Efectos de la estimulación neonatal sobre alteraciones cognitivas, atencionales y de maduración cortical en un modelo animal genético de rasgos relacionados con la esquizofrenia

Aquesta Tesi investiga els factors neurobiològics, comportamentals i genètics de les rates “Roman d’Alta Evitació” (RHA; vs. les seves contraparts, les “Roman de Baixa Evitació”, o RLA), amb la finalitat d’explorar la seva validesa com a model animal per a la simptomatologia positiva, negativa i cognitiva similar a l’esquizofrènia. A més, s’ha posat particular interès en la investigació dels efectes positius i duradors d’un tractament d’estimulació neonatal (NH, de l’anglès “Neonatal handling”) sobre els aspectes conductuals, cognitius i, per primera vegada, genètics, del model animal. Es van establir tres estudis. El primer estudi va investigar l’associació entre el dèficit en la prova d’inhibició de la resposta de sobresalt per un prepuls (PPI) i el rendiment deficient en la conducta social, així com el deteriorament en diverses tasques de memòria en les rates genèticament heterogènies HS (“Genetically Heterogeneous Stock rat”). El segon estudi, va avaluar les diferències en l’exploració d’objectes nous (NOE), la interacció social (IS), la inhibició prepuls de la resposta de sobresalt (PPI), i diferents tasques de memòria i aprenentatge en femelles de totes dues soques de rates Roman. Així com els efectes duradors del tractament amb NH en els perfils RHA davant RLA en aquestes proves i tasques, i les associacions entre el rendiment en les diferents proves En el tercer estudi, es van avaluar les diferències conductuals i cognitives relacionades amb l’esquizofrènia en rates mascle de totes dues soques Roman en dos períodes del desenvolupament, adolescents i adults. Es va analitzar l’expressió de vuit gens associats amb el neurodesenvolupament i la plasticitat sinàptica (Cables1, Cdk5, Snap25, Homer1, Nrg1, Bdnf, Grin2b i Drd1) en el còrtex prefrontal (CPF). A més, es va examinar l’efecte de l’estimulació neonatal en els trets conductuals, cognitius i moleculars en totes dues soques de rates i en les dues edats. Els resultats del primer estudi van mostrar que, en rates mascle HS, és factible identificar un fenotip de risc per a estudiar trets/símptomes cognitius i negatius relacionats amb l’esquizofrènia en rates d’acord amb l’estratificació segons els seus punts de PPI. Les troballes del segon estudi van mostrar que, les rates femella RHA mostren major interacció social que les rates RLA, i el tractament de NH incrementa la conducta social i redueix les respostes relacionades amb l’ansietat o inhibició conductual en les RLA. A més, presenten dèficit de PPI, així com pitjor memòria espacial de treball i de referència, i flexibilitat cognitiva disminuïda, comparades amb les rates femella RLA. El tractament de NH produeix certa millora en la memòria de referència espacial i una notable millora en la flexibilitat cognitiva en rates femella RHA. Els resultats del tercer estudi mostren diferències conductuals i atencionals entre soques fins i tot des de l’adolescència, i aquestes diferències són encara més marcades en l’edat adulta. A més, s’han observat importants efectes de l’estimulació neonatal (NH) sobre els trets conductuals, cognitius i moleculars, predominantment en la soca RHA, que depenen de l’edat. Els resultats d’aquesta investigació han pogut determinar les similituds i diferències en el perfil atencional, d’un tipus de conducta social, i de la memòria i aprenentatge espacial entre rates mascle i femella de les soques Roman, les quals aporten evidència per establir la rata RHA com a model animal de certs trets i símptomes associats a l’esquizofrènia. D’altra banda, s’ha identificat que l’estimulació neonatal (NH) té un efecte positiu perdurable sobre els trets conductuals i cognitius de rates mascle i femella de les soques Roman. A més, el NH modula l’expressió genètica en el CPF en rates mascle RHA adolescents i adultes.Esta Tesis investiga los factores neurobiológicos, comportamentales y genéticos de las ratas “Roman de Alta Evitación” (RHA; vs. sus contrapartes, las “Roman de baja evitación”, o RLA), con el fin de explorar su validez como modelo animal para la sintomatología positiva, negativa y cognitiva similar a la esquizofrenia. Además, se ha puesto particular interés en la investigación de los efectos positivos y duraderos de un tratamiento de estimulación neonatal (NH, del inglés “Neonatal handling”) sobre los aspectos conductuales, cognitivos y, por primera vez, genéticos, del modelo animal. Se establecieron tres estudios. El primer estudio investigó la asociación entre el déficit en la prueba de inhibición de la respuesta de sobresalto por un prepulso (PPI) y el rendimiento deficiente en la conducta social, así como el deterioro en diversas tareas de memoria en las ratas genéticamente heterogéneas HS (“Genetically Heterogeneous Stock rat”). El segundo estudio, evaluó las diferencias en la exploración de objetos nuevos (NOE), la interacción social (IS), la inhibición prepulso de la respuesta de sobresalto (PPI), y diferentes tareas de memoria y aprendizaje en hembras de ambas cepas de ratas Roman. Así como los efectos duraderos del tratamiento con NH en los perfiles RHA frente a RLA en estas pruebas y tareas, y las asociaciones entre el rendimiento en las diferentes pruebas. En el tercer estudio, se evaluaron las diferencias conductuales y cognitivas relacionadas con la esquizofrenia en ratas macho de ambas cepas Roman en dos periodos del desarrollo, adolescentes y adultos. Se analizó la expresión de ocho genes asociados con el neurodesarrollo y la plasticidad sináptica (Cables1, Cdk5, Snap25, Homer1, Nrg1, Bdnf, Grin2b y Drd1) en el córtex prefrontal (CPF). Además, se examinó el efecto de la estimulación neonatal en los rasgos conductuales, cognitivos y moleculares en ambas cepas de ratas y en las dos edades. Los resultados del primer estudio mostraron que, en ratas macho HS, es factible identificar un fenotipo de riesgo para estudiar rasgos/síntomas cognitivos y negativos relacionados con la esquizofrenia en ratas de acuerdo a la estratificación según sus puntajes de PPI. Los hallazgos del segundo estudio mostraron que, las ratas hembra RHA muestran mayor interacción social que las ratas RLA, y el tratamiento de NH incrementa la conducta social y reduce las respuestas relacionadas con la ansiedad o inhibición conductual en las RLA. Además, presentan déficit de PPI, así como peor memoria espacial de trabajo y de referencia, y flexibilidad cognitiva disminuida, comparadas con las ratas hembra RLA. El tratamiento de NH produce cierta mejoría en la memoria de referencia espacial y una notable mejoría en la flexibilidad cognitiva en ratas hembra RHA. Los resultados del tercer estudio muestran diferencias conductuales y atencionales entre cepas incluso desde la adolescencia, y dichas diferencias son aún más marcadas en la adultez. Además, se han observado importantes efectos de la estimulación neonatal (NH) sobre los rasgos conductuales, cognitivos y moleculares, predominantemente en la cepa RHA, que dependen de la edad. Los resultados de esta investigación han podido determinar las similitudes y diferencias en el perfil atencional, de un tipo de conducta social, y de la memoria y aprendizaje espacial entre ratas machos y hembras de las cepas Roman, las cuales aportan evidencia para establecer a la rata RHA como modelo animal de ciertos rasgos y síntomas asociados a la esquizofrenia. Por otro lado, se ha identificado que la estimulación neonatal (NH) tiene un efecto positivo perdurable sobre los rasgos conductuales y cognitivos de ratas machos y hembras de las cepas Roman. Además, el NH modula la expresión genética en el CPF en ratas macho RHA adolescentes y adultas.This Thesis investigates the neurobiological, behavioral, and genetic factors of "Roman High Avoidance" rats (RHA; vs. their counterparts, the "Roman Low Avoidance", or RLA), in order to explore their validity as an animal model for positive, negative, and cognitive symptoms similar to schizophrenia. Additionally, particular interest has been placed on investigating the positive and lasting effects of neonatal handling (NH) treatment on the behavioral, cognitive, and, for the first time, genetic aspects of the animal model. Three studies were conducted. The first study investigated the association between the deficit in the prepulse inhibition (PPI) test and poor performance in social behavior, as well as impairment in various memory tasks in genetically heterogeneous HS rats ("Genetically Heterogeneous Stock rat"). The second study evaluated the differences in novel object exploration (NOE), social interaction (SI), prepulse inhibition of the startle response (PPI), and different memory and learning tasks in females of both Roman rat strains. It also examined the lasting effects of NH treatment on the RHA vs. RLA profiles in these tests and tasks, and the associations between performance in the different tests. In the third study, behavioral and cognitive differences related to schizophrenia were evaluated in male rats of both Roman strains at two developmental stages, adolescents and adults. The expression of eight genes associated with neurodevelopment and synaptic plasticity (Cables1, Cdk5, Snap25, Homer1, Nrg1, Bdnf, Grin2b, and Drd1) was analyzed in the prefrontal cortex (PFC). Additionally, the effect of neonatal handling on the behavioral, cognitive, and molecular traits in both strains of rats and at both ages was examined. The results of the first study showed that, in male HS rats, it is possible to identify a risk phenotype for studying cognitive and negative traits/symptoms related to schizophrenia in rats according to their PPI scores. Findings from the second study showed that RHA female rats exhibit greater social interaction than RLA rats, and NH treatment increases social behavior and reduces responses related to anxiety or behavioral inhibition in RLA. Additionally, RHA rats exhibit PPI deficits, poorer working and reference spatial memory, and reduced cognitive flexibility compared to RLA female rats, and NH treatment produces some improvement in reference spatial memory and a notable improvement in cognitive flexibility in RHA female rats. The results of the third study show behavioral and attentional differences between strains even from adolescence, and these differences are even more pronounced in adulthood. Furthermore, this study shows age-dependent significant effects of neonatal handling (NH) on behavioral, cognitive, and molecular traits, predominantly in the RHA strain. The results of this research have determined the similarities and differences in attentional profiles, social behavior, and spatial memory and learning between male and female rats of the Roman strains, which provide evidence to establish the RHA rat as an animal model of certain traits and symptoms associated with schizophrenia. On the other hand, it has been found that neonatal handling (NH) has a lasting positive effect on the behavioral and cognitive traits of male and female rats of the Roman strains. Additionally, NH modulates gene expression in the PFC in adolescent and adult RHA male rats.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Neurocièncie

Next generation molecular diagnostic electrochemical platforms

La detecció electroquímica és particularment atractiva per a la seva aplicació en biosensors, degut a l'alta sensibilitat, simplicitat, rapidesa i rendibilitat en comparació amb la transducció òptica, així com la seva compatibilitat amb la miniaturització i petits volums de mostra. Tot i que les propietats redox intrínseques de tots els nucleòtids (dNTP) d'ADN i ARN permeten el desenvolupament de biosensors electroquímics sense marcadors per a anàlisi d'ADN sensibles a l'estructura i/o anàlisi de detecció amb l'avantatge del mesurament directe d'ADN, tenen limitacions en l'elecció del material de l'electrode, la manca de sensibilitat o la regeneració del sensor. Les etiquetes electroactives externes permeten superar aquestes limitacions i a més augmentar la sensibilitat i facilitar l'ús de més tipus de materials. La primera part d'aquesta tesi explora l'ús de marcadors redox, amb l'objectiu final d'aconseguir la seqüenciació electroquímica de l'ADN. Amb la incorporació exitosa de cinc marcadors redox oxidables es va aconseguir la detecció electroquímica simultània i radiomètrica i la quantificació del nombre total de cada nucleobase.La detección electroquímica es particularmente atractiva para su aplicación en biosensores, debido a la alta sensibilidad, simplicidad, rapidez y rentabilidad en comparación con la transducción óptica, así como su compatibilidad con la miniaturización y pequeños volúmenes de muestra. Aunque las propiedades redox intrínsecas de todos los nucleótidos (dNTP) de ADN y ARN permiten el desarrollo de biosensores electroquímicos sin marcadores para análisis de ADN sensibles a la estructura y/o análisis de detección con la ventaja de la medición directa de ADN, tienen limitaciones en la elección del material del electrodo, la falta de sensibilidad o la regeneración del sensor. Las etiquetas electroactivas externas permiten superar estas limitaciones y además aumentar la sensibilidad y facilitar el uso de una mayor gama de materiales. La primera parte de esta tesis explora el uso de marcadores redox, con el objetivo final de desarrollar la secuenciación electroquímica del ADN. Con la incorporación exitosa de cinco marcadores redox oxidables se logró la detección electroquímica simultánea y radiométrica y la cuantificación del número total de cada nucleobase.Electrochemical detection is particularly attractive for biosensors due to the high sensitivity, simplicity, rapid response, cost-effectiveness and simplified instrumentation as compared to that required for optical transduction, as well as its compatibility with miniaturization and low sample volumes. Although the intrinsic redox properties of all nucleobases of DNA and RNA enable the development of label-free electrochemical biosensors to provide structure-sensitive DNA analysis and/or detection analysis with the advantage of direct DNA measurement, they face limitations with regards to the choice of electrode material, lack of sensitivity or the ability to achieve regeneratable sensors. External electroactive labels have been introduced not only to overcome these limitations but also to improve the sensitivity of sensors and facilitate the use of a greater range of electrode materials. The first part of this thesis explores the use of redox labels, moving towards a final goal of achieving an approach for electrochemical DNA sequencing. Successful incorporation of five oxidizable redox labels achieved simultaneous and ratiometric electrochemical detection and the quantification of the total number of each nucleobases was achieved

Optimal control of an integrating system consisting of a sewer network and a wastewater treatment plant

La tesi doctoral proposa models avançats i mètodes de control òptims per a xarxes de clavegueram i estacions de tractament d'aigües residuals. L'objectiu principal és aplicar una sèrie d'accions de control a ambdós sistemes per tal de reduir-ne l'impacte ambiental mitjançant l'abocament de la menor quantitat possible de contaminants als receptors naturals, alhora que s'utilitza la menor energia possible, sense alliberant massa gasos d'efecte hivernacle a l'atmosfera. Això s'aborda de manera integrada, obre el camí per reduir encara més l'impacte ambiental d'aquests sistemes, estudiant el tema del control òptim dels sistemes integrats d'aigües residuals urbanes. En aquest sentit, la recerca es va centrar en tres direccions: reduir l'impacte ambiental de les xarxes de clavegueram mitjançant l'aplicació de diversos algorismes de control òptim, reduir l'impacte ambiental de les depuradores d'aigües residuals mitjançant l'aplicació de diversos algorismes de control òptim, i estudiar la interconnectivitat dels dos sistemes mitjançant l'avaluació. els efectes que té el control òptim de la xarxa de clavegueram en el sistema integrat. Aquestes tres direccions van requerir, com a pas previ, el desenvolupament de models per als sistemes de recollida i tractament d'aigües residuals.La tesis doctoral propone métodos avanzados de modelización y control óptimo de redes de alcantarillado y plantas de tratamiento de aguas residuales. El objetivo principal es aplicar una serie de acciones de control a ambos sistemas con el fin de reducir su impacto ambiental mediante la descarga de la menor cantidad posible de contaminantes a los receptores naturales, al mismo tiempo que se utiliza la menor energía posible, sin liberar demasiados gases de efecto invernadero a la atmósfera. Esto se aborda de forma integrada, allanando el camino para reducir aún más el impacto ambiental de dichos sistemas, mediante el estudio del tema del control óptimo de los sistemas integrados de aguas residuales urbanas. En este sentido, la investigación se centró en tres direcciones: reducción del impacto ambiental de las redes de alcantarillado mediante la aplicación de varios algoritmos de control óptimo, reducción del impacto ambiental de las plantas de tratamiento de aguas residuales mediante la aplicación de varios algoritmos de control óptimo, y estudio de la interconectividad de los dos sistemas mediante la evaluación de los efectos que el control óptimo de la red de alcantarillado tiene sobre el sistema integrado. Estas tres direcciones requirieron, como paso preliminar, el desarrollo de modelos para los sistemas de recolección y tratamiento de aguas residuales.The doctoral thesis proposes advanced modelling and optimal control methods for sewer networks and wastewater treatment plants. The main goal is to apply a series of control actions to both systems in order to reduce their environmental impact by discharging a quantity as little as possible of pollutants into natural receptors, while, at the same time, using as little energy as possible, without releasing too much greenhouse gases into the atmosphere. This is approached in an integrated manner, paving the way for reducing further the environmental impact of such systems, by studying the topic of optimal control of integrated urban wastewater systems. In this sense, the research focused on three directions: reducing the environmental impact of sewer networks by applying various optimal control algorithms, reducing the environmental impact of wastewater treatment plants by applying various optimal control algorithms, and studying the interconnectivity of the two systems by assessing the effects that sewer network optimal control has on the integrated system. These three directions required, as a preliminary step, the development of models for the wastewater collecting and treatment systems.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Enginyeria Electrònica i de Telecomunicaci

Exploring the Potential of Portable and Handheld Infrared Spectroscopic Devices to Characterize Insect Lipids

Els insectes són cada vegada més reconeguts com a font sostenible de proteïnes, lípids i fibra. La composició nutricional pot variar significativament a causa de factors com l'espècie, la fase de vida, les condicions de cria, la dieta i els mètodes de processament. Aquesta variabilitat posa de manifest el potencial dels insectes com a opció versàtil per a una nutrició sostenible. Tot i això, els mètodes analítics tradicionals per caracteritzar lípids d'insectes són sovint intensius en mà d'obra, costosos i menys accessibles. L'espectroscòpia infraroja, combinada amb l'anàlisi multivariant, ofereix una solució en permetre la identificació i la quantificació dels components lipídics en mescles complexes. Els avenços recents en els espectròmetres portàtils d'infrarojos per transformada de Fourier (FT-IR) han fet més accessible aquesta tecnologia. Aquests dispositius eliminen la necessitat de pretractament de mostres i processament de laboratori, estalviant així temps i recursos i fent que les anàlisis ràpides siguin factibles fins i tot per als no experts. Aquesta tesi doctoral té com a objectiu principal explorar l'ús d'espectròmetres portàtils d'infraroig mitjà per transformada de Fourier (FT-MIR) i espectròmetres de mà d'infraroig proper (FT-NIR ) per analitzar en temps real el contingut lipídic de diverses mostres. Entre elles s'hi han inclòs pols d'insectes parcialment desgreixats, lípids d'insectes barrejats amb olis vegetals i llavors i masses a base de cigrons. L'estudi també va tenir com a objectiu predir els percentatges d'àcids grassos saturats, monoinsaturats i poliinsaturats presents en les mostres, així com els seus perfils generals d'àcids grassos.Los insectos son cada vez más reconocidos como fuente sostenible de proteínas, lípidos y fibra. Su composición nutricional puede variar significativamente debido a factores como la especie, la fase de vida, las condiciones de cría, la dieta y los métodos de procesado. Esta variabilidad pone de relieve el potencial de los insectos como opción versátil para una nutrición sostenible. Sin embargo, los métodos analíticos tradicionales para caracterizar los lípidos de los insectos suelen ser laboriosos, costosos y poco accesibles. La espectroscopía infrarroja, combinada con el análisis multivariante, ofrece una solución al permitir la identificación y cuantificación de los componentes lipídicos en mezclas complejas. Los recientes avances en los espectrómetros portátiles de infrarrojos por transformada de Fourier (FT-IR) han hecho más accesible esta tecnología. Estos dispositivos eliminan la necesidad de pretratamiento de muestras y procesamiento de laboratorio, ahorrando así tiempo y recursos y haciendo que los análisis rápidos sean factibles incluso para los no expertos. La presente tesis doctoral tiene como objetivo principal explorar el uso de espectrómetros portátiles de infrarrojo medio por transformada de Fourier (FT-MIR) y de mano de infrarrojo cercano (FT-NIR) para analizar en tiempo real el contenido lipídico de diversas muestras. Entre ellas se han incluido polvos de insectos parcialmente desgrasados, lípidos de insectos mezclados con aceites vegetales y de semillas, y masas a base de garbanzos. El estudio también tuvo como objetivo predecir los porcentajes de ácidos grasos saturados, monoinsaturados y poliinsaturados presentes en las muestras, así como sus perfiles de ácidos grasos.Insects are increasingly recognized as a sustainable source of protein, lipids, and fiber. Their nutritional composition can vary significantly due to factors such as species, life stage, rearing conditions, diet, and processing methods. This variability highlights the potential of insects as a versatile option for sustainable nutrition. However, traditional analytical methods for characterizing insect lipids are often labor-intensive, costly, and less accessible. Infrared spectroscopy, combined with multivariate analysis, offers a solution by enabling the identification and quantification of lipid components in complex mixtures. The recent advancements in portable and handheld Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectrometers have made this technology more accessible. These devices eliminate the need for extensive sample pre-treatment and laboratory processing, thus saving time and resources and making rapid analyses feasible even for non-experts. The objective of this research was to explore the use of portable Fourier Transform Mid Infrared (FT-MIR) and handheld FT-NIR spectrometers for real-time screening of lipid content in various samples. This included partially defatted insect powders, insect lipids mixed with vegetable and seed oils, and chickpea-based doughs. The study also aimed to predict the percentages of saturated, monounsaturated, and polyunsaturated fatty acids present in the samples, as well as their overall fatty acid profiles

Impacte de les plataformes digitals a l’educació primària catalana

La digitalització de l’educació ha experimentat un impuls accelerat en els darrers anys. Aquest augment de tecnologia a les aules implica una necessitat creixent de recerca no només sobre la presència i els efectes de les plataformes sobre l’alumnat, els docents i les escoles, sinó també sobre les dinàmiques polítiques i econòmiques de la indústria de la tecnologia educativa. De la mateixa manera, és essencial considerar les implicacions, transformacions i controvèrsies que el seu ús comporta com a catalitzadores de valors socials, amb la conseqüent configuració de nous rols, actors, sistemes de governança i control que suposen una nova forma d’entendre i imaginar els sistemes educatius. Aquesta tesi pretén, així, contribuir a l’estudi general de la digitalització de l’educació mitjançant l’anàlisi de la presència de les plataformes digitals en l’educació primària, les influències i l’impacte que generen, segons la perspectiva del professorat, en el context català. L’estructura del compendi d’articles permet emfatitzar el sentit global i íntegre del fenomen de la digitalització en l’educació escolar com a fil conductor des d’una perspectiva crítica (Feenberg, 2005), amb un disseny metodològic mixt seqüencial que presenta i analitza les peculiaritats de cada esfera. Aquesta perspectiva manté una visió global que parteix del mapeig de les plataformes a les escoles i la identificació de l’ecosistema digital. Es va desgranant i concretant amb l’anàlisi de les implicacions en fenòmens com l’ús de les dades, els nous rols del professorat en les xarxes socials i les relacions amb la privatització i la comercialització de l’educació fins a la intervenció pràctica que pretén generar un canvi en el professorat. Mitjançant la discussió conjunta dels resultats de cada una de les esferes, l’estudi mostra que les plataformes digitals han tingut un impacte sobre l’ètica pedagògica, social, econòmica i ambiental de l’educació catalana. Les col·laboracions público-privades naturalitzades, el lideratge dels Bigtech, la mercantilització oculta de dades o el baix nivell de conscienciació del professorat davant dels riscos emergents de l’ús de les plataformes, són alguns dels arguments presentats i que requereixen noves formes de repensar l’educació digital, amb una mirada més justa i sostenible. La tesi finalitza amb l’exposició de les principals conclusions que responen a les preguntes inicials plantejades, les limitacions i futures línies d’investigació que poden derivar d’aquest projecte.La digitalización de la educación ha experimentado un impulso acelerado en los últimos años. Este aumento de tecnología en las aulas comporta una necesidad creciente de investigación no sólo sobre la presencia y los efectos de las plataformas sobre el alumnado, los docentes y las escuelas, sino también sobre las dinámicas políticas y económicas de la industria de la tecnología educativa. Del mismo modo, es esencial considerar las implicaciones, transformaciones y controversias que su uso comporta, como catalizadores de valores sociales, con la consecuente configuración de nuevos roles, actores y sistemas de gobernanza y control que suponen una nueva forma de entender e imaginar los sistemas educativos. Esta tesis pretende, así, contribuir al estudio general de la digitalización de la educación mediante el análisis de la presencia de las plataformas digitales en la educación primaria, las influencias y el impacto que generan, según la perspectiva del profesorado, en el contexto catalán. La estructura del compendio de artículos permite enfatizar el sentido global e íntegro del fenómeno de la digitalización en la educación escolar como hilo conductor desde una perspectiva crítica (Feenberg, 2005), con un diseño metodológico mixto secuencial que presenta y analiza las peculiaridades de cada esfera. Esta perspectiva mantiene una visión global que parte del mapeo de las plataformas en las escuelas y la identificación del ecosistema digital. Se va desgranando y concretando con el análisis de las implicaciones en fenómenos como el uso de los datos, los nuevos roles del profesorado en las redes sociales y las relaciones con la privatización y comercialización de la educación hasta la intervención práctica que pretende generar un cambio en el profesorado desde una perspectiva ética y sostenible. Mediante la discusión conjunta de los resultados de cada una de las esferas, el estudio muestra que las plataformas digitales han tenido un impacto sobre ética pedagógica, social, económica y ambiental de la educación catalana. Las colaboraciones público-privadas naturalizadas, el lideraje de los Bigtech, la mercantilización oculta de datos o el bajo nivel de concienciación del profesorado frente a los riesgos emergentes, son algunos de los argumentos presentados y que requieren nuevas formas de repensar la educación digital, desde una mirada más justa y sostenible. La tesis finaliza con la exposición de las principales conclusiones que responden a las preguntas iniciales planteadas, las limitaciones y futuras líneas de investigación que pueden derivarse de este proyecto.The digitalization of education has experienced an accelerated impulse in recent years. This increase in technology in classrooms involves a growing need for research not only on the presence and effects of platforms on students, teachers and schools, but also on the political and economic dynamics of the educational technology industry. Likewise, it is essential to consider the implications, transformations and controversies that their use entails, as catalysts of social values, with the consequent configuration of new roles, actors, systems of governance and control that represents a new way of understanding and imagining educational systems. Thus, this thesis aims to contribute to the general study of the digitalization of education by analyzing the presence of digital platforms in primary education, the influences and the impact they generate, according to the perspective of teachers, in the Catalan context. The structure of the compendium of articles allows us to emphasize the global and full meaning of the phenomenon of digitalization in school education as a common thread from a critical perspective (Feenberg, 2005), with a sequential mixed methodological design that presents and analyzes the peculiarities of each sphere. This perspective maintains a global vision that begins with the mapping of platforms in schools and the identification of the digital ecosystem. It is broken down and concretized with the analysis of the implications in apparently external phenomena such as the use of data, the new roles of teachers in social networks and the relationships with the privatization and commercialization of education until the practical intervention that aims to generate a change in teaching staff. Through the joint discussion of the results of each of the spheres, the study shows that digital platforms had an impact on the pedagogical, social, economic and environmental ethics of Catalan education. Naturalized public-private collaborations, the leadership of Bigtech, the hidden commercialization of data or the low level of awareness of teachers regarding emerging risks of platforms’ use, are some of the arguments presented and that require new ways of rethinking digital education, from a fairer and more sustainable view. The thesis ends with the presentation of the main conclusions that respond to the initial questions posed, the limitations and future lines of research that can be derived from this project

Huesos tallados del Pleistoceno medio y superior en Europa. Estudio interdisciplinar de la cadena operativa en Galería y Gran Dolina-TD10.1 (Atapuerca), Castel di Guido (Lazio) y Abric Romaní (Barcelona)

Els primers indicis de modificació de l'os i del seu ús com a matèria primera remunten al sud i est d'Àfrica, en el Plistocè inferior, fa uns 2 milions d'anys. No obstant això, aquestes proves no són contínues en el registre arqueològic i es reconeixen per primera vegada a Europa i Orient Pròxim durant el Plistocè mitjà. La problemàtica d'aquestes eines està en la seva identificació, ja que manquen de característiques culturals distintives i estan mínimament modificades, sent l'abrasió i la talla les principals tècniques de configuració. No obstant això, aquestes modificacions podrien confondre's amb processos tafonòmics en els conjunts ossis, causats tant per agents antròpics com no antròpics, la qual cosa genera problemes de equifinalitat. L'objectiu d'aquesta recerca ha estat estudiar la cadena operativa de la indústria de l'os tallat a Europa, centrant-se en jaciments del Plistocè mitjà i superior com la Serra d'Atapuerca, Castel di Guido i Abric Romaní. L'estudi adopta un enfocament diacrònic, combinant disciplines arqueològiques com la zooarqueologia, la tafonomia, la tecnologia i la traceologia. Els resultats de l'estudi han conduït al desenvolupament d'una metodologia interdisciplinària per a l'estudi de les eines d'os poc modificades. Aquesta aproximació s'ha complementat amb un ampli programa experimental que pretén recrear les etapes d'obtenció, configuració, ús i abandonament de les eines òssies. L'anàlisi dels conjunts faunístics ha permès identificar pseudo-eines i eines. Es mostra un model d'explotació d'ossos obtinguts de l'entorn, sense selecció aparent, però a vegades amb estratègies de configuració complexes, que mostren una planificació i flexibilitat tecnològica per a usos diversos. Finalment, La perspectiva d'estudi utilitzada ens ha permès contribuir al coneixement dels comportaments tecnològics i de subsistència dels hominins que poblaven aquest territori.Los primeros indicios de modificación del hueso y de su uso como materia prima remontan al sur y este de África, en el Pleistoceno inferior, hace unos 2 millones de años. Sin embargo, estas pruebas no son continuas en el registro arqueológico y se reconocen por primera vez en Europa y Oriente Próximo durante el Pleistoceno medio. La problemática de estas herramientas está en su identificación, ya que carecen de características culturales distintivas y están mínimamente modificadas, siendo la abrasión y la talla las principales técnicas de configuración. Sin embargo, estas modificaciones podrían confundirse con procesos tafonómicos en los conjuntos óseos, causados tanto por agentes antrópicos como no antrópicos, lo que genera problemas de equifinalidad. El objetivo de esta investigación ha sido estudiar la cadena operativa de la industria del hueso tallado en Europa, centrándose en yacimientos del Pleistoceno medio y superior como la Sierra de Atapuerca, Castel di Guido y Abric Romaní. El estudio adopta un enfoque diacrónico, combinando disciplinas arqueológicas como la zooarqueología, la tafonomía, la tecnología y la traceología. Los resultados del estudio han conducido al desarrollo de una metodología interdisciplinar para el estudio de las herramientas de hueso poco modificadas. Este enfoque se ha complementado con un amplio programa experimental que pretende recrear las etapas de obtención, configuración, uso y abandono de las herramientas óseas. El análisis de los conjuntos faunísticos ha permitido identificar pseudo-herramientas y herramientas. Se muestra un modelo de explotación de huesos obtenidos del entorno, sin selección aparente, pero en ocasiones con estrategias de configuración complejas, que muestran una planificación y flexibilidad tecnológica para usos diversos. Finalmente, La perspectiva de estudio utilizada nos ha permitido contribuir al conocimiento de los comportamientos tecnológicos y de subsistencia de los homininos que poblaban este territorio.The earliest evidence of bone modification and its utilisation as raw material can be traced back to southern and eastern Africa in the Lower Pleistocene, approximately two million years ago. However, this evidence is not continuous in the archaeological record and is first identified in Europe and the Near East during the Middle Pleistocene. The primary challenge lies in the lack of distinctive cultural characteristics that can be attributed to these tools, coupled with the minimal modification that they have undergone. The primary shaping techniques can be attributed to knapping and abrasion. However, it is possible that these modifications may be mistaken for taphonomic processes in the bone assemblages, which are caused by both anthropogenic and non-anthropic agents. Such ambiguity leads to issues of equifinality. The objective of this research is to examine the chaîne opératoire of the knapped bone industry in Europe, focusing particularly on Middle and Upper Pleistocene sites such as Sierra de Atapuerca, Castel di Guido and Abric Romaní in Spain. The study employs a diachronic approach, integrating insights from a range of archaeological disciplines, including zooarchaeology, taphonomy, technology, and traceology. The findings of the study have led to the development of an interdisciplinary methodology for the investigation of slightly modified bone tools. An extensive experimental programme has been conducted with the objective of reproducing the stages of procurement, configuration, utilisation and abandonment of bone tools. The analysis of the faunal assemblages has identified both pseudo-tools and tools. It demonstrates a model of exploitation of bones obtained from the environment, without apparent selection, but sometimes with complex configuration strategies, which show technological planning and flexibility for different uses. Finally, the study perspective used has allowed us to contribute to the knowledge of the technological and subsistence behaviours of the hominins that inhabited this territory

Development of a brain-penetrant formulation of SN-38 using shuttle peptides for the treatment of pediatric high-grade gliomas

Programa de Doctorat en Biomedicina / Tesi realitzada a l'Institut de Recerca Sant Joan de Déu (IRSJD)[eng] Drug delivery to the brain remains a significant challenge due to the integrity of the blood-brain barrier (BBB), which protects the brain tissue. In this study, we present the design and preclinical development of a novel drug delivery system for the treatment of pediatric high-grade gliomas. The new medicine, named G2B-002, is based on the solubilization and load of the insoluble but highly cytotoxic topoisomerase I inhibitor, SN-38 lactone, into micelles incorporating the blood brain barrier shuttle peptide MiniAp4. By leveraging on the properties of the MiniAp4 peptide, we evaluated the pharmacokinetic profile of G2B-002 in brain, cerebrospinal fluid and plasma, and its antitumor activity in pediatric CNS and extra-CNS orthotopic and subcutaneous tumor models. Our findings demonstrate that systemically administered G2B-002 crosses the BBB and delivers biologically active amounts of SN-38 lactone to the brain parenchyma, resulting in robust antitumor activity against orthotopic xenografts of pediatric high-grade pediatric glioma, specifically diffuse midline gliomas. These pathologies lack of an effective treatment, making our findings suitable for clinical translation.[cat] L'administració de fàrmacs al cervell continua sent un repte significatiu a causa de la integritat de la barrera hematoencefàlica (BHE), que protegeix el teixit cerebral. En aquest estudi, presentem el disseny i el desenvolupament preclínic d’un nou sistema d’administració de fàrmacs per al tractament dels gliomes pediàtrics d’alt grau. El nou medicament, anomenat G2B-002, es basa en la solubilització i càrrega de l’inhibidor de la topoisomerasa I, SN-38 lactona, un compost insoluble però altament citotòxic, en micel·les que incorporen el pèptid transportador de la barrera hematoencefàlica MiniAp4. Aprofitant les propietats del pèptid MiniAp4, hem avaluat el perfil farmacocinètic de G2B-002 en cervell, líquid cefalorraquidi i plasma, així com la seva activitat antitumoral en models tumorals pediàtrics ortotòpics i subcutanis del sistema nerviós central (SNC) i fora d’aquest. Els nostres resultats demostren que l’administració sistèmica de G2B-002 travessa la BHE i transporta quantitats biològicament actives de SN-38 lactona fins al parènquima cerebral, produint una activitat antitumoral potent contra xenotransplantaments ortotòpics de gliomes pediàtrics d’alt grau, específicament els gliomes difusos de la línia mitjana. Aquestes patologies manquen d’un tractament efectiu, fet que fa que els nostres resultats siguin adequats per a la seva translació clínica

Dansa social: anàlisi del concepte. Identificació i aportacions des de la vessant artística-escènica, social i educativa

ENG- Dance is a discipline that evolves and progressively broadens its scope of action. It stops having an artistic objective where learning, style, technique, and/or stage are involved, and it transforms into a tool, instrument, resource, medium, bridge, and/or purpose. Dance, turned into a social instrument and being an expressive tool of body language, is a good medium to work with social groups, those vulnerable or at risk of social exclusion, becoming social dance. The aim of this doctoral dissertation, composed of five articles, is to thoroughly examine social dance, a concept that currently lacks a unified criterion in the scientific community for its definition. The significance of conceptualizing the term social dance is highlighted by conducting an international review of its representation. The concept is further refined, providing an operational definition while reflecting on the matter, generating a discourse that highlights the value of social dance to showcase a conceptually new area of study. At the same time, it reveals the contexts of development, attributes, and uses, identifying its academic application and potential incorporation into cultural, social, and educational policies. The methodological approach is primarily qualitative, as a knowledge-building entity, as evidenced in the first, second, and third articles, and mixed methodology in the studies of the fourth and fifth articles. The first and second articles adopt the concept analysis method according to Walker and Avant (W&A). The sample comprises international literature and includes articles from 1972 to 2024, collected in a flowchart based on PRISMA (2020). The third article is a report/study on the state of higher education in social dance in the Iberian Peninsula (PI), revealing its presence in university teaching institutions under the current legislation, with guidelines from the Bologna Process (1999). The fourth and fifth articles outline two of the purposes that social dance groups can adopt. Specifically, the fourth article presents social dance with a therapeutic purpose, carried out through dance therapy or dance movement therapy (DM/T). A sample collected from 2010 to 2021 is analysed, involving 35 annual support groups for women victims of gender violence under the Social Services of the Barcelona City Council. In the data analysis, 272 sequences/assertions expressed by the 700 women included in the study are inventoried. The fifth article presents social dance with an artistic-scenic purpose, focusing on sequential exploratory design (DEXPLOS) with a derivative modality. This article analyzes a sample collected between the years 2018 and 2022, with an open group of healthy people, who make up the artistic-community project of the Antic Teatre in Barcelona. For data collection, an ad hoc validated instrument was generated to evaluate the benefits of social dance with an artistic-scenic purpose for people in their 3rd and 4th age. The study results allow for generating an operational definition of the concept of social dance related to the type of context and its particularities. The concept analysis has provided collective discourse to the theory, fostering progress in the conceptual field where dance is the core of research. Furthermore, the research offers a current perspective on Higher Artistic Education where social dance is included, inviting critical reflection on new proposals for educational pathways in university teaching.On the other hand, the evolution of women's groups and the benefits they obtain when reorganizing the triad of thoughts, feelings, and actions are highlighted, allowing them to make vital decisions. Just as it is evident how the practice of dance is essential for healthy ageing, where the 3rd and 4th age group values physical improvement and the relationship with peers, conditioned by the age range in which they pass. This result aligns with the UN Decade of Healthy Ageing (2021-2030). In conclusion, this thesis contributes knowledge regarding the concept of social dance and its relevance when dance is involved in social group projects, providing benefits for their psycho-physical-social well-beingCAT- La dansa és una disciplina que evoluciona i amplia progressivament el camp d’actuació. Deixa de tenir un objectiu artístic on és aprenentatge, estil, tècnica i/o escena i es transforma en eina, instrument, recurs, mitjà, pont i/o finalitat. La dansa convertida en un instrument social, i essent eina expressiva del llenguatge corporal, és un bon mitjà per a treballar amb grups socials, de vulnerabilitat social, de risc d’exclusió social, esdevenint dansa social. La memòria d’aquesta tesi doctoral per compendi de cinc articles te com a objectiu examinar, de manera exhaustiva, la dansa social, on actualment, no existeix unitat de criteri en la comunitat científica per a definir-la. S’evidencia la transcendència de la conceptualització dels termes dansa social tot fent una revisió a nivell internacional de la seva representació. Concretant-ne el concepte i, proporcionant una definició operativa alhora que es reflexiona, es genera un discurs que posa en valor la dansa social per mostrar una àrea d'estudi conceptualment nova. D’aquest mode es fan palesos, al mateix temps, els contextos de desenvolupament, els atributs i els usos, per identificar-ne l'aplicació acadèmica i la possible imbricació en les polítiques culturals, socials i educatives. L’enfocament metodològic és, principalment, qualitatiu, com entitat constructora de coneixement, quedant constància en els articles primer, segon i tercer, i de metodologia mixta en els estudis del quart i cinquè article. El primer i el segon article adopten el mètode de l’anàlisi de concepte segons Walker and Avant (W&A). La mostra la composa una literatura a escala internacional i inclou articles des de l’any 1972 fins a l’any 2024, recollits en un fluxograma a partir del PRISMA (2020). El tercer article és un informe/estudi de situació de la formació en estudis superiors en dansa social a la península Ibèrica (PI), donant a conèixer llur incidència en les institucions d’ensenyament universitari des de la legislativa vigent, amb les directrius del Pla Bolonya (1999). En el quart i cinquè article s’exposen dues de les finalitats que poden adoptar els grups de dansa social. Concretament en el quart article es presenta la dansa social amb finalitat terapèutica, executada amb la dansateràpia o dansa moviment teràpia (DM/T). S’analitza una mostra recollida des de l’any 2010 fins l’any 2021, amb 35 grups anuals de suport a dones víctimes de violència masclista dels Serveis Socials de l’Ajuntament de Barcelona. En l’anàlisi de dades s’inventarien 272 seqüències/assercions expressades per les 700 dones incloses en l’estudi. En el cinquè article es presenta la dansa social amb finalitat artística-escènica enfocat en el disseny exploratori seqüencial (DEXPLOS) amb modalitat derivativa. En aquest article s’analitza una mostra recollida entre l’any 2018 i l’any 2022, amb un grup obert de persones sanes de 3a i 4a edat, que conformen el projecte artístic-comunitari de l’Antic Teatre de Barcelona. Per a la recollida de dades es genera un instrument validat ad hoc que valora els beneficis de la dansa social amb finalitat artística-escènica per a persones de 3a i 4a edat. Els resultats dels estudis permeten generar una definició operativa del concepte de la dansa social relacionada al tipus de context i llurs particularitats. L’anàlisi de concepte ha dotat d’un discurs col·lectiu la teoria, per induir al progrés en el camp conceptual on la dansa és el nucli de la recerca. Tanmateix la recerca atorga una aproximació present de la formació en els Ensenyaments Artístics Superiors on compareix la dansa social, convidant a una reflexió crítica, envers noves propostes de línies formatives en l’ensenyança universitària. Per altra banda s’evidencia l’evolució dels grups de dones i els beneficis que obtenen a l’hora de reorganitzar la tricotomia de pensaments, sentiments i actes perquè, a partir d’aquí, puguin prendre decisions vitals. Així com s’evidencia com la pràctica de la dansa és imprescindible per un envelliment sa, on el grup de 3a i 4t edat valora la millora física i la relació amb els iguals, condicionat per la franja d’edat en la que transiten. Aquest resultat s’alinea amb la Dècada de l’envelliment social i saludable (2021-2030) de l’ONU. Com a conclusions finals aquesta tesi aporta coneixement respecte al concepte de la dansa social i la seva rellevància quan es realitzen projectes on intervé la dansa en grups socials aportant beneficis per a la seva millora psico-física-socialPrograma de Doctorat Interuniversitari en Arts i Educaci

Bulk and Single-Cell Omics for Characterizing Sperm Cryo-tolerance, the Functional Genome of Spermatogenic Cells, and Spermatid Survival in Swine

La producció porcina s'enfronta a desafiaments importants de tipus reproductiu, que son crucials per a l'eficiència dels programes d'inseminació artificial. La qualitat del semen varia àmpliament entre verros, la qual cosa fa essencial millorar la comprensió sobre la base molecular de la funció espermàtica. Cal doncs, identificar marcadors moleculars per a diferents caracters espermàtics. Els estudis presentats en aquesta tesi pretenen exploren els mecanismes moleculars subjacents a la criotolerància espermàtica, un paràmetre important per al sector porcí, l'arquitectura funcional del genoma espermàtic i la supervivència de les espermàtides, en porcí. En l'article I, vam avaluar l'efecte sobre el transcriptoma espermàtic del porc de la purificació d'ejaculats amb BoviPure™. Anàlisi de tipus RNA-Seq i d'expressió diferencial entre ejaculats purificats i no purificats, va mostrar una alta similitud entre grups. No obstant, 372 gens van mostrar una abundància diferencial de RNA. La llista de gens diferencialment abundants estava sobre-representada per gens específics de l'epidídim, la qual cosa suggereix que la purificació va eliminar cèl·lules epitelials epididimàries, vesícules extracel·lulars epididimàries o cèl·lules espermàtiques que havien incorporat RNA epididimaris. En l'article II, es va realitzar un GWAS i una anàlisi d'RNA-Seq (RNA total i RNA petit) en 99 i 20 ejaculats de semen, respectivament, cadascun procedent d'un verro Pietrain diferent. L’objectiu era identificar factors genètics i transcriptòmics que influencien la criotolerància espermàtica en porcs. Vam identificar una associació GWAS al cromosoma 12. L’estudi dels RNAs va permetre identificar 13 gens llurs nivells de RNA variaven segons la criotolerància espermàtica. Aquests gens estaven principalment relacionats amb l'estrès oxidatiu i la funció mitocondrial. En l'article III, vàrem caracteritzar l'estructura de la cromatina dels espermatozoides porcins mitjançant el mapatge de les fraccions de cromatina mono- i sub-nucleosòmica de dues mostres. Per a tal fi, es va emprar la nucleasa micrococcal i el seqüenciament d'alt rendiment (Mnase-Seq). L'anàlisi va permetre identificar 25.293 pics mono-nucleosòmics i 4.239 sub-nucleosòmics, i s’observà una conservació posicional entre porcs i humans en regions genòmiques relacionades amb el desenvolupament. Les anàlisis d’ontologia gènica i dels motius de factors de transcripció van revelar associacions amb la funció espermàtica i l'embriogènesi, destacant el motiu ZNF263, un factor de transcripció relacionat amb la regulació de l'expressió preferencial paterna en embrions. En l'article IV, un objectiu va ser obtenir els mapes genòmics funcionals (expressió gènica i accessibilitat de la cromatina), indicatius d'elements reguladors actius (promotors, enhancers), per als diferents tipus cèl·lulars del testicle porcí. L’altre objectiu fou identificar variants genètiques amb efecte potencial sobre la supervivència de les espermàtides. Vam utilitzar la tecnologia single cell multiome ATAC + Gene Expression per a seqüenciar el transcriptoma i la cromatina accessible de 18.550 cèl·lules de quatre verros adults de raça Large White. L'anàlisi identificà tots els principals tipus de cèl·lules testiculars i revelà una reducció en l'expressió gènica i l'accessibilitat de la cromatina en espermàtides tardanes, d'acord amb la condensació de la cromatina i la silenciació de l'expressió característics de l'espermatogènesi tardana. Els pics ATAC estaven enriquits vora Transcription Start Sites i gens altament expressats. Dels 3.114 polimorfismes d'un sol nucleòtid (SNP) heterozigots investigats, 773 mostraren desequilibri en la representació al·lèlica a nivell del recompte de seqüencies en espermàtides, que són cèl·lules haploides. Aquest desequilibri al·lèlic pot indicar diferències en la proporció de cèl·lules haploides que porten cada al·lel o variacions en l'expressió gènica o en l'accessibilitat de la cromatina. Es van genotipar in silico vuitanta SNPs en espermàtides i es va comptar el nombre de cèl·lules que portaven cada al·lel. Cinquanta-quatre SNPs van mostrar desequilibri en la representació al·lèlica a nivell del recompte cèl·lular, suggerint un possible efecte al·lèlic en la supervivència de les espermàtides.La producción porcina se enfrenta a desafíos importantes en el ámbito reproductivo, cruciales para la eficiencia de los programas de inseminación artificial. La calidad del semen varía considerablemente entre verracos, lo que hace esencial comprender mejor la base molecular de la función espermática. Es pues necesario identificar marcadores moleculares que influyan en las características espermáticas. Los estudios presentados en esta tesis exploran los mecanismos moleculares subyacentes a la criotolerancia espermática, un parámetro clave para el sector porcino, la arquitectura funcional del genoma espermático y la supervivencia de las espermátides. En el artículo I, evaluamos el efecto de la purificación de eyaculados de cerdo con BoviPure™ sobre el transcriptoma espermático. El análisis de RNA-Seq y la expresión diferencial entre eyaculados purificados y no purificados mostraron una alta similitud entre grupos. Sin embargo, 372 genes presentaron una abundancia diferencial de RNA. La lista de genes diferencialmente abundantes incluía genes epidídimo-específicos, lo que sugiere la purificación eliminó células epiteliales epididimarias, vesículas extracelulares epididimarias o espermatozoides que habían incorporado RNAs epididimarios. En el artículo II, se realizaron un GWAS y un RNA-Seq (RNA total y pequeño) en 99 y 20 eyaculados de semen, respectivamente, cada uno proveniente de un verraco Pietrain diferente. El objetivo era identificar factores genéticos y transcriptómicos que influyeran en la criotolerancia espermática en porcinos. Identificamos una asociación GWAS en el cromosoma 12. El análisis de RNA identificó 13 genes cuyos niveles de RNA variaban según la criotolerancia espermática. Estos genes estaban principalmente relacionados con el estrés oxidativo y la función mitocondrial. En el artículo III, caracterizamos la estructura de la cromatina de los espermatozoides porcinos mediante el mapeo de las fracciones de cromatina mono- y sub-nucleosómica en dos muestras, empleando la nucleasa micrococcal y secuenciación de alto rendimiento (MNase-Seq). El análisis identificó 25,293 picos mono-nucleosómicos y 4,239 sub-nucleosómicos, observándose una conservación posicional entre cerdos y humanos en regiones genómicas relacionadas con el desarrollo. Los análisis de ontología génica y de los motivos de factores de transcripción revelaron asociaciones con la función espermática y la embriogénesis, destacando el motivo para el factor de transcripción ZNF263, relacionado con la regulación de la expresión paternal en embriones. En el artículo IV, el primer objetivo fue obtener los mapas genómicos funcionales (expresión génica y accesibilidad de la cromatina), indicativos de elementos reguladores activos (promotores, enhancers), para los diferentes tipos celulares presentes en el testículo porcino. El segundo objetivo fue identificar variantes genéticas que pudieran influir en la supervivencia de las espermátides. Utilizamos la tecnología de single-cell multiome ATAC + Gene Expression para secuenciar el transcriptoma y la cromatina accesible de 18,550 células de cuatro verracos Large White adultos. El análisis identificó los principales tipos celulares testiculares y reveló una reducción en la expresión génica y la accesibilidad de la cromatina en las espermátides tardías, en línea con la condensación de la cromatina y el apagado de la expresión característicos de la espermatogénesis tardía. Los picos de ATAC se enriquecieron cerca de los sitios de inicio de la transcripción y en genes altamente expresados. De los 3,114 polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) heterocigotos investigados, 773 mostraron un desequilibrio en la representación alélica a nivel del recuento de secuencias en las espermátides, que son células haploides. Este desequilibrio alélico podría indicar diferencias en la proporción de células haploides que portan cada alelo o variaciones en la expresión génica o accesibilidad de la cromatina. Ochenta SNPs fueron genotipados in silico, y se contó el número de células que portaban cada alelo. Cincuenta y cuatro SNPs mostraron desequilibrio alélico a nivel del recuento celular, lo que sugiere un posible efecto alélico en la supervivencia de las espermátides.Pig breeding faces significant challenges in reproductive performance, which is crucial for the efficiency of artificial insemination (AI) programs. Semen quality can vary widely between boars, making it essential to understand the genetic and molecular basis of sperm function. Research is vital to identify markers influencing sperm traits. The studies presented in this thesis aim to address these challenges by exploring the molecular mechanisms underlying sperm cryo-tolerance, an important sperm parameter for the pig production sector, the functional architecture of the porcine sperm genome, and spermatid survival. In paper I, we sought to evaluate effect on the pig sperm transcriptome of purifying ejaculates with BoviPure™. RNA-Seq followed by differential expression analysis of purified and non-purified ejaculates showed high similarity between groups, yet, 372 genes displayed differential RNA abundance. The list of differentially abundant genes was enriched with epididymis-specific genes, suggesting that the purification process removed either epididymal epithelial cells, epididymal extracellular vesicles, or sperm cells that had incorporated epididymal RNAs. In paper II, a Genome-wide Association Scan (GWAS) and RNA-Seq (total RNA and small RNA) analysis were performed on 99 and 20 sperm ejaculates, respectively, each from a different Pietrain boar, to identify genetic and transcriptomic factors influencing sperm cryo-tolerance in swine. We identified a GWAS hit on chromosome 12 and 13 genes which RNA levels varied according to sperm cryo-tolerance. These genes were mainly related to oxidative stress and mitochondrial function. In paper III, we characterize the chromatin structure of pig spermatozoa by mapping the location of mono- and sub-nucleosomal chromatin fractions from two samples using micrococcal nuclease digestion coupled with high-throughput sequencing. The analysis allowed identifying 25,293 mono-nucleosomal and 4,239 sub-nucleosomal peaks, with positional conservation observed between pigs and humans in development-related genomic regions. Gene ontology and transcription factor motif enrichment analyses revealed associations with sperm function and embryogenesis, notably highlighting the ZNF263 motif, a transcription factor that has been linked to the regulation of paternally preferential gene expression in early embryos. In paper IV, the first aim was to obtain the functional genomic maps of gene expression and chromatin accessibility – indicative of active regulatory elements such as promoters or enhancers – for the different cell types present in the pig testicle. The second aim was to identify genetic variants potentially influencing spermatid survival. We employed single-cell multiome ATAC + Gene Expression technology to sequence the transcriptome and accessible chromatin of 18,550 cells from four adult Large White boars. The analysis led to the identification of all known major testicular cell types and revealed that gene expression and chromatin accessibility were significantly reduced in late spermatids, consistent with the chromatin condensation and expression shutdown characteristic of late spermatogenesis. ATAC peaks were enriched near transcription start sites and highly expressed genes. Out of 3,114 heterozygous single nucleotide polymorphisms (SNPs) that were interrogated, 773 showed allelic representation imbalance at the sequencing read count level in spermatids, which are haploid cells. This allelic imbalance may indicate differences in the proportion of haploid cells carrying each allele or variations in gene expression (RNA levels) or chromatin accessibility (ATAC peaks). Eighty SNPs were in silico genotyped in the haploid cells and the number of cells carrying each allele was counted. Fifty-four SNPs showed allelic representation imbalance at the cell count level, suggesting a potential allelic effect on spermatid survival.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Producció Anima

Neuromuscular junction dynamics in muscle growth and atrophy

Skeletal muscle exhibits remarkable adaptability in response to physiological and pathological stimuli. This study explores the plasticity of the neuromuscular junction (NMJ), a neural–muscle interface that is crucial for synapse formation and force transmission, with a focus on terminal (tSCs), post-synaptic myonuclei (Syn-myo), and muscle stem cells (MuSCs). We have implemented a three-dimensional visualization technique that maintains the spatial tissue context to delineate the communication changes between NMJ and MuSCs at the morphologic and molecular levels in muscle atrophy or hypertrophy. Our findings reveal that a subset of MuSCs is in intimate contact with the NMJ domain, potentially contributing to the local accretion of new Syn-myo. Additionally, tSC proliferation dynamics vary in response to neural- and muscular-derived cues. Using single-cell and single-nucleus RNA-sequencing as well as spatial transcriptomics, we have now characterized the transcriptional adaptations of MuSCs, SCs, and Syn-myo to distinct conditions. This work enhances our understanding of NMJ modulation and its critical role in muscle degeneration or growth.El músculo esquelético muestra una notable adaptabilidad en respuesta a estímulos fisiológicos y patológicos. Este estudio explora la plasticidad de la unión neuromuscular (NMJ), la interfaz neurona-músculo crucial para la formación de la sinapsis y transmisión de fuerza, centrándose en las células de Schwann terminales (tSCs), los mionúcleos postsinápticos (Syn-myo), y las células madre musculares (MuSC). Hemos implementado una técnica de visualización tridimensional que mantiene el contexto del tejido para delinear cambios en la comunicación entre las NMJs y MuSCs en la atrofia e hipertrofia muscular. Nuestros hallazgos revelan que un subconjunto de MuSCs está en contacto íntimo con el dominio de NMJs, contribuyendo potencialmente a la incorporación local de nuevos Syn-myo. Asimismo, la dinámica de proliferación de tSCs varía en respuesta a señales neurales y musculares. Los avances en secuenciación de ARN de células y núcleos individuales, así como la transcriptómica espacial, han caracterizado las adaptaciones transcripcionales en MuSCs, SCs y Syn-myo, mejorando nuestra comprensión sobre la modulación de la NMJ y su papel crítico en la degeneración o crecimiento muscular.Programa de Doctorat en Biomedicin