Instabilidades MHD no Tokamak TCABR

Este trabalho descreve o estudo das instabilidades magneto-hidro-dinâmicas (MHD) comumente observadas nas descargas elétricas de plasma no tokamak TCABR, do Instituto de Física da USP. Dois diagnósticos principais foram empregados para observar essas instabilidades: um conjunto poloidal de 24 bobinas magnéticas (bobinas de Mirnov) colocadas próximas à borda do plasma e um medidor de emissões na faixa do Ultra Violeta e de raios X moles com 20 canais (sistema SXR), cujo circuito de condicionamento de sinais foi aprimorado como parte deste trabalho. Esses diagnósticos foram escolhidos porque fornecem informações complementares, uma vez que o sistema SXR observa a parte central da coluna de plasma, enquanto as bobinas de Mirnov detectam as instabilidades MHD na região mais externa da coluna. As informações coletadas por esses diagnósticos foram submetidas à análise espectral com resolução temporal e espacial, possibilitando determinar a evolução das características espectrais e espaciais das instabilidades MHD observadas. Essas análises revelaram que durante a etapa inicial da formação do plasma (quando a corrente de plasma ainda está aumentando) ilhas magnéticas com números de onda decrescente, identificadas como sendo modos kink de borda, são detectadas nas bobinas de Mirnov. Após a formação do plasma, quando os parâmetros de equilíbrio estão relativamente estáveis (platô), oscilações são detectadas tanto nas bobinas de Mirnov quanto no sistema de SXR, indicando a presença de instabilidades MHD em toda a coluna de plasma. Em geral as oscilações medidas nas bobinas de Mirnov tem baixa amplitude e correspondem a pequenas ilhas magnéticas que foram identificadas como sendo modos de ruptura (modos tearing). Por outro lado, as instabilidades na região central foram identificadas como dentes de serra, que correspondem a relaxações periódicas da região interna à superfície magnética com fator de segurança q=1 e que são acompanhadas de oscilações precursoras, cuja amplitude depende da fase do ciclo de relaxação. Devido à essa modulação de amplitude, aparecem picos de frequência satélite nos espectrogramas dos sinais do SXR. Além disso, devido ao fato dos ciclos de relaxação não serem sinusoidais, os harmônicos da frequência de relaxação também aparecem nesses espectrogramas. No entanto, em muitas descargas do TCABR, a intensidade das oscilações medidas nas bobinas de Mirnov aumentam significativamente durante o platô, com efeitos sobre a frequência de todas as instabilidades MHD, até mesmo sobre os dentes de serra localizados na região central da coluna. Em todos os casos, observou-se que durante o platô a frequência das ilhas magnéticas coincide com a frequência das oscilações precursoras do dente de serra, apesar de serem duas instabilidades distintas, localizadas em posições radiais muito diferentes. Essa coincidência de frequências possibilitou descrever a evolução em frequência de todas as oscilações detectadas em diversos diagnósticos com base em apenas duas frequências básicas: a dos ciclos de relaxação dente de serra e a das ilhas magnéticas.

Short-term spectral analysis of ODP Hole 114-704B

Short-term spectral analysis was carried out on geochemical logging data from ODP Site 704. The FFT was used to compute the amplitude spectra of short-term overlapping segments to produce depth-period-amplitude spectrograms of the logging data. The spectrograms provided a means of evaluating the significance of the observed periodic components. The periodic components that were consistently present and prominent across a given record interval were considered to be significant. Changes in the spectrogram characteristics seem to reflect changes in either lithology, sedimentation rates, or hiatuses and may therefore provide useful information to aid in stratigraphic and paleoenvironmental studies. The dominant periodicity during the late Pleistocene and Brunhes Chron (0.97 to 0.47 Ma) was determined to be > 100,000 yr whereas the upper Matuyama Chron was dominated by the 41,000-yr periodicity. These periodicities suggest that the sedimentation patterns within the upper Matuyama Chron (0.98-1.78 Ma) were influenced by the Milankovitch obliquity cycle and those within the latest Matuyama-Brunhes Chron (<0.98 Ma) by the eccentricity cycle. The Brunhes/Matuyama boundary therefore represents a major discontinuity. Periodicities observed within the lower Matuyama and the upper Gauss Chron did not correlate with any of the periodicities within the Milankovitch frequency bands.

Research project 44 on the collection, analysis, and calculation of data on the properties of hydrocarbons ...

Imprint varies: later vols. published by Carnegie Institute of Technology, Pittsburgh, and by Texas A & M University, College Station.

Investigating the functional properties of the somatosensory cortex during experimental visceral pain using magnetoencephalography

Background The somatosensory cortex has been inconsistently activated in pain studies and the functional properties of subregions within this cortical area are poorly understood. To address this we used magnetoencephalography (MEG), a brain imaging technique capable of recording changes in cortical neural activity in real-time, to investigate the functional properties of the somatosensory cortex during different phases of the visceral pain experience. Methods In eight participants (4 male), 151-channel whole cortex MEG was used to detect cortical neural activity during 25 trials lasting 20 seconds each. Each trial comprised four separate periods of 5 seconds in duration. During each of the periods, different visual cues were presented, indicating that period 1=rest, period 2=anticipation, period 3=pain and period 4=post pain. During period 3, participants received painful oesophageal balloon distensions (four at 1 Hz). Regions of cortical activity were identified using Synthetic Aperture Magnetometry (SAM) and by the placement of virtual electrodes in regions of interest within the somatosensory cortex, time-frequency wavelet plots were generated. Results SAM analysis revealed significant activation with the primary (S1) and secondary (S2) somatosensory cortices. The time-frequency wavelet spectrograms showed that activation in S1 increased during the anticipation phase and continued during the presentation of the stimulus. In S2, activation was tightly time and phase-locked to the stimulus within the pain period. Activations in both regions predominantly occurred within the 10–15 Hz and 20–30 Hz frequency bandwidths. Discussion These data are consistent with the role of S1 and S2 in the sensory discriminatory aspects of pain processing. Activation of S1 during anticipation and then pain may be linked to its proposed role in attentional as well as sensory processing. The stimulus-related phasic activity seen in S2 demonstrates that this region predominantly encodes information pertaining to the nature and intensity of the stimulus.

The intelligibility of noise-vocoded speech:spectral information available from across-channel comparison of amplitude envelopes

Noise-vocoded (NV) speech is often regarded as conveying phonetic information primarily through temporal-envelope cues rather than spectral cues. However, listeners may infer the formant frequencies in the vocal-tract output—a key source of phonetic detail—from across-band differences in amplitude when speech is processed through a small number of channels. The potential utility of this spectral information was assessed for NV speech created by filtering sentences into six frequency bands, and using the amplitude envelope of each band (=30 Hz) to modulate a matched noise-band carrier (N). Bands were paired, corresponding to F1 (˜N1 + N2), F2 (˜N3 + N4) and the higher formants (F3' ˜ N5 + N6), such that the frequency contour of each formant was implied by variations in relative amplitude between bands within the corresponding pair. Three-formant analogues (F0 = 150 Hz) of the NV stimuli were synthesized using frame-by-frame reconstruction of the frequency and amplitude of each formant. These analogues were less intelligible than the NV stimuli or analogues created using contours extracted from spectrograms of the original sentences, but more intelligible than when the frequency contours were replaced with constant (mean) values. Across-band comparisons of amplitude envelopes in NV speech can provide phonetically important information about the frequency contours of the underlying formants.

True soliton transmission through ultra-long laser links

We present the first experimental demonstration of true (not loss managed) soliton pulse transmission in conventional optical fibre. Experimental FROG spectrograms and numerical simulations confirm the soliton pulse evolution dynamics.

Long-distance soliton transmission through ultralong fiber lasers

We present the first experimental demonstration (to our knowledge) of long-distance unperturbed fundamental optical soliton transmission in conventional single-mode optical fiber. The virtual transparency in the fiber required for soliton transmission, over 15 complete periods, was achieved by using an ultralong Raman fiber laser amplification scheme. Optical soliton pulse duration, pulse bandwidth, and peak intensity are shown to remain constant along the transmission length. Frequency-resolved optical gating spectrograms and numerical simulations confirm the observed optical soliton dynamics.

Generation of triangular pulses in normally dispersive fibre

In this scheme, nonlinearity and dispersion in the NDF lead to various reshaping processes of an initial, conventional pulse according to the chirping value and power level at the input of the fibre. In particular, we have observed that triangular-shaped pulses can be generated for sufficiently high energies and a positive initial chirp parameter. In our experiments, 2.8 ps-FWHM, transform-limited pulses generated from a mode-locked fibre laser source at a repetition rate of 1.25 GHz were pre-chirped by propagating the pulses through different lengths of standard mono-mode fibre. The chirped pulses were then amplified to different power levels before being launched into a 2.3 km section of True Wave fibre (TWF). The corresponding numerically calculated pulse temporal intensity profile and numerical and experimental second-harmonic generation frequency-resolved optical gating (SHG FROG) spectrograms were also derived. In conclusion, we have presented numerical modelling results which show the system design parameters required for the generation of triangular-shaped pulses in a nonlinear NDF, and experimentally demonstrated triangular pulse shaping in conventional NDF.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

Investigating the encoding of visual stimuli by forming neural circuits in the cat primary visual cortex

Contexte La connectomique, ou la cartographie des connexions neuronales, est un champ de recherche des neurosciences évoluant rapidement, promettant des avancées majeures en ce qui concerne la compréhension du fonctionnement cérébral. La formation de circuits neuronaux en réponse à des stimuli environnementaux est une propriété émergente du cerveau. Cependant, la connaissance que nous avons de la nature précise de ces réseaux est encore limitée. Au niveau du cortex visuel, qui est l’aire cérébrale la plus étudiée, la manière dont les informations se transmettent de neurone en neurone est une question qui reste encore inexplorée. Cela nous invite à étudier l’émergence des microcircuits en réponse aux stimuli visuels. Autrement dit, comment l’interaction entre un stimulus et une assemblée cellulaire est-elle mise en place et modulée? Méthodes En réponse à la présentation de grilles sinusoïdales en mouvement, des ensembles neuronaux ont été enregistrés dans la couche II/III (aire 17) du cortex visuel primaire de chats anesthésiés, à l’aide de multi-électrodes en tungstène. Des corrélations croisées ont été effectuées entre l’activité de chacun des neurones enregistrés simultanément pour mettre en évidence les liens fonctionnels de quasi-synchronie (fenêtre de ± 5 ms sur les corrélogrammes croisés corrigés). Ces liens fonctionnels dévoilés indiquent des connexions synaptiques putatives entre les neurones. Par la suite, les histogrammes peri-stimulus (PSTH) des neurones ont été comparés afin de mettre en évidence la collaboration synergique temporelle dans les réseaux fonctionnels révélés. Enfin, des spectrogrammes dépendants du taux de décharges entre neurones ou stimulus-dépendants ont été calculés pour observer les oscillations gamma dans les microcircuits émergents. Un indice de corrélation (Rsc) a également été calculé pour les neurones connectés et non connectés. Résultats Les neurones liés fonctionnellement ont une activité accrue durant une période de 50 ms contrairement aux neurones fonctionnellement non connectés. Cela suggère que les connexions entre neurones mènent à une synergie de leur inter-excitabilité. En outre, l’analyse du spectrogramme dépendant du taux de décharge entre neurones révèle que les neurones connectés ont une plus forte activité gamma que les neurones non connectés durant une fenêtre d’opportunité de 50ms. L’activité gamma de basse-fréquence (20-40 Hz) a été associée aux neurones à décharge régulière (RS) et l’activité de haute fréquence (60-80 Hz) aux neurones à décharge rapide (FS). Aussi, les neurones fonctionnellement connectés ont systématiquement un Rsc plus élevé que les neurones non connectés. Finalement, l’analyse des corrélogrammes croisés révèle que dans une assemblée neuronale, le réseau fonctionnel change selon l’orientation de la grille. Nous démontrons ainsi que l’intensité des relations fonctionnelles dépend de l’orientation de la grille sinusoïdale. Cette relation nous a amené à proposer l’hypothèse suivante : outre la sélectivité des neurones aux caractères spécifiques du stimulus, il y a aussi une sélectivité du connectome. En bref, les réseaux fonctionnels «signature » sont activés dans une assemblée qui est strictement associée à l’orientation présentée et plus généralement aux propriétés des stimuli. Conclusion Cette étude souligne le fait que l’assemblée cellulaire, plutôt que le neurone, est l'unité fonctionnelle fondamentale du cerveau. Cela dilue l'importance du travail isolé de chaque neurone, c’est à dire le paradigme classique du taux de décharge qui a été traditionnellement utilisé pour étudier l'encodage des stimuli. Cette étude contribue aussi à faire avancer le débat sur les oscillations gamma, en ce qu'elles surviennent systématiquement entre neurones connectés dans les assemblées, en conséquence d’un ajout de cohérence. Bien que la taille des assemblées enregistrées soit relativement faible, cette étude suggère néanmoins une intrigante spécificité fonctionnelle entre neurones interagissant dans une assemblée en réponse à une stimulation visuelle. Cette étude peut être considérée comme une prémisse à la modélisation informatique à grande échelle de connectomes fonctionnels.

A vueltas con la naturaleza del cambio fonético-fonológico: los casos de Nj y Lj

Las etapas del cambio fonético-fonológico han sido descritas desde hace décadas, especialmente desde un punto de vista articulatorio y casi siempre partiendo de los testimonios escritos de que se podía disponer. No obstante, recientemente han ido surgiendo nuevas teorías que defienden que el cambio puede ser explicado a través del estudio de la variación y los procesos fonéticos propios del habla actual, puesto que ambos están relacionados con fenómenos de hipo (e hiper) articulación y, a la postre, de coarticulación. Una de ellas es la Fonología Evolutiva (Blevins 2004), aun cuando no ofrece una explicación satisfactoria para la difusión del cambio. En este estudio, se ha recurrido a estas teorías para esclarecer las causas de la evolución de dos contextos de yod segunda: /nj/ y /lj/, que llevaron a la fonologización de // y //, en un primer estadio de la historia del español.

A Quantitative analysis of pulsed signals emitted by wild bottlenose dolphins

Common bottlenose dolphins (Tursiops truncatus), produce a wide variety of vocal emissions for communication and echolocation, of which the pulsed repertoire has been the most difficult to categorize. Packets of high repetition, broadband pulses are still largely reported under a general designation of burst-pulses, and traditional attempts to classify these emissions rely mainly in their aural characteristics and in graphical aspects of spectrograms. Here, we present a quantitative analysis of pulsed signals emitted by wild bottlenose dolphins, in the Sado estuary, Portugal (2011-2014), and test the reliability of a traditional classification approach. Acoustic parameters (minimum frequency, maximum frequency, peak frequency, duration, repetition rate and inter-click-interval) were extracted from 930 pulsed signals, previously categorized using a traditional approach. Discriminant function analysis revealed a high reliability of the traditional classification approach (93.5% of pulsed signals were consistently assigned to their aurally based categories). According to the discriminant function analysis (Wilk's Λ = 0.11, F3, 2.41 = 282.75, P < 0.001), repetition rate is the feature that best enables the discrimination of different pulsed signals (structure coefficient = 0.98). Classification using hierarchical cluster analysis led to a similar categorization pattern: two main signal types with distinct magnitudes of repetition rate were clustered into five groups. The pulsed signals, here described, present significant differences in their time-frequency features, especially repetition rate (P < 0.001), inter-click-interval (P < 0.001) and duration (P < 0.001). We document the occurrence of a distinct signal type-short burst-pulses, and highlight the existence of a diverse repertoire of pulsed vocalizations emitted in graded sequences. The use of quantitative analysis of pulsed signals is essential to improve classifications and to better assess the contexts of emission, geographic variation and the functional significance of pulsed signals.

Síntese e caracterização do poli(ácido láctico) para potencial uso em sistemas de liberação controlada de fármacos

With the advances in medicine, life expectancy of the world population has grown considerably in recent decades. Studies have been performed in order to maintain the quality of life through the development of new drugs and new surgical procedures. Biomaterials is an example of the researches to improve quality of life, and its use goes from the reconstruction of tissues and organs affected by diseases or other types of failure, to use in drug delivery system able to prolong the drug in the body and increase its bioavailability. Biopolymers are a class of biomaterials widely targeted by researchers since they have ideal properties for biomedical applications, such as high biocompatibility and biodegradability. Poly (lactic acid) (PLA) is a biopolymer used as a biomaterial and its monomer, lactic acid, is eliminated by the Krebs Cycle (citric acid cycle). It is possible to synthesize PLA through various synthesis routes, however, the direct polycondensation is cheaper due the use of few steps of polymerization. In this work we used experimental design (DOE) to produce PLAs with different molecular weight from the direct polycondensation of lactic acid, with characteristics suitable for use in drug delivery system (DDS). Through the experimental design it was noted that the time of esterification, in the direct polycondensation, is the most important stage to obtain a higher molecular weight. The Fourier Transform Infrared (FTIR) spectrograms obtained were equivalent to the PLAs available in the literature. Results of Differential Scanning Calorimetry (DSC) showed that all PLAs produced are semicrystalline with glass transition temperatures (Tgs) ranging between 36 - 48 °C, and melting temperatures (Tm) ranging from 117 to 130 °C. The PLAs molecular weight characterized from Size Exclusion Chromatography (SEC), varied from 1000 to 11,000 g/mol. PLAs obtained showed a fibrous morphology characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM)