Topological Complexity and Predictability in the Dynamics of a Tumor Growth Model with Shilnikov's Chaos

Dynamical systems modeling tumor growth have been investigated to determine the dynamics between tumor and healthy cells. Recent theoretical investigations indicate that these interactions may lead to different dynamical outcomes, in particular to homoclinic chaos. In the present study, we analyze both topological and dynamical properties of a recently characterized chaotic attractor governing the dynamics of tumor cells interacting with healthy tissue cells and effector cells of the immune system. By using the theory of symbolic dynamics, we first characterize the topological entropy and the parameter space ordering of kneading sequences from one-dimensional iterated maps identified in the dynamics, focusing on the effects of inactivation interactions between both effector and tumor cells. The previous analyses are complemented with the computation of the spectrum of Lyapunov exponents, the fractal dimension and the predictability of the chaotic attractors. Our results show that the inactivation rate of effector cells by the tumor cells has an important effect on the dynamics of the system. The increase of effector cells inactivation involves an inverse Feigenbaum (i.e. period-halving bifurcation) scenario, which results in the stabilization of the dynamics and in an increase of dynamics predictability. Our analyses also reveal that, at low inactivation rates of effector cells, tumor cells undergo strong, chaotic fluctuations, with the dynamics being highly unpredictable. Our findings are discussed in the context of tumor cells potential viability.

Polycyclic aromatic hydrocarbon levels in three pelagic fish species from Atlantic Ocean: inter-specific and inter-season comparisons and assessment of potential public health risks

The concentrations of 18 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) were determined in three commercially valuable fish species (sardine, Sardina pilchardus; chub mackerel, Scomber japonicus; and horse mackerel, Trachurus trachurus) from the Atlantic Ocean. Specimens were collected seasonally during 2007–2009. Only low molecular weight PAHs were detected, namely, naphthalene, acenaphthene, fluorene and phenanthrene. Chub mackerel (1.80–19.90 microg/kg ww) revealed to be significantly more contaminated than horse mackerel (2.73–10.0 microg/kg ww) and sardine (2.29–14.18 microg/kg ww). Inter-specific and inter-season comparisons of PAHs bioaccumulation were statistically assessed. The more relevant statistical correlations were observed between PAH amounts and total fat content (significant positive relationships, p < 0.05), and season (sardine displayed higher amounts in autumn–winter while the mackerel species showed globally the inverse behavior). The health risks by consumption of these species were assessed and shown to present no threat to public health concerning PAH intakes.

Dietary patterns and risk of oral cancer: a case-control study in São Paulo, Brazil

OBJECTIVE: To analyze the association between dietary patterns and oral cancer. METHODS: The study, part of a Latin American multicenter hospital-based case-control study, was conducted in São Paulo, Southeastern Brazil, between November 1998 and March 2002 and included 366 incident cases of oral cancer and 469 controls, frequency-matched with cases by sex and age. Dietary data were collected using a food frequency questionnaire. The risk associated with the intake of food groups defined a posteriori, through factor analysis (called factors), was assessed. The first factor, labeled "prudent," was characterized by the intake of vegetables, fruit, cheese, and poultry. The second factor, "traditional," consisted of the intake of rice, pasta, pulses, and meat. The third factor, "snacks," was characterized as the intake of bread, butter, salami, cheese, cakes, and desserts. The fourth, "monotonous," was inversely associated with the intake of fruit, vegetables and most other food items. Factor scores for each component retained were calculated for cases and controls. After categorization of factor scores into tertiles according to the distribution of controls, odds ratios and 95% confidence intervals were calculated using unconditional multiple logistic regression. RESULTS: "Traditional" factor showed an inverse association with cancer (OR=0.51; 95% CI: 0.32; 0.81, p-value for trend 0.14), whereas "monotonous" was positively associated with the outcome (OR=1.78; 95% CI: 1.78; 2.85, p-value for trend <0.001). CONCLUSIONS: The study data suggest that the traditional Brazilian diet, consisting of rice and beans plus moderate amounts of meat, may confer protection against oral cancer, independently of any other risk factors such as alcohol intake and smoking.

O comportamento dos ajustes posturais antecipatórios na tibio-társica na sequência de levantar em indivíduos com doença de Parkinson

Introdução: A sequência de movimento de sentado para de pé (SPP) exige um elevado controlo postural (CP). Em indivíduos com doença de Parkinson (DP), os circuitos que envolvem os ajustes posturais antecipatórios (APA’s) parecem estar afetados, refletindo-se numa diminuição do CP com repercussões nesta sequência de movimento. Objetivo: Avaliar o comportamento dos APA’s na tibio-társica na sequência de movimento SPP em indivíduos com DP. Métodos: Recorreu-se ao estudo de 4 casos com DP, com tempo de evolução entre os 3 e 17 anos, objeto de uma intervenção de fisioterapia baseada nos princípios do Conceito de Bobath durante 12 semanas. Antes (M0) e após (M1) a intervenção procedeu-se ao registo eletromiográfico dos músculos tibial anterior (TA) e solear (SOL) bilateralmente e durante a sequência de SPP. Adicionalmente foram também utilizadas a Escala de Equilíbrio de Berg, a Modified Falls Efficacy Scale (MFES) e a Classificação Internacional de Funcionalidade (CIF), para, indiretamente, averiguar o impacto funcional da reorganização dos APA’s. Resultados: Em M0 os resultados sugerem uma diminuição APA’s, uma vez que se observou: 1) diferentes tempos de ativação do TA e do SOL entre membros e 2) uma ativação prévia do SOL ao TA para os participantes A, C e D. Em M1, observou-se uma aproximação ao comtemplado para os APA’s para a maioria dos indivíduos. Os resultados na escala de Berg e MFES, de M0 para M1, sugerem um aumento do equilíbrio e da capacidade de confiança na maioria dos participantes (A, 21/42 pontos, B manteve a pontuação final 31 pontos, C, 50/54 pontos e D 45/53 pontos na escala de Berg; A, 30/43 pontos, B, 21/18 pontos, C, 70/68 pontos e D, 40/64 pontos na MFES;). Também se observaram melhorias nas atividades e participação da CIF. Conclusão: nos indivíduos em estudo verificou-se, de uma forma geral, uma modificação no sentido da aproximação do período comtemplado para os APA’s, em M1. Nos sujeitos A, C, e D verificou-se uma modificação do tempo de activação do SOL em função da actividade do TA em M1. No individuo B, à esquerda não se verificou o mesmo comportamento, verificou-se a activação inversa do SOL ao TA.

Efeito da razão de submersão sobre os parâmetros hidrodinâmicos de uma coluna de recirculação de líquido através de um tubo exterior

No trabalho realizado nesta tese, procedeu-se ao estudo hidrodinâmico de uma coluna de borbulhamento de recirculação externa do líquido (CREL), que permitiu ampliar o conhecimento já existente sobre este tipo de colunas. Para realizar este estudo utilizaram-se líquidos viscosos Newtonianos, nomeadamente soluções aquosas de glicerina com viscosidades entre 0,007 e 0,522 Pa.s. Para a gama de caudais de ar injectados, 1,5x10-5 até 1,35x10-4 m3/s, o ar ascendia ao longo da coluna de borbulhamento sob a forma de bolhas tubulares. Após a realização dos ensaios, verificou-se que o regime de escoamento do líquido entre bolhas tubulares variou desde o tipo laminar até transição (1,9

Sistema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas

A presente dissertação apresenta uma solução para o problema de modelização tridimensional de galerias subterrâneas. O trabalho desenvolvido emprega técnicas provenientes da área da robótica móvel para obtenção um sistema autónomo móvel de modelização, capaz de operar em ambientes não estruturados sem acesso a sistemas de posicionamento global, designadamente GPS. Um sistema de modelização móvel e autónomo pode ser bastante vantajoso, pois constitui um método rápido e simples de monitorização das estruturas e criação de representações virtuais das galerias com um elevado nível de detalhe. O sistema de modelização desloca-se no interior dos túneis para recolher informações sensoriais sobre a geometria da estrutura. A tarefa de organização destes dados com vista _a construção de um modelo coerente, exige um conhecimento exacto do percurso praticado pelo sistema, logo o problema de localização da plataforma sensorial tem que ser resolvido. A formulação de um sistema de localização autónoma tem que superar obstáculos que se manifestam vincadamente nos ambientes underground, tais como a monotonia estrutural e a já referida ausência de sistemas de posicionamento global. Neste contexto, foi abordado o conceito de SLAM (Simultaneous Loacalization and Mapping) para determinação da localização da plataforma sensorial em seis graus de liberdade. Seguindo a abordagem tradicional, o núcleo do algoritmo de SLAM consiste no filtro de Kalman estendido (EKF { Extended Kalman Filter ). O sistema proposto incorpora métodos avançados do estado da arte, designadamente a parametrização em profundidade inversa (Inverse Depth Parametrization) e o método de rejeição de outliers 1-Point RANSAC. A contribuição mais importante do método por nós proposto para o avanço do estado da arte foi a fusão da informação visual com a informação inercial. O algoritmo de localização foi testado com base em dados reais, adquiridos no interior de um túnel rodoviário. Os resultados obtidos permitem concluir que, ao fundir medidas inerciais com informações visuais, conseguimos evitar o fenómeno de degeneração do factor de escala, comum nas aplicações de localização através de sistemas puramente monoculares. Provámos simultaneamente que a correcção de um sistema de localização inercial através da consideração de informações visuais é eficaz, pois permite suprimir os desvios de trajectória que caracterizam os sistemas de dead reckoning. O algoritmo de modelização, com base na localização estimada, organiza no espaço tridimensional os dados geométricos adquiridos, resultando deste processo um modelo em nuvem de pontos, que posteriormente _e convertido numa malha triangular, atingindo-se assim uma representação mais realista do cenário original.

Divulgação sobre dispêndios de pesquisa e desenvolvimento em Portugal no ano de 2011: uma análise do PSI20

Mestrado em Contabilidade

The impact of financial disclosures in the measurement of notional interest rate swaps in the period of 2007-2012

Mestrado em Contabilidade

Avaliação da performance empresarial: o economic value added (EVA®) e a sua relação com o valor da empresa

Mestrado em Contabilidade e Gestão das Instituições Financeiras

Cálculo flexível e o raciocínio quantitativo aditivo em alunos dos 1.º e 2.º anos

Esta comunicação insere-se no Projeto “Pensamento numérico e cálculo flexível: Aspetos críticos”. Começa por discutir o que se entende por flexibilidade de cálculo e raciocínio quantitativo aditivo, discutindo depois os resultados de entrevistas individuais realizadas com quatro alunos (dois do 1.º ano e dois do 2.º ano) quando lhes foram propostas tarefas onde aqueles aspetos estavam presentes. Trata-se de um estudo exploratório cujo principal objetivo é compreender o raciocínio dos alunos quando resolvem tarefas numéricas envolvendo situações aditivas, e ainda identificar aspetos associados à flexibilidade de cálculo e ao raciocínio quantitativo. Os resultados mostram que, no caso dos alunos do 1.º ano, o seu desempenho parece estar relacionado com o seu desenvolvimento do sentido do número e com as relações que dominam. Para os alunos do 2.º ano, o raciocínio inversivo constituiu um aspeto crítico, que conseguiram mobilizar depois de superadas as dificuldades iniciais. Os resultados sugerem, ainda, que estes alunos concebem a diferença como uma relação invariante numérica.

High Performance Multi-Standard Architecture for DCT Computation in H.264/AVC High Profile and HEVC Codecs

A new high performance architecture for the computation of all the DCT operations adopted in the H.264/AVC and HEVC standards is proposed in this paper. Contrasting to other dedicated transform cores, the presented multi-standard transform architecture is supported on a completely configurable, scalable and unified structure, that is able to compute not only the forward and the inverse 8×8 and 4×4 integer DCTs and the 4×4 and 2×2 Hadamard transforms defined in the H.264/AVC standard, but also the 4×4, 8×8, 16×16 and 32×32 integer transforms adopted in HEVC. Experimental results obtained using a Xilinx Virtex-7 FPGA demonstrated the superior performance and hardware efficiency levels provided by the proposed structure, which outperforms its more prominent related designs by at least 1.8 times. When integrated in a multi-core embedded system, this architecture allows the computation, in real-time, of all the transforms mentioned above for resolutions as high as the 8k Ultra High Definition Television (UHDTV) (7680×4320 @ 30fps).

Relationship of milk intake and physical activity to abdominal obesity among adolescents

Background: Diet and physical activity (PA) are recognized as important factors to prevent abdominal obesity (AO), which is strongly associated with chronic diseases. Some studies have reported an inverse association between milk consumption and AO. Objective: This study examined the association between milk intake, PA and AO in adolescents. Methods: A cross-sectional study was conducted with 1209 adolescents, aged 15–18 from the Azorean Archipelago, Portugal in 2008. AO was defined by a waist circumference at or above the 90th percentile. Adolescent food intake was measured using a semi-quantitative food frequency questionnaire, and milk intake was categorized as ‘low milk intake’ (<2 servings per day) or ‘high milk intake’ ( 2 servings per day). PA was assessed via a self-report questionnaire, and participants were divided into active (>10 points) and low-active groups ( 10 points) on the basis of their reported PA. They were then divided into four smaller groups, according to milk intake and PA: (i) low milk intake/low active; (ii) low milk intake/active; (iii) high milk intake/low active and (iv) high milk intake/active. The association between milk intake, PA and AO was evaluated using logistic regression analysis, and the results were adjusted for demographic, body mass index, pubertal stage and dietary confounders. Results: In this study, the majority of adolescents consumed semi-skimmed or skimmed milk (92.3%). The group of adolescents with high level of milk intake and active had a lower proportion of AO than did other groups (low milk intake/low active: 34.2%; low milk intake/active: 26.9%; high milk intake/low active: 25.7%; high milk intake/active: 21.9%, P = 0.008). After adjusting for confounders, low-active and active adolescents with high levels of milk intake were less likely to have AO, compared with low-active adolescents with low milk intake (high milk intake/low active, odds ratio [OR] = 0.412, 95% confidence intervals [CI]: 0.201– 0.845; high milk intake/active adolescents, OR = 0.445, 95% CI: 0.235–0.845).Conclusion: High milk intake seems to have a protective effect on AO, regardless of PA level

Desenvolvimento do sistema de controlo de um braço robotizado e respetiva interface com o utilizador

A robótica tem evoluído de forma significativa nos últimos anos e passa a ser indispensável em várias aplicações nas áreas da engenharia, aeronáutica, medicina, entre outras. O estado da arte do presente trabalho está dividido em duas partes, uma que aborda vários aspetos relacionados com a robótica e outra com os aspetos da fundamentação matemática por de trás da robótica, porque para controlar o robô é necessário implementar expressões matemáticas para o poder controlar. Neste trabalho é apresentado um sistema de controlo do braço robótico MENTOR e o desenvolvimento de uma interface para o utilizador. Para o controlo do braço robótico foi necessário calcular a cinemática direta e inversa, para que se possa obter os ângulos das juntas para uma dada posição ou qual é a posição final do braço robótico para um valor das juntas. O sistema é bastante flexível e foi desenvolvido para ser utilizado essencialmente para aprendizagem de robótica, podendo no entanto ser utilizado em outras aplicações.

Exploring nature profits: development of novel and potent lipophilic antioxidants based on galloylecinnamic hybrids

Phenolic acids are ubiquitous antioxidants accounting for approximately one third of the phenolic compounds in our diet. Their importance was supported by epidemiological studies that suggest an inverse relationship between dietary intake of phenolic antioxidants and the occurrence of diseases, such as cancer and neurodegenerative disorders. However, until now, most of natural antioxidants have limited therapeutic success a fact that could be related with their limited distribution throughout the body and with the inherent difficulties to attain the target sites. The development of phenolic antioxidants based on a hybrid concept and structurally based on natural hydroxybenzoic (gallic acid) and hydroxycinnamic (caffeic acid) scaffolds seems to be a suitable solution to surpass the mentioned drawbacks. Galloylecinnamic hybrids were synthesized and their antioxidant activity as well as partition coefficients and redox potentials evaluated. The structureepropertyeactivity relationship (SPAR) study revealed the existence of a correlation between the redox potentials and antioxidant activity. The galloylecinnamic acid hybrid stands out as the best antioxidant supplementing the effect of a blend of gallic acid plus caffeic acid endorsing the hypothesis that the whole is greater than the sum of the parts. In addition, some hybrid compounds possess an appropriate lipophilicity allowing their application as chain-breaking antioxidant in biomembranes or other type of lipidic systems. Their predicted ADME properties are also in accordance with the general requirements for drug-like compounds. Accordingly, these phenolic hybrids can be seen as potential antioxidants for tackling the oxidative status linked to the neurodegenerative, inflammatory or cancer processes.

Experimental design methodologies for the identification of Michaelis-Menten type kinetics

The main objective of this work was to investigate the application of experimental design techniques for the identification of Michaelis-Menten kinetic parameters. More specifically, this study attempts to elucidate the relative advantages/disadvantages of employing complex experimental design techniques in relation to equidistant sampling when applied to different reactor operation modes. All studies were supported by simulation data of a generic enzymatic process that obeys to the Michaelis-Menten kinetic equation. Different aspects were investigated, such as the influence of the reactor operation mode (batch, fed-batch with pulse wise feeding and fed-batch with continuous feeding) and the experimental design optimality criteria on the effectiveness of kinetic parameters identification. The following experimental design optimality criteria were investigated: 1) minimization of the sum of the diagonal of the Fisher information matrix (FIM) inverse (A-criterion), 2) maximization of the determinant of the FIM (D-criterion), 3) maximization of the smallest eigenvalue of the FIM (E-criterion) and 4) minimization of the quotient between the largest and the smallest eigenvalue (modified E-criterion). The comparison and assessment of the different methodologies was made on the basis of the Cramér-Rao lower bounds (CRLB) error in respect to the parameters vmax and Km of the Michaelis-Menten kinetic equation. In what concerns the reactor operation mode, it was concluded that fed-batch (pulses) is better than batch operation for parameter identification. When the former operation mode is adopted, the vmax CRLB error is lowered by 18.6 % while the Km CRLB error is lowered by 26.4 % when compared to the batch operation mode. Regarding the optimality criteria, the best method was the A-criterion, with an average vmax CRLB of 6.34 % and 5.27 %, for batch and fed-batch (pulses), respectively, while presenting a Km’s CRLB of 25.1 % and 18.1 %, for batch and fed-batch (pulses), respectively. As a general conclusion of the present study, it can be stated that experimental design is justified if the starting parameters CRLB errors are inferior to 19.5 % (vmax) and 45% (Km), for batch processes, and inferior to 42 % and to 50% for fed-batch (pulses) process. Otherwise equidistant sampling is a more rational decision. This conclusion clearly supports that, for fed-batch operation, the use of experimental design is likely to largely improve the identification of Michaelis-Menten kinetic parameters.