Modeling and simulation of bulk gallium nitride power semiconductor devices

Bulk gallium nitride (GaN) power semiconductor devices are gaining significant interest in recent years, creating the need for technology computer aided design (TCAD) simulation to accurately model and optimize these devices. This paper comprehensively reviews and compares different GaN physical models and model parameters in the literature, and discusses the appropriate selection of these models and parameters for TCAD simulation. 2-D drift-diffusion semi-classical simulation is carried out for 2.6 kV and 3.7 kV bulk GaN vertical PN diodes. The simulated forward current-voltage and reverse breakdown characteristics are in good agreement with the measurement data even over a wide temperature range.

Towards a Virtual-Acoustic String Instrument

In acoustic instruments, the controller and the sound producing system often are one and the same object. If virtualacoustic instruments are to be designed to not only simulate the vibrational behaviour of a real-world counterpart but also to inherit much of its interface dynamics, it would make sense that the physical form of the controller is similar to that of the emulated instrument. The specific physical model configuration discussed here reconnects a (silent) string controller with a modal synthesis string resonator across the real and virtual domains by direct routing of excitation signals and model parameters. The excitation signals are estimated in their original force-like form via careful calibration of the sensor, making use of adaptive filtering techniques to design an appropriate inverse filter. In addition, the excitation position is estimated from sensors mounted under the legs of the bridges on either end of the prototype string controller. The proposed methodology is explained and exemplified with preliminary results obtained with a number of off-line experiments.

Nanoindentation Relaxation Study and Micromechanics of Cement-Based Materials

Ce travail évalue le comportement mécanique des matériaux cimentaires à différentes échelles de distance. Premièrement, les propriétés mécaniques du béton produit avec un bioplastifiant à base de microorganismes efficaces (EM) sont etudiées par nanoindentation statistique, et comparées aux propriétés mécaniques du béton produit avec un superplastifiant ordinaire (SP). Il est trouvé que l’ajout de bioplastifiant à base de produit EM améliore la résistance des C–S–H en augmentant la cohésion et la friction des nanograins solides. L’analyse statistique des résultats d’indentation suggère que le bioplastifiant à base de produit EM inhibe la précipitation des C–S–H avec une plus grande fraction volumique solide. Deuxièmement, un modèle multi-échelles à base micromécanique est dérivé pour le comportement poroélastique de la pâte de ciment au jeune age. L’approche proposée permet d’obtenir les propriétés poroélastiques requises pour la modélisation du comportoment mécanique partiellement saturé des pâtes de ciment viellissantes. Il est montré que ce modèle prédit le seuil de percolation et le module de Young non drainé de façon conforme aux données expérimentales. Un metamodèle stochastique est construit sur la base du chaos polynomial pour propager l’incertitude des paramètres du modèle à travers plusieurs échelles de distance. Une analyse de sensibilité est conduite par post-traitement du metamodèle pour des pâtes de ciment avec ratios d’eau sur ciment entre 0.35 et 0.70. Il est trouvé que l’incertitude sous-jacente des propriétés poroélastiques équivalentes est principalement due à l’énergie d’activation des aluminates de calcium au jeune age et, plus tard, au module élastique des silicates de calcium hydratés de basse densité.

Risque de prix et décisions de production et d'exportation : le cas de l'agriculture au Québec

Cette thèse porte sur l’effet du risque de prix sur la décision des agriculteurs et les transformateurs québécois. Elle se divise en trois chapitres. Le premier chapitre revient sur la littérature. Le deuxième chapitre examine l’effet du risque de prix sur la production de trois produits, à savoir le maïs grain, la viande de porc et la viande d’agneau dans la province Québec. Le dernier chapitre est centré sur l’analyse de changement des préférences du transformateur québécois de porc pour ce qui est du choix de marché. Le premier chapitre vise à montrer l’importance de l’effet du risque du prix sur la quantité produite par les agriculteurs, tel que mis en évidence par la littérature. En effet, la littérature révèle l’importance du risque de prix à l’exportation sur le commerce international. Le deuxième chapitre est consacré à l’étude des facteurs du risque (les anticipations des prix et la volatilité des prix) dans la fonction de l’offre. Un modèle d’hétéroscédasticité conditionnelle autorégressive généralisée (GARCH) est utilisé afin de modéliser ces facteurs du risque. Les paramètres du modèle sont estimés par la méthode de l’Information Complète Maximum Vraisemblance (FIML). Les résultats empiriques montrent l’effet négatif de la volatilité du prix sur la production alors que la prévisibilité des prix a un effet positif sur la quantité produite. Comme attendu, nous constatons que l’application du programme d’assurance-stabilisation des revenus agricoles (ASRA) au Québec induit une plus importante sensibilité de l’offre par rapport au prix effectif (le prix incluant la compensation de l’ASRA) que par rapport au prix du marché. Par ailleurs, l’offre est moins sensible au prix des intrants qu’au prix de l’output. La diminution de l’aversion au risque de producteur est une autre conséquence de l’application de ce programme. En outre, l’estimation de la prime marginale relative au risque révèle que le producteur du maïs est le producteur le moins averse au risque (comparativement à celui de porc ou d’agneau). Le troisième chapitre consiste en l’analyse du changement de préférence du transformateur québécois du porc pour ce qui est du choix de marché. Nous supposons que le transformateur a la possibilité de fournir les produits sur deux marchés : étranger et local. Le modèle théorique explique l’offre relative comme étant une fonction à la fois d’anticipation relative et de volatilité relative des prix. Ainsi, ce modèle révèle que la sensibilité de l’offre relative par rapport à la volatilité relative de prix dépend de deux facteurs : d’une part, la part de l’exportation dans la production totale et d’autre part, l’élasticité de substitution entre les deux marchés. Un modèle à correction d’erreurs est utilisé lors d’estimation des paramètres du modèle. Les résultats montrent l’effet positif et significatif de l’anticipation relative du prix sur l’offre relative à court terme. Ces résultats montrent donc qu’une hausse de la volatilité du prix sur le marché étranger par rapport à celle sur le marché local entraine une baisse de l’offre relative sur le marché étranger à long terme. De plus, selon les résultats, les marchés étranger et local sont plus substituables à long terme qu’à court terme.

Rheological Characterization of Bitumen and Asphalt including the effect of Added-recycled Material

This thesis evaluates the rheological behaviour of asphalt mixtures and the corresponding extracted binders from the mixtures containing different amounts of Reclaimed Asphalt (RA). Generally, the use of RA is limited to certain amounts. The study materials are Stone Mastic Asphalts including a control sample with 0% RA, and other samples with RA rates of 30%, 60% and 100%. Another set of studied mixtures are Asphalt Concretes (AC) types with again a control mix having 0% RA rate and the other mixtures designs containing 30%, 60% and 90% of reclaimed asphalt which also contain additives. In addition to the bitumen samples extracted from asphalt mixes, there are bitumen samples directly extracted from the original RA. To characterize the viscoelastic behaviour of the binders, Dynamic Shear Rheometer (DSR) tests were conducted on bitumen specimens. The resulting influence of the RA content in the bituminous binders are illustrated through master curves, black diagrams and Cole-Cole plots with regressing these experimental data by the application of the analogical 2S2P1D and the analytical CA model. The advantage of the CA model is in its limited number of parameters and thus is a simple model to use. The 2S2P1D model is an analogical rheological model for the prediction of the linear viscoelastic properties of both asphalt binders and mixtures. In order to study the influence of RA on mixtures, the Indirect Tensile Test (ITT) has been conducted. The master curves of different mixture samples are evaluated by regressing the test data points to a sigmoidal function and subsequently by comparing the master curves, the influence of RA materials is studied. The thesis also focusses on the applicability and also differences of CA model and 2S2P1D model for bitumen samples and the sigmoid function for the mixtures and presents the influence of the RA rate on the investigated model parameters.

Probabilistic Graphical Modelling for Software Product Lines: A Frameweork for Modeling and Reasoning under Uncertainty

This work provides a holistic investigation into the realm of feature modeling within software product lines. The work presented identifies limitations and challenges within the current feature modeling approaches. Those limitations include, but not limited to, the dearth of satisfactory cognitive presentation, inconveniency in scalable systems, inflexibility in adapting changes, nonexistence of predictability of models behavior, as well as the lack of probabilistic quantification of model’s implications and decision support for reasoning under uncertainty. The work in this thesis addresses these challenges by proposing a series of solutions. The first solution is the construction of a Bayesian Belief Feature Model, which is a novel modeling approach capable of quantifying the uncertainty measures in model parameters by a means of incorporating probabilistic modeling with a conventional modeling approach. The Bayesian Belief feature model presents a new enhanced feature modeling approach in terms of truth quantification and visual expressiveness. The second solution takes into consideration the unclear support for the reasoning under the uncertainty process, and the challenging constraint satisfaction problem in software product lines. This has been done through the development of a mathematical reasoner, which was designed to satisfy the model constraints by considering probability weight for all involved parameters and quantify the actual implications of the problem constraints. The developed Uncertain Constraint Satisfaction Problem approach has been tested and validated through a set of designated experiments. Profoundly stating, the main contributions of this thesis include the following: • Develop a framework for probabilistic graphical modeling to build the purported Bayesian belief feature model. • Extend the model to enhance visual expressiveness throughout the integration of colour degree variation; in which the colour varies with respect to the predefined probabilistic weights. • Enhance the constraints satisfaction problem by the uncertainty measuring of the parameters truth assumption. • Validate the developed approach against different experimental settings to determine its functionality and performance.

Caractérisation des propriétés mécaniques de la pâte de carbone à 150°C dans le but d’optimiser la mise en forme des anodes utilisées dans les cuves Hall-Héroult

Les anodes de carbone sont des éléments consommables servant d’électrode dans la réaction électrochimique d’une cuve Hall-Héroult. Ces dernières sont produites massivement via une chaine de production dont la mise en forme est une des étapes critiques puisqu’elle définit une partie de leur qualité. Le procédé de mise en forme actuel n’est pas pleinement optimisé. Des gradients de densité importants à l’intérieur des anodes diminuent leur performance dans les cuves d’électrolyse. Encore aujourd’hui, les anodes de carbone sont produites avec comme seuls critères de qualité leur densité globale et leurs propriétés mécaniques finales. La manufacture d’anodes est optimisée de façon empirique directement sur la chaine de production. Cependant, la qualité d’une anode se résume en une conductivité électrique uniforme afin de minimiser les concentrations de courant qui ont plusieurs effets néfastes sur leur performance et sur les coûts de production d’aluminium. Cette thèse est basée sur l’hypothèse que la conductivité électrique de l’anode n’est influencée que par sa densité considérant une composition chimique uniforme. L’objectif est de caractériser les paramètres d’un modèle afin de nourrir une loi constitutive qui permettra de modéliser la mise en forme des blocs anodiques. L’utilisation de la modélisation numérique permet d’analyser le comportement de la pâte lors de sa mise en forme. Ainsi, il devient possible de prédire les gradients de densité à l’intérieur des anodes et d’optimiser les paramètres de mise en forme pour en améliorer leur qualité. Le modèle sélectionné est basé sur les propriétés mécaniques et tribologiques réelles de la pâte. La thèse débute avec une étude comportementale qui a pour objectif d’améliorer la compréhension des comportements constitutifs de la pâte observés lors d’essais de pressage préliminaires. Cette étude est basée sur des essais de pressage de pâte de carbone chaude produite dans un moule rigide et sur des essais de pressage d’agrégats secs à l’intérieur du même moule instrumenté d’un piézoélectrique permettant d’enregistrer les émissions acoustiques. Cette analyse a précédé la caractérisation des propriétés de la pâte afin de mieux interpréter son comportement mécanique étant donné la nature complexe de ce matériau carboné dont les propriétés mécaniques sont évolutives en fonction de la masse volumique. Un premier montage expérimental a été spécifiquement développé afin de caractériser le module de Young et le coefficient de Poisson de la pâte. Ce même montage a également servi dans la caractérisation de la viscosité (comportement temporel) de la pâte. Il n’existe aucun essai adapté pour caractériser ces propriétés pour ce type de matériau chauffé à 150°C. Un moule à paroi déformable instrumenté de jauges de déformation a été utilisé pour réaliser les essais. Un second montage a été développé pour caractériser les coefficients de friction statique et cinétique de la pâte aussi chauffée à 150°C. Le modèle a été exploité afin de caractériser les propriétés mécaniques de la pâte par identification inverse et pour simuler la mise en forme d’anodes de laboratoire. Les propriétés mécaniques de la pâte obtenues par la caractérisation expérimentale ont été comparées à celles obtenues par la méthode d’identification inverse. Les cartographies tirées des simulations ont également été comparées aux cartographies des anodes pressées en laboratoire. La tomodensitométrie a été utilisée pour produire ces dernières cartographies de densité. Les résultats des simulations confirment qu’il y a un potentiel majeur à l’utilisation de la modélisation numérique comme outil d’optimisation du procédé de mise en forme de la pâte de carbone. La modélisation numérique permet d’évaluer l’influence de chacun des paramètres de mise en forme sans interrompre la production et/ou d’implanter des changements coûteux dans la ligne de production. Cet outil permet donc d’explorer des avenues telles la modulation des paramètres fréquentiels, la modification de la distribution initiale de la pâte dans le moule, la possibilité de mouler l’anode inversée (upside down), etc. afin d’optimiser le processus de mise en forme et d’augmenter la qualité des anodes.

Modélisation de l'évolution hydroclimatique des flux et stocks d'eau verte et d'eau bleue du bassin versant de la Garonne

La gestion intégrée de la ressource en eau implique de distinguer les parcours de l’eau qui sont accessibles aux sociétés de ceux qui ne le sont pas. Les cheminements de l’eau sont nombreux et fortement variables d’un lieu à l’autre. Il est possible de simplifier cette question en s’attardant plutôt aux deux destinations de l’eau. L’eau bleue forme les réserves et les flux dans l’hydrosystème : cours d’eau, nappes et écoulements souterrains. L’eau verte est le flux invisible de vapeur d’eau qui rejoint l’atmosphère. Elle inclut l’eau consommée par les plantes et l’eau dans les sols. Or, un grand nombre d’études ne portent que sur un seul type d’eau bleue, en ne s’intéressant généralement qu’au devenir des débits ou, plus rarement, à la recharge des nappes. Le portrait global est alors manquant. Dans un même temps, les changements climatiques viennent impacter ce cheminement de l’eau en faisant varier de manière distincte les différents composants de cycle hydrologique. L’étude réalisée ici utilise l’outil de modélisation SWAT afin de réaliser le suivi de toutes les composantes du cycle hydrologique et de quantifier l’impact des changements climatiques sur l’hydrosystème du bassin versant de la Garonne. Une première partie du travail a permis d’affiner la mise en place du modèle pour répondre au mieux à la problématique posée. Un soin particulier a été apporté à l’utilisation de données météorologiques sur grille (SAFRAN) ainsi qu’à la prise en compte de la neige sur les reliefs. Le calage des paramètres du modèle a été testé dans un contexte differential split sampling, en calant puis validant sur des années contrastées en terme climatique afin d’appréhender la robustesse de la simulation dans un contexte de changements climatiques. Cette étape a permis une amélioration substantielle des performances sur la période de calage (2000-2010) ainsi que la mise en évidence de la stabilité du modèle face aux changements climatiques. Par suite, des simulations sur une période d’un siècle (1960-2050) ont été produites puis analysées en deux phases : i) La période passée (1960-2000), basée sur les observations climatiques, a servi de période de validation à long terme du modèle sur la simulation des débits, avec de très bonnes performances. L’analyse des différents composants hydrologiques met en évidence un impact fort sur les flux et stocks d’eau verte, avec une diminution de la teneur en eau des sols et une augmentation importante de l’évapotranspiration. Les composantes de l’eau bleue sont principalement perturbées au niveau du stock de neige et des débits qui présentent tous les deux une baisse substantielle. ii) Des projections hydrologiques ont été réalisées (2010-2050) en sélectionnant une gamme de scénarios et de modèles climatiques issus d’une mise à l’échelle dynamique. L’analyse de simulation vient en bonne part confirmer les conclusions tirées de la période passée : un impact important sur l’eau verte, avec toujours une baisse de la teneur en eau des sols et une augmentation de l’évapotranspiration potentielle. Les simulations montrent que la teneur en eau des sols pendant la période estivale est telle qu’elle en vient à réduire les flux d’évapotranspiration réelle, mettant en évidence le possible déficit futur des stocks d’eau verte. En outre, si l’analyse des composantes de l’eau bleue montre toujours une diminution significative du stock de neige, les débits semblent cette fois en hausse pendant l’automne et l’hiver. Ces résultats sont un signe de l’«accélération» des composantes d’eau bleue de surface, probablement en relation avec l’augmentation des évènements extrêmes de précipitation. Ce travail a permis de réaliser une analyse des variations de la plupart des composantes du cycle hydrologique à l’échelle d’un bassin versant, confirmant l’importance de prendre en compte toutes ces composantes pour évaluer l’impact des changements climatiques et plus largement des changements environnementaux sur la ressource en eau.

Solar magnetic carpet I: simulation of synthetic magnetograms

This paper describes a new 2D model for the photospheric evolution of the magnetic carpet. It is the first in a series of papers working towards constructing a realistic 3D non-potential model for the interaction of small-scale solar magnetic fields. In the model, the basic evolution of the magnetic elements is governed by a supergranular flow profile. In addition, magnetic elements may evolve through the processes of emergence, cancellation, coalescence and fragmentation. Model parameters for the emergence of bipoles are based upon the results of observational studies. Using this model, several simulations are considered, where the range of flux with which bipoles may emerge is varied. In all cases the model quickly reaches a steady state where the rates of emergence and cancellation balance. Analysis of the resulting magnetic field shows that we reproduce observed quantities such as the flux distribution, mean field, cancellation rates, photospheric recycle time and a magnetic network. As expected, the simulation matches observations more closely when a larger, and consequently more realistic, range of emerging flux values is allowed (4×1016 - 1019 Mx). The model best reproduces the current observed properties of the magnetic carpet when we take the minimum absolute flux for emerging bipoles to be 4×1016 Mx. In future, this 2D model will be used as an evolving photospheric boundary condition for 3D non-potential modeling.

Dynamic fator Models for bivariate Count Data: an application to fire activity

The study of forest re activity, in its several aspects, is essencial to understand the phenomenon and to prevent environmental public catastrophes. In this context the analysis of monthly number of res along several years is one aspect to have into account in order to better comprehend this tematic. The goal of this work is to analyze the monthly number of forest res in the neighboring districts of Aveiro and Coimbra, Portugal, through dynamic factor models for bivariate count series. We use a bayesian approach, through MCMC methods, to estimate the model parameters as well as to estimate the common latent factor to both series.

A Generalized Methodology to Characterize Composite Materials for Pyrolysis Models

The predictive capabilities of computational fire models have improved in recent years such that models have become an integral part of many research efforts. Models improve the understanding of the fire risk of materials and may decrease the number of expensive experiments required to assess the fire hazard of a specific material or designed space. A critical component of a predictive fire model is the pyrolysis sub-model that provides a mathematical representation of the rate of gaseous fuel production from condensed phase fuels given a heat flux incident to the material surface. The modern, comprehensive pyrolysis sub-models that are common today require the definition of many model parameters to accurately represent the physical description of materials that are ubiquitous in the built environment. Coupled with the increase in the number of parameters required to accurately represent the pyrolysis of materials is the increasing prevalence in the built environment of engineered composite materials that have never been measured or modeled. The motivation behind this project is to develop a systematic, generalized methodology to determine the requisite parameters to generate pyrolysis models with predictive capabilities for layered composite materials that are common in industrial and commercial applications. This methodology has been applied to four common composites in this work that exhibit a range of material structures and component materials. The methodology utilizes a multi-scale experimental approach in which each test is designed to isolate and determine a specific subset of the parameters required to define a material in the model. Data collected in simultaneous thermogravimetry and differential scanning calorimetry experiments were analyzed to determine the reaction kinetics, thermodynamic properties, and energetics of decomposition for each component of the composite. Data collected in microscale combustion calorimetry experiments were analyzed to determine the heats of complete combustion of the volatiles produced in each reaction. Inverse analyses were conducted on sample temperature data collected in bench-scale tests to determine the thermal transport parameters of each component through degradation. Simulations of quasi-one-dimensional bench-scale gasification tests generated from the resultant models using the ThermaKin modeling environment were compared to experimental data to independently validate the models.

Down scaling to regional assessment of greenhouse gas emissions to enable consistency in accounting for emissions reduction projects and national inventory accounts for northern beef production in Australia

This paper explores the effect of using regional data for livestock attributes on estimation of greenhouse gas (GHG) emissions for the northern beef industry in Australia, compared with using state/territory-wide values, as currently used in Australia’s national GHG inventory report. Regional GHG emissions associated with beef production are reported for 21 defined agricultural statistical regions within state/territory jurisdictions. A management scenario for reduced emissions that could qualify as an Emissions Reduction Fund (ERF) project was used to illustrate the effect of regional level model parameters on estimated abatement levels. Using regional parameters, instead of state level parameters, for liveweight (LW), LW gain and proportion of cows lactating and an expanded number of livestock classes, gives a 5.2% reduction in estimated emissions (range +12% to –34% across regions). Estimated GHG emissions intensity (emissions per kilogram of LW sold) varied across the regions by up to 2.5-fold, ranging from 10.5 kg CO2-e kg–1 LW sold for Darling Downs, Queensland, through to 25.8 kg CO2-e kg–1 LW sold for the Pindan and North Kimberley, Western Australia. This range was driven by differences in production efficiency, reproduction rate, growth rate and survival. This suggests that some regions in northern Australia are likely to have substantial opportunities for GHG abatement and higher livestock income. However, this must be coupled with the availability of management activities that can be implemented to improve production efficiency; wet season phosphorus (P) supplementation being one such practice. An ERF case study comparison showed that P supplementation of a typical-sized herd produced an estimated reduction of 622 t CO2-e year–1, or 7%, compared with a non-P supplemented herd. However, the different model parameters used by the National Inventory Report and ERF project means that there was an anomaly between the herd emissions for project cattle excised from the national accounts (13 479 t CO2-e year–1) and the baseline herd emissions estimated for the ERF project (8 896 t CO2-e year–1) before P supplementation was implemented. Regionalising livestock model parameters in both ERF projects and the national accounts offers the attraction of being able to more easily and accurately reflect emissions savings from this type of emissions reduction project in Australia’s national GHG accounts.

Investigating disease persistence in host vector systems: dengue as a case study

The investigation of pathogen persistence in vector-borne diseases is important in different ecological and epidemiological contexts. In this thesis, I have developed deterministic and stochastic models to help investigating the pathogen persistence in host-vector systems by using efficient modelling paradigms. A general introduction with aims and objectives of the studies conducted in the thesis are provided in Chapter 1. The mathematical treatment of models used in the thesis is provided in Chapter 2 where the models are found locally asymptotically stable. The models used in the rest of the thesis are based on either the same or similar mathematical structure studied in this chapter. After that, there are three different experiments that are conducted in this thesis to study the pathogen persistence. In Chapter 3, I characterize pathogen persistence in terms of the Critical Community Size (CCS) and find its relationship with the model parameters. In this study, the stochastic versions of two epidemiologically different host-vector models are used for estimating CCS. I note that the model parameters and their algebraic combination, in addition to the seroprevalence level of the host population, can be used to quantify CCS. The study undertaken in Chapter 4 is used to estimate pathogen persistence using both deterministic and stochastic versions of a model with seasonal birth rate of the vectors. Through stochastic simulations we investigate the pattern of epidemics after the introduction of an infectious individual at different times of the year. The results show that the disease dynamics are altered by the seasonal variation. The higher levels of pre-existing seroprevalence reduces the probability of invasion of dengue. In Chapter 5, I considered two alternate ways to represent the dynamics of a host-vector model. Both of the approximate models are investigated for the parameter regions where the approximation fails to hold. Moreover, three metrics are used to compare them with the Full model. In addition to the computational benefits, these approximations are used to investigate to what degree the inclusion of the vector population in the dynamics of the system is important. Finally, in Chapter 6, I present the summary of studies undertaken and possible extensions for the future work.

Investigation of multisensory processing and structural brain differences in Autism Spectrum Disorder

This thesis is an investigation of structural brain abnormalities, as well as multisensory and unisensory processing deficits in autistic traits and Autism Spectrum Disorder (ASD). To achieve this, structural and functional magnetic resonance imaging (fMRI) and psychophysical techniques were employed. ASD is a neurodevelopmental condition which is characterised by the social communication and interaction deficits, as well as repetitive patterns of behaviour, interests and activities. These traits are thought to be present in a typical population. The Autism Spectrum Quotient questionnaire (AQ) was developed to assess the prevalence of autistic traits in the general population. Von dem Hagen et al. (2011) revealed a link between AQ with white matter (WM) and grey matter (GM) volume (using voxel-based-morphometry). However, their findings revealed no difference in GM in areas associated with social cognition. Cortical thickness (CT) measurements are known to be a more direct measure of cortical morphology than GM volume. Therefore, Chapter 2 investigated the relationship between AQ scores and CT in the same sample of participants. This study showed that AQ scores correlated with CT in the left temporo-occipital junction, left posterior cingulate, right precentral gyrus and bilateral precentral sulcus, in a typical population. These areas were previously associated with structural and functional differences in ASD. Thus the findings suggest, to some extent, autistic traits are reflected in brain structure - in the general population. The ability to integrate auditory and visual information is crucial to everyday life, and results are mixed regarding how ASD influences audiovisual integration. To investigate this question, Chapter 3 examined the Temporal Integration Window (TIW), which indicates how precisely sight and sound need to be temporally aligned so that a unitary audiovisual event can be perceived. 26 adult males with ASD and 26 age and IQ-matched typically developed males were presented with flash-beep (BF), point-light drummer, and face-voice (FV) displays with varying degrees of asynchrony and asked to make Synchrony Judgements (SJ) and Temporal Order Judgements (TOJ). Analysis of the data included fitting Gaussian functions as well as using an Independent Channels Model (ICM) to fit the data (Garcia-Perez & Alcala-Quintana, 2012). Gaussian curve fitting for SJs showed that the ASD group had a wider TIW, but for TOJ no group effect was found. The ICM supported these results and model parameters indicated that the wider TIW for SJs in the ASD group was not due to sensory processing at the unisensory level, but rather due to decreased temporal resolution at a decisional level of combining sensory information. Furthermore, when performing TOJ, the ICM revealed a smaller Point of Subjective Simultaneity (PSS; closer to physical synchrony) in the ASD group than in the TD group. Finding that audiovisual temporal processing is different in ASD encouraged us to investigate the neural correlates of multisensory as well as unisensory processing using functional magnetic resonance imaging fMRI. Therefore, Chapter 4 investigated audiovisual, auditory and visual processing in ASD of simple BF displays and complex, social FV displays. During a block design experiment, we measured the BOLD signal when 13 adults with ASD and 13 typically developed (TD) age-sex- and IQ- matched adults were presented with audiovisual, audio and visual information of BF and FV displays. Our analyses revealed that processing of audiovisual as well as unisensory auditory and visual stimulus conditions in both the BF and FV displays was associated with reduced activation in ASD. Audiovisual, auditory and visual conditions of FV stimuli revealed reduced activation in ASD in regions of the frontal cortex, while BF stimuli revealed reduced activation the lingual gyri. The inferior parietal gyrus revealed an interaction between stimulus sensory condition of BF stimuli and group. Conjunction analyses revealed smaller regions of the superior temporal cortex (STC) in ASD to be audiovisual sensitive. Against our predictions, the STC did not reveal any activation differences, per se, between the two groups. However, a superior frontal area was shown to be sensitive to audiovisual face-voice stimuli in the TD group, but not in the ASD group. Overall this study indicated differences in brain activity for audiovisual, auditory and visual processing of social and non-social stimuli in individuals with ASD compared to TD individuals. These results contrast previous behavioural findings, suggesting different audiovisual integration, yet intact auditory and visual processing in ASD. Our behavioural findings revealed audiovisual temporal processing deficits in ASD during SJ tasks, therefore we investigated the neural correlates of SJ in ASD and TD controls. Similar to Chapter 4, we used fMRI in Chapter 5 to investigate audiovisual temporal processing in ASD in the same participants as recruited in Chapter 4. BOLD signals were measured while the ASD and TD participants were asked to make SJ on audiovisual displays of different levels of asynchrony: the participants’ PSS, audio leading visual information (audio first), visual leading audio information (visual first). Whereas no effect of group was found with BF displays, increased putamen activation was observed in ASD participants compared to TD participants when making SJs on FV displays. Investigating SJ on audiovisual displays in the bilateral superior temporal gyrus (STG), an area involved in audiovisual integration (see Chapter 4), we found no group differences or interaction between group and levels of audiovisual asynchrony. The investigation of different levels of asynchrony revealed a complex pattern of results indicating a network of areas more involved in processing PSS than audio first and visual first, as well as areas responding differently to audio first compared to video first. These activation differences between audio first and video first in different brain areas are constant with the view that audio leading and visual leading stimuli are processed differently.

Investigação do efeito de analgésicos no pós-operatório de ratos WISTAR submetidos ao modelo de cirurgia esteriotáxica

A dor é um fenômeno que induz alterações fisiológicas que alteram e que podem até mesmo invalidar os resultados de um experimento. Nos protocolos de cirurgia estereotáxica (SS) em roedores não é comum a utilização de analgésicos no pósoperatório, sob o argumento de que os mesmos interferem nos resultados. Nosso objetivo foi investigar o efeito da administração de analgésicos no pós-operatório de ratos submetidos ao modelo de SS. Os parâmetros avaliados foram mudanças na ingestão de ração, no peso dos animais, possíveis alterações comportamentais e a astrogliose reativa. A cirurgia foi realizada nas coordenadas referentes ao estriado esquerdo. Foram utilizados ratos Wistar machos. O tramadol foi administrado a cada 12 h e o carprofeno a cada 24 h, ambos até os animais completarem 72 h de pós-operatório. O peso da ração mostra que todos os animais que sofreram cirurgia comeram significativamente menos do que os grupos Ctrl nos tempos 48 e 72 h após a SS. Quando o peso dos animais foi avaliado, os grupos SS+TM e SS+CP perderam significativamente mais peso do que os grupos Ctrl. Os testes comportamentais não apresentaram diferença estatística. Nosso estudo mostra que, para os parâmetros avaliados, não houve prejuízo aos animais que receberam analgesia após a cirurgia. Assim, concluímos que é possível o uso desses fármacos na rotina dos animais submetidos ao modelo de SS