The biological sense of smell: olfactory search behavior and a metabolic view for olfactory perception

Part I of the thesis describes the olfactory searching and scanning behaviors of rats in a wind tunnel, and a detailed movement analysis of terrestrial arthropod olfactory scanning behavior. Olfactory scanning behaviors in rats may be a behavioral correlate to hippocampal place cell activity.

Part II focuses on the organization of olfactory perception, what it suggests about a natural order for chemicals in the environment, and what this in tum suggests about the organization of the olfactory system. A model of odor quality space (analogous to the "color wheel") is presented. This model defines relationships between odor qualities perceived by human subjects based on a quantitative similarity measure. Compounds containing Carbon, Nitrogen, or Sulfur elicit odors that are contiguous in this odor representation, which thus allows one to predict the broad class of odor qualities a compound is likely to elicit. Based on these findings, a natural organization for olfactory stimuli is hypothesized: the order provided by the metabolic process. This hypothesis is tested by comparing compounds that are structurally similar, perceptually similar, and metabolically similar in a psychophysical cross-adaptation paradigm. Metabolically similar compounds consistently evoked shifts in odor quality and intensity under cross-adaptation, while compounds that were structurally similar or perceptually similar did not. This suggests that the olfactory system may process metabolically similar compounds using the same neural pathways, and that metabolic similarity may be the fundamental metric about which olfactory processing is organized. In other words, the olfactory system may be organized around a biological basis.

The idea of a biological basis for olfactory perception represents a shift in how olfaction is understood. The biological view has predictive power while the current chemical view does not, and the biological view provides explanations for some of the most basic questions in olfaction, that are unanswered in the chemical view. Existing data do not disprove a biological view, and are consistent with basic hypotheses that arise from this viewpoint.

Parents aspiration and youth perception to sustainable fisheries development in Kainji Lake basin

Artisanal fisheries development in Nigeria, like in any other developing country of the world is characterized by subsistence level of operation using dugout canoe and paddle. This implies that parents and children constituted the labour in use since they only struggle for the upkeep of the family. A total of 240 questionnaires were used to solicit information from the respondents. This total was divided into 120 each for both parents and the youths respectively. Simple descriptive statistics such as frequency distribution and percentages were used to analyze their responses. Parents have strong aspiration for their children to succeed them hence, 78.3% of the parents expressed their aspiration for succession by the younger ones while 83.3% of parents tend to support their aspiration with persuasive strategies such as allowing their children to partake in fishing activities at will. On the part of the youth over 70% of them perceived fishing as a viable business where they can succeed their parents provided government can come to their aid in form of active involvement in the development of rural fisheries. It is therefore believed that fisheries development could achieve rapid improvement if the aspiration of the parents is balanced with perception of the youth and the government meets their expectation

Complex behavior and perception in Drosophila emerges from iterative feedback-regulated reflexes

For a hungry fruit fly, locating and landing on a fermenting fruit where it can feed, find mates, and lay eggs, is an essential and difficult task requiring the integration of both olfactory and visual cues. Understanding how flies accomplish this will help provide a comprehensive ethological context for the expanding knowledge of their neural circuits involved in processing olfaction and vision, as well as inspire novel engineering solutions for control and estimation in computationally limited robotic applications. In this thesis, I use novel high throughput methods to develop a detailed overview of how flies track odor plumes, land, and regulate flight speed. Finally, I provide an example of how these insights can be applied to robotic applications to simplify complicated estimation problems. To localize an odor source, flies exhibit three iterative, reflex-driven behaviors. Upon encountering an attractive plume, flies increase their flight speed and turn upwind using visual cues. After losing the plume, flies begin zigzagging crosswind, again using visual cues to control their heading. After sensing an attractive odor, flies become more attracted to small visual features, which increases their chances of finding the plume source. Their changes in heading are largely controlled by open-loop maneuvers called saccades, which they direct towards and away from visual features. If a fly decides to land on an object, it begins to decelerate so as to maintain a stereotypical ratio of expansion to retinal size. Once they reach a stereotypical distance from the target, flies extend their legs in preparation for touchdown. Although it is unclear what cues they use to trigger this behavior, previous studies have indicated that it is likely under visual control. In Chapter 3, I use a nonlinear control theoretic analysis and robotic testbed to propose a novel and putative mechanism for how a fly might visually estimate distance by actively decelerating according to a visual control law. Throughout these behaviors, a common theme is the visual control of flight speed. Using genetic tools I show that the neuromodulator octopamine plays an important role in regulating flight speed, and propose a neural circuit for how this controller might be implemented in the flies brain. Two general biological and engineering principles are evident across my experiments: (1) complex behaviors, such as foraging, can emerge from the interactions of simple independent sensory-motor modules; (2) flies control their behavior in such a way that simplifies complex estimation problems.

A construção do conhecimento acerca do fenômeno das drogas: desafios no ensino crítico e problematizador

O objeto deste estudo foi a percepção dos discentes acerca do processo de ensinagem desenvolvido na abordagem do fenômeno das drogas. Os objetivos foram: 1) Descrever o processo de ensinagem desenvolvido na abordagem do fenômeno das drogas de acordo com a percepção dos discentes; 2) Analisar a construção do conhecimento dos discentes em relação ao fenômeno das drogas a partir das estratégias de ensinagem desenvolvidas; 3) Discutir os nexos entre a abordagem do fenômeno das drogas e a construção do conhecimento na perspectiva discente. Trata-se de uma pesquisa descritiva com abordagem qualitativa. Os dados foram coletados de dezembro/2008 a janeiro/2009, na Faculdade de Enfermagem da UERJ, utilizando-se três grupos focais, constituídos por 19 acadêmicos dos três últimos semestres do curso. O projeto foi aprovado pela Comissão de Ética em Pesquisa da UERJ conforme protocolo n 029.3.2008 e os participantes assinaram Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. Os dados foram tratados por análise de conteúdo segundo Bardin, tendo sido selecionadas 142 Unidades de Registro. Estas foram agrupadas em doze unidades de significação, com suas respectivas quantificações. Em conseqüência formaram-se três categorias: Construindo conhecimento acerca do fenômeno das drogas; A condução docente na construção do conhecimento; O processo de ensinagem na percepção discente. Como o processo de ensinagem consiste em uma prática social que envolve o objeto de estudo, o docente e o discente, a primeira categoria engloba os assuntos pertinentes ao objeto abordado, a segunda se refere ao trabalho docente e a terceira ao discente, complementando as três interfaces do processo de construção do conhecimento. Os resultados evidenciaram que a instituição de ensino desempenha um papel fundamental no meio acadêmico ao utilizarem a metodologia crítica e problematizadora na abordagem do fenômeno das drogas, entretanto, há lacunas a serem preenchidas na construção do conhecimento sobre drogas.

Tastes and odours in potable water:perception versus reality

Tastes and odours are amongst the few water quality standards immediately apparent to a consumer and, as a result, account for most consumer complaints about water quality. Although taste and odour problems can arise from a great many sources, from an operational point of view they are either ”predictable” or ”unpredictable”. The former - which include problems related to actinomycete and algal growth - have a tendency to occur in certain types of water under certain combinations of conditions, whereas the latter - typically chemical spills - can occur anywhere. Long-term control is one option for predictable problems, although biomanipulation on a large scale has had utile success. Detection and avoidance is a more practicable option for both predictable and unpredictable problems, particularly if the distribution network can be serviced from other sources. Where these are not feasible, then water treatment, typically using activated carbon, is possible. In general there is a reasonable understanding of what compounds cause taste and odour problems, and how to treat these. An efficient taste and odour control programme therefore relies ultimately on good management of existing resources. However, a number of problems lie outside the remit of water supply companies and will require more fundamental regulation of activities in the catchment.

A emergência da competência oral como sistema dinâmico, adaptativo e complexo no ensino-aprendizagem de inglês como língua adicional para iniciantes

No âmbito do ensino-aprendizagem de línguas adicionais, pesquisas acerca do desenvolvimento da oralidade têm demonstrado que se trata de um fenômeno multidimensional. Nakatani (2010) mostrou que o domínio de estratégias comunicacionais são indicadores de desempenho linguístico e se relacionam com a proficiência do aprendiz; Kang, Rubin e Pickering (2010) observaram que os traços fonológicos afetam a percepção sobre inteligibilidade e proficiência; Hewitt e Stephenson (2011), e Ahmadian (2012) indicaram que as condições psicológicas individuais interferem na qualidade da produção oral. Escribano (2004) sugeriu que a referência contextual é essencial na construção de sentido; Gao (2011) apontou os benefícios do ensino baseado na construção do sentido, a partir de metáforas conceptuais (LAKOFF e JOHNSON, 1980), codificação dupla (CLARK e PAIVIO, 1991) e esquemas imagéticos (LAKOFF, 1987); e Ellis e Ferreira-Junior (2009) demonstraram que as construções exibem efeitos de recência e priming, afetando o uso da linguagem dos parceiros interacionais. Tais estudos apontam para a natureza complexa da aquisição de L2, mas o fazem dentro do paradigma experimental da psicolinguística. Já Larsen-Freeman (2006), demonstra que a fluência, a precisão e a complexidade desenvolvem-se com o tempo, com alto grau de variabilidade, dentro do paradigma da Teoria da Complexidade. Em viés semelhante, Paiva (2011) observa que os sistemas de Aquisição de Segunda Língua (ASL) são auto-organizáveis. Esses trabalhos, no entanto, não abordaram aprendizes de L2 com proficiência inicial, como pretendo fazer aqui. Tendo como referenciais teóricos a Teoria da Complexidade e a Linguística Cognitiva, o presente trabalho apresenta um estudo de caso, qualitativo-interpretativista, com nuances quantitativos, que discute os processos de adaptação que emergiram na expressão oral de um grupo de aprendizes iniciantes de inglês como língua adicional no contexto vocacional. Parte do entendimento de que na sala de aula vários (sub)sistemas complexos coocorrem, covariando e coadaptando-se em diferentes níveis. A investigação contou com dados transcritos de três avaliações coletados ao longo de 28 horas de aula, no domínio ENTREVISTA DE EMPREGO. Após observar a produção oral das aprendizes, criei uma taxonomia para categorizar as adaptações que ocorreram na sintaxe, semântica, fonologia e pragmática da língua-alvo. Posteriormente organizei as categorias em níveis de prototipicidade (ROSCH et al, 1976) de acordo com as adaptações mais frequentes. Finalmente, avaliei a inteligibilidade de cada elocução, classificando-as em três níveis. A partir desses dados, descrevi como a prática oral dessas participantes emergiu e se desenvolveu ao longo das 28 horas. Os achados comprovam uma das premissas da Linguística Cognitiva ao mostrarem que os níveis de descrição linguística funcionam conjuntamente em prol do sucesso comunicacional. Além disso, demonstram que a função do professor, como discutem LARSEN-FREEMAN e CAMERON (2008), não é gerar uniformidade, mas sim oportunizar vivências que estabeleçam continuidade entre o mundo, o corpo e a mente

Educação e Cibercultura: narrativas de mobilidade ubíqua

A cibercultura, cultura contemporânea mediada pelo digital em rede, potencializada pelos usos dos dispositivos móveis, delineia novas formas de relações: econômicas, sociais, profissionais, políticas, educacionais, trazendo novos contornos à sociedade. Neste contexto, esta dissertação buscou compreender em que medida, a mobilidade dada pelas redes telemáticas sem fio podem ser utilizadas dentro de um contexto educativo, entendendo que esse contexto se dá dentrofora da universidade, nos diversos espaçostempos da cidade. Buscamos, para tanto, articular à pesquisa-formação (Macedo, Santos e Josso) com abordagem multirreferencial (Ardoino), os pressupostos das pesquisas nos dos com os cotidianos (Alves) e criamos, no contexto formativo da disciplina de Didática, da Licenciatura de Pedagogia da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, atos de currículo com os usos dos dispositivos móveis e do digital em rede, em diálogo com os estudos da cibercultura (Lévy, Lemos, Santaella, Santos). Analisando os usos do digital em rede e dos dispositivos móveis no contexto formativo dos estudantes de Didática e suas narrativas, chegamos aos seguintes achados: a) as interfaces sociais definem a percepção do espaço em que estamos assim como as possibilidades de interação comunicacional com os outros; b) a mobilidade dada pelo digital em rede e pelos usos dos dispositivos móveis imprime outras dinâmicas ao como e quando aprenderensinar; c) expandir as estratégias de aprendizagemensino disponíveis por meio do digital em rede aumenta a possibilidade de acesso a conteúdos, informações, reconfigurando o papel da universidade; d) no que tange ao acesso livre à rede, tanto dentro da universidade quanto na cidade, há necessidade de políticas públicas efetivas para a inclusão digital; e) no âmbito da pesquisa-formação, nossa pesquisa contribuiu para a formação de docentes, criando as ambiências pedagógicas necessárias para o desenvolvimento de habilidades e competências para uma gestão mais flexível do conhecimento e dos processos de aprendizagemensino dentrofora da universidade.

Um percurso nacional - 20 anos de estudos sobre altas habilidades / superdotação: a contribuição discente dos programas de pós-graduação

Esta investigação, no campo da produção acadêmica dos programas de pós-graduação de universidades brasileiras, sobre a temática altas habilidades/superdotação, teve como objetivos: mapear um conjunto significativo de trabalhos elaborados sob as formas de tese e dissertação, nas duas últimas décadas; e apresentar as contribuições desses estudos para o atendimento educacional aos portadores de altas habilidades/superdotados. A contextualização teórica da presente pesquisa refere-se à busca de uma teoria mais completa e abrangente sobre a inteligência humana, e da melhor compreensão das altas habilidades/superdotação, mencionando a legislação educacional mais recente sobre o atendimento a esses alunos especiais. A metodologia de pesquisa bibliográfica foi utilizada na sistematização da leitura e releitura dos textos, em vários níveis, para a exploração de seus conteúdos. O objetivo almejado foi a adequada identificação das linhas de pensamento dos autores, procurando-se manter o máximo possível de imparcialidade e respeito a cada um dos posicionamentos. Os assuntos foram categorizados por afinidade temática, em três capítulos, que em sua estrutura apresentam uma introdução, as sínteses descritivas dos trabalhos analisados e uma conclusão. Os resultados alcançados permitiram uma análise elucidativa da produção acadêmica em pauta, nas décadas de 80 e 90, estendendo-se aos anos 2000 e 2001. Sinalizaram evoluções conceituais concernentes às altas habilidades/superdotação. Pontuaram conclusões sobre: a identificação precoce; a estimulação ambiental; a auto-alfabetização precoce; a identificação e atendimento a crianças das classes populares e a preparação de professores; a elaboração de instrumento de observação a ser utilizado pelos professores. Mais conclusões puderam ser registradas em relação a: percepções da escola, pais e professores; percepção de professores universitários; autopercepção e os relacionamentos interpessoais de adultos e jovens adultos; incidentes e comportamentos críticos observados na escola; representação social da escola segundo os alunos; relação professora-aluno portador de altas habilidades; autopercepção e a percepção dos olhares da família, escola e companheiros, por adolescentes. Outras conclusões ainda foram evidenciadas sobre: estratégias educativas para estimulação e identificação de talentos na escola regular, no ensino fundamental e educação infantil; subsídios para a realização escolar no ensino fundamental; a capacidade acadêmica elevada no ensino fundamental; a avaliação de um curso de educação do pensamento por professores participantes. Incluem-se também neste conjunto de resultados: dados históricos sobre a questão das altas habilidades/superdotação; reflexões sobre a profissionalização na área tecnológica; uma crítica ao atendimento educacional aos portadores de altas habilidades/superdotados; e o estudo da trajetória escolar de alunos que receberam atendimento em escolas da rede pública de ensino.

Noções para persuadir e educar: os discursos médico-higiênicos na formação e ofício do professorado primário (1914-1928)

O projeto de higienização, com efeitos sentidos ainda no século XIX, atravessou as primeiras décadas dos novecentos propondo intervenções cada vez mais incisivas na população brasileira, porém pautadas no princípio da educação higiênica. O pressuposto de que era necessário conscientizar e educar higienicamente a população, ao invés de impor apenas a obediência a medidas legislativas, tornou a escola primária um dos principais escopos das iniciativas em proveito da formação de hábitos sadios. Este olhar sobre a escola primária exigiu do professorado o preparo para lidar com tais desafios. Esta dissertação situa- se no âmbito da proposta de refletir acerca da interferência dos discursos e conhecimentos médico-higiênicos na formação e ofício da docência primária. Para tal efeito, tomamos como algumas das principais fontes os compêndios escolares de higiene, endereçados às escolas normais, bem como os programas da disciplina, produzidos para conduzir o ensino na Escola Normal do Distrito Federal. Tendo em vista que este aparato didático-pedagógico, composto pelos compêndios e pela disciplina de Higiene, manteve forte relação com o que se difundiu acerca do professorado primário a respeito de seu papel na campanha higiênica , também fez parte da perspectiva deste estudo o exame dos discursos proferidos nos congressos médicos e educacionais. Tais discursos nos auxiliaram no sentido de perceber a retórica que requisitava o alargamento do papel do professorado primário, no contexto das primeiras décadas do século XX, impulsionando uma suposta adequação do plano de formação docente às emergências da saúde pública. Ademais, as iniciativas voltadas para o aperfeiçoamento dos professores primários, fora das escolas normais, também se expressaram como discursos destas novas atribuições: tratamos dos cursos de aperfeiçoamento em higiene, promovidos por instituições distintas. Tornava-se necessário disciplinar a infância e suscitar nela novos hábitos. Portanto, os professores primários foram convocados a se constituírem braços direitos dos higienistas.

Abundance of harbor porpoise (Phocoena phocoena) in three Alaskan regions, corrected for observer errors due to perception bias and species misidentification, and corrected for animals submerged from view

Estimating the abundance of cetaceans from aerial survey data requires careful attention to survey design and analysis. Once an aerial observer perceives a marine mammal or group of marine mammals, he or she has only a few seconds to identify and enumerate the individuals sighted, as well as to determine the distance to the sighting and record this information. In line-transect survey analyses, it is assumed that the observer has correctly identified and enumerated the group or individual. We describe methods used to test this assumption and how survey data should be adjusted to account for observer errors. Harbor porpoises (Phocoena phocoena) were censused during aerial surveys in the summer of 1997 in Southeast Alaska (9844 km survey effort), in the summer of 1998 in the Gulf of Alaska (10,127 km), and in the summer of 1999 in the Bering Sea (7849 km). Sightings of harbor porpoise during a beluga whale (Phocoena phocoena) survey in 1998 (1355 km) provided data on harbor porpoise abundance in Cook Inlet for the Gulf of Alaska stock. Sightings by primary observers at side windows were compared to an independent observer at a belly window to estimate the probability of misidentification, underestimation of group size, and the probability that porpoise on the surface at the trackline were missed (perception bias, g(0)). There were 129, 96, and 201 sightings of harbor porpoises in the three stock areas, respectively. Both g(0) and effective strip width (the realized width of the survey track) depended on survey year, and g(0) also depended on the visibility reported by observers. Harbor porpoise abundance in 1997–99 was estimated at 11,146 animals for the Southeast Alaska stock, 31,046 animals for the Gulf of Alaska stock, and 48,515 animals for the Bering Sea stock.