Management

Aging and Alzheimer's disease: Searching for novel molecular cues

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Differential activation of the default mode network in jet lagged individuals

Long-term exposure to transmeridian flights has been shown to impact cognitive functioning. Nevertheless, the immediate effects of jet lag in the activation of specific brain networks have not been investigated. We analyzed the impact of short-term jet lag on the activation of the default mode network (DMN). A group of individuals who were on a transmeridian flight and a control group went through a functional magnetic resonance imaging acquisition. Statistical analysis was performed to test for differences in the DMN activation between groups. Participants from the jet lag group presented decreased activation in the anterior nodes of the DMN, specifically in bilateral medial prefrontal and anterior cingulate cortex. No areas of increased activation were observed for the jet lag group. These results may be suggestive of a negative impact of jet lag on important cognitive functions such as introspection, emotional regulation and decision making in a few days after individuals arrive at their destination.

“PhenoWorld”: a new multidimensional strategy for studying behaviour in rodents

Tese de Doutoramento em Ciências da Saúde

Age effects on EEG correlates of the Wisconsin card sorting test

Body and brain undergo several changes with aging. One of the domains in which these changes are more remarkable relates with cognitive performance. In the present work, electroencephalogram (EEG) markers (power spectral density and spectral coherence) of age-related cognitive decline were sought whilst the subjects performed the Wisconsin Card Sorting Test (WCST). Considering the expected age-related cognitive deficits, WCST was applied to young, mid-age and elderly participants, and the theta and alpha frequency bands were analyzed. From the results herein presented, higher theta and alpha power were found to be associated with a good performance in the WCST of younger subjects. Additionally, higher theta and alpha coherence were also associated with good performance and were shown to decline with age and a decrease in alpha peak frequency seems to be associated with aging. Additionally, inter-hemispheric long-range coherences and parietal theta power were identified as age-independent EEG correlates of cognitive performance. In summary, these data reveals age-dependent as well as age-independent EEG correlates of cognitive performance that contribute to the understanding of brain aging and related cognitive deficits.

A cooperar é que se aprende?: a aprendizagem cooperativa e educação intercultural: um contributo na construção da autonomia do aluno

Relatório de estágio de mestrado em Ensino de Inglês e Espanhol no 3º Ciclo do Ensino Básico e Ensino Secundário