Modelos de crescimento animal para tempos irregulares

Resumo: O objetivo deste trabalho foi propor modelos que considerem estrutura irregular dos dados e avaliá-los em relação a modelos utilizados com tempos regulares. Foram considerados os modelos de crescimento Gompertz, Logístico e Von Bertalanffy com estruturas regular e irregular para os erros. A metodologia foi exemplificada com o uso de dados reais e simulados. Foram utilizados 16 pesos médios de 160 animais da raça Hereford, com pesagens do nascimento até aproximadamente 2 anos de idade. Para cada modelo, os parâmetros do melhor ajuste foram utilizados para simulação. O ajuste dos modelos melhora quando a estrutura original dos dados é levada em consideração, com redução na soma de quadrados dos resíduos e no valor do critério de Akaike.

Paediatric bi-ventricular external assist device based on artificial muscles

Objective: Existing VADs are single-ventricle pumps needing anticoagulation. We developed a bi ventricular external assist device that reproduces the physiological heart muscle movement completely avoiding anticoagulants. Methods: The device has a carbon fibre skeleton fitting a 30-40 kg patient's heart, to which a Nitinol based artificial muscle is connected. The artificial muscle wraps both ventricles. The strength of the Nitinol fibres is amplified by a pivot articulation in contact with the ventricle wall. The fibres are electrically driven and a dedicated control unit has been developed. We assessed hemodynamic performances of this device using a previously described dedicated bench test. Volume ejected and pressure gradient has been measured with afterload ranging from 25 to 50mmHg. Results: With anafterload of 50mmHg the system has an ejection fraction (EF) of 10% on the right side and 8% on the left side. The system is able to generate a systolic ejection of 5,5 ml on the right side and 4,4 ml on the left side. With anafterload of 25mmHg the results are reduced of about 20%. The activation frequency is 80/minute resulting in a total volume displacement of 440 ml/minute on the right side and 352 ml/minute on the left side. Conclusions: The artificial muscle follows Starling's law as the ejected volume increases when afterload increases. These preliminary studies confirmed the possibility of improving the EF of a failing heart using artificial muscle for external cardiac compression. This device could be helpful in weaning CPB and/or for short-term cardio-circulatory support in paediatric population with cardiac failure.

Developmental critical period in genetic redox dysregulation: animal and human studies in schizophrenia

Converging evidence favors an abnormal susceptibility to oxidative stress in schizophrenia. Decreased levels of glutathione (GSH), the major cellular antioxidant and redox regulator, was observed in cerebrospinal-fluid and prefrontal cortex of patients. Importantly, abnormal GSH synthesis of genetic origin was observed: Two case-control studies showed an association with a GAG trinucleotide repeat (TNR) polymorphism in the GSH key synthesizing enzyme glutamate-cysteine-ligase (GCL) catalytic subunit (GCLC) gene. The most common TNR genotype 7/7 was more frequent in controls, whereas the rarest TNR genotype 8/8 was three times more frequent in patients. The disease associated genotypes (35% of patients) correlated with decreased GCLC protein, GCL activity and GSH content. Similar GSH system anomalies were observed in early psychosis patients. Such redox dysregulation combined with environmental stressors at specific developmental stages could underlie structural and functional connectivity anomalies. In pharmacological and knock-out (KO) models, GSH deficit induces anomalies analogous to those reported in patients. (a) morphology: spine density and GABA-parvalbumine immunoreactivity (PV-I) were decreased in anterior cingulate cortex. KO mice showed delayed cortical PV-I at PD10. This effect is exacerbated in mice with increased DA from PD5-10. KO mice exhibit cortical impairment in myelin and perineuronal net known to modulate PV connectivity. (b) physiology: In cultured neurons, NMDA response are depressed by D2 activation. In hippocampus, NMDA-dependent synaptic plasticity is impaired and kainate induced g-oscillations are reduced in parallel to PV-I. (c) cognition: low GSH models show increased sensitivity to stress, hyperactivity, abnormal object recognition, olfactory integration and social behavior. In a clinical study, GSH precursor N-acetyl cysteine (NAC) as add on therapy, improves the negative symptoms and decreases the side effects of antipsychotics. In an auditory oddball paradigm, NAC improves the mismatched negativity, an evoked potential related to pre-attention and to NMDA receptors function. In summary, clinical and experimental evidence converge to demonstrate that a genetically induced dysregulation of GSH synthesis combined with environmental insults in early development represent a major risk factor contributing to the development of schizophrenia

Moderate hypercapnia exerts beneficial effects on splanchnic energy metabolism during endotoxemia.

PURPOSE: Low tidal volume ventilation and permissive hypercapnia are required in patients with sepsis complicated by ARDS. The effects of hypercapnia on tissue oxidative metabolism in this setting are unknown. We therefore determined the effects of moderate hypercapnia on markers of systemic and splanchnic oxidative metabolism in an animal model of endotoxemia. METHODS: Anesthetized rats maintained at a PaCO(2) of 30, 40 or 60 mmHg were challenged with endotoxin. A control group (PaCO(2) 40 mmHg) received isotonic saline. Hemodynamic variables, arterial lactate, pyruvate, and ketone bodies were measured at baseline and after 4 h. Tissue adenosine triphosphate (ATP) and lactate were measured in the small intestine and the liver after 4 h. RESULTS: Endotoxin resulted in low cardiac output, increased lactate/pyruvate ratio and decreased ketone body ratio. These changes were not influenced by hypercapnia, but were more severe with hypocapnia. In the liver, ATP decreased and lactate increased independently from PaCO(2) after endotoxin. In contrast, the drop of ATP and the rise in lactate triggered by endotoxin in the intestine were prevented by hypercapnia. CONCLUSIONS: During endotoxemia in rats, moderate hypercapnia prevents the deterioration of tissue energetics in the intestine.

Polinização natural e artificial da cherimóia (Annona cherimola Mill.) no Estado de São Paulo

Para estudar o método de polinização da cherimóia (Annona cherimola Mill.) que produza frutos em maior quantidade e melhor qualidade, instalou-se experimento em Pedra Bela - SP, a 1150 metros de altitude. As plantas eram de pé-franco, de 20 anos de idade. O experimento foi realizado em dois períodos, tendo o primeiro se iniciado em novembro de 1999 e finalizado em junho de 2000; o segundo iniciou-se em novembro de 2000 e encerrado em junho de 2001. A montagem do experimento foi efetuada no delineamento de blocos ao acaso, com 3 tratamentos e 12 repetições. Os tratamentos foram os seguintes: 1) polinização natural; 2) polinização manual cruzada; 3) autopolinização (flores ensacadas). As plantas dos blocos foram polinizadas em diferentes dias. Avaliaram-se o vingamento dos frutos 10 dias após a polinização e a quantidade dos frutos com conformação perfeita ou defeituosa aos 40 dias. Após a colheita, os frutos foram pesados individualmente. Foram também amostrados dois frutos de cada bloco (em 1999) e três (em 2000), para as seguintes determinações: massa das sementes e da polpa, número de sementes por 100 gramas de polpa. A polinização artificial proporcionou maior vingamento de frutos (61,2% e 50,4%) em relação à polinização natural (19,6% e 3,3%), nos anos de 1999 e 2000, respectivamente. Foi mais efetiva quando realizada sob condições de temperatura variando de 17 ºC até 22 ºC e umidade relativa do ar entre 70 e 80 %. Verificou-se também aumento da porcentagem de frutos perfeitos (em 2000), da massa do fruto e do índice de sementes/100 g de polpa dos frutos polinizados artificialmente em relação aos polinizados naturalmente.

Efeito de horários de polinização artificial no pegamento e qualidade de frutos de pinha (Annona squamosa L.)

O Brasil tem se destacado como grande produtor de frutas, especialmente a pinha. A cultura é encontrada desde o norte do país até o estado de São Paulo. Atualmente, o cultivo desta fruteira se espalhou, com a ocorrência de grandes áreas em vários estados brasileiros. A polinização inadequada é um dos fatores limitantes na produção comercial destes frutos. Com o objetivo de estudar os efeitos da polinização artificial foram utilizadas 20 plantas provenientes de um pomar comercial de pinha localizado no município de Nova Porteirinha, Minas Gerais. As flores foram polinizadas no estádio de fêmea por meio do uso de um pincel número dois. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado. Os tratamentos foram compostos de seis horários de polinização (5, 6, 7, 8, 9 e 10 horas), com cinco repetições, utilizando-se 10 flores por parcela. Foram avaliados a porcentagem de pegamento dos frutos, o comprimento, o diâmetro e o peso dos frutos, a porcentagem de frutos desuniformes, o peso da casca, polpa e sementes, o número de sementes e o teor de sólidos solúveis totais. Os melhores tratamentos para as características de peso de frutos e porcentagem de pegamento foram obtidos entre 6 e 10 horas. O teor de sólidos solúveis totais não foi afetado. Foram detectadas correlações positivas e significativas para os seguintes pares de caracteres: peso de fruto e diâmetro e peso de fruto e peso de casca.

Artificial evolution on network structures : how time and space influence dynamics

Abstract The main objective of this work is to show how the choice of the temporal dimension and of the spatial structure of the population influences an artificial evolutionary process. In the field of Artificial Evolution we can observe a common trend in synchronously evolv¬ing panmictic populations, i.e., populations in which any individual can be recombined with any other individual. Already in the '90s, the works of Spiessens and Manderick, Sarma and De Jong, and Gorges-Schleuter have pointed out that, if a population is struc¬tured according to a mono- or bi-dimensional regular lattice, the evolutionary process shows a different dynamic with respect to the panmictic case. In particular, Sarma and De Jong have studied the selection pressure (i.e., the diffusion of a best individual when the only selection operator is active) induced by a regular bi-dimensional structure of the population, proposing a logistic modeling of the selection pressure curves. This model supposes that the diffusion of a best individual in a population follows an exponential law. We show that such a model is inadequate to describe the process, since the growth speed must be quadratic or sub-quadratic in the case of a bi-dimensional regular lattice. New linear and sub-quadratic models are proposed for modeling the selection pressure curves in, respectively, mono- and bi-dimensional regu¬lar structures. These models are extended to describe the process when asynchronous evolutions are employed. Different dynamics of the populations imply different search strategies of the resulting algorithm, when the evolutionary process is used to solve optimisation problems. A benchmark of both discrete and continuous test problems is used to study the search characteristics of the different topologies and updates of the populations. In the last decade, the pioneering studies of Watts and Strogatz have shown that most real networks, both in the biological and sociological worlds as well as in man-made structures, have mathematical properties that set them apart from regular and random structures. In particular, they introduced the concepts of small-world graphs, and they showed that this new family of structures has interesting computing capabilities. Populations structured according to these new topologies are proposed, and their evolutionary dynamics are studied and modeled. We also propose asynchronous evolutions for these structures, and the resulting evolutionary behaviors are investigated. Many man-made networks have grown, and are still growing incrementally, and explanations have been proposed for their actual shape, such as Albert and Barabasi's preferential attachment growth rule. However, many actual networks seem to have undergone some kind of Darwinian variation and selection. Thus, how these networks might have come to be selected is an interesting yet unanswered question. In the last part of this work, we show how a simple evolutionary algorithm can enable the emrgence o these kinds of structures for two prototypical problems of the automata networks world, the majority classification and the synchronisation problems. Synopsis L'objectif principal de ce travail est de montrer l'influence du choix de la dimension temporelle et de la structure spatiale d'une population sur un processus évolutionnaire artificiel. Dans le domaine de l'Evolution Artificielle on peut observer une tendence à évoluer d'une façon synchrone des populations panmictiques, où chaque individu peut être récombiné avec tout autre individu dans la population. Déjà dans les année '90, Spiessens et Manderick, Sarma et De Jong, et Gorges-Schleuter ont observé que, si une population possède une structure régulière mono- ou bi-dimensionnelle, le processus évolutionnaire montre une dynamique différente de celle d'une population panmictique. En particulier, Sarma et De Jong ont étudié la pression de sélection (c-à-d la diffusion d'un individu optimal quand seul l'opérateur de sélection est actif) induite par une structure régulière bi-dimensionnelle de la population, proposant une modélisation logistique des courbes de pression de sélection. Ce modèle suppose que la diffusion d'un individu optimal suit une loi exponentielle. On montre que ce modèle est inadéquat pour décrire ce phénomène, étant donné que la vitesse de croissance doit obéir à une loi quadratique ou sous-quadratique dans le cas d'une structure régulière bi-dimensionnelle. De nouveaux modèles linéaires et sous-quadratique sont proposés pour des structures mono- et bi-dimensionnelles. Ces modèles sont étendus pour décrire des processus évolutionnaires asynchrones. Différentes dynamiques de la population impliquent strategies différentes de recherche de l'algorithme résultant lorsque le processus évolutionnaire est utilisé pour résoudre des problèmes d'optimisation. Un ensemble de problèmes discrets et continus est utilisé pour étudier les charactéristiques de recherche des différentes topologies et mises à jour des populations. Ces dernières années, les études de Watts et Strogatz ont montré que beaucoup de réseaux, aussi bien dans les mondes biologiques et sociologiques que dans les structures produites par l'homme, ont des propriétés mathématiques qui les séparent à la fois des structures régulières et des structures aléatoires. En particulier, ils ont introduit la notion de graphe sm,all-world et ont montré que cette nouvelle famille de structures possède des intéressantes propriétés dynamiques. Des populations ayant ces nouvelles topologies sont proposés, et leurs dynamiques évolutionnaires sont étudiées et modélisées. Pour des populations ayant ces structures, des méthodes d'évolution asynchrone sont proposées, et la dynamique résultante est étudiée. Beaucoup de réseaux produits par l'homme se sont formés d'une façon incrémentale, et des explications pour leur forme actuelle ont été proposées, comme le preferential attachment de Albert et Barabàsi. Toutefois, beaucoup de réseaux existants doivent être le produit d'un processus de variation et sélection darwiniennes. Ainsi, la façon dont ces structures ont pu être sélectionnées est une question intéressante restée sans réponse. Dans la dernière partie de ce travail, on montre comment un simple processus évolutif artificiel permet à ce type de topologies d'émerger dans le cas de deux problèmes prototypiques des réseaux d'automates, les tâches de densité et de synchronisation.

Effect of growth selection on morphology in Pirenaica cattle

Twelve variables were identified to define morphology in 109 calves sired by eight Pirenaica bulls widely used in artificial insemination. The effect of selection for weight at 210 days of age (W210) was detected from the regression coefficient between the 12 variables and the selection index for W210 used in the breeding plan. Unbiased estimates of the genetic correlated responses on the morphology were obtained without previously estimating the genetic correlation among traits. In Pirenaica cattle, selection for W210 increased slaughter live weight, chest depth and corporal length. The expected changes on height (withers, back and rump), rump width and thoracic perimeter were lower but positive and statistically significant.

Florescimento e frutificação do maracujazeiro-amarelo submetido à iluminação artificial, irrigação e sombreamento

O fotoperíodo, a temperatura do ar e a umidade do solo são fatores determinantes na produção do maracujazeiro-amarelo (Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Deg). A sua baixa produção no período de agosto a novembro é conseqüência do não-florescimento e frutificação em função das condições climáticas. O trabalho teve por objetivo estudar a iluminação artificial associada ou não à irrigação, no florescimento e frutificação do maracujazeiro-amarelo. Compararam-se quatro sistemas de produção, combinando-se: iluminação artificial/irrigação/sombreamento; iluminação artificial/irrigação; iluminação artificial/sombreamento; iluminação artificial, e um tratamento-testemunha, em condições naturais. Os tratamentos foram submetidos a três diferentes épocas de iluminação (12 de abril, 27 de abril e 12 de maio). O experimento foi conduzido na área da Escola Técnica Agrícola de Adamantina-SP, na região da Alta Paulista, no período de abril a novembro de 1997. De acordo com os resultados, a iluminação artificial com e sem irrigação aumentou o número de flores, o número e a produção de frutos por área do maracujazeiro-amarelo. A irrigação não alterou o florescimento, a frutificação e a produtividade em maracujazeiro iluminado, mas reduziu o número de flores em ambiente sombreado. O sombreamento com e sem irrigação reduziu o número de flores. O tratamento iluminado/irrigado/sombreado aumentou a porcentagem de vingamento de frutos. O florescimento, a frutificação e a produção por área não foram significativamente alterados pelas diferentes épocas de iluminação.