Applying Biomedical Ontologies on Semantic Query Expansion

*1- Introduction*

The interpretation of a question (or information need) depends, among other things, of a series of lexicalsemantic relations that complement and help the cognitive process of answering that information need. Despite this fact, currently used information retrieval mechanisms take few advantages of the semantic interpretation of users’ information needs (usually specified through keywords). In most of the cases, those mechanisms are based on keyword matching, and thus are excessively dependant on the query and document terms.

There are several past results showing that, in general, information retrieval based on domain knowledge decreases the accuracy of keyword based search engines. We believe this approach deserves further discussion and experimentation, looking for more strong evidences that these negative results can really be generalized. Moreover, there are some questions left unanswered by previous work that our experiment is addressing:

(_i_) Using a scientific ontology, with formal construction and maintenance processes, such as the OBO ontologies, would produce better results? 

(_ii_) Are there more efficient query expansion techniques using available domain knowledge?

(_iii_) Is a scientific ontology complete enough to fulfill the information retrieval researchers’ needs, in general?

*2- Semantic Query Expansion*

To try to answer some of these questions, we run a query expansion experiment using the Gene Ontology (GO) as domain knowledge. As the document repository, we used an extraction of 10 years of PubMed publications (from 1994 to 2004), which contains approximately 4.6 Million documents. This dataset is a test collection used by the information retrieval community, called Genomic TREC.

*3- Results*
To evaluate our ontology-based semantic query expansion technique, we measured the effectiveness of the information retrieval mechanism with and without expansion. In a nutshell, the average result showed an increase of 28% on synonyms relations and a small decrease on other relations.

Our results show a lot of consistence with past related work. In fact, if the expansion strategy does not selectively choose when and how to expand, only synonym relations are worth to be used. However, looking further, it is possible to find several opportunities to try other expansion strategies. For example, the problem with query expansion using generalization/specialization relationships is that, if it is always applied, the bad results are more frequent than the good ones. But, if the strategy is to be selective on when to use these relations for expansion, the increasing on accuracy can be outstanding. As shown by our experiment, there was a query with 98% increment on effectiveness. 

*4- Conclusion*
We strongly believe that it is premature to assume that semantics-based query expansion is, in general, a recall-enhancing, precision-degrading technique. Our experiments suggest that by using scientific based ontologies (like OBO ontologies) with formal relations, it is possible to increase both recall and precision. Our group is currently revising this first experiment towards a better semantic query expansion strategy.

*5- Acknowledgements*
This work was partially funded by CAPES and CNPq research grants 311454/2006-2, 306889/2007-2 and 484713/2007-8.

*References*
_Fox E. Lexical relations enhancing effectiveness of information retrieval systems. SIGIR Forum, New York, v.15, n.3, p.5-3._

_Voorhees E. Query expansion using lexicalsemantic relations. In: ACM SIGIR conference on research and development in information retrieval, Proceedings, Dublin:17, p.61–69, 1994

Structure and Magnetic Properties of a 1D Alternating Cu(II) Monomer―Paddlewheel Chain

One-dimensional metal–organic coordination polymers make up a class of compounds with potential towards the development of practical, new magnetic materials. Herein, a rare example of an ABBABB coupled linear chain comprised of alternating dicopper(II) tetraacetate units bridged to copper(II) acetate monomer units via axial η2:η1:µ2 coordinated acetate is reported. Examination of the structure, determined by small molecule X-ray crystallography, shows that each Cu(II) ion is in a dx2–y2 magnetic ground state. Magnetic susceptibility and magnetization data were collected and, consistent with the structural interpretation, demonstrate that the Cu(II) dimer (paddlewheel) exhibits classic antiferromagnetic exchange, while the S = 1/2 Cu(II) monomer is uncompensated in the ground state (low temperature regime.) Data were therefore fitted to a modified Bleaney-Bowers model, and results were consistent with the only other reported chain in this class for which magnetic data are available

Development of fluorescent nanocomposites based on CdTe quantum dots

Cadmium telluride (CdTe) quantum dots (QDs) are efficient fluorescence semiconductor nanoparticles with unique optical and physicochemical properties. Their incorporation into polymer matrices allows the development of materials with several applications such as in opto-eletronic devices. Nevertheless, one of the most important prerequisite of these high-efficiency nanocomposites is the fluorescence efficiency of the QDs– polymer, which is mainly related with the QDs dispersion. Even though many attempts have been made, there are little work reporting the effect of different polymer matrices on QDs dispersion and therefore, the charge transport in the final materials (Rakovich and Donegan 2013) 1 . In this work, a strategy to develop QDs/polymer nanocomposites is presented. Highly fluorescent CdTe QDs are embedded in different optically transparent commercial polymers, via solvent cast method. To investigate the influence of each polymeric matrix on the final properties, optical, morphological and electrical measurements were carried out. Furthermore, the results demonstrate that the addition of a surfactant produce better dispersion of the CdTe QDs in the polymeric matrices and improve the electrical properties of the resulting materials (Fig.1)

Statistical Correction of the Result of Weather Forecast by Applying the Model Output Calibration

AbstractThis work describes the simulation models calibration method called Model Output Calibration. In order to verify its effectiveness, presents the application of the MOC in weather forecast correction generated by the Eta 15Km model at CPTEC/INPE. Eta is a regional model for numerical weather prediction. The results of the statistical correction of Eta forecast were positive, with satisfactory improvements in the variables tested (temperature and relative humidity). The use of this approach shows the possibility of gains in the results of simulation models of crops and diseases that use as predictive variables the variables generated by weather forecast models

Obtention of tomato powder by spray drying : influence of process variables on the quality product

Orientadores: Florencia Cecilia Menegalli, Miriam Dupas HubingerDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: Este trabalho teve como objetivo a obtenção de tomate em pó através do processo de secagem por atomização da polpa de tomate. Os experimentos foram conduzidos utilizando um atomizador de bancada e maltodextrina 10DE foi empregada como agente carreador. Foi utilizado um delineamento central composto rotacional (DCCR) para estudar a influência das seguintes variáveis independentes: temperatura do ar de secagem (153 a 187 °C), vazão de alimentação (0,57 a 0,83 l/h) e concentração de maltodextrina (3,3 a 11,7%). As variáveis de resposta foram o rendimento de produto e as seguintes características do tomate em pó: diâmetro médio de partícula, conteúdo de umidade, atividade de água, densidade do leito, higroscopicidade, solubilidade, tempo de instantaneização, retenção de carotenóides e retenção de ácido ascórbico. Os pós de tomate também foram caracterizados quanto à distribuição de tamanho de partículas e cor. Todas as variáveis mostraram influência significativa sobre as características do produto em pó, sendo que a concentração de maltodextrina foi a variável com efeito significativo sobre a maioria das respostas (rendimento, diâmetro médio de partícula, umidade, densidade do leito, higroscopicidade, tempo de instantaneização, retenção de carotenóides e retenção de ácido ascórbico), além de sua interação com a temperatura do ar de secagem. A análise das superfícies de resposta indicou que a produção de um pó com menor conteúdo de umidade, higroscopicidade, tempo de instantaneização e maior retenção de carotenóides pode ser conseguida utilizando-se temperatura do ar de secagem de 160 °C, vazão de alimentação de 0,62 l/h e concentração de maltodextrina de 10%, considerando a polpa de tomate com 5% de sólidos totais. Para as demais respostas (rendimento, diâmetro médio de partícula, atividade de água, densidade aparente, solubilidade e retenção de ácido ascórbico), os modelos obtidos não foram estatisticamente significativos, dentro da faixa de valores utilizada para cada variável independente do planejamento experimental. O tomate em pó obtido por atomização apresentou grande potencial de utilização, devido às suas propriedades como solubilidade e alta retenção de ácido ascórbico, além do baixo conteúdo de umidade e atividade de água, que facilitam seu armazenamento e transporteAbstract: The objective of this work was to obtain tomato powder by spray drying of tomato pulp. The process was carried out using a laboratory spray dryer and maltodextrin 10DE was used as carrier agent. A central composite rotatable design (CCRD) was used to estimate the influence of the following independent variables: inlet air temperature (153 to 187 °C), feed flow rate (0.57 to 0.83 l/h) and maltodextrin concentration (3.3 to 11.7%) on the product yield and on the powder properties of the powder. The evaluated characteristics in tomato powder were: mean diameter, moisture content, water activity, bulk density, hygroscopicity, solubility, wetting time, carotenoids retention and ascorbic acid retention. Tomato powder was also characterized for particle size distribution and color. All variables had significant influence on the characteristics of the tomato powder and the maltodextrin concentration was the variable with significant effect on most of the responses (product yield, mean diameter, moisture content, bulk density, hygroscopicity, wetting time, carotenoids retention and ascorbic acid retention), besides its interaction with the inlet air temperature, at a 90% confidence interval. The response surface analysis indicated that obtaining a product with lower moisture content, lower hygroscopicity, lower wetting time and higher carotenoids retention can be achieved by using the inlet air temperature of 160 °C, feed flow rate of 0.62 l/h and maltodextrin concentration of 10%, considering the tomato pulp with 5% total solids. For the responses: process yield, mean diameter, water activity, bulk density, solubility and ascorbic acid retention, the models obtained were not statistically significant, within the levels used for each independent variable in experimental design. Tomato powder, obtained by spray drying, showed a great potential to several applications, due to its properties such as solubility and high ascorbic acid retention, besides the low moisture content and water activity that facilitate its storage and transportMestradoMestre em Engenharia de Alimento

Semi-síntese de derivados glicosilados de dihidrocucurbitacina B, isolada de Wilbrandia ebracteata Cogn.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Farmácia, Florianópolis, 2011Dihidrocucurbitacina B foi isolada do extrato diclorometânico das raízes de Wilbrandia ebracteata e submetida a reações de O-glicosilação, a fim de obter derivados glicosilados bioativos. Duas metodologias distintas foram utilizadas para o acoplamento de glicose e galactose, na formação da ligação O-glicosídica com dihidrocucurbitacina B. A reação clássica de Köenigs-Knorr forneceu o derivado 16-ortoéster peracetilado de dihidrocucurbitacina B (7), enquanto a reação com imidatos resultou no composto 2-O-?-galactosídeo de dihidrocucurbitacina B (12). As estruturas dos compostos obtidos, bem como de dihidrocucurbitacina B, foram confirmadas através de espectroscopia de RMN 1D e 2D, IV e espectrometria de massas (ESI-TOF). Cabe destacar que os compostos obtidos neste trabalho, são inéditos na literatura. Os derivados glicosídicos foram avaliados com relação à citotoxicidade em linhagem celular de adenocarcinoma humano pulmonar (A549) e apresentaram valores de CC50 maiores que o composto natural dihidrocucurbitacina B, ou seja, mostram-se menos citotóxicos

Condição físico funcional e perspectiva da promoção da saúde junto à mineiros do carvão

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Saúde Coletiva (Mestrado Profissional) da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito para a obtenção do título de Mestre em Saúde Coletiva.Introdução: A Ergonomia tem como propósito a melhor adaptação do trabalho às características psicofisiológicas do trabalhador, mitigado as consequências negativas que os contextos de trabalho podem apresentar à saúde do trabalhador. O objetivo deste estudo foi analisar a condição físico funcional de forma a estabelecer as principais necessidades voltadas para a promoção da saúde de trabalhadores mineiros de subsolo de carvão. A potencialidade do papel da Ergonomia na prevenção de agravos e como estratégia de promoção da saúde do trabalhador mineiro foi analisado e discutido neste trabalho. O método de pesquisa utilizado foi o estudo de abordagem quantitativa, com coleta transversal de dados, com previsão de alcance de uma amostra alvo de 80 trabalhadores do subsolo de carvão de uma unidade carbonífera. Onde foi aplicado um questionário envolvendo dados sociodemográficos dos trabalhadores, suas funções, condições de sintomas musculoesqueléticos através do Questionário Nórdico de Sintomas Musculoesqueléticos, a presença e intensidade da dor com a Escala Visual Análoga de Dor (EVA), a percepção subjetiva do esforço envolvido no trabalho com a Escala de Borg, bem como, uma análise documental envolvendo os escores de risco ergonômico de cada função. Resultados: Observou-se que em relação ao tempo de serviço na mina, cerca de 39% dos trabalhadores apresentam de 10 a 15 anos de trabalho em frentes de subsolo, estando próximos a aposentadoria. Quanto ao nível de prática de atividades físicas, 52,4% da amostra relataram praticá-las com uma frequência de 1 vez por semana sendo o futebol a atividade mais realizada. As atividades de trabalho envolvendo as funções de subsolo avaliadas são fisicamente exigentes, envolvendo em sua maioria mecânicos de subsolo 20,4%, operadores de máquina 11,7% e serventes de subsolo 11,7%, que percebem suas atividades (funções) como de exigência moderada, forte e muito forte na escala de Borg em sua grande maioria, envolvendo a percepção de mais de 92% desses trabalhadores. Pode-se visualizar que os locais de maior intensidade de dor, desconforto ou dormência dos trabalhadores de subsolo foram na região lombar de 46 (44,7%), joelhos 19 (18,4%), pescoço 15 (14,6%), região torácica 8 (7,8%), tornozelo/pés 5 (4,9%), ombros 5 (4,8), coxas 2 (1,9%), cotovelo 2 (1,9%), punho/ mãos 1 (1.0%). Quanto à correlação encontrada entre os desvios RULA - avalia o risco ergonômico mais relacionado à cabeça, coluna e membros superiores juntos e OCRA - avalia o risco ergonômico para Distúrbios Osteomusculares Relacionados ao Trabalho (DORT) (especialmente membros superiores), após o trabalho encontrado nos riscos ergonômicos conforme a (tabela 3), os resultados apontam que RULA apresenta que de 10 trabalhadores 9,7% apresenta riscos ergonômicos baixo e de 93 trabalhadores 90,3% apresenta riscos ergonômicos moderado em relação a OCRA de 8 entrevistados 7,8% apresentam riscos ergonômicos leve, comparando com os demais 92 (89,3%) riscos ergonômicos moderado agora 3 apresentam 2,9% de riscos ergonômicos elevado. Conclusão: O conhecimento da Ergonomia e dos riscos ergonômicos presente nas minerações de carvão pela análise Ergonômica do trabalho pode contribuir para redução e minimização dos adoecimentos dos mineiros aliadas à prevenção, promoção da saúde e melhorias nas condições de trabalho

Regulation of neurogenesis by calpains: revelance for post-injury brain repair

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas, Departamento de Ciências Biomédicas e Medicina, Universidade do Algarve, 2016No cérebro adulto dos mamíferos, novos neurónios são continuamente adicionados em duas regiões neurogénicas principais: a zona subventricular, nas paredes dos ventrículos laterais, e a zona subgranular, no giro dentado do hipocampo. As células estaminais neurais presentes nestes nichos têm a capacidade de proliferar e dar origem a neuroblastos em migração, que acabam por se diferenciar em novos neurónios. Curiosamente, no evento de uma lesão cerebral, a proliferação das células estaminais neurais aumenta, possivelmente numa tentativa de reparação do dano cerebral. No entanto, esta reparação é limitada pela redução da migração celular ou pela diminuição da sobrevivência dos novos neurónios. Descobrir como aumentar a eficiência da neurogénese após lesão poderá ser portanto benéfico para a reparação cerebral. Por outro lado, o dano cerebral também pode activar diversas protéases, incluindo as calpaínas. As calpaínas são proteases ubíquas, sabendo-se que estão envolvidas na proliferação, migração e diferenciação celular em diversos sistemas. No cérebro, a inibição das calpaínas tem efeito neuroprotector, mas os seus efeitos na neurogénese permanecem ainda pouco conhecidos. A delecção do inibidor endógeno das calpaínas, a calpastatina, já anteriormente mostrou ser capaz de reduzir as primeiras fases da neurogénese in vivo. No presente trabalho, mostramos que a inibição das calpaínas é capaz de reverter este efeito, implicando-as ainda mais no processo. Uma vez que a inibição das calpaínas parece ser um alvo promissor para o aumento da neurogénese após lesão, avaliámos várias fases do processo neurogénico, bem como a recuperação das alterações do comportamento cognitivo após lesão no hipocampo induzida por crises epilépticas, em murganhos com sobrexpressão de calpastatina. Avaliámos ainda os efeitos da delecção das calpaínas 1 e 2 nas primeiras fases da neurogénese no hipocampo. Observámos que o padrão de aumento da neurogénese após lesão foi mantido em murganhos com sobrexpressão de calpastatina, apesar de alguma recuperação cognitiva indicar algum grau de neuroprotecção, que por si só poderá ter mascarado a influência da inibição das calpaínas na neurogénese. Murganhos com falta de calpaínas, no entanto, não apresentaram alterações das primeiras fases da neurogénese no hipocampo, sugerindo que as calpaínas apenas afectam este processo quando a sua actividade está acima de um certo limite, abaixo do qual a neurogénese não é afectada. Isto significa que a inibição das calpaínas poderá potencialmente ser útil para prevenir a redução da formação de novos neurónios após lesão, caso os níveis de actividade das calpaínas possam ser reduzidos abaixo de um certo limite.New neurons are continuously added in the adult mammalian brain, in two main neurogenic regions: the subventricular zone, in the walls of the lateral ventricles, and the subgranular zone, in the dentate gyrus of the hippocampus. Neural stem cells present in these niches are able to proliferate and originate migrating neuroblasts, which ultimately differentiate into new neurons. Interestingly, in the event of a brain lesion, neural stem cell proliferation increases, possibly in an attempt to repair the damage. However, this repair is limited by impaired cell migration or decreased survival of new neurons. Discovering how to increase the efficiency of post-injury neurogenesis may therefore be beneficial for brain repair. On the other hand, brain damage can also activate several proteases, including calpains. Calpains are ubiquitous proteases known to be involved in cell proliferation, migration and differentiation in several systems. In the brain, calpain inhibition has been shown to be neuroprotective, but their effects on neurogenesis remain elusive. Deletion of the endogenous inhibitor of calpains, calpastatin, has previously been shown to impair early stages of neurogenesis in vivo. In the present work, we show that calpain inhibition is able to reverse this impairment, further implicating them in the process. Since calpain inhibition offers a promising target for the enhancement of post-injury neurogenesis, we evaluated different stages of the process and cognitive behavior recovery after seizure-induced hippocampal lesion in mice overexpressing calpastatin, and also the effects of the absence of conventional calpains on the early stages of hippocampal neurogenesis. We observed that the pattern of enhancement of post-injury neurogenesis was mostly maintained in mice overexpressing calpastatin, though some cognitive recovery indicates some degree of neuroprotection, which by itself may have masked the influence of calpain inhibition on neurogenesis. Mice lacking calpains, however, presented unaltered levels of the early stages of hippocampal neurogenesis, suggesting that calpains only affect this process when their activity is over a certain threshold, under which neurogenesis is not affected. This means that calpain inhibition could potentially be useful to stimulate the formation of new neurons after injury, given that the levels of calpain activity could be reduced under a certain threshold