Spatial Stochastic Modelling of Ecosystems

The modelling of spatial effects in ecological systems has often been overlooked for its intrinsic complexity, both from a computational and a mathematical point of view. But real ecological systems are spatially extended and there is proved empirical evidence that this strongly influences their dynamics. At its core this thesis analyses a simple spatial extension of a birth death process with linear rates. In the regime of large fluctuations the model is amenable to analytical treatment, which, for example, leads to an explicit formula for the probability distribution of the number of individuals living in a given volume in any dimension. Comparison to simulated data shows excellent agreement where expected. Despite the lack of time reversibility at the individual level, at the community level the dynamics of the model satisfies time reversibility. These results are applied to infer the spatial empirical distributions of tree species in two lowland tropical forest inventories. In fact, the model allows to link observations of some of the most important ecological descriptors into a unified framework, and the predictions are shown to match data well. An extension of the model is also considered that aims at giving a first account of the effect of environmental fluctuations on large scale patterns. Analytic formulas are obtained, and comparisons to simulated data show again excellent agreement. The conclusions drawn from the present work can help to shed a light on the effects of spatial dispersal on large communities of living organisms and on the mathematical analysis of spatial stochastic processes. This could ultimately lead to the design of more effective conservation strategies, and to further unveil the delicate laws governing the coexistence of living organisms in complex natural systems

DIVULGAÇÃO DA ASTRONOMIA

O projeto de extensão Divulgação da Astronomia criado em 2018, tem o objetivo de disseminar e expandir os conhecimentos astronômicos e astrofísicos pela sociedade acadêmica, dentro e fora do Instituto Federal Catarinense campus Concórdia. De forma generalizada, é possível afirmar que a astronomia conta com admiração e prestígio de grande parte da população, além de despertar fascínio inigualável por suas incertezas e grandiosidades. Por conta disso, o projeto com o auxílio de seus integrantes (70 voluntários, 4 professores orientadores e 1 bolsista) visa fornecer informações de forma compartilhada, com reuniões semanais, onde são realizadas apresentações com cerca de 20 minutos sobre assuntos relevantes na área, discussões e saneamento de dúvidas, desmistificação de ideias de senso comum, oportunidade de conhecer, observar e aprender com telescópios, além da participação anual dos estudantes do IFC-Concórdia da Olimpíada Brasileira de Astronomia e Astronáutica (OBA), onde diversos alunos da instituição já foram contemplados com medalhas e menções honrosas. Divulgando o conhecimento para além do instituto sediado, alunos voluntários concebem palestras informativas sobre temas relevantes e curiosos para escolas da rede pública, almejando o alcance da informação para docentes e discentes que pouco tiveram acesso ao tema, independente da situação socioeconômica e cultural dos indivíduos, despertando igualmente o prazer e o interesse pela ciência. Para melhor acessibilidade, o projeto conta com vídeos e palestras traduzidos simultaneamente em libras, por uma professora profissional na área, atitude que garante maior inclusão do público surdo, levando o projeto a realizar apresentações na APAS Concórdia, a associação de surdos da cidade, no ano de 2023, ação inovadora e de importante cunho social. Como o projeto é aberto para que todos que tiverem interesse possam participar, ocorre uma democratização do acesso ao conhecimento científico, baseando-se em explicações claras e objetivas para que todos possam compreender com facilidade sobre o céu, o Universo e, intrinsecamente ligado a isso, sobre nossa própria existência no planeta Terra

Characteristics, comorbidities and laboratory measures associated with disease severity and poor prognosis in young and elderly patients with COVID-19 admitted to medical wards in Emilia-Romagna region, Italy: a multicentre retrospective study

Background and Objectives. A relatively small number of studies have investigated the characteristics, comorbidities and laboratory measures associated with prognosis in patients with COVID-19, admitted to Internal Medicine Units (IMU) in Italy. Therefore, we performed a retrospective multicentre study to identify baseline features, predisposing to severe disease and poor outcomes, in adult individuals with SARS-CoV2 infection, hospitalized in 5 IMUs in the Emilia-Romagna region (Italy). Materials and Methods. We included 129 consecutive patients (male 75, median age 68 years) from 1st March 2020 to 31st October 2021. Patients' baseline characteristics, comorbidities, laboratory measures, and outcomes were collected. Results. At admission, the factors significantly associated with a higher risk of in-hospital mortality included: age (median 68 vs. 83 years in survived vs. dead patients, P=0.000), diabetes [Odds Ratio (OR) 4.00, P=0.016], chronic obstructive pulmonary disease (OR 4.60, P=0.022), cancer (OR 5.81, P=0.021), acute- (OR 9.88, P=0.000) and chronicrenal failure (OR 6.76, P=0.004). During the study period, 16 individuals died (12.4%), all over 70 years old. In deceased vs. non-deceased patients were detected: i) more elevated white blood cells and neutrophils-counts and lower lymphocytes count; ii) higher levels of total/direct bilirubin, creatinine, C-reactive-protein, lactate-dehydrogenase, ferritin, but only a slight Interleukin-6 increase; iii) a trend of lower vitamin D values. Conclusions. We proposed a new I index, a modified form of the Age-Adjusted Charlson Comorbidity Index, by considering pO(2)/FiO(2) ratio, to better characterize the severity of COVID-19. Furthermore, we critically discuss our results with the current assumption which considers COVID-19 as a pathological condition associated with cytokine storm

PRECONCEITO COM AS USINAS NUCLEARES

As usinas nucleares funcionam através de reações de fissão nuclear, onde núcleos pesados são quebrados pela incidência de nêutrons, produzindo núcleos menores e calor. O calor é usado para gerar vapor que aciona uma turbina e esta movimenta um gerador elétrico. Atualmente cerca de 10% da energia elétrica utilizada no mundo tem origem nuclear, formando um porcentual pequeno quando comparada com outras fontes de energia. No entanto, alguns países exploram intensamente essa matriz energética, como a França, cuja participação nuclear na geração de eletricidade é de 70%. Mas por que as usinas nucleares são tão polêmicas? Por que não se questiona e combate outros tipos de usinas com o mesmo vigor que as nucleares? Dessa forma, utilizando a metodologia de pesquisa bibliográfica qualitativa, por meio do estudo do assunto em artigos e livros, desenvolvemos um trabalho que visa informar o público sobre os aspectos positivos e negativos da produção de eletricidade via usinas nucleares, bem como esclarecer informações divulgadas de forma deturpada. Entre as vantagens de se utilizar usinas nucleares podemos citar: alto rendimento energético, baixa emissão de gases poluentes, pouco espaço para construção, independência energética para países que possuem materiais físseis e que dominam o ciclo do combustível e fornecimento estável de energia. Entre as desvantagens temos: riscos de acidentes nucleares, alto custo de construção, produção de rejeitos radioativos e risco de proliferação de armas nucleares. No entanto, outras fontes de energia também apresentam inúmeros pontos negativos, entre os quais citamos: poluição causada pelas usinas termoelétricas na queima de carvão e outros combustíveis fósseis, o que ocasiona diversos problemas de saúde; ruído causado pelos geradores eólicos, além da quantidade de energia e recursos naturais que são gastos para sua fabricação; quantidade de recursos minerais empregados na fabricação de placas solares, que depois de um tempo devem ser descartadas; regiões imensas de terras que são inundadas para formar os reservatórios das hidrelétricas, destruindo a fauna e a flora e obrigando milhares ou milhões de pessoas a se retirarem. Sem esquecer das rupturas de barragens que geram danos irreparáveis ao ambiente, alguns deles muito superiores aos acidentes nucleares, como por exemplo, o rompimento da barragem de Danqiao na China em 1975, que destruiu cerca de 6 milhões de casas e ocasionou a morte de mais de 200 mil pessoas. Desse modo, concluímos que o preconceito em relação às usinas nucleares deve-se aos seguintes fatores: acidentes ocorridos, como em Chernobyl e em Fukushima, criando uma percepção negativa sobre a segurança das usinas; associação das usinas nucleares com as bombas atômicas, apesar de que uma usina jamais poderá explodir como uma bomba nuclear; produção de resíduos nucleares que, apesar de serem em quantidades relativamente pequenas, continuam radioativos por milhares de anos e devem ser armazenados com segurança por longos períodos; falta de conhecimento e desinformação, sendo que certos conceitos, como o de radiação, são mal compreendidos e a mídia enfatiza os aspectos negativos da energia nuclear, esquecendo da sua importante contribuição à sociedade

ESTAÇÃO ESPACIAL INTERNACIONAL: O LABORATÓRIO ESPACIAL

A mais de 300 km de altura, a uma velocidade de 27.000 km/h, ou seja, fazendo entre 16 e 15 órbitas completas por dia ao redor da Terra, e pesando 419 455 kg, se encontra a Estação Espacial Internacional. Em um contexto de cooperação mundial pós guerra fria, sua montagem em órbita começa em 1998 para ser finalizada em 2011 na missão STS-135, usada para diversos tipos de experiências científicas, estes que devem ser feitos em benefício de todos os países que ajudaram em sua construção, por exemplo a RKK (Rússia), a Agência Espacial Europeia (Europa), além do Japão, união que a pouco tempo seria impossível. O objetivo desse trabalho é aumentar o conhecimento da população sobre a estação espacial internacional. Percebe-se que hoje em dia a ainda há pouco conhecimento sobre a ISS (International Space Station) e com este trabalho pretende-se aumentar o conhecimento e mostrar os avanços especiais que um dia pode permitir que o ser humano habite fora da terra. Desta forma a pesquisa tem total objetivo em trazer curiosidades, de forma não monótona ao público, para os mesmos compreenderem a importância da ISS para a área científica, bem como tendo uma imagem de exemplo a fim de torná-lo interessante e agradável para o interesse dos visitantes. O mesmo trabalho será fonte de artigos, tais quais serão escolhidos conforme esclareçam de melhor maneira os dados sobre a ISS. As ideias do trabalho serão todas elaboradas pelos alunos participantes do grupo, bem como sua execução. Com seu tempo de órbita, a ISS possui cada vez mais assuntos para interessar o público, como descobertas médicas, astronômicas, meteorológicas entre vários outros tipos de estudos científicos. Por exemplo, durante o período no espaço, médicos a bordo perceberam uma mudança na estrutura óssea e muscular de outros passageiros ocasionadas pela microgravidade, e a partir dessa descoberta, os mesmos conseguiram informações essencialmente úteis sobre problemas como osteoporose e distrofia muscular. Além disso, a ISS tem apoio de diversos países, o que auxilia no maior interesse do público mundial, já que não se trata mais apenas de “um sonho americano ” mas sim, de todo o mundo. Concluímos que a estação espacial internacional tem grande importância no desenvolvimento de pesquisas científicas que influenciam diretamente no desenvolvimento da sociedade tais como nas áreas de astrobiologia, astronomia e medicina espacial e muitas outras. A estação espacial internacional também representa a união e cooperação internacional, pois foi desenvolvida, elaborada e construída com a ajuda de diversos países, estes também que utilizam a estação para desenvolver pesquisas e experimentos. Ela é a principal base humana no espaço e simboliza o avanço e a união da comunidade científica internacional

Differential diagnosis of neurodegenerative dementias with the explainable MRI based machine learning algorithm MUQUBIA

Biomarker-based differential diagnosis of the most common forms of dementia is becoming increasingly important. Machine learning (ML) may be able to address this challenge. The aim of this study was to develop and interpret a ML algorithm capable of differentiating Alzheimer's dementia, frontotemporal dementia, dementia with Lewy bodies and cognitively normal control subjects based on sociodemographic, clinical, and magnetic resonance imaging (MRI) variables. 506 subjects from 5 databases were included. MRI images were processed with FreeSurfer, LPA, and TRACULA to obtain brain volumes and thicknesses, white matter lesions and diffusion metrics. MRI metrics were used in conjunction with clinical and demographic data to perform differential diagnosis based on a Support Vector Machine model called MUQUBIA (Multimodal Quantification of Brain whIte matter biomArkers). Age, gender, Clinical Dementia Rating (CDR) Dementia Staging Instrument, and 19 imaging features formed the best set of discriminative features. The predictive model performed with an overall Area Under the Curve of 98%, high overall precision (88%), recall (88%), and F1 scores (88%) in the test group, and good Label Ranking Average Precision score (0.95) in a subset of neuropathologically assessed patients. The results of MUQUBIA were explained by the SHapley Additive exPlanations (SHAP) method. The MUQUBIA algorithm successfully classified various dementias with good performance using cost-effective clinical and MRI information, and with independent validation, has the potential to assist physicians in their clinical diagnosis

Sleeping beauties and the citation dynamics in the network of scientific papers

Nella rete delle citazioni scientifiche ogni nodo rappresenta un articolo, e ogni linea una citazione. Analizzando come gli articoli siano in grado di attrarre citazioni nel tempo, spesso si incontrano lavori che vengono ignorati per anni prima di ricevere la dovuta attenzione. Nella tesi si analizzano sistematicamente questi casi di impatto ritardato nel contesto degli attuali modelli di dinamica delle citazioni

Detection of corpus callosum malformations in pediatric population using the discriminative direction in multiple kernel learning

In this paper we propose a Multiple Kernel Learning (MKL) classier to detect malformations of the corpus callosum (CC) and apply it in a pediatric population. Furthermore, we extend the concept of discriminative direction to the linear MKL methods, implementing it in a single subject analysis framework. The CC is characterized using dierent measures derived from Magnetic Resonance Imaging (MRI) data and the MKL approach is used to efficiently combine them. The discriminative direction analysis highlights those features that lead the classification for each given subject. In the case of a CC with malformation this means highlighting the abnormal characteristics of the CC that guide the diagnosis. Experiments show that the method correctly identies the malformative aspects of the CC. Moreover, it is able to identify dishomogeneus, localized or widespread abnormalities among the different features. The proposed method is therefore suitable for supporting euroradiologists in the decision-making process, providing them not only with a suggested diagnosis, but also with a description of the pathology