Dinâmica de crescimento em Tabebuia rosea (Bertol.) Bertero ex A.DC. (Bignoniaceae): fenologia apical e cambial caulinar

O estudo da dinâmica de crescimento em espécies arbóreas permite melhor compreender a adaptação de uma espécie ao ambiente em que se desenvolve. Dados dessa natureza ainda são escassos no Brasil considerando-se a diversidade de espécies e fitofisionomias existentes. Esse tipo de estudo tem sido apontado como de grande relevância principalmente diante das situações atuais de desmatamento e mudanças climáticas, que exigem recuperação de áreas degradadas e prospectar como as espécies nativas sobreviveram diante deste ambiente de aceleradas mudanças. Nesta perspectiva, o objetivo deste trabalho foi investigar a dinâmica de crescimento de Tabebuia rosea, por meio do monitoramento mensal da fenologia apical e cambial caulinar e dos teores dos pigmentos fotossintetizantes: clorofilas a, b, totais e carotenoides. Os resultados obtidos foram correlacionados entre si e também com a sazonalidade das variáveis ambientais: temperatura, precipitação e fotoperíodo. No que se refere aos teores dos pigmentos fotossintetizantes, foi também avaliada as oscilações observadas nas folhas obtidas nas orientações geográficas: norte, sul, leste e oeste. O trabalho foi desenvolvido no Campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, RJ, Brasil. A fenologia dos ápices caulinares foi acompanhada mensalmente a partir de observações qualitativas e quantitativas em 15 indivíduos. As amostras contendo a zona cambial foram obtidas por método não destrutivo e processadas segundo as técnicas usuais em histologia vegetal. A extração dos pigmentos fotossintéticos foi realizada em acetona 80%, com posterior centrifugação e análise ao espectrofotômetro em diferentes comprimentos de onda. Tabebuia rosea apresentou aumento na largura da zona cambial em número de camadas celulares e em micrômetros, diminuição do diâmetro radial da célula inicial fusiforme e aumento em micrômetros da camada de células em processo de alongamento e diferenciação do xilema secundário no mesmo período em que a copa das árvores estava ocupada por folhas adultas e com os teores mais elevados de clorofilas nas folhas, coincidindo com o período em que as variáveis ambientais apresentaram-se elevadas, corroborando os resultados já obtidos para outras espécies nativas da Mata Atlântica se desenvolvendo no estado do Rio de Janeiro. A maior concentração de carotenoides foi observada no período em que as variáveis ambientais apresentavam índices elevados e as plantas estavam mais expostas à radiação luminosa, possivelmente em função de um maior investimento em fotoproteção. Cabe destacar que o lado oeste da copa das árvores mostrou uma tendência em apresentar maiores concentrações dos pigmentos fotossintéticos estudados, resultado ainda não observado na literatura até o momento, o que pode ser uma estratégia da espécie em compensar níveis baixos de radiação solar com acúmulo de clorofilas.

A modulação da via do AMPc/PKA altera a morfologia da oligodendroglia e a distribuição das proteínas CNPase e MAG in vitro

A diferenciação da oligodendroglia depende de alterações coordenadas no citoesqueleto e na sua relação com a membrana plasmática, um componente importante para a formação da bainha de mielina. A 23 nucleotídeo cíclico 3 fosfodiesterase (CNPase) está relacionada com a organização do citoesqueleto, sendo uma proteína ancoradoura de microtúbulos na membrana plasmática. In vitro, a CNPase compõe, com a F-actina e os microtúbulos, as estruturas semelhantes a nervuras ou os componentes radiais. A glicoproteína associada a mielina (MAG), também é importante para a formação dos véus de membrana e está associada a CNPase e a tubulina. Além disso, as três proteínas podem ser reguladas pela via de sinalização do AMPc/PKA. Buscando avaliar os efeitos da via do AMPc/PKA na regulação da diferenciação oligodendroglial, culturas de hemisférios cerebrais com 5 dias foram tratadas por 30 min ou 24 h com o inibidor (SQ22356-SQ [1 M]) ou com o ativador (forscolina [10M]) da adenilato ciclase ou com o inibidor da PKA, H-89 [1 M]. A oligodendroglia foi identificada pelo anticorpo anti-CNPase e por sua morfologia. Com 30 min de tratamento com forscolina, as células das culturas tratadas apresentaram prolongamentos maiores e menos véus de membrana quando comparadas às culturas controle. O tratamento com SQ também causou um aumento no tamanho dos prolongamentos e o tratamento com H-89 causou a redução no tamanho dos prolongamentos e nos véus de membrana. Com 24 h, as células tratadas com forscolina apresentaram poucos prolongamentos, já as culturas tratadas com SQ apresentaram um aumento no tamanho do prolongamento e as tratadas com H-89 demonstraram redução no véu de membrana. Observamos também alterações na distribuição da CNPase, tubulina e MAG, a primeira apresentou uma concentração próxima ao núcleo depois dos dois tempos de tratamento com H-89, o mesmo ocorreu com a tubulina. A CNPase adquiriu ainda um padrão puntiforme depois de 24 h de tratamento com ambos os inibidores. A MAG apresentou um aumento na concentração próximo ao núcleo depois de 30 min de tratamento com forscolina e SQ. O tratamento com SQ também reduziu a distribuição da MAG nos véus de membrana. A mesma redução foi observada depois de 24 h de tratamento com H-89. Esses resultados reforçam a participação da via do AMPc/PKA no desenvolvimento da oligodendroglia, incluindo a formação dos prolongamentos, suas ramificações e ainda a formação dos véus de membrana, com prováveis consequências na formação e manutenção da bainha de mielina.

Efeito da privação de sono paradoxal na expressão de receptores para glicocorticoides no hipocampo e no aprendizado e memória

Vários trabalhos têm demonstrado uma relação entre sono e memória. Desta forma, tem sido descrito um papel importante do sono na consolidação da memória e um efeito negativo pela privação do mesmo. O hipocampo é uma região importante para a formação e consolidação da memória espacial, e contém uma alta expressão de receptores para corticosteróides. As ações dos corticosteróides no hipocampo são fundamentais para a aquisição de memória e dependem de um balanço adequado entre receptores de Glicocorticóides (RGc) e Mineralocorticóides (RMn). Assim é descrito na literatura que um aumento na expressão de RMn é promotor de aquisição de memória, enquanto que um aumento na expressão de RGc produz um efeito negativo. Apesar dos níveis circulantes de glicocorticóides na privação de sono paradoxal (PSP), não serem responsáveis pelo enfraquecimento de memória, não existem dados sobre a expressão dos receptores para corticosteróides no hipocampo, após PSP. Neste trabalho tivemos como objetivo investigar a expressão de receptores de Glicocorticóides no hipocampo, bem como avaliar aprendizado e memória em ratos privados de sono paradoxal. Ratos Wistar machos (250- 350g) foram submetidos à PSP, utilizando-se o método de múltiplas plataformas por um período de 96 horas. Após 96h de privação os animais foram anestesiados e perfundidos. Secções de 25 μm na área do hipocampo foram obtidas e reagidas com anticorpos para receptores de Glicocortidóides. Avaliamos as áreas CA1, CA3 e Giro Denteado. O aprendizado e memória espacial foram avaliados através do teste do labirinto aquático de oito braços, antes e após o período de privação de sono. Avaliou-se a latência de escape e o número de erros obtidos. O grupo PSP apresentou um aumento na expressão de RGc nas regiões: CA1 e Giro Denteado, não se observando diferença significativa na região CA3. A PSP prévia aos testes de aprendizado e memória não provocou alterações significativas. A privação de sono pós-aprendizado também não produziu diferenças estatisticamente significativas, mas um aumento no tempo de latência de escape e número de erros sugere um enfraquecimento na consolidação da memória. O aumento na expressão de RGc nas áreas estudadas, pode ser consequente a uma alteração no balanço entre os receptores para corticosteróides no hipocampo e ser responsável por alterações no aprendizado e memória em ratos PSP.

Análise comportamental de ratos Wistar machos em diferentes idades em um modelo de programação metabólica pela restrição protéica materna durante a lactação

A desnutrição neonatal em ratos resulta em alterações metabólicas e endócrinas nas proles a curto e a longo prazo. Sabe-se que algumas destas alterações, como o conteúdo aumentado de catecolaminas adrenais e a hipercorticosteronemia nos animais adultos estão associadas a alterações comportamentais. Não se sabe, no entanto, se as alterações comportamentais observadas estão presentes desde o insulto original, a desnutrição, ou se estas se desenvolvem ao longo do tempo. Neste sentido, avaliamos em ratos Wistar os efeitos da programação pela restrição protéica materna durante a lactação sobre os parâmetros comportamentais relacionados à ansiedade, à atividade locomotora e à memória/aprendizado em diferentes idades ao longo do desenvolvimento. Ao nascimento das suas proles as progenitoras foram separadas em: Grupo restrição protéica (RP) - que recebeu ração hipoprotéica (8% de proteína) do nascimento ao desmame [dia pós-natal (P) 21], e Grupo CONT (controle) - que recebeu ração normoprotéica neste período. Os seguintes testes comportamentais foram realizados com a prole (21 animais / grupo / idade) em P21, P45, P90 e P180: 1) labirinto em cruz elevado (LCE) - avalia comportamentos associados à ansiedade; 2) campo aberto (CA) - avalia atividade locomotora; 3) labirinto aquático radial de oito braços (LAROB) - avalia memória e aprendizado. Após os testes comportamentais, os animais foram sacrificados por decapitação, o sangue foi coletado para dosagem da corticosterona sérica e a glândula adrenal para quantificação das catecolaminas adrenais. No LCE, os animais RP apresentaram aumentos significativos nas variáveis associadas à ansiedade quando comparado ao grupo CONT somente em P21. No CA foi observada uma redução significativa no número de retângulos percorridos pelo grupo RP somente na idade de P90. No LAROB não identificamos diferenças significativas entre os grupos durante os quatro primeiros dias de teste, independente da idade. No quinto dia de testes (probe trial), o grupo RP mostrou uma diminuição na latência para encontrar a plataforma, em P21 e P180. Quanto à função adrenal, o grupo RP apresentou uma diminuição nos valores de corticosterona sérica em P90, e um aumento no conteúdo de catecolaminas adrenais quando comparado ao grupo CONT em P21 e P180. Nas demais idades analisadas não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos. Nossos dados indicam que os animais do grupo RP apresentam: 1) redução do comportamento associado à ansiedade no final do período de lactação; 2) redução da atividade locomotora em adultos jovens; 3) melhora do desempenho de memória e aprendizado no final da lactação e na idade adulta (P180). Adicionalmente, os dados indicam que há uma associação entre alterações nos parâmetros comportamentais e da função adrenal. Podemos concluir que a restrição protéica durante o período de lactação em ratos afeta o comportamento apresentado ao longo da vida e que o padrão temporal dos efeitos varia em função do comportamento estudado.

Evolution of localized blobs of swirling or buoyant fluid with and without an ambient magnetic field.

We investigate the evolution of localized blobs of swirling or buoyant fluid in an infinite, inviscid, electrically conducting fluid. We consider the three cases of a strong imposed magnetic field, a weak imposed magnetic field, and no magnetic field. For a swirling blob in the absence of a magnetic field, we find, in line with others, that the blob bursts radially outward under the action of the centrifugal force, forming a thin annular vortex sheet. A simple model of this process predicts that the vortex sheet thins exponentially fast and that it moves radially outward with constant velocity. These predictions are verified by high-resolution numerical simulations. When an intense magnetic field is applied, this phenomenon is suppressed, with the energy and angular momentum of the blob now diffusing axially along the magnetic field lines, converting the blob into a columnar structure. For modest or weak magnetic fields, there are elements of both types of behavior, with the radial bursting dominating over axial diffusion for weak fields. However, even when the magnetic field is very weak, the flow structure is quite distinct to that of the nonmagnetic case. In particular, a small but finite magnetic field places a lower bound on the thickness of the annular vortex sheet and produces an annulus of counter-rotating fluid that surrounds the vortex core. The behavior of the buoyant blob is similar. In the absence of a magnetic field, it rapidly develops the mushroomlike shape of a thermal, with a thin vortex sheet at the top and sides of the mushroom. Again, a simple model of this process predicts that the vortex sheet at the top of the thermal thins exponentially fast and rises with constant velocity. These predictions are consistent with earlier numerical simulations. Curiously, however, it is shown that the net vertical momentum associated with the blob increases linearly in time, despite the fact that the vertical velocity at the front of the thermal is constant. As with the swirling blob, an imposed magnetic field inhibits the formation of a vortex sheet. A strong magnetic field completely suppresses the phenomenon, replacing it with an axial diffusion of momentum, while a weak magnetic field allows the sheet to form, but places a lower bound on its thickness. The magnetic field does not, however, change the net vertical momentum of the blob, which always increases linearly with time.

Axial and journal bearings for superconducting flywheel systems

Axial and journal bearings have been investigated for use in superconducting flywheel systems. Our test rig comprises of an Evershed type magnetic bearing used to levitate a 35 kg rotor. The stabilizing forces are provided by superconducting axial and journal bearings. In this study we focus on the vertical stiffness measurements and explore the use of journal bearings. The journal bearing consists of radial magnets with alternating polarities. Our results indicate that this type of journal bearing can effectively stabilize the rotor. Spin-down test shows a linear behavior.

The development of turbine exit flow in a swan-necked inter-stage diffuser

This paper describes both the migration and dissipation of flow phenomena downstream of a transonic high-pressure turbine stage. The geometry of the HP stage exit duct considered is a swan-necked diffuser similar to those likely to be used in future engine designs. The paper contains results both from an experimental programme in a turbine test facility and from numerical predictions. Experimental data was acquired using three fast-response aerodynamic probes capable of measuring Mach number, whirl angle, pitch angle, total pressure and static pressure. The probes were used to make time-resolved area traverses at two axial locations downstream of the rotor trailing edge. A 3D time-unsteady viscous Navier-Stokes solver was used for the numerical predictions. The unsteady exit flow from a turbine stage is formed from rotordependent phenomena (such as the rotor wake, the rotor trailing edge recompression shock, the tip-leakage flow and the hub secondary flow) and vane-rotor interaction dependant phenomena. This paper describes the time-resolved behaviour and three-dimensional migration paths of both of these phenomena as they convect downstream. It is shown that the inlet flow to a downstream vane is dominated by two corotating vortices, the first caused by the rotor tip-leakage flow and the second by the rotor hub secondary flow. At the inlet plane of the downstream vane the wake is extremely weak and the radial pressure gradient is shown to have caused the majority of the high loss wake fluid to be located between the mid-height of the passage and the casing wall. The structure of the flow indicates that between a high pressure stage and a downstream vane simple two-dimensional blade row interaction does not occur. The results presented in this paper indicate that the presence of an upstream stage is likely to significantly alter the structure of the secondary flow within a downstream vane. The paper also shows that vane-rotor interaction within the upstream stage causes a 10° circumferential variation in the inlet flow angle of the 2nd stage vane.

Multi-objective design and optimisation of bypass outlet-guide vanes

This paper describes the development of an automated design optimization system that makes use of a high fidelity Reynolds-Averaged CFD analysis procedure to minimize the fan forcing and fan BOGV (bypass outlet guide vane) losses simultaneously taking into the account the down-stream pylon and RDF (radial drive fairing) distortions. The design space consists of the OGV's stagger angle, trailing-edge recambering, axial and circumferential positions leading to a variable pitch optimum design. An advanced optimization system called SOFT (Smart Optimisation for Turbomachinery) was used to integrate a number of pre-processor, simulation and in-house grid generation codes and postprocessor programs. A number of multi-objective, multi-point optimiztion were carried out by SOFT on a cluster of workstations and are reported herein.

Axial stiffness of journal bearings in zero-field and field-cooled modes

Superconducting journal bearings have been investigated for use in flywheel systems. We report on the zero-field cooled and field-cooled stiffness of these bearings. They are made up of radial magnet rings with alternating polarities, a pole pitch of 11 mm and a surface field of 0.1 T. Field-cooled stiffness of the journal bearings increased four times over the zero-field-cooled stiffness. © 2005 IEEE.

A three-dimensional tunnel model for calculation of train-induced ground vibration

The frequency range of interest for ground vibration from underground urban railways is approximately 20 to 100 Hz. For typical soils, the wavelengths of ground vibration in this frequency range are of the order of the spacing of train axles, the tunnel diameter and the distance from the tunnel to nearby building foundations. For accurate modelling, the interactions between these entities therefore have to be taken into account. This paper describes an analytical three-dimensional model for the dynamics of a deep underground railway tunnel of circular cross-section. The tunnel is conceptualised as an infinitely long, thin cylindrical shell surrounded by soil of infinite radial extent. The soil is modelled by means of the wave equations for an elastic continuum. The coupled problem is solved in the frequency domain by Fourier decomposition into ring modes circumferentially and a Fourier transform into the wavenumber domain longitudinally. Numerical results for the tunnel and soil responses due to a normal point load applied to the tunnel invert are presented. The tunnel model is suitable for use in combination with track models to calculate the ground vibration due to excitation by running trains and to evaluate different track configurations. © 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Challenges in the Silent Aircraft engine design

The Silent Aircraft Initiative goal is to design an aircraft that is imperceptible above background noise outside the airport boundary. The aircraft that fulfils this objective must also be economically competitive with conventional aircraft of the future and therefore fuel consumption and mechanical reliability are key considerations for the design. To meet these ambitious targets, a multi-fan embedded turbofan engine with boundary layer ingestion has been proposed. This configuration includes several new technologies including a variable area nozzle, a complex high-power transmission system, a Low Pressure turbine designed for low-noise, an axial-radial HP compressor, advanced acoustic liners and a low-speed fan optimized for both cruise and off-design operation. These technologies, in combination, enable a low-noise and fuel efficient propulsion system but they also introduce significant challenges into the design. These challenges include difficulties in predicting the noise and performance of the new components but there are also challenges in reducing the design risks and proving that the new concepts are realizable. This paper presents the details of the engine configuration that has been developed for the Silent Aircraft application. It describes the design approach used for the critical components and discusses the benefits of the new technologies. The new technologies are expected to offer significant benefits in noise reduction without compromising fuel burn. However, more detailed design and further research are required to fully control the additional risks generated by the system complexity.

Study on the critical submergence of surface vortices and the design of anti-vortex intakes

Surface vortex behavior in front of the tunnel intake was investigated in this paper. The critical submergence of vortex was discussed based on the concept of 'critical spherical sink surface' (CSSS). The vortex formation and evolution at the tunnel intake were analyzed based on the theory of CSSS considering the effect of circulation. A theory was proposed to explain the surface vortex. The theoretical development was verified by the physical model experiments of Xiluodu hydropower station. The radial velocity and vortex circulation were considered as the main factors that influence the formation and evolution of surface vortex. Finally, an anti-vortex intake configuration was proposed to weaken the air-core vortex in front of the tunnel intakes of the hydraulic structures. © 2011 Science China Press and Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

Active control of sound radiated by a submarine hull in bending vibration using inertial actuators

Submarines are efficient sources of low frequency radiated noise due to the vibrations induced by the rotation of the propeller in a non uniform wake. In this work the possibility of using inertial actuators to reduce the far field sound pressure is investigated. The submerged vessel is modelled as a cylindrical shell with two conical end caps. Complicating effects such as ring stiffeners, bulkheads and the fluid loading are taken into account. A harmonic radial force is transmitted from the propeller to the hull through the stern end cone and it is tonal at the blade passing frequency (rotational speed of the shaft multiplied by the number of blades). The actuators are attached at the inside of the prow end cone to form a circumferential array. Both Active Vibration Control (AVC) and Active Structural Acoustic Control (ASAC) are analysed and it is shown that the inertial actuators can significantly reduce the far field sound pressure.

Transplantable neural progenitor populations derived from Rhesus monkey embryonic stem cells

Cell-based therapies using embryonic stem cells (ESCs) in the treatment of neural disease will require the generation of homogenous donor neural progenitor (NP) populations. Here we describe an efficient culture system containing hepatocyte growth factor (HGF) and G5 supplement for the production of highly enriched (88.3% +/- 8.1%)populations of NPs from rhesus monkey ESCs. Additional purification resulted in NP preparations that were 98% nestin positive. Moreover, NPs, as monolayers or neurospheres, could be maintained for prolonged periods of time in media containing HGF+G5 or G5 alone. In vitro differentiation and in vivo transplantation assays showed that NPs could differentiate into neurons, astrocytes, and oligodendrocytes. The kinds and quantities of differentiated cells derived from NPs were closely correlated with their niches in vivo. Glial differentiation was predominant in periventricular areas, whereas cells migrating into the cortex were mostly neurons. Cell counts showed that 2 months after transplantation, approximately 25% of transplanted NPs survived and 65% - 80% of the surviving transplanted cells migrated along the ventricular wall or in a radial fashion. Subcloning demonstrated that several clonal lines derived from NPs expressed nestin and differentiated into three neural lineages in vitro and in rat brains in vivo. In contrast, some subcloned lines showed restricted differentiation both in vitro and in vivo in rat brains. These observations set the stage for obtaining highly enriched NPs and evaluating the efficacy of NP-based transplantation therapy in the nonhuman primate and will provide a platform for probing the molecular mechanisms that control neural induction.

QM/MM simulation of liquid water with an adaptive quantum region.

The simulation of complex chemical systems often requires a multi-level description, in which a region of special interest is treated using a computationally expensive quantum mechanical (QM) model while its environment is described by a faster, simpler molecular mechanical (MM) model. Furthermore, studying dynamic effects in solvated systems or bio-molecules requires a variable definition of the two regions, so that atoms or molecules can be dynamically re-assigned between the QM and MM descriptions during the course of the simulation. Such reassignments pose a problem for traditional QM/MM schemes by exacerbating the errors that stem from switching the model at the boundary. Here we show that stable, long adaptive simulations can be carried out using density functional theory with the BLYP exchange-correlation functional for the QM model and a flexible TIP3P force field for the MM model without requiring adjustments of either. Using a primary benchmark system of pure water, we investigate the convergence of the liquid structure with the size of the QM region, and demonstrate that by using a sufficiently large QM region (with radius 6 Å) it is possible to obtain radial and angular distributions that, in the QM region, match the results of fully quantum mechanical calculations with periodic boundary conditions, and, after a smooth transition, also agree with fully MM calculations in the MM region. The key ingredient is the accurate evaluation of forces in the QM subsystem which we achieve by including an extended buffer region in the QM calculations. We also show that our buffered-force QM/MM scheme is transferable by simulating the solvated Cl(-) ion.