Investigação de variantes gênicas de canais iônicos em pacientes com síndrome do QT longo

FUNDAMENTO: A síndrome do QT longo (SQTL) é uma síndrome arrítmica herdada com aumento do intervalo QT e risco de morte súbita. Mutações nos genes KCNQ1, KCNH2 e SCN5A respondem por 90% dos casos com genótipo determinado, e a genotipagem é informativa para aconselhamento genético e melhor manejo da doença. OBJETIVO: Investigação molecular e análise computacional de variantes gênicas de KCNQ1, KCNH2 e SCN5A associadas à SQTL em famílias portadoras da doença. MÉTODOS: As regiões codificantes dos genes KCNQ1, KCNH2 e SCN5A de pacientes com SQTL e familiares foram sequenciadas e analisadas utilizando o software Geneious ProTM. RESULTADOS: Foram investigadas duas famílias com critérios clínicos para SQTL. A probanda da Família A apresentava QTC = 562 ms, Escore de Schwartz = 5,5. A genotipagem identificou a mutação G1714A no gene KCNH2. Foi observado QTC = 521 ± 42 ms nos familiares portadores da mutação contra QTC = 391 ± 21 ms de não portadores. A probanda da Família B apresentava QTc = 551 ms, Escore de Schwartz = 5. A genotipagem identificou a mutação G1600T, no mesmo gene. A análise dos familiares revelou QTC = 497 ± 42 ms nos portadores da mutação, contra QTC = 404 ± 29 ms nos não portadores. CONCLUSÃO: Foram encontradas duas variantes gênicas previamente associadas à SQTL em duas famílias com diagnóstico clínico de SQTL. Em todos os familiares portadores das mutações foi observado o prolongamento do intervalo QT. Foi desenvolvida uma estratégia para identificação de variantes dos genes KCNQ1, KCNH2 e SCN5A, possibilitando o treinamento de pessoal técnico para futura aplicação na rotina diagnóstica.

Matemàtica i música amb ADN

Treball de recerca realitzat per un alumne d’ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l’any 2005. Estudi sobre l’ADN que té com a finalitat conèixer introductòriament l’utilització del càlcul matemàtic computacional en les investigacions sobre aquest. Els objectius de l’estudi són per una part, conèixer què és l'ADN i quins són els seus mecanismes de duplicació i de transmissió de la informació genètica, així com el paper d'altres molècules que intervenen en aquest procés ; també s’estudia quins han estat els processos de la cèl·lula que l'ésser humà ha estat capaç de copiar o imitar. A partir d’aquesta introducció, es vol conèixer què s'entén concretament per computació amb ADN i alguns dels problemes matemàtics que s'han resolt, així com algunes aplicacions de l'ADN en altres camps. La recerca ha permès arribar a diverses conclusions. Primerament que l'ADN és un excel·lent candidat per poder fer càlculs matemàtics. En segon lloc, tot i que en el present treball no se solucionen problemes computacionalment difícils es mostra la capacitat de les molècules d'ADN per resoldre problemes. En tercer lloc, l'interès mostrat per importants empreses dedicades a la informàtica fa més esperançador que en un futur hi pugui haver ordinadors que funcionin amb molècules d'ADN. Finalment, es demostra que les matemàtiques, la informàtica i la biologia són tres camps que estan interrelacionats. Per tal de trencar una mica amb la serietat del treball, s'acaba descrivint una manera de posar música a les cadenes d'ADN, i es mostren alguns resultats com són les músiques associades als 24 cromosomes humans, així com les corresponents a 29 proteïnes.

Two algorithms to find a power integral basis

"Vegeu el resum a l'inici del fitxer adjunt."

Catalytic tuning of phosphinoethane ligand. An improved catalyst for hydrocarbon

Report for the scientific sojourn carried out at the Department of Chemistry University of North Texas (USA) from September until November 2006. It includes the performance of two computational chemistry studies: an experimental and computational study toward the intra- and intermolecular hydroarylation of isonitriles and the development of an improved catalyst for hydrocarbon functionalization.

Incorporació del català en agent conversacional animat per computador

Dins del marc del projecte europeu HERMES, al Centre de Visió per Computador de la Universitat Autònoma de Barcelona s'està desenvolupant un agent conversacional animat per ordinador el qual haurà de ser capaç d'interactuar amb l'usuari a través de diferents canals de forma simultània, o, el que és el mateix, parlar, gesticular, expressar emocions... Partint, doncs, d'un software capaç de fer que un model 3D d'un cap humà expressi emocions i parli en anglès, donat un arxiu d'àudio prèviament generat, en el treball que aquí es presenta es duu a terme la recerca d'una eina sintetitzadora de parla a partir de text que permeti fer això mateix en català. En aquest document s'explica el procés seguit per a trobar aquesta eina, la investigació realitzada sobre el funcionament d'ambdues per tal d'entendre-les i poder-hi treballar, així com, finalment, les modificacions realitzades per a fer que aquestes puguin interactuar i generar parla inteligible en català a partir de textos escrits en aquest idioma.

MB-MDR: Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction for detecting interactions in high-dimensional genomic data

L’anàlisi de l’efecte dels gens i els factors ambientals en el desenvolupament de malalties complexes és un gran repte estadístic i computacional. Entre les diverses metodologies de mineria de dades que s’han proposat per a l’anàlisi d’interaccions una de les més populars és el mètode Multifactor Dimensionality Reduction, MDR, (Ritchie i al. 2001). L’estratègia d’aquest mètode és reduir la dimensió multifactorial a u mitjançant l’agrupació dels diferents genotips en dos grups de risc: alt i baix. Tot i la seva utilitat demostrada, el mètode MDR té alguns inconvenients entre els quals l’agrupació excessiva de genotips pot fer que algunes interaccions importants no siguin detectades i que no permet ajustar per efectes principals ni per variables confusores. En aquest article il•lustrem les limitacions de l’estratègia MDR i d’altres aproximacions no paramètriques i demostrem la conveniència d’utilitzar metodologies parametriques per analitzar interaccions en estudis cas-control on es requereix l’ajust per variables confusores i per efectes principals. Proposem una nova metodologia, una versió paramètrica del mètode MDR, que anomenem Model-Based Multifactor Dimensionality Reduction (MB-MDR). La metodologia proposada té com a objectiu la identificació de genotips específics que estiguin associats a la malaltia i permet ajustar per efectes marginals i variables confusores. La nova metodologia s’il•lustra amb dades de l’Estudi Espanyol de Cancer de Bufeta.

The word problem distinguishes counter languages

Counter automata are more powerful versions of finite state automata where addition and subtraction operations are permitted on a set of n integer registers, called counters. We show that the word problem of Zn is accepted by a nondeterministic m-counter automaton if and only if m &= n.

Anàlisi del sistema operatiu RTLinux e implementació d'un entorn de desenvolupament de tasques en temps real (aplicat al control de processos)

El projecte "Anàlisi del sistema operatiu RTLinux i implementació d'un entorn de desenvolupament de tasques en temps real" analitza la possibilitat de crear un entorn de desenvolupament de tasques en temps real per poder crear sistemes de control complex, tot això mitjançant codi lliure. Inicialment es fa un aprenentatge sobre el concepte de temps real, després s'elegeix el sistema operatiu en temps real RTLinux per a crear l'entorn de desenvolupament utilitzant el llenguatge de programació Tcl/Tk. Es creen un conjunt d'aplicacions (pel control computacional) per estudiar la viabilitat de la construcció de l'entorn desitjat per facilitar la tasca de l'usuari final. Aquest projecte obre multitud de possibles camins a continuar: comunicació remota, implementació de planificadors, estudi de controladors, etc.

Developing discontinuous Galerkin methods for the resolution of the incompressible Navier-Stokes equations

Informe de investigación elaborado a partir de una estancia en el Laboratorio de Diseño Computacional en Aeroespacial en el Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos, entre noviembre de 2006 y agosto de 2007. La aerodinámica es una rama de la dinámica de fluidos referida al estudio de los movimientos de los líquidos o gases, cuya meta principal es predecir las fuerzas aerodinámicas en un avión o cualquier tipo de vehículo, incluyendo los automóviles. Las ecuaciones de Navier-Stokes representan un estado dinámico del equilibrio de las fuerzas que actúan en cualquier región dada del fluido. Son uno de los sistemas de ecuaciones más útiles porque describen la física de una gran cantidad de fenómenos como corrientes del océano, flujos alrededor de una superficie de sustentación, etc. En el contexto de una tesis doctoral, se está estudiando un flujo viscoso e incompresible, solucionando las ecuaciones de Navier- Stokes incompresibles de una manera eficiente. Durante la estancia en el MIT, se ha utilizado un método de Galerkin discontinuo para solucionar las ecuaciones de Navier-Stokes incompresibles usando, o bien un parámetro de penalti para asegurar la continuidad de los flujos entre elementos, o bien un método de Galerkin discontinuo compacto. Ambos métodos han dado buenos resultados y varios ejemplos numéricos se han simulado para validar el buen comportamiento de los métodos desarrollados. También se han estudiado elementos particulares, los elementos de Raviart y Thomas, que se podrían utilizar en una formulación mixta para obtener un algoritmo eficiente para solucionar problemas numéricos complejos.

Arquitectures d'Aprenentatge Automàtic per al Reconeixement d'Estructures Lingüístiques en el Text

Estudi realitzat a partir d’una estada al Computer Science and Artificial Intelligence Lab, del Massachusetts Institute of Technology, entre 2006 i 2008. La recerca desenvolupada en aquest projecte se centra en mètodes d'aprenentatge automàtic per l'anàlisi sintàctica del llenguatge. Com a punt de partida, establim que la complexitat del llenguatge exigeix no només entendre els processos computacionals associats al llenguatge sinó també entendre com es pot aprendre automàticament el coneixement per a dur a terme aquests processos.

Mecanismes de reacció de sistemes catalítics amb èmfasi en carbens de Fischer i quantificació de l'aromaticitat en petites molècules inorgàniques cícliques i planes.

El tema principal del treball és sobre l'estudi teòric de l'estructura i reactivitat en carbens de Fischer de la forma (CO)5Cr=C(X)R (X= OH, NH2, OMe, NMe2 i R= CHCH2 i Ph). Particularment, el nostre interès va sorgir del tipus de reaccions de cicloadicció que donen lloc a la síntesi de productes naturals i fàrmacs de gran valor afegit. Hem estudiat els mecanismes de reacció dels casos més comuns de cicloanul•lació: la reacció de benzanul•lació de Dötz i ciclopentanulacions que es troben en competència amb el primer cas, derivats de l'inserció de acetilè i fenilacetilè. En l'últim pas de les reaccions que comporten la formació d'un sistema de més d'un anell, hi tenim una migració del complex metàl•lic de crom d'un extrem a un altre anomenat com rearranjament haptotròpic. Aleshores, hem investigat sobre els mecanismes de migració haptotròpica de Cr(CO)3 sobre hidrocarburs aromàtics policíclics analitzant l'efecte de la mida i la curvatura del sistema així com la complexació d'un segon fragment metàl•lic a la manera de coordinació als anells. D'una altre banda, vam estudiar l'aromaticitat en 54 cúmuls cíclics de molecules inorgàniques mitjançant metodologia desenvolupada al nostre grup de recerca i altres. Vam proposar la tècnica del scan-NICS com nova mesura quantitativa d'aromaticitat i reportar l'escassa correlació entre els distints índexs d'aromaticitat a la literatura. Finalment, com resultat de col•laboracions en estades de recerca, he desenvolupat propostes de mecanismes de reacció en sistemes catalítics de isonitrils i fosfinetà-amides i en dímers de gassos nobles.

Bioinformática: interfaz gráfica para comparación de genomas vía web

El proyecto consiste en un entorno gráfico cuyo fin es el de visualizar, estudiar e interpretar la conservación de código genético existente entre los diferentes genomas. Una interface que permite cargar hasta ocho genomas para ser comparados en detalle, por pares o entre todos ellos a la vez. El gráfico que se muestra en la interfaz, representa los Maximal Unique Matchings entre cada par de genomas, lo que significa coincidencias de la mayor longitud posible no repetidas, en las secuencias de ADN de las especies comparadas. La finalidad es el estudio de las evoluciones que han ido apareciendo entre diferentes organismos o los genes que comparten unas especies con otras.

Gestión sostenible de clústers de recursos virtuales

Este proyecto tiene como finalidad ofrecer un servicio de computación en forma de máquina virtual, utilizando los recursos internos de Atos Research & Innovation. Además, se pretende implementar este servicio sobre os excendentes de máquinas del propio departamento. La prestación de este servicio se realiza mediante un gestor de la infraestructura de forma centralizada. Para la implantación de este entorno se ha definido la adopción en fases y profundizado en dos de los gestores más activos en la investigación del modelo Cloud Computing (Open Nebula, Eucalyptus).

Sempre connectats: les biblioteques en un món de connectivitat permanent

La comunicació mòbil és la tecnologia que ha estat adoptada d'una forma més àmplia i ràpida que cap altra. (Castells et al., 2007). Representa la difusió de les comunicacions i de la capacitat computacional en una part cada cop més gran de les activitats socials, d'investigació i aprenentatge. Ha trobat eco en el comportament emergent de la joventut, donant recolzament als models característics d'interacció social i formació de grups, ús de la informació i expressió personal. La creació de xarxes difuses canvia la manera de coordinar els nostres recursos per aconseguir objectius. Per exemple, canvia l'ús del temps i l'espai. La pausa en directe és una rutina perquè els estudiants puguin escoltar o mirar conferències en el gimnàs o en el tren. L'ús de l'espai per promoure cites “ad hoc” i l'aprenentatge social està guanyant importància. A mesura que la xarxa s'estén, tenim múltiples punts de connexió que ens ofereixen diferents graus d'experiència (l'escriptori, el telèfon mòbil, l'xBox o la Wii, el sistema GPS, els telèfons intel·ligents, ordinadors ultraportàtils, etc.). Malgrat coincidir en diversos espectes, també estan optimitzats per diferents propòsits. Un acompanyament natural a aquesta xarxa de punts de connexió és el trasllat de molts serveis cap al núvol, que es troba disponible a la xarxa a través dels diferents dispositius i entorns. Això significa que cada cop és més parcial centrar-se exclusivament en el lloc web institucional com a principal mecanisme de distribució i en el navegador com a principal entorn de consum. Els estudiants estan orientats als resultats i valoren la comoditat. Aquest èmfasi, juntament a les restriccions de disseny d’alguns dispositius promou la necessitat d’arribar ràpidament a la rellevància. La socialització, la personalització i la consciència de la localització cobren més importància. Les biblioteques han estat treballant per desenvolupar serveis preparats per la xarxa. La comunicació mòbil intensifica aquesta activitat i hi afegeix nous reptes mentre s'estudia què vol dir estar preparat per la xarxa. Això té implicacions en l'organització des del moment que l'èmfasi es desplaça cap a la integració del procés de treball al voltant de l'estudiant o investigador i crea noves relacions amb altres organitzacions de serveis del campus. També té conseqüències en la manera d'utilitzar l'espai, en les habilitats de la biblioteca i en com es desenvolupen les col·leccions. Podem observar l'impacte de la comunicació mòbil en els serveis de dues maneres. En primer lloc, els serveis es poden convertir en aptes per ser mòbils, com és el cas de les interfícies mòbils per als serveis de les biblioteques, els serveis d'alerta, etc. En segon lloc, la mobilització continua la reestructuració dels serveis, les organitzacions i l'atenció produïda per la xarxa. Penseu aquí la manera de socialitzar i personalitzar els serveis; en com adaptar l'ús de la col·lecció i el servei que s'estén a l'entorn institucional, personal i de núvol; en com posicionar i promoure la marca de la biblioteca a mesura que els serveis s'atomitzen i es fan menys visibles a la xarxa; i altres qüestions més complexes com què és millor fer localment i què s'ha de fer amb acords de col·laboració o terceres parts.

A decision-making Fokker-Planck model in computational neuroscience

Minimal models for the explanation of decision-making in computational neuroscience are based on the analysis of the evolution for the average firing rates of two interacting neuron populations. While these models typically lead to multi-stable scenario for the basic derived dynamical systems, noise is an important feature of the model taking into account finite-size effects and robustness of the decisions. These stochastic dynamical systems can be analyzed by studying carefully their associated Fokker-Planck partial differential equation. In particular, we discuss the existence, positivity and uniqueness for the solution of the stationary equation, as well as for the time evolving problem. Moreover, we prove convergence of the solution to the the stationary state representing the probability distribution of finding the neuron families in each of the decision states characterized by their average firing rates. Finally, we propose a numerical scheme allowing for simulations performed on the Fokker-Planck equation which are in agreement with those obtained recently by a moment method applied to the stochastic differential system. Our approach leads to a more detailed analytical and numerical study of this decision-making model in computational neuroscience.