On the analytical solutions of the Hindmarsh-Rose neuronal model

In this article we analytically solve the Hindmarsh-Rose model (Proc R Soc Lond B221:87-102, 1984) by means of a technique developed for strongly nonlinear problems-the step homotopy analysis method. This analytical algorithm, based on a modification of the standard homotopy analysis method, allows us to obtain a one-parameter family of explicit series solutions for the studied neuronal model. The Hindmarsh-Rose system represents a paradigmatic example of models developed to qualitatively reproduce the electrical activity of cell membranes. By using the homotopy solutions, we investigate the dynamical effect of two chosen biologically meaningful bifurcation parameters: the injected current I and the parameter r, representing the ratio of time scales between spiking (fast dynamics) and resting (slow dynamics). The auxiliary parameter involved in the analytical method provides us with an elegant way to ensure convergent series solutions of the neuronal model. Our analytical results are found to be in excellent agreement with the numerical simulations.

Decreased erytrocyte osmotic fragility during canine leptospirosis

Erythrocyte osmotic fragility (EOF) was carried out in nineteen dogs naturally infected by Leptospira interrogans serovar icterohaemorrhagiae/copenhagi. A decreased EOF was observed, suggesting a modification of erythrocyte components secondary to disturbances that occur during canine leptospirosis, such as renal damage and hepatic disease.

Petri net model decomposition - a model based approach supporting distributed execution

Dissertação apresentada para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica, Especialidade de Sistemas Digitais, pela Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia

Sensibilidade à insulina pós-prandial: mecanismos fisiológicos e de activação e fisiopatologia na obesidade

RESUMO A acção hipoglicemiante da insulina é máxima no estado pós-prandial e depende da substância hepática sensibilizadora da insulina (HISS). Esta dissertação visa o estudo do mecanismo de acção da insulina no estado pós-prandial e em particular da via dependente da HISS, em modelos animais fisiológicos e patológicos (obesidade e diabetes mellitus tipo 2). Avaliaram-se diferentes tipos de refeição quanto ao seu efeito potenciador da acção da insulina, em ratos Sprague-Dawley (modelo fisiológico). A administração intragástrica de glícidos não afecta a acção da insulina, mas a refeição mista (lípidos, glícidos e proteínas), promove a sensibilização para a acção da insulina, através de um processo que parece ser iniciado no intestino e envolve a activação da via da HISS. Nos estudos de obesidade, o primeiro modelo utilizado foi o rato alimentado com dieta hiperlipídica (HFD), no qual se observou uma insulinorresistência pós-prandial devida quase exclusivamente à perda de acção da HISS, que se correlaciona com a adiposidade (corporal e abdominal) e parece ser devida à diminuição da sua síntese. O segundo modelo de obesidade usado foi o rato Zucker obeso (OZR), modelo genético que apresenta uma diminuição idêntica de ambas as componentes de acção da insulina (dependente e independente da HISS). A alteração na via da HISS parece localizar-se a jusante da sua síntese, sugerindo que um ou vários pontos comuns entre as vias de sinalização intracelular da HISS e da insulina per se estão alterados, resultando num diminuto aporte de glucose. No OZR, a acção da HISS não se altera com a idade, apresentando-se baixa também às 52 semanas de idade. Em ratos não obesos (LZR), a acção da HISS diminui entre as 9 e 52 semanas, sendo acompanhada por um decréscimo menos acentuado, embora significativo, da acção da insulina per se. A diminuição da acção da HISS com a idade parece ser a principal causa de insulinorresistência pós-prandial em LZR velhos, não se agravando no OZR. No modelo de diabetes tipo 2 estudado, o rato Zucker diabético (ZDF), também ambas as componentes de acção da insulina estavam diminuídas. No entanto, a alimentação com ração Purina, ligeiramente mais energética e lipídica do que a ração standard, agrava a disfunção da via da HISS nestes animais, sugerindo que a sensibilidade à insulina em ratos ZDF é muito susceptível a factores nutricionais. A via da HISS é essencial para potenciar a acção da insulina do estado de jejum para o pós-prandial e a sua disfunção é em grande medida responsável pela insulinorresistência observada nos modelos animais de obesidade e diabetes estudados. xix SUMMARY Hypoglycemic insulin action is maximal in the postprandial state and depends on the hepatic insulin sensitizing substance (HISS). The present thesis focus on the postprandial insulin action and, in particular, on the HISS-dependent pathway, both in physiological and pathological (obesity and type 2 diabetes mellitus) animal models. Different meals were tested in Sprague-Dawley rats (physiological model) for their capacity to potentiate insulin action. It was observed that intragastric administration of either glucose or sucrose does not affect insulin sensitivity, unlike the mixed meal, composed of lipids carbohydrates and proteins, which significantly potentiated insulin action through a process that seems to be initiated at the intestine and involves activation of the HISS pathway. For the obesity studies, the first of the two obesity models used was the high fat-fed rat (HFD), in which the postprandial insulin resistance was almost exclusively caused by the decrease of HISS action, probably due to the impairment of HISS synthesis. This impairment correlates with both corporal and abdominal adiposity. The second obesity model used was the obese Zucker rat (OZR), a genetic model, which presented a similar impairment of both components of insulin action (HISSdependent and –independent). The modification in HISS pathway in OZR seems to be located downstream from HISS synthesis, that is, at its site of action – the skeletal muscle -, suggesting that one or several points common to both HISS and insulin per se signaling cascades are defective, resulting in a decreased glucose uptake. In OZR, HISS action does not decrease with age and is also low at 52 weeks of age. In non-obese rats (LZR), HISS action decreases from 9 to 52 weeks and it is accompanied by a lower, although significant, impairment of insulin action per se. HISS action impairment with aging seems to be the major cause of insulin resistance in old LZR, whereas insulin resistance is not aggravated in aging OZR. In the type 2 diabetes model, the diabetic Zucker rat (ZDF), both components of insulin action were also equally impaired. However, feeding the animals with Purina rat chow, which is slightly more caloric and more lipidic, induces additional HISS deterioration when compared with the standard lab diet, suggesting that insulin sensitivity in ZDF is very susceptible to nutritional factors. In conclusion, HISS pathway is essential to potentiate insulin action from the fasted to the fed state and its dysfunction is highly responsible for the insulin resistance observed in the obesity and diabetes animal models studied.

Desenvolvimento de código pictográfico para identificação de medicamentos

Trabalho de Projeto

Influência do alinhamento do pé nos Ajustes Posturais Antecipatórios em crianças com Paralisia Cerebral

Introdução: A dificuldade na organização dos ajustes posturais antecipatórios (APAs) é frequentemente associada ao défice de controlo postural (CP) em crianças/jovens com um quadro motor de hemiplegia espástica, resultante de paralisia cerebral. As alterações biomecânicas da tibiotársica e do pé são características comummente observadas nestas crianças/jovens e influenciam o CP na sua globalidade. Objectivo(s): descrever o comportamento dos APAs associados ao início da marcha, face à modificação do alinhamento do pé em crianças/jovens com hemiplegia espástica, após 12 semanas de intervenção, segundo o Conceito Bobath-TND e aplicação de uma Ligadura Funcional (LF). Métodos: Foram avaliadas quatro crianças/jovens num momento inicial (M0) e após 12 semanas de intervenção e de aplicação de uma LF (M1). Recorrendo à eletromiografia de superfície, registaram-se os timings de activação dos músculos tibial anterior, solear, recto abdominal e erector da espinha (bilateralmente). O início do movimento foi calculado a partir da alteração do sinal obtido através da plataforma de pressões. Recorreu-se à aplicação da TMFM-88 para avaliar a função motora global e à aplicação da CIF-CJ para classificar a funcionalidade mediante as actividades e a participação. Procedeu-se ao registo de imagem para facilitar a observação/avaliação das componentes de movimento das crianças/jovens em estudo. Resultados: Após o período de intervenção, verificou-se uma modificação nos valores dos timings de ativação dos músculos em análise, que se aproximaram da janela temporal definida como APAs, bem como na distribuição de carga na base de suporte, nos scores da TMFM-88 e nos qualificadores das “Actividades e Participação”, sugestivos de uma melhor organização dos mecanismos de controlo postural. Conclusão: As crianças/jovens em estudo evidenciaram, após uma intervenção de fisioterapia baseada no Conceito Bobath- TND e aplicação de uma LF, uma evolução favorável tanto ao nível do CP da tibiotársica e do pé, apresentando timings de ativação muscular temporalmente mais ajustados à tarefa, com repercussões positivas nas actividades e participação.

Aplicação da metodologia SMED numa linha de envernizamento/pintura de revestimentos de cortiça

O presente trabalho visa a redução do tempo de mudança de produção e consequente aumento de produtividade de uma linha de envernizamento/pintura integrada na empresa Amorim Revestimentos SA, unidade S. Paio de Oleiros, que se dedica à produção de pisos flutuantes. Esta necessidade surgiu pelo facto desta linha de produção ser um ponto de estrangulamento do processo produtivo no departamento em que está inserida, devido principalmente à diminuição do tamanho de lotes e aumento da variedade de artigos a produzir. O trabalho envolveu as várias etapas da ferramenta SMED às quais está inerente a aplicação da técnica 5S às máquinas e ferramentas garantindo, assim, o posto de trabalho arrumado, limpo, seguro e com tudo pronto a ser utilizado. Aplicou-se a ferramenta SMED a dois tipos de mudança de acabamento e à mudança de rolo de pintura. Após a implementação desta ferramenta verificou-se uma redução de tempos de 37% (48 para 30 minutos) na mudança de pintura e acabamento de verniz, reduziu-se 25% (32 para 24 minutos) na mudança só de pintura e 13% (46 para 40 minutos) na mudança de rolo de pintura. Estes resultados foram alcançados através da redução do tempo das tarefas externas e internas e transformação das tarefas internas em externas consequentes da aplicação de um conjunto de ações de melhorias. Também foi fundamental a alteração do método de trabalho e a organização geral do posto de trabalho, no que diz respeito à repartição equilibrada das tarefas pelos dois operadores, alteração do sequenciamento das tarefas e aplicação da técnica 5S. As soluções encontradas estão sendo monitorizadas através do registo efectuado pelos operadores e realização de auditorias internas para garantir a perpetuação dos resultados.

Experimental Reinforcement of Wood Beams

Rehabilitation is becoming more and more usual in the construction sector in Portugal. The introduction of newer construction materials and technical know-how of integrating different materials for achieving desired engineering goals is an important step to the development of the sector. Wood industry is also getting more and more adapted to composite technologies with the introduction of the so called “highly engineered wood products” and with the use of modification treatments. This work is an attempt to explain the viability of using stainless steel and glass fibre reinforced polymer (GFRP) as reinforcements in wood beams. This thesis specifically focuses on the flexural behaviour of Portuguese Pine unmodified and modified wood beams. Two types of modification were used: 1,3-dimethylol-4,5- dihydroxyethyleneurea (DMDHEU) resin and amid wax. The behaviour of the material was analysed with a nonlinear model. The latter model simulates the behaviour of the reinforced wood beams under flexural loading. Small-scale beams (1:15) were experimented in flexural bending and the experimental results obtained were compared with the analytical model results. The experiments confirm the viability of the reinforcing schemes and the working procedures. Experimental results showed fair agreement with the nonlinear model. A strength increase between 15% and 80% was achieved. Stiffness increased by 40% to 50% in beams reinforced with steel but no significant increase was achieved with the glass fibre reinforcement.

Mitosis and protein Na-terminal acetylation

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Developmental Biology

Interrupting Chagas disease transmission in Venezuela

The interruption of vectorial transmission of Chagas disease in Venezuela is attributed to the combined effects of ongoing entomoepidemiological surveillance, ongoing house spraying with residual insecticides and the concurrent building and modification of rural houses in endemic areas during almost five decades. The original endemic areas which totaled 750,000 km², have been reduced to 365,000 km². During 1958-1968, initial entomological evaluations carried out showed that the house infestation index ranged between 60-80%, the house infection index at 8-11% and a house density index of 30-50 triatomine bugs per house. By 1990-98, these indexes were further reduced to 1.6-4.0%, 0.01-0.6% and 3-4 bugs per house respectively. The overall rural population seroprevalence has declined from 44.5% (95% C.I.: 43.4-45.3%) to 9.2% (95% C.I.: 9.0-9.4%) for successive grouped periods from 1958 to 1998. The annual blood donor prevalence is firmly established below 1%. The population at risk of infection has been estimated to be less than four million. Given that prevalence rates are stable and appropriate for public health programmes, consideration has been given to potential biases that may distort results such as: a) geographical differences in illness or longevity of patients; b) variations in levels of ascertainment; c) variations in diagnostic criteria; and d) variations in population structure, mainly due to appreciable population migration. The endemic areas with continuous transmission are now mainly confined to piedmonts, as well as patchy foci in higher mountainous ranges, where the exclusive vector is Rhodnius prolixus. There is also an unstable area, of which landscapes are made up of grasslands with scattered broad-leaved evergreen trees and costal plains, where transmission is very low and occasional outbreaks are reported.

Magnetic nanoparticles for biocatalysis and bioseparation

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Biotecnologia

Análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial

Para garantir que um equipamento opere com segurança e fiabilidade durante o seu ciclo de vida, desde a sua instalação ao desmantelamento, devem ser realizadas inspeções e/ou monitorizações que, dependendo dos dados recolhidos, podem implicar avaliações Fitness- For-Service (FFS) que definirão a necessidade de reparação ou alteração do equipamento ou das condições processuais. A combinação de inspeção ou monitorização com os melhores procedimentos e técnicas de avaliação atuais fazem sobressair insuficiências dos procedimentos mais antigos. Usando métodos mais avançados de avaliação, validados e suportados através de uma vasta experiência de campo, pode-se agora avaliar defeitos nos ativos (equipamentos) e determinar a adequação ao serviço com uma análise FFS. As análises FFS tornaram-se cada vez mais aceites em toda a indústria ao longo dos últimos anos. A norma API 579 - 1/ASME FFS-1: 2007 fornece diretrizes para avaliar os tipos de danos que afetam os equipamentos processuais e a norma API RP 571: 2011 descreve os mecanismos de degradação que afetam os equipamentos nas petroquímicas e refinarias, que incluem os danos por corrosão, desalinhamentos, deformações plásticas, laminações, fissuras, entre outros. Este trabalho consiste na análise de Integridade Estrutural de uma Flare Industrial que surgiu da necessidade real de análise do equipamento no âmbito da atividade profissional do candidato. O estudo realizado a nível profissional é de grande abrangência, incluindo a inspeção do equipamento, identificação da falha ou dano, recolha e registo de dados, definição de estratégia de atuação e seleção de técnicas de avaliação da condição para posterior alteração, reparação ou desmantelamento. Na presente dissertação de mestrado em Engenharia Mecânica, Ramo Construções Mecânicas, pretende-se efetuar o estudo aprofundado de uma das etapas de projeto, nomeadamente estudar a causa, avaliar a falha e implicações estruturais ou processuais devido à degradação interior do riser de uma flare, com base numa análise FFS, assumindo a operabilidade em segurança e garantindo resolutas condições de funcionamento. A presente análise FFS tem como finalidade validar ou não a integridade atual (avaliação técnica quantitativa) de modo a conhecer se o item em questão é seguro e confiável para continuar a operar em condições específicas durante um período de tempo determinado, tendo em consideração as condições verificadas no ato de inspeção e especificações de projeto, segundo os itens de verificação de segurança estabelecidos na norma EN 1990:2002/A1:2005/AC:2010 e com base na norma API 579-1/ASME FFS-1: 2007. No âmbito do presente trabalho foram realizadas as seguintes tarefas: - Identificar e analisar os mecanismos de degradação com base na norma API RP 571: 2011, face às condições processuais e geométricas que o equipamento em análise está sujeito de modo a perceber a evolução da degradação estrutural e quais as implicações na sua longevidade. - Avaliar e propor soluções de reparação e ou alterações processuais e ou geométricas do equipamento em análise de modo a permitir a continuidade em funcionamento sem afetar as condições de segurança e por conseguinte minimizar ou evitar o elevado custo económico associado a um novo equipamento e tempo de paragem processual. - Assumir limites estruturais face às condições processuais e ações externas ou adjacentes. - Garantir a segurança e qualidade da vida humana ou meio que o rodeia, do equipamento, das instalações, das infraestruturas envolventes e evitar o colapso económico, quer por motivos processuais, quer indeminizações ou agravamento do prémio do seguro. Verificou-se que os resultados serão a base para as alterações inerentes, tais como reforço estrutural, alteração da geometria do defletor, ajuste no tensionamento dos cabos e controlo da espessura mínima, de modo a alargar o período de vida útil da flare com segurança.

Dor crónica lombar : incapacidade auto-reportada em trabalhadores das IPSS de Arronches e sua relação com factores psicossociais e intensidade da dor

RESUMO: Vários estudos realizados sugerem que os factores psicossociais (nível de satisfação laboral; nível educacional; a catastrofização da dor e crenças de medoevitamento)têm um importante papel como factores associados ao desenvolvimento de cronicidade da DL (Krismer & van Tulder, 2007; Kwon et al., 2006; Leclerc et al., 2009; Pincus, Santos, Breen, Burton e Underwood., 2008.) Objectivo: Analisar a associação entre as variáveis catastrofização da dor, crenças de medo-evitamento da dor e intensidade da dor com a incapacidade funcional auto-reportada, numa amostra de indivíduos com DCL. Metodologia: A população alvo foi constituída por 160 funcionários da Santa Casa da Misericórdia e Centro de Bem Estar Social de Arronches. Integraram a amostra 133 funcionários que se disponibilizaram a responder aos diferentes instrumentos de avaliação utilizados (“Roland–Morris Disability Questionnaire”(RMQ); “ Questionário de Caracterização e Levantamento de Factores de Risco e Impacto associado à DCL”; “Pain Catastrophing Scale” (PCS) e o “Fear- Avoidance Beliefs Questionnaire” (FABQ). A recolha de dados realizou-se entre Agosto e Novembro de 2010. Resultados: Neste estudo, verificou-se que 39,1 % dos indivíduos referiam DCL não específica. Relativamente à incapacidade funcional autoreportada, obteve-se um score médio 5,87 no RMQ. Obteve-se um valor de rs=0,425,p<0,01, para a associação entre a catastrofização da dor e incapacidade. Relativamente à associação entre crenças de medo-evitamento, sub-escala actividade física e incapacidade, foi obtido o valor de rs= 0,074 e para a associação entre as crenças de medo-evitamento, sub-escala trabalho e incapacidade, verificou-se rs=0,422, p<0,01. No que respeita à associação entre percepção da intensidade dor actual e a incapacidade, obteve-se um valor rs= 0,177 e a associação entre a dor percepcionada em 2009 e incapacidade, aferiu um resultado de rs=0,291, p<0,05. Conclusão: Concluímos que existe uma associação moderada entre catastrofização da dor e a incapacidade funcional auto-reportada, e também entre crenças de medo-evitamento relativamente ao trabalho e a incapacidade funcional auto-reportada. Relativamente à associação entre a dor percepcionada em 2009 e a incapacidade funcional auto-reportada a associação é baixa. Não sendo encontrada associação entre crenças de medo-evitamento relativamente à actividade física e a incapacidade funcional auto-reportada, nem para a associação entre percepção da intensidade da dor actual e a incapacidade. Esta pesquisa contribuiu assim, para dar a conhecer factores relevantes avaliar em indivíduos com DCL, podendo a sua modificação contribuir para a prevenir maiores níveis de incapacidade funcional ou melhorar a efectividade do tratamento utilizado. --------------------ABSTRACT: Several studies suggest that psychosocial factors (level of job satisfaction, education level, and the pain catastrophizing and fear-avoidance beliefs) have an important role as factors associated with development of chronicity LBP (Krisma & van Tulder, 2007 ; Kwon et al., 2006, Leclerc et al. 2009; Pincus, Santos, Breen, Burton and Underwood., 2008.) Objective: To assess the association between the variables of pain catastrophizing, fear-avoidance beliefs, pain, intensity pain and self-reported functional disability in a sample of people with chronic LBP. Methodology: The study consisted of 160 employees of the Santa Casa da Misericórdia and Centro de Bem Estar Social of Arronches. Integrated sample of 133 employees who agreed to respond to different assessment tools used (Roland-Morris Disability Questionnaire (RMQ), "Questionnaire Survey of Characterization and Risk Factors and Impact associated with the DCL," "Pain Catastrophing Scale(PCS) and "Fear-Avoidance Beliefs Questionnaire (FABQ). Data collection took place between August and November 2010. Results: In this study, it was found that 39.1% of subjects reported no specific chronic LBP. For the self-reported functional disability, we obtained a medium score of 5.87 on the RMQ. We obtained a value of rs = 0.425, p <0.01, for the association between catastrophizing in pain and disability. Regarding the association between fear-avoidance beliefs, sub-scale physical activity and disability, was obtained a value of rs = 0.074 and for the association between fear-avoidance beliefs, sub-scale work and disability, there was rs = 0.422, p <0.01. Regarding the association between perceived pain intensity and pain disability present we obtained a value rs = 0.177 association between pain and perceived disability in 2009 and measured an outcome of rs = 0.291, p <0.05.Conclusion: That there is a moderate association between catastrophizing and pain self-reported functional disability, and also between fear-avoidance beliefs in relation to employment and self-reported functional disability. Regarding the association between pain and perceived disability in 2009 self-reported the association is low. Not being an association between earavoidance beliefs for physical activity and self-reported functional disability, or for the association between perception of current pain intensity and disability. This research contributed so, to disclose relevant factors evaluate in individuals with chronic LBP, its modification may help to prevent higher levels of functional disability or improve the effectiveness of treatment used.

Development of a piezoelectric biosensor based on PVDF films

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Implementação de alertas de interações medicamentosas na construção de uma farmácia online

Os sistemas de apoio à decisão clinica têm-se revelado essenciais no dia-a-dia da população, nomeadamente dos profissionais e dos pacientes. Estes sistemas podem ser aplicados com diferentes objetivos: como sistemas de alerta; de prevenção de doenças; sistemas para dosagem de medicação e prescrição; entre outras. Atualmente é notório o aumento de interesse por parte da população em entender e em possuir um papel ativo nas decisões médicas. Para conseguirem fazê-lo necessitam de procurar informação. O meio mais utilizado para obter essa informação é a internet, onde a informação se encontra em grande quantidade e muito dispersa. Para além da quantidade é imprescindível encontrar informação credível, para que não haja indução da pessoa em erro. Para ajudar a solucionar estes problemas surgiram os sistemas de recomendação na saúde. Estes sistemas foram idealizados para fornecer informações às quais os utilizadores podem recorrer para tomar decisões conscientes e seguras sobre a sua saúde. Também os sistemas de alerta se têm revelado importantes na área da saúde. Estes sistemas podem ser usados em diferentes contextos e sobre diferentes assuntos, como por exemplo, a alteração do estado clínico de um paciente monitorizado, em tempo real, ou em interações medicamentosas. As interações medicamentosas podem advir da automedicação do utente ou da larga quantidade de medicação que, a partir de determinada idade, os utentes ingerem. Pode ter como causa medicação que administrem regularmente, ou até mesmo diariamente, ou doenças/estados que o utente possua que, em simultâneo com determinada medicação pode causar reações adversas. Neste trabalho foi desenvolvido um protótipo de uma farmácia online (FoAM) que fornece, ao utilizador, alertas quando há possibilidade de interações. As causas de interações consideradas foram os medicamentos que o utilizador consuma e/ou doenças/estados que possua. O objetivo é alertar para o caso das causas que o utilizador possui interagirem com o(s) medicamento(s) que este deseja adquirir. Para alcançar esse objetivo foi necessário selecionar os medicamentos a disponibilizar assim como as suas interações. Essa seleção foi baseada no prontuário terapêutico 2013 disponibilizado pelo INFARMED. Depois de recolhida e analisada a informação, foi possível compreender que informações clínicas o sistema necessita para que consiga identificar os medicamentos que não são aconselháveis adquirir. Para isso, é necessário que o utilizador forneça essas informações clínicas pessoais, necessidade que vai de encontro à posição defendida por diversos autores que apontam o uso de registos eletrónicos de saúde muito benéfico para conseguir alertas mais personalizados suprindo assim as necessidades do utilizador. É também preponderante que o utilizador perceba o porquê de determinado medicamento não ser aconselhável, por isso, ao ser emitido o alerta é também apresentada a justificação do mesmo, ou seja, é disponibilizado ao utilizador qual a causa que indicou no formulário responsável pela interação.