Essays on institutional investors, central banks and asset pricing

The objective of this dissertation is to investigate the impact of important market participants such as Mutual Funds, Hedge Funds and the Federal Reserve Bank on the equilibrium equity premium, risk free rate and asset volatility and to analyze the effect of these institutions on risk shifting, portfolio allocation and financial stability. Specific features of institutional investors and central banks as well as their role in financial markets are reviewed and analyzed in Chapter 1. In Chapter 2, it is shown that the competitive pressure to beat a benchmark may induce institutional trading behavior that exposes retail investors to tail risk. In our model, institutional investors are different from a retail investor because they derive higher utility when they outperform the benchmark. This forces institutions to take on leverage to over-invest in the benchmark. Institutions execute fire sales when the benchmark asset experiences negative shocks. This behavior increases market volatility, raising the tail risk exposure of the retail investor. Nevertheless, ex-post, tail risk is only short lived, all investors survive in the long run under standard conditions, and the most patient investor dominates in the sense that she has the highest consumption wealth ratio. Ex-ante, however, benchmarking is welfare reducing for the retail investor, and beneficial only to the impatient institutional investor. Chapter 3 presents an analysis on how monetary authorities seeking to stabilize inflation, output and smooth interest rates distort the term structure of interest rates and prices of risk relative to an economy where central authorities adjust the money supply without taking into consideration the slope of the yield curve. Closed-form expressions for all equilibrium quantities are presented and the impact of quantitative easing on prices, risk premium and volatility of financial markets instruments, such as stocks and bonds, are evaluated. The changes in macroeconomic variables such as consumption, money demand and investment policies are also investigated. Under the adopted parametrization, quantitative easing is welfare improving. In addition, quantitative easing increases nominal bond and equity volatility, while reducing both real and nominal bond yields for all maturities

On the Reduction of Biases in Big Data Sets for the Detection of Irregular Power Usage

In machine learning, a bias occurs whenever training sets are not representative for the test data, which results in unreliable models. The most common biases in data are arguably class imbalance and covariate shift. In this work, we aim to shed light on this topic in order to increase the overall attention to this issue in the field of machine learning. We propose a scalable novel framework for reducing multiple biases in high-dimensional data sets in order to train more reliable predictors. We apply our methodology to the detection of irregular power usage from real, noisy industrial data. In emerging markets, irregular power usage, and electricity theft in particular, may range up to 40% of the total electricity distributed. Biased data sets are of particular issue in this domain. We show that reducing these biases increases the accuracy of the trained predictors. Our models have the potential to generate significant economic value in a real world application, as they are being deployed in a commercial software for the detection of irregular power usage

AutoVizuA11y: A tool to automate accessibility in data visualizations for screen reader users

Tese de mestrado, Engenharia Informática, 2023, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasData visualizations remain widely inaccessible for screen reader users on the web. Despite recent research, developers still lack the experience, knowledge, and time to consistently implement accessible features. As a result, screen reader users lose access to information and are compelled to resort to tabular alternatives, when available, limiting their access to information. These issues make it impossible for users of screen readers to work in areas like financial fraud detection and demand the exploration of data through different chart types. We worked with screen reader users and chart creators at Feedzai to develop AutoVizuA11y, a tool that automates the addition of accessible features to web-based charts. It enables keyboard navigation, offers shortcuts for faster exploration, provides automatic labeling, and generates human-like descriptions of the data using a large language model. Through a series of task-based tests (16 tasks and 15 users) comparing two interfaces — one with AutoVizuA11y charts resembling Feedzai’s environment and the other with accessible tables — we show that with AutoVizuA11y users are, on average, faster (66 vs 78 seconds) and more accurate (89% vs 79% accuracy)

Graphene oxide nanomaterials for cancer therapy

Regardless of the advancements in medicine, there are diseases that have a tremendous impact on today’s society. In this context, cancer is probably the most devastating one. Despite all the intensive research on cancer, its incidence and mortality rates are still high. In fact, the classical cancer treatments (surgery, chemotherapy and radiotherapy) have a low therapeutic efficacy and induce side effects in patients that can pose a threat to their life. Furthermore, the low therapeutic index of the available treatments is further impaired by resistance mechanisms developed by cancer cells to drugs/radiation. On the other hand, the novel therapies that are under clinical investigation (e.g. targeted chemotherapy and immunotherapy) are also affected by resistance mechanisms and have an even higher cost to the health service providers. In this way, there is an urgent need to discover and implement innovative cancer treatments that possess a higher therapeutic efficacy and display fewer side-effects. Among the different therapeutic approaches under investigation, photothermal therapy (PTT) mediated by nanomaterials has been showing promising results both in in vitro and in vivo assays. This therapy employs nanomaterials that, due to their physicochemical properties, can accumulate preferentially in the tumor site. Afterwards, an external light is used to irradiate the tumor zone, and the nanostructures accumulated at the tumor site absorb the radiation energy and convert it into heat, inducing damage to the cells. In nanomaterials’ mediated PTT, it is crucial to use near infrared radiation (NIR; 750-1000 nm) since most of the biological components (e.g. water, hemoglobin, proteins, melanin) have a minimal or an insignificant absorption within this wavelength range. Consequently, nanostructures should have a high NIR absorption in order to produce an efficient photothermal effect, when they are exposed to NIR light. In this way, compared to conventional therapies, cancer PTT mediated by nanomaterials can induce a spatial-temporal controlled effect with a higher selectivity towards the tumor zone. Among the different light-responsive nanomaterials, graphene oxide (GO) reveals promising properties to be applied in cancer PTT. GO is a 2D nanomaterial composed by a graphitic lattice that contains several types of oxygen-functional groups (carboxyl, hydroxyl and epoxy). This nanomaterial absorbs in the NIR region, displaying an efficient photothermal capacity. Furthermore, the aromatic lattice of this nanomaterial allows the loading of different types of molecules through non-covalent interactions (hydrophobic-hydrophobic interactions and π-π stacking). In this way, GO has a tremendous potential for photothermal and drug delivery applications. However, the direct use of GO in cancer therapy is severely limited by different factors. Firstly, GO has a weak colloidal stability – it precipitates in saline solutions and in biological fluids. This factor limits its intravenous administration. Furthermore, the aromatic lattice of GO can adsorb complement proteins, leading to its recognition by macrophages, and subsequent clearance from blood circulation. This removal avoids nanomaterials’ accumulation in the tumor zone. Additionally, GO is not selectively internalized by cancer cells, and thus can mediate a therapeutic effect that also affects the healthy cells found within the tumor microenvironment. The main objective of this thesis’ work plan was to address the limitations associated to GO-based materials and implement novel strategies to improve the PTT mediated by these materials. Such was pursued by i) employing coatings that can improve the biological performance of GO-based materials, ii) exploring preparation methods that can enhance GO photothermal capacity, and iii) encapsulating drug combinations with optimal synergistic anticancer activity on GO. In the first study, the anticancer capacity of D-α-tocopheryl polyethylene glycol 1000 succinate (TPGS) functionalized GO-based materials was evaluated. Initially, graphite oxide was synthesized through a modified version of the improved Hummer’s method. This material was then base-washed to remove the oxidation debris from its structure, which can improve its ability to adsorb molecules. Then, the material was exfoliated, yielding nanosized base-washed GO (bwGO). Afterwards, TPGS was explored for the functionalization of bwGO through two different approaches: a simple sonication method (yielding TPGS/bwGO) and a one-pot hydrothermal treatment (yielding TPGS/htGO). The results revelated that the TPGS coating successfully improved the stability of the GO derivatives. In particular, the TPGS/htGO displayed a greater colloidal stability and a 1.9-times higher NIR absorption (at 808 nm) in comparison to TPGS/bwGO. In in vitro studies, the TPGS/GO derivatives reduced the viability of breast cancer cells and had an insignificant effect on healthy cells. Furthermore, the combined application of TPGS/GO derivatives and NIR light induced an improved therapeutic effect. Particularly, the enhanced optical properties of TPGS/htGO enabled it to mediate a slightly more efficient phototherapy. In the second part of this thesis, the chemo-phototherapeutic potential of bwGO functionalized with an amphiphilic polymer based on poly(2-ethyl-2-oxazoline) (POxylated bwGO) and loaded with Doxorubicin (DOX) and D-α-Tocopherol succinate (TOS) was assessed. The results revealed that the POxylated bwGO presents suitable physicochemical, colloidal, optical and biological properties for application in cancer therapy. In addition, the screening of different DOX:TOS molar combination ratios, ranging from 5:1 to 1:5, disclosed that the 1:3 DOX:TOS molar ratio produces an optimal synergistic therapeutic effect towards breast cancer cells (combination index of about 0.56). Furthermore, this drug ratio had a 2-times weaker effect on normal cells. POxylated bwGO was then loaded with the 1:3 DOX:TOS combination in order to evaluate its chemo-phototherapeutic potential. In in vitro studies, the delivery of DOX:TOS by POxylated bwGO to cancer cells induced a stronger therapeutic effect than that attained with the free drug combination. Furthermore, an even greater cytotoxicity towards cancer cells was achieved by exposing DOX:TOS loaded POxylated bwGO to NIR radiation. Overall, the obtained results demonstrate that the applicability of GO-based materials in cancer therapy can be improved by performing their functionalization with amphiphilic polymers. Furthermore, the therapeutic potential of GO derivatives can be enhanced by using coatings with intrinsic anticancer activity or by encapsulating drugs that display a higher effect on cancer cells. These novel strategies will further contribute for the translation of GO-based materials from the bench to the bedside.A sociedade atual é profundamente afetada por diversas doenças, sendo o cancro uma das mais devastadoras. Apesar de toda a investigação desenvolvida em torno do cancro, as taxas de incidência e de mortalidade associadas a esta doença continuam muito elevadas. Esta realidade está em parte relacionada com as limitações dos tratamentos disponíveis para o cancro, que incluem cirurgia, quimioterapia e radioterapia. Estas terapias são caracterizadas por apresentarem uma baixa eficácia terapêutica e por causarem efeitos secundários nos pacientes. Para além disto, a eficácia destes tratamentos é ainda diminuída por mecanismos de resistência a fármacos/radiação desenvolvidos pelas células cancerígenas. Por outro lado, as novas terapias que estão a ser testadas em meio clínico (ex.: imunoterapia e quimioterapia direcionada) também são afetadas por mecanismos de resistência e acarretam custos superiores para o Serviço Nacional de Saúde. Desta forma, existe uma necessidade premente de desenvolver e implementar tratamentos inovadores para o cancro, que apresentem maior eficácia sem, no entanto, induzirem efeitos secundários significativos. De entre as numerosas abordagens terapêuticas em investigação, a terapia fototérmica (PTT) mediada por nanomateriais tem demonstrado resultados promissores nos ensaios pré-clínicos. Esta abordagem explora a utilização de nanomateriais, que devido às suas propriedades físico-químicas, conseguem acumular-se preferencialmente no local do tumor. Posteriormente, a zona do tumor é irradiada com um feixe de luz, e os nanomateriais acumulados nesta zona absorvem-na e convertem-na em calor, induzindo assim danos nas células cancerígenas. Na PTT mediada por nanomateriais é fundamental usar uma radiação com um comprimento de onda na região do infravermelho próximo (NIR; 750-1000 nm) uma vez que os principais componentes biológicos (ex.: água, hemoglobina, proteínas, melanina) têm uma absorção mínima ou insignificante nesta gama de comprimentos de onda. Devido a este facto, as nanoestruturas projetadas para utilização na PTT devem ter uma elevada absorção no NIR de modo a conseguirem produzir um efeito fototérmico, que induza citotoxicidade para as células cancerígenas. Assim, comparativamente com as terapias convencionais, a PTT mediada por nanomateriais pode induzir um efeito espácio-temporal controlado, permitindo-lhe atingir uma maior seletividade para a zona do tumor. De entre os diferentes nanomateriais responsivos à luz, o óxido de grafeno (GO) tem revelado propriedades promissoras para aplicação na PTT do cancro. O GO é um nanomaterial composto por uma matriz de grafite, que contém diversos tipos de grupos funcionais (carboxílico, hidroxilo e epóxi). Este nanomaterial absorve na região do NIR, apresentando uma capacidade fototérmica eficiente. Para além disto, os seus grupos aromáticos permitem o encapsulamento de diversas moléculas na sua estrutura através de interações não covalentes (interações hidrofóbicas e empilhamento π-π). Assim, o GO tem um elevado potencial para aplicações fototérmicas e de entrega de fármacos. Porém, a aplicação direta do GO na terapia do cancro é severamente limitada pela sua baixa estabilidade coloidal, o que faz com que este nanomaterial precipite em soluções salinas e em fluídos biológicos. Este fator limita assim a sua administração intravenosa. Para além disto, a matriz aromática do GO pode adsorver moléculas do sistema complemento e este nanomaterial pode ser reconhecido por macrófagos. Estes eventos induzem a rápida eliminação do GO, diminuindo a probabilidade deste se acumular na zona do tumor. Finalmente, o GO não é seletivamente internalizado pelas células cancerígenas e, portanto, pode afetar as células saudáveis que se encontram no microambiente tumoral. As estratégias que permitam ultrapassar estas limitações irão certamente contribuir para incrementar a aplicabilidade e a capacidade terapêutica dos materiais à base de GO. Tendo em consideração as limitações do GO, o principal objetivo do plano de trabalhos desenvolvido nesta tese foi implementar novas estratégias para melhorar a PTT mediada por nanomateriais à base de GO. Para tal, procurou-se i) implementar revestimentos com capacidade de melhorar a performance biológica do GO, ii) explorar métodos de preparação capazes de aumentar a capacidade fototérmica do GO, e iii) encapsular combinações de fármacos com atividade anticancerígena sinérgica na matriz do GO. No primeiro estudo apresentado nesta tese, foi avaliada a capacidade terapêutica de materiais à base de GO funcionalizados com succinato de D-α-tocoferil polietilenoglicol 1000 (TPGS). Inicialmente, o óxido de grafite foi sintetizado usando uma versão modificada do método de Hummer’s melhorado. Seguidamente, este material sofreu um tratamento alcalino, com o intuito de remover os detritos da oxidação (o que pode melhorar a sua capacidade para adsorver moléculas), e foi posteriormente exfoliado de forma a obter o GO com dimensões nanométricas (bwGO). De seguida, foram exploradas duas abordagens diferentes para funcionalizar o bwGO com TPGS: um processo de sonicação simples (obtendo-se TPGS/bwGO) e um tratamento hidrotérmico (obtendo-se TPGS/htGO). Os resultados obtidos demonstraram que os nanomateriais revestidos com TPGS apresentam uma maior estabilidade coloidal. Em particular, o TPGS/htGO demonstrou possuir uma estabilidade coloidal superior e cerca de 1,9 vezes maior absorção no NIR (a 808 nm), quando comparado com o TPGS/bwGO. Após a sua irradiação com luz NIR, o TPGS/htGO induziu uma variação de temperatura 1,4 a 1,6 vezes superior àquela que é induzida pelo TPGS/bwGO. Nos estudos in vitro, os nanomateriais funcionalizados com TPGS reduziram a viabilidade das células do cancro da mama, e não tiveram um efeito citotóxico considerável nas células saudáveis. Para além disto, a combinação da luz NIR com os derivados de GO funcionalizados com TPGS promoveu um efeito terapêutico ainda mais acentuado. Neste ensaio, o TPGS/htGO mediou uma fototerapia ligeiramente mais eficaz devido às suas propriedades óticas melhoradas. No segundo estudo apresentado nesta tese, foi avaliado o potencial quimio-fototerapêutico do bwGO funcionalizado na sua superfície com um polímero anfifílico baseado em poli(2-etil-2-oxazolina) (bwGO POxilado) e que tinha incorporado na sua matriz a combinação de fármacos Doxorrubicina (DOX) e Succinato de D-α-tocoferol (TOS). Os resultados obtidos demonstraram que o bwGO POxilado apresenta propriedades físico-químicas, coloidais, óticas e biológicas adequadas para a sua aplicação na terapia do cancro. Para além disto, a análise da eficácia de diferentes combinações molares de DOX:TOS, de 5:1 a 1:5, revelou que o rácio molar 1:3 de DOX:TOS produz um efeito terapêutico sinérgico ótimo nas células do cancro da mama. Este rácio de fármacos demonstrou ainda um efeito cerca de 2 vezes inferior nas células saudáveis. Com base nestes resultados, a combinação molar 1:3 DOX:TOS foi selecionada para encapsulação no bwGO POxilado, com o objetivo de avaliar o potencial quimio-fototerapêutico deste. Nos estudos in vitro, a entrega de DOX:TOS pelo bwGO POxilado às células cancerígenas induziu um efeito terapêutico superior àquele que é obtido com a combinação dos fármacos na sua forma livre. Para além disto, a exposição do bwGO POxilado carregado com a combinação DOX:TOS à luz NIR induziu um maior efeito citotóxico nas células cancerígenas. Em suma, os resultados obtidos nestes estudos demonstraram que a aplicabilidade dos materiais à base de GO na terapia do cancro pode ser melhorada através da funcionalização deste com polímeros anfifílicos. Para além disto, o potencial terapêutico dos derivados de GO pode ser melhorado através do uso de revestimentos com atividade anticancerígena intrínseca, ou através da co-encapsulação de fármacos com um efeito citotóxico maior para as células cancerígenas. Estudos pré-clínicos mais aprofundados destes nanomateriais poderão conduzir à sua avaliação em ensaios clínicos.POCI-01-0145-FEDER-00749

Logoplaste-What are the opportunities in the European dairy industry?

Field lab: Entrepreneurial and innovative venturesThis paper studies the internationalization process of Logoplaste in the Rigid Plastic Container Industry, within the Dairy Products Industry. The conception of the implementation strategy required the study of the potential markets and its successful Business Model, derived from its internationalization experience. From all the European countries, Poland met the required conditions and was selected as the one with highest potential. Within Poland, the existent opportunities and the most efficient strategies to follow were addressed, with the entrance in the Yogurts Market being the main recommended tactical decision, as well as the continuity of Logoplaste best practices

In vivo imaging of the dynamic interactions of acute leukaemias with the bone marrow microenvironment

Adult haematopoietic stem cells (HSC) reside in the bone marrow (BM) microenvironment, or niche, where they are regulated by several cell types including osteoblasts, endothelial cells and Nestin-expressing perivascular cells, and by niche-derived signals, such as CXCL12. In parallel, leukaemia growth and chemoresistance have been proposed to be dependent on an analogous malignant microenvironment. Using a murine model of MLL-AF9 driven acute myeloid leukaemia (AML), I show that AML outcompetes non-malignant haematopoiesis by gradual elimination of stroma cells, endosteal endothelium and osteoblastic cells. I further demonstrate that blood vessels in AML-burdened mice are more cell-permeable and likely contribute to loss of haematopoietic cells. The rescue of the endosteal vascular microenvironment in AML rescues HSC loss and improves chemotherapy efficacy (Chapter 3). To address the reverse question, i.e. whether the microenvironment influences disease progression, I studied a mouse model of T-cell acute lymphoblastic leukaemia (T-ALL) driven by constitutively active Notch1. Our group had previously shown that T-ALL progression is independent from particular niches. Here, I show that chemoresistant T-ALL cells are also niche-independent and highly motile, maintaining very transient interactions with surrounding microenvironments (Chapter 4). Studying the in vivo behaviour of Notch-1 T-ALL and MLL-AF9 cells in parallel, I observed that chemoresistant AML cells, in contrast with T-ALL, are less migratory than naïve ones. I also show that AMD3100, an antagonist of CXCR4 (the receptor of CXCL12), inhibits the migration of treatment-naïve and chemoresistant T-ALL cell migration. In contrast, AML cell behaviour remains unaltered after CXCR4 inhibition, likely because of disease-specific, more complex interactions with the BM microenvironment (Chapter 5). These results support the importance of cell-intrinsic and overall tissue influence rather than stroma-specific signals supporting chemoresistant T-ALL. Additionally I show that therapies targeting the endosteal vasculature could potentially improve existing AML therapeutic regimes. The different nature of leukaemia-microenvirnment interactions for the two diseases is further demonstrated by the observation that CXCR4 inhibition affects T-ALL but not AML cell migration within the BM space.Open Acces

Development of a magnetic resonance compatible wrist device for the analysis of movement encoding in the brain

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016A interação com o mundo é feita através de movimento - desde a locomoção até à comunicação verbal - tornando o controlo de movimento um dos aspectos fundamentais de maior interesse em neurociência. O controlo de movimento tem sido alvo de observação desde cedo em estudos comportamentais e neurofisiológicos, e sabemos hoje que os movimentos voluntários resultam de padrões de impulsos elétricos gerados no sistema nervoso. Contudo, não conhecemos ainda os aspetos mais precisos da geração de padrões de movimento nem a sua relação com parâmetros como direção, velocidade, etc. Uma característica importante do controlo de movimento é a existência de tuning direcional - que consiste numa resposta neuronal preferencial a uma direção de movimento. Ao executar movimentos numa direção preferida, alguns neurónios despolarizam a uma frequência máxima, e a mesma diminui gradualmente à medida que o movimento se afasta da direção preferida. Este fenómeno foi caracterizado em 1982 em áreas motoras (córtex motor primário) ao serem executados movimentos direcionais do braço contralateral. Contudo, estudos recentes mostram a existência de tuning direcional não só para o membro contralateral, mas também para o membro ipsilateral. Estas representações direcionais foram encontradas com medições electrofisiológicas ao nível celular, e também com técnicas modernas de imagiologia que medem sinal proveniente de volumes da ordem de mm3, como ressonância magnética funcional. Com recurso a ambos os tipos de técnicas foram encontradas representações ipsilaterais bem estruturadas para movimentos ao nível do braço bem como dos dedos. Desta forma, ambos os hemisférios cerebrais codificam movimentos direccionais de ambas as mãos. Sabemos também, por experiência quotidiana, que os movimentos bimanuais são bem coordenados, o que sugere que os mesmos são gerados tomando em conta informação de ambas as mãos. No entanto, a relação entre os padrões neuronais de movimentos bimanuais e unimanuais ainda não é clara. Nesta dissertação pretende-se localizar e caracterizar tuning direcional durante movimentos unimanuais e bimanuais no cérebro humano. Desta forma temos como objectivo procurar quais as regiões corticais que codificam movimentos direcionais da mão contralateral, da mão ipsilateral, bem como as representações de movimentos bimanuais e a sua relação com movimentos unimanuais. Para tal, foi desenhada uma experiência motora para testar movimentos direcionais, que foi executada em simultâneo com a aquisição de imagens de ressonância magnética funcional. Foi desenvolvido um dispositivo para monitorizar de forma precisa movimentos da mão. De forma a assegurar compatibilidade com o ambiente em ressonância magnética, foram construídos dois manípulos ergonómicos com recurso a impressão 3D em nylon. Os manípulos foram equipados com sensores de rotação resistivos, e foram montados numa mesa de suporte desenvolvida para o efeito. Afim de treinar os participantes e controlar a experiência, foi desenvolvido um protocolo motor organizado de forma semelhante a um jogo de alvos. Os participantes controlaram a posição de cursores num ecrã utilizando movimentos das mãos, monitorizados pelo dispositivo. O objectivo do protocolo motor foi atingir 6 alvos radiais com os cursores e voltar à posição central, com movimentos de cada uma das mãos, ou as duas (para todas as combinações de 6 alvos para cada mão). No total, a experiência consistiu em 48 condições de movimento – 6 movimentos radiais para a mão esquerda, 6 para a mão direita e 36 combinações bimanuais. A experiência motora foi executada por 7 sujeitos destros saudáveis. Após uma sessão de treino, a experiência decorreu num scanner de ressonância magnética funcional Siemens Trio 3T, onde foram adquiridas imagens funcionais durante 10 repetições da experiência para cada sujeito. Adicionalmente, foram adquiridos dados de cinemática para as duas mãos durante as sessões de treino e de teste. A análise de dados de cinemática consistiu na observação de tempos de reação e de movimento em cada condição. Comparámos condições unimanuais e bimanuais, testámos efeitos de direção, e ainda combinações bimanuais (movimentos simétricos, paralelos ou não relacionados). Para cada uma destas hipóteses foram usados os testes estatísticos aplicáveis. Não foram observados efeitos significativos nos tempos de reação, de forma consistente, para qualquer das condições em estudo. Pelo contrário, os tempos de movimento foram consistentemente sensíveis aos efeitos estudados. As imagens por ressonância magnética funcional foram analisadas numa primeira fase conforme o procedimento tradicional. Este consiste no pré-processamento - envolvendo correções espaciais de efeitos de campo magnético, filtragem temporal, alinhamento com a imagem anatómica e segmentação. De seguida foi aplicado um modelo linear de forma de forma de independente para cada voxel (unidade discreta de volume) nas imagens. O modelo consistiu em 48 variáveis categóricas, correspondentes às condições de movimento em estudo, e 10 variáveis categóricas correspondentes às sessões de repetição da experiência. O objetivo deste modelo é a estimação dos pesos (β) da regressão linear, i.e., para cada condição é estimada a influência da mesma no sinal em cada voxel. De seguida é possível fazer inferência sobre os valores β - sob a hipótese nula de que são, em média, zero. Procedendo desta forma, foi aplicado um teste t aos regressores β associados a movimentos da mão esquerda, direita, e movimentos bimanuais para as regiões: área sensorial somática I (S1), córtex motor primário (M1), córtex pré-motor ventral e dorsal (PMv, PMd), área motora suplementar (AMS), lóbulo parietal superior, anterior e posterior (LPSa, LPSp) e córtex visual (V12). Foram encontrados valores de activação predominantemente associados com movimentos contralaterais e bimanuais, e activação menor em movimentos ipsilaterais. Os resultados coincidem fortemente com a perspetiva clássica de que cada hemisfério está associado a controlo da mão contralateral. Contudo, os métodos univariados testam o quanto os voxels (ou regiões) variam a sua resposta com condições individuais, tornando a comparação entre condições de movimento difícil. Adicionalmente, estes métodos são indicados para o mapeamento de activação perante estímulos, mas não para avaliar a estrutura da representação de condições, i.e., caracterizar respostas neuronais associadas conjunto de estímulos - como é o caso de tuning direcional. Desta forma, foi aplicado um modelo de análise representacional no qual se pressupõe que os estímulos podem ser caracterizados por padrões de activação - neste caso correspondentes aos valores beta para cada voxel quando é executada uma condição. Neste modelo é calculada uma medida de (dis)similaridade entre todos os pares de condições. Neste projecto foi utilizada a distância Euclidiana, sendo que as comparações entre pares das 48 condições foram organizadas em matrizes de distância. Os resultados revelam, qualitativamente, a presença duma estrutura de tuning direcional bem definida para movimentos contralaterais, bem como ipsilaterais. Também os movimentos bimanuais apresentaram uma estrutura de tuning bem definida e diferenciada entre regiões. De forma a quantificar e inferir acerca da presença de codificação direcional, os valores de distância correspondentes às condições contralaterais, ipsilaterais e bimanuais foram testados estatisticamente. Este teste assenta no pressuposto de que, perante a inexistência de codificação, as distâncias são zero (este pressuposto foi confirmado). Os resultados indicam uma forte codificação direcional de movimentos contralaterais para todas as regiões testadas. Este resultado é coincidente com estudos anteriores que encontram tuning direcional contralateral em todas as regiões em que o mesmo foi investigado. Contudo, encontrámos também uma forte codificação de movimentos ipislaterais, excepto na AMS e LPS anterior no hemisfério direito (não dominante). Estes resultados são coerentes com estudos recentes que mostram uma forte presença de codificação de movimentos ipsilaterais. Os movimentos bimanuais estão também caracterizados por uma forte representação. Contudo, existe a hipótese de que estes estejam presentes apenas como consequência da codificação direcional de movimentos da mão contralateral (ou ipsilateral), e não directamente associados à codificação especializada de movimentos bimanuais. Esta hipótese é, contudo, de elevado interesse, já que uma codificação bimanual especializada pode explicar o mecanismo da coordenação bimanual. Desta forma, as matrizes de distância foram reorganizadas em termos de movimentos da mão esquerda e da mão direita. Os mapas resultantes foram comparados qualitativamente com simulações, revelando uma codificação bimanual maioritariamente associada com movimentos contralaterais. Contudo, a AMS e o córtex premotor ventral aparentam codificar movimentos bimanuais de forma não-linear, que poderá indicar alguma especialização em movimentos bimanuais que poderá ser útil para coordenação. Trabalho futuro envolverá avaliar quantitativamente estes mapas de forma a perceber quanta codificação bimanual é gerada de forma especializada. Os resultados deste estudo coincidem com estudos recentes de codificação ipsilateral, e revisitam questões acerca da codificação bimanual. No futuro pretende-se decompor a codificação bimanual, avaliar de forma extensa e continua a superfície cortical, cerebelo e núcleos da base. Adicionalmente, esperamos executar futuras aquisições em novos participantes. Este tipo de estudo pretende responder a questões no âmbito do controlo neural de movimento, que poderão ser úteis futuramente no contexto da reabilitação e controlo robótico. Consideramos também que os métodos de procura de codificação poderão ser utilizados para caracterização do sistema motor de sujeitos saudáveis em comparação com casos patológicos como acidente vascular cerebral, fornecendo um meio de avaliação dos mesmos.We interact with the world by moving our body: legs for locomotion, hands for dexterous tasks, and articulatory muscles to communicate. It is known that these movements result from patterns of electrical impulses in the nervous system. However, it is not yet known how the brain controls the fine aspects of movement. One important characteristic of movement control in the brain is directional tuning - a preferential neuronal response to an executed direction. In this work, we examine where and how the brain encodes movement directions in unimanual and bimanual movements in humans. In order to address this question, we designed a motor experiment for directional movements. A hand device was developed in order to precisely monitor hand movements while 7 right-handed healthy participants executed a motor task. The task was built similarly to a game in which participants reached radial targets using wrist movements of one or both hands. After training, subjects executed the motor task in a magnetic resonance scanner. Functional imaging data were acquired and analysed using novel multivoxel pattern analysis, in which we calculate pairwise dissimilarities of patterns of fMRI voxel activity across movement conditions. We tested for encoding of unimanual (contralateral and ipsilateral) and bimanual movements in cortical regions of interest. Kinematics data were also analysed to test for performance effects of direction and hand combination. We found significant encoding of contralateral and bimanual movements in all tested regions. Ipsilateral movements were strongly represented in both hemispheres, except for right supplementary motor area and anterior-superior parietal lobule. Furthermore, the right (non-dominant) hemisphere encoded contralateral movements more preferentially than ipsilateral ones, when compared with the left hemisphere. These results are in line with recent findings of well-defined ipsilateral movement representations. Future work will involve decomposing bimanual tuning functions in order to find a quantitative relationship between bimanual and unimanual encoding