O EFEITO DO CONTROLE RESPIRATÓRIO EM VARIÁVEIS ELETROFISIOLÓGICAS DA ATENÇÃO

A prática do ioga tem se tornado cada vez mais popular, não apenas pelos benefícios físicos, mas principalmente pelo bem-estar psicológico trazido pela sua prática. Um dos componentes do ioga é o Prãnãyama, ou controle da respiração. A atenção e a respiração são dois mecanismos fisiológicos e involuntários requeridos para a execução do Prãnãyama. O principal objetivo desse estudo foi verificar se variáveis contínuas do EEG (potência de diferentes faixas que o compõem) seriam moduladas pelo controle respiratório, comparando-se separadamente as duas fases do ciclo respiratório (inspiração e expiração), na situação de respiração espontânea e controlada. Fizeram parte do estudo 19 sujeitos (7 homens/12 mulheres, idade média de 36,89 e DP = ± 14,46) que foram convidados a participar da pesquisa nas dependências da Faculdade de Saúde da Universidade Metodista de São Paulo. Para o registro do eletroencefalograma foi utilizado um sistema de posicionamento de cinco eletrodos Ag AgCl (FPz, Fz, Cz, Pz e Oz) fixados a uma touca de posicionamento rápido (Quick-Cap, Neuromedical Supplies®), em sistema 10-20. Foram obtidos valores de máxima amplitude de potência (espectro de potência no domínio da frequência) nas frequências teta, alfa e beta e delta e calculada a razão teta/beta nas diferentes fases do ciclo respiratório (inspiração e expiração), separadamente, nas condições de respiração espontânea e de controle respiratório. Para o registro do ciclo respiratório, foi utilizada uma cinta de esforço respiratório M01 (Pletismógrafo). Os resultados mostram diferenças significativas entre as condições de respiração espontânea e de controle com valores das médias da razão teta/beta menores na respiração controlada do que na respiração espontânea e valores de média da potência alfa sempre maiores no controle respiratório. Diferenças significativas foram encontradas na comparação entre inspiração e expiração da respiração controlada com diminuição dos valores das médias da razão teta/beta na inspiração e aumento nos valores das médias da potência alfa, sobretudo na expiração. Os achados deste estudo trazem evidências de que o controle respiratório modula variáveis eletrofisiológicas relativas à atenção refletindo um estado de alerta, porém mais relaxado do que na situação de respiração espontânea.

RB-mediated suppression of spontaneous multiple neuroendocrine neoplasia and lung metastases in Rb+/− mice

Alterations in pathways mediated by retinoblastoma susceptibility gene (RB) product are among the most common in human cancer. Mice with a single copy of the Rb gene are shown to develop a syndrome of multiple neuroendocrine neoplasia. The earliest Rb-deficient atypical cells were identified in the intermediate and anterior lobes of the pituitary, the thyroid and parathyroid glands, and the adrenal medulla within the first 3 months of postnatal development. These cells form gross tumors with various degrees of malignancy by postnatal day 350. By age of 380 days, 84% of Rb+/− mice exhibited lung metastases from C-cell thyroid carcinomas. Expression of a human RB transgene in the Rb+/− mice suppressed carcinogenesis in all tissues studied. Of particular clinical relevance, the frequency of lung metastases also was reduced to 12% in Rb+/− mice by repeated i.v. administration of lipid-entrapped, polycation-condensed RB complementary DNA. Thus, in spite of long latency periods during which secondary alterations can accumulate, the initial loss of Rb function remains essential for tumor progression in multiple types of neuroendocrine cells. Restoration of RB function in humans may prove an effective general approach to the treatment of RB-deficient disseminated tumors.

Fluorescence tomographic imaging in turbid media using early-arriving photons and Laplace transforms

We present a multichannel tomographic technique to detect fluorescent objects embedded in thick (6.4 cm) tissue-like turbid media using early-arriving photons. The experiments use picosecond laser pulses and a streak camera with single photon counting capability to provide short time resolution and high signal-to-noise ratio. The tomographic algorithm is based on the Laplace transform of an analytical diffusion approximation of the photon migration process and provides excellent agreement between the actual positions of the fluorescent objects and the experimental estimates. Submillimeter localization accuracy and 4- to 5-mm resolution are demonstrated. Moreover, objects can be accurately localized when fluorescence background is present. The results show the feasibility of using early-arriving photons to image fluorescent objects embedded in a turbid medium and its potential in clinical applications such as breast tumor detection.

Visual stimuli induce waves of electrical activity in turtle cortex

The computations involved in the processing of a visual scene invariably involve the interactions among neurons throughout all of visual cortex. One hypothesis is that the timing of neuronal activity, as well as the amplitude of activity, provides a means to encode features of objects. The experimental data from studies on cat [Gray, C. M., Konig, P., Engel, A. K. & Singer, W. (1989) Nature (London) 338, 334–337] support a view in which only synchronous (no phase lags) activity carries information about the visual scene. In contrast, theoretical studies suggest, on the one hand, the utility of multiple phases within a population of neurons as a means to encode independent visual features and, on the other hand, the likely existence of timing differences solely on the basis of network dynamics. Here we use widefield imaging in conjunction with voltage-sensitive dyes to record electrical activity from the virtually intact, unanesthetized turtle brain. Our data consist of single-trial measurements. We analyze our data in the frequency domain to isolate coherent events that lie in different frequency bands. Low frequency oscillations (<5 Hz) are seen in both ongoing activity and activity induced by visual stimuli. These oscillations propagate parallel to the afferent input. Higher frequency activity, with spectral peaks near 10 and 20 Hz, is seen solely in response to stimulation. This activity consists of plane waves and spiral-like waves, as well as more complex patterns. The plane waves have an average phase gradient of ≈π/2 radians/mm and propagate orthogonally to the low frequency waves. Our results show that large-scale differences in neuronal timing are present and persistent during visual processing.

Oxidative/reductive conjugation of mannan to antigen selects for T1 or T2 immune responses.

The induction of CD8+ cytotoxic T lymphocytes (CTLs) is desirable for immunization against many diseases, and recombinant-synthetic peptide antigens are now favored agents to use. However, a major problem is how to induce CTLs, which requires a T1-type response to such synthetic antigens. We report that T1-type (generating high CTL, low antibody) or T2-type (the reciprocal) responses can be induced by conjugation of the antigen to the carbohydrate polymer mannan: T1 responses are selected by using oxidizing conditions; T2 responses are selected by using reducing conditions for the conjugation. Using human MUC1 as a model antigen in mice, immunization with oxidized mannan-MUC1 fusion protein (ox-M-FP) led to complete tumor protection (challenge up to 5 x 10(7) MUC1+ tumor cells), CTLs, and a high CTL precursor (CTLp) frequency (1/6900), whereas immunization with reduced mannan-MUC1 FP (red-M-FP) led to poor protection after challenge with only 10(6) MUC1+ tumor cells, no CTLs, and a low CTLp frequency (1/87,800). Ox-M-FP selects for a T1 response (mediated here by CD8+ cells) with high interferon gamma (IFN-gamma) secretion, no interleukin 4 (IL-4), and a predominant IgG2a antibody response; red-M-FP selects for a T2-type response with IL-4 production and a high predominant IgG1 antibody response but no IFN-gamma.

O nexo causal entre crédito rural e crescimento do produto agropecuário na economia brasileira

O nexo causal entre desenvolvimento financeiro e crescimento econômico vem ganhando destaque na literatura desde o início dos anos 1990. As principais linhas teóricas nessa área buscam demonstrar qual a significância da relação e o sentido da causalidade, se houver. Causalidade unidirecional no sentido do desenvolvimento financeiro para o crescimento econômico, bicausalidade entre ambos, e causalidade reversa, no sentido do crescimento para o desenvolvimento financeiro, são as principais hipóteses testadas nas pesquisas empíricas. O presente trabalho de tese tem por objetivo avaliar o nexo causal entre crédito (como um indicador do desenvolvimento financeiro) e crescimento no setor agropecuário brasileiro. O crédito rural como proporção do PIB agropecuário cresceu substancialmente desde meados da década de 90, passando de 15,44% em 1996 para 65,24% em 2014. Ao longo do período 1969-2014, a razão média anual entre crédito rural e PIB agropecuário foi de 43,87%. No mesmo período, o produto agropecuário cresceu em média 3,76% ao ano. Questiona-se se no mercado rural o crédito causa o crescimento agropecuário, se ocorre causalidade reversa ou se se opera a hipótese de bicausalidade. Para avaliar o nexo causal entre essas duas variáveis econômica foram empregados quatro procedimentos metodológicos: teste de causalidade de Granger em uma representação VAR com a abordagem de Toda e Yamamoto, teste de causalidade de Granger em um modelo FMOLS (Fully Modified OLS), teste de causalidade de Granger em um modelo ARDL (Autoregressive-Distributed Lag) e teste de causalidade de Granger no domínio da frequência, com o uso do método de Breitung e Candelon. Os resultados mostram de forma uniforme a presença de causalidade unidirecional do crédito rural para o crescimento do produto agropecuário. Causalidade reversa, no sentido do crescimento agropecuário para o crédito rural, não foi detectada de forma significativa em nenhum dos quatro métodos empregados. A não detecção de bicausalidade pode ser uma evidência do impacto da forte política de subsídio governamental ao crédito rural. A decisão do Governo quanto ao montante anual de crédito rural disponível a taxas de juros subsidiadas pode estar impedindo que o desempenho do setor, medido pela sua taxa de crescimento, exerça uma influência significativa na dinâmica do crédito rural. Os resultados também abrem a possibilidade a testar a hipótese de exogeneidade do crédito rural, o que seria uma extensão direta dos resultados obtidos.

Orquestração de migração massiva de máquinas virtuais baseada em análise cíclica para ambientes de computação na nuvem.

Um das principais características da tecnologia de virtualização é a Live Migration, que permite que máquinas virtuais sejam movimentadas entre máquinas físicas sem a interrupção da execução. Esta característica habilita a implementação de políticas mais sofisticadas dentro de um ambiente de computação na nuvem, como a otimização de uso de energia elétrica e recursos computacionais. Entretanto, a Live Migration pode impor severa degradação de desempenho nas aplicações das máquinas virtuais e causar diversos impactos na infraestrutura dos provedores de serviço, como congestionamento de rede e máquinas virtuais co-existentes nas máquinas físicas. Diferente de diversos estudos, este estudo considera a carga de trabalho da máquina virtual um importante fator e argumenta que escolhendo o momento adequado para a migração da máquina virtual pode-se reduzir as penalidades impostas pela Live Migration. Este trabalho introduz a Application-aware Live Migration (ALMA), que intercepta as submissões de Live Migration e, baseado na carga de trabalho da aplicação, adia a migração para um momento mais favorável. Os experimentos conduzidos neste trabalho mostraram que a arquitetura reduziu em até 74% o tempo das migrações para os experimentos com benchmarks e em até 67% os experimentos com carga de trabalho real. A transferência de dados causada pela Live Migration foi reduzida em até 62%. Além disso, o presente introduz um modelo que faz a predição do custo da Live Migration para a carga de trabalho e também um algoritmo de migração que não é sensível à utilização de memória da máquina virtual.

Controle cooperativo aplicado a sistemas de posicionamento dinâmico.

Hoje em dia com o crescente aumento da exploração de petróleo e gás em águas profundas, há um aumento na demanda por operações offshore envolvendo a cooperação entre unidades flutuantes. Tais operações requerem um alto nível de planejamento e coordenação, o que na maioria dos casos é feito com a troca de informação no nível de operação, com cada unidade flutuante comandada independentemente. Exemplos de operações deste tipo vão desde operações de alívio passando por operações de instalação de equipamento submarino, até operações de pesquisa envolvendo múltiplas unidades flutuantes dotadas de sistema de posicionamento dinâmico (DP). As vantagens do controle cooperativo surgem com a redução do erro da distância relativa durante a manutenção do posicionamento ou durante a execução de manobras de posicionamento conjuntas. No presente trabalho, os conceitos de controle de consenso são aplicados de forma combinada com o sistema DP de cada navio. A influência dos ganhos do controlador cooperativo no sistema como um todo será discutida, utilizando-se técnicas de análise da resposta em frequência. Simulações completas no domínio do tempo e experimentos usando modelos em escala serão utilizados para se demonstrar o funcionamento do controle cooperativo. Todas as simulações serão conduzidas no simulador Dynasim e os ensaios experimentais no tanque de provas da Engenharia Naval da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Além disso, serão feitas comparações entre os experimentos em tanque de provas e simulações numéricas equivalentes, demonstrando-se a validade dos ensaios numéricos. Será também demonstrado que os requisitos de projetos adotados são atendidos pelos ensaios em tanque de provas. .

Estudo do processo de absorção e dessorção de CO2 na solução aquosa de metildietanolamina e piperazina.

Estudou-se o processo de absorção e dessorção de CO2 em solução aquosa da mistura de metildietanolamina (MDEA) e piperazina (PZ). Os ensaios de absorção foram realizados numa coluna de parede molhada com promotor de película, e, os ensaios de dessorção num sistema de semibatelada, ambos em escala de laboratório. Os testes experimentais de absorção foram realizados a 298 K e pressão atmosférica, com vazão de gás (CO2 e ar atmosférico) de 2,2.10-4 m3 s-1 e as seguintes vazões de líquido: 1,0.10-6; 1,3.10-6 e 1,7.10-6 m3 s-1. O sistema de absorção foi caracterizado através da determinação da área interfacial, a, o coeficiente volumétrico de transferência de massa, kGa, e o coeficiente volumétrico global médio de transferência de massa, KGa. No caso dos ensaios de dessorção, estes foram realizados nas temperaturas de 353, 363 e 368 K, onde empregou-se uma solução carbonatada de 10% PZ-20% MDEA e uma corrente de ar atmosférico nas vazões de 1,1.10-5 m3 s-1 e 2,7.10-5 m3 s-1. Este sistema foi caracterizado através da determinação do coeficiente volumétrico global de transferência de massa, KLa. Os resultados experimentais da área interfacial mostram que este é função da vazão do líquido, sugerindo uma maior área de irrigação como o aumento desta, onde teve-se uma maior área de transferência de massa. O resultado do parâmetro, KGa, indica uma dependência da vazão de líquido, a qual está associada à variação da área interfacial e à dependência do parâmetro KG com o perfil das concentrações da MDEA e PZ ao longo da coluna. A partir da teoria do duplo filme e pelo conhecimento dos parâmetros KGa, a e kGa, estimou-se um parâmetro cinético-difusivo associado à fase líquida, (( ) ) . Os resultados experimentais mostram que esse parâmetro varia pouco com a vazão de líquido, indicando tratar-se de um processo independente da hidrodinâmica do líquido, característico de sistemas com reação rápida. A concentração das aminas e carbamatos, nos ensaios de absorção e dessorção, foi determinada através dos modelos de calibração obtidas pela técnica de espectroscopia no infravermelho. Nos ensaios de absorção, foram observados que a concentração de PZ teve uma variação considerável (4 a 5% massa massa-1), entanto que a de MDEA variou pouco (0,3 a 0,5% massa massa-1), sugerindo que o processo de absorção de CO2 na mistura MDEA-PZ é controlado principalmente pela PZ, e supõe-se que a MDEA tem um papel de receptor de prótons procedentes da reação entre a PZ e o CO2. Nos ensaios de dessorção, observou-se que esse processo é afetado pela temperatura, sendo que, em temperaturas perto da ebulição (372 K), a taxa de dessorção de CO2 é maior do que em temperaturas menores, em certa forma é devido à dependência da velocidade de reação química com a temperatura. Os resultados do parâmetro KLa indicam que este diminui em função da concentração de carbamato de PZ (por exemplo, na temperatura de 368 K, de 7,5.10-4 a 1,0.10-4 s-1), devido a que este componente é decomposto em altas temperaturas gerando o CO2 e as aminas, sugerindo uma diminuição na velocidade de dessorção de CO2. Assim também, os resultados experimentais do parâmetro KLa indicam que este aumenta ligeiramente com a vazão do gás.

Ultrasonic and X-ray computed tomography characterization of progressive fracture damage in low-porous carbonate rocks

This paper studies the fracturing process in low-porous rocks during uniaxial compressive tests considering the original defects and the new mechanical cracks in the material. For this purpose, five different kinds of rocks have been chosen with carbonate mineralogy and low porosity (lower than 2%). The characterization of the fracture damage is carried out using three different techniques: ultrasounds, mercury porosimetry and X-ray computed tomography. The proposed methodology allows quantifying the evolution of the porous system as well as studying the location of new cracks in the rock samples. Intercrystalline porosity (the smallest pores with pore radius < 1 μm) shows a limited development during loading, disappearing rapidly from the porosimetry curves and it is directly related to the initial plastic behaviour in the stress–strain patterns. However, the biggest pores (corresponding to the cracks) suffer a continuous enlargement until the unstable propagation of fractures. The measured crack initiation stress varies between 0.25 σp and 0.50 σp for marbles and between 0.50 σp and 0.85 σp for micrite limestone. The unstable propagation of cracks is assumed to occur very close to the peak strength. Crack propagation through the sample is completely independent of pre-existing defects (porous bands, stylolites, fractures and veins). The ultrasonic response in the time-domain is less sensitive to the fracture damage than the frequency-domain. P-wave velocity increases during loading test until the beginning of the unstable crack propagation. This increase is higher for marbles (between 15% and 30% from initial vp values) and lower for micrite limestones (between 5% and 10%). When the mechanical cracks propagate unstably, the velocity stops to increase and decreases only when rock damage is very high. Frequency analysis of the ultrasonic signals shows clear changes during the loading process. The spectrum of treated waveforms shows two main frequency peaks centred at low (~ 20 kHz) and high (~ 35 kHz) values. When new fractures appear and grow the amplitude of the high-frequency peak decreases, while that of the low-frequency peak increases. Besides, a slight frequency shift is observed towards higher frequencies.

Parameters of the Earths orbit for the last 5 Million years in 1 kyr resolution

New values for the astronomical parameters of the Earth's orbit and rotation (eccentricity, obliquity and precession) are proposed for paleoclimatic research related to the Late Miocene, the Pliocene and the Quaternary. They have been obtained from a numerical solution of the Lagrangian system of the planetary point masses and from an analytical solution of the Poisson equations of the Earth-Moon system. The analytical expansion developed in this paper allows the direct determination of the main frequencies with their phase and amplitude. Numerical and analytical comparisons with the former astronomical solution BER78 are performed so that the accuracy and the interval of time over which the new solution is valid can be estimated. The corresponding insolation values have also been computed and compared to the former ones. This analysis leads to the conclusion that the new values are expected to be reliable over the last 5 Ma in the time domain and at least over the last 10 Ma in the frequency domain.

Fluctuations and single molecules

The fluorescence of single molecules coupled to a thermal bath is studied both experimentally and theoretically. The effect of different fluctuations on the coherence properties of resonance fluorescence is considered first. Coherence is measured in an interference experiment where a single molecule is used as a light source. A standard approach based on the optical Bloch equations apparently provides quite an accurate description of the interference experiment. Systems with long correlation times (where spectra are time dependent on any timescale) are considered next. It is shown that intensity-time-frequency correlation spectroscopy, which provides both high signal-to-noise ratio and high time resolution, is very suitable for such a case. The Bloch equations are further tested in an experiment where the shape of an excitation spectral line of a single molecule is accurately measured over six orders of magnitude of the exciting laser power. Significant deviations from the predictions of the Bloch equations are found. The role of critical parameters-the correlation time of the bath, the Rabi oscillation period, and the coupling constant between the bath and the molecule-is discussed. The paper also includes a short general introduction to the methodology of single-molecule studies.

Measurement of quantum weak values of photon polarization

We experimentally determine weak values for a single photon's polarization, obtained via a weak measurement that employs a two-photon entangling operation, and postselection. The weak values cannot be explained by a semiclassical wave theory, due to the two-photon entanglement. We observe the variation in the size of the weak value with measurement strength, obtaining an average measurement of the S-1 Stokes parameter more than an order of magnitude outside of the operator's spectrum for the smallest measurement strengths.

Rainfall variability at decadal and longer time scales: signal or noise?

Rainfall variability occurs over a wide range of temporal scales. Knowledge and understanding of such variability can lead to improved risk management practices in agricultural and other industries. Analyses of temporal patterns in 100 yr of observed monthly global sea surface temperature and sea level pressure data show that the single most important cause of explainable, terrestrial rainfall variability resides within the El Nino-Southern Oscillation (ENSO) frequency domain (2.5-8.0 yr), followed by a slightly weaker but highly significant decadal signal (9-13 yr), with some evidence of lesser but significant rainfall variability at interclecadal time scales (15-18 yr). Most of the rainfall variability significantly linked to frequencies tower than ENSO occurs in the Australasian region, with smaller effects in North and South America, central and southern Africa, and western Europe. While low-frequency (LF) signals at a decadal frequency are dominant, the variability evident was ENSO-like in all the frequency domains considered. The extent to which such LF variability is (i) predictable and (ii) either part of the overall ENSO variability or caused by independent processes remains an as yet unanswered question. Further progress can only be made through mechanistic studies using a variety of models.

Fundamentals of optical detection of small particles

This paper reviews a number of used and/or proposed ideas for optical detection of small particles including single molecules. Different techniques (direct absorption and scattering, interferometry, use of sub Poissonian statistics, cavity enhancement, and thermal lens detection) are compared in terms of signal-to-noise ratio. It is shown that scattering (resonance and non resonance) fundamentally remains the method of choice for most applications.