WAVELET BASED NONLINEAR SEPARATION OF IMAGES

This work addresses a real-life problem corresponding to the separation of the nonlinear mixture of images which arises when we scan a paper document and the image from the back page shows through. The proposed solution consists of a non-iterative procedure that is based on two simple observations: (1) the high frequency content of images is sparse, and (2) the image printed on each side of the paper appears more strongly in the mixture acquired from that side than in the mixture acquired from the opposite side. These ideas had already been used in the context of nonlinear denoising source separation (DSS). However, in that method the degree of separation achieved by applying these ideas was relatively weak, and the separation had to be improved by iterating within the DSS scheme. In this paper the application of these ideas is improved by changing the competition function and the wavelet transform that is used. These improvements allow us to achieve a good separation in one shot, without the need to integrate the process into an iterative DSS scheme. The resulting separation process is both nonlinear and non-local. We present experimental results that show that the method achieves a good separation quality

Benthic communities in Pen Duick escarpment (Gulf of Cadiz)

Mestrado em Biologia MarinhaEste trabalho foi realizado no Golfo de Cádis, na Escarpa de Pen Duick. Esta escarpa, com cerca de 4,5 Km de comprimento e 100 m de altura, ocorre a 525 m de profundidade na margem continental marroquina (NE Atlântico). É caracterizada pela presença de crostas carbonatadas e recifes de corais pétreos maioritariamente em declínio. Os objectivos principais deste trabalho são: i) a caracterização da composição taxonómica e estrutura das comunidades de macroinvertebrados bentónicos da escarpa de Pen Duick e ii) investigar os padrões de distribuição de acordo com o gradiente de profundidade, o tipo de substrato e a presença de substrato duro (corais pétreos e crostas carbonatadas). A comunidade bentónica estudada é constituída maioritariamente por espécies de crustáceos, anelídeos e hidrozoários. Numa análise não quantitativa, encontram-se diferenças significativas nas comunidades em diferentes sub-habitats (presença de coral à superfície, coral coberto por sedimento e ausência de coral) e na cor do sedimento (que pode ser relacionada com as condições biogeoquímicas do sedimento). A riqueza específica é maior nos locais onde se encontram corais do que em locais de sedimento fino. Hidrozoários e poliquetas caracterizam os sub-habitats com corais e os bivalves caracterizam os locais de sedimento fino. Os crustáceos encontram-se distribuídos por todos os sub-habitats. Numa análise quantitativa, encontram-se diferenças ao longo do gradiente profundidade. A maior diversidade e equitabilidade nas comunidades bentónicas é encontrada a profundidades superiores a 480 m na parte superior e na base da escarpa de Pen Duick. A profundidades inferiores a 480 m as comunidades bentónicas apresentam maior densidade e maior dominância, características estas que podem ser relacionadas com a presença de ambientes sedimentares particulares - as crateras de vulcões de lama. O elevado número de espécies em comunidades com elevada equitabilidade encontradas na escarpa de Pen Duick, reforçam a hipótese de que os recifes de coral de água fria mesmo em declínio são zonas que contribuem para uma maior heterogeneidade ambiental e proporcionam condições favoráveis à ocorrência de uma elevada diversidade biológica. ABSTRACT: This work was carried out in the Pen Duick Escarpment, Gulf of Cadiz. This scarp occurs at 525 m depth, and has about 4.5 km in length and 100 m in height. It is characterized by the presence of carbonated crusts and stony coral reefs predominantly in decline. The main objectives of this study are: i) to characterise the composition and structure of the benthic macroinvertebrate assemblages associated with the Pen Duick Escarpment and ii) to identify patterns of distribution according to the depth gradient, sediment type and presence of hard substrate (stony corals and carbonate concretions). The studied benthic assemblages are composed mainly by crustaceans, annelids and hydrozoans. The non quantitative analysis showed significant differences in the assemblages from different subhabitats (presence of coral at surface, coral in the sediment and absence of coral) and sediment colour (which can be related to the biogeochemical conditions of the sediments). The number of species is higher in samples with coral than in samples with fine sediment. Hydroids and polychaetes characterized the subhabitats with corals and molluscs characterized the subhabitats of fine sediment. Crustaceans occurred in both subhabitats. The quantitative analysis showed differences along the depth gradient with great diversity and evenness at depths greater than 480 m at the top and base of the escarpment. At depths shallower than 480 m, the benthic assemblages showed higher densities and dominance that can be related to the particular sediment environment - the crater of mud volcanoes. The high number of species in low dominance assemblages found in the Pen Duick Escarpment reinforce the hypothesis that cold-water coral reefs even declining are areas that enhance habitat heterogeneity and provide environmental that favour high biological diversity

Arguing for Vegetarianism: (symbolic) ingestion and the (inevitable) absent referent — intersecting Jacques Derrida and Carol J. Adams

In this paper I draw together the notion of the absent referent as proposed by Carol J. Adams, and the notions of literal and symbolical sacrifice by eating the other — or ingestion — advanced by Jacques Derrida, to characterize how animals are commonly perceived, which ultimately forbids productive arguments for vegetarianism. I discuss animals as being literally and definitionally absent referents, and I argue, informed by Derrida’s philosophy, that it is impossible to aim at turning them into present referents without reinforcing symbolic ingestion by linking symbolic ingestion to epistemic appropriation or conceptualization. With this, I highlight the ethical importance of discussing symbolic ingestion in animal philosophy

Comparing EEG-neurofeedback visual modalities between screen-based and immersive head-mounted VR

Tese de Mestrado Integrado, Engenharia Biomédica e Biofísica (Sinais e Imagens Médicas), 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasNeurofeedback (NF) can be defined as a form of biofeedback that trains subjects to have self-control over brain their functions, by providing real-time feedback of their own cerebral activity. This activity can be presented in various forms, with auditory and visual feedback being the most common. Recently, NF has been investigated as a potential treatment for various clinical conditions associated with abnormal brain activity or cognitive capacities. However, the greater research focus is not discussing how the feedback should be presented. The chosen modality for any NF training system may strongly influence the training protocol and consequently the outcome of the experiment. In this thesis, a systematical comparison between two different type of visual modalities (ScreenBased vs. immersive-virtual reality (VR) ) was performed with the goal to evaluate the effectiveness of each modality on the NF training results. Data from two previous studies, recorded on healthy participants, in protocols that targeted the increase in the upper alpha (UA) band power measured at the EEG electrode Cz was used. This was then divided into two modality groups: Screen-Based modality group (N = 8) and the Immersive-VR group (N = 4). An extensive data processing and cleaning protocol was applied to both groups and the training effectiveness was measured through band power calculation, the definition of learning ability indexes and the application of statistical tests. Results showed that, both groups had a generally positive training effect within sessions, however data regarding different sessions is inconclusive and does not show clear evidence of up-regulation of the target feature. Additionally, when only considering within-session evolution, only the Immersive-VR modality group was able to maintain an increasing trend in all sessions. One of the main limitations of this study was the sample size, which was too small to determine the precise effect of NF training. Future work requires, not only an increase in sample size but also, the definition and incorporation of learning predictors that allow the pre-selection of subjects before the training sessions, in order to prevent high number of non-learners

Terrorism and fertility decisions: evidence from Pakistan

This study investigates the impact of exposure to terrorism on the fertility preferences and decisions of women in reproductive ages in Pakistan. It focuses on self-reported preferences and on within mother variations in reproductive behaviour, considering the length of the intervals between births and the survival chances of children to analyse how exposure to terrorism affects the urge to continue childbearing. The results suggest that the occurrence of terrorist incidents during the month of the birth of a child shortens the time interval to the following birth, but has no statistically significant effect on the survival chances of children. These findings support the claim that terrorism acts through fear and intimidation, supporting the importance of perceived risk in the fertility decisions of households in Pakistan. It is also shown that exposure to terrorism has no intensifying effect on the preference for sons

Uso de fogo prescrito numa plantação após exploração de Eucalyptus globulus: primeiros efeitos

Prescribed fire may be a good technique for the management of harvest residues in Eucalyptus globulus plantations, however the knowledge of the impacts of this technique on the soil and the forest plantations is a little scarce, due to the high variety of results obtained by previous studies. The main objective of this work was to determine the effects of the prescribed fire to manage harvest residues on the soil physical and chemical properties. A study area was established, a 10 years old first rotation plantation harvested during September of 2021, in Quintarrei, Valongo, Oporto, Portugal. After initial soil physical and chemical characterization and biomass accumulation assessment, the prescribed fire treatment was performed on December 16th of 2021. Soil burn severity was evaluated by visual assessment soil and forest floor changes and by monitoring the topsoil temperatures with thermocouples. As shown by the results, prescribed fire was efficient decreasing the biomass loads and fire risk, while having a low fire severity of 1. Soil physical (mean weight diameter, stoniness, granulometry and bulk density) and chemical parameters (pH, electric conductivity, organic matter, exchangeable cations (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ and Na⁺), exchangeable acidity, cation exchange capacity (ECC), cation saturation (EBSl), extractable phosphorus, and micronutrients (Zn, Cu, Mn, Fe)) were monitored in February, a month and a half later. Stump resprouting was assessed 4.5 months after prescribed fire installation and stem size was measured at that same time and again in September 2022, 10 months after prescribed fire installation. While all of the physical parameters remained unaltered, pH, cations exchange capacity, cation saturation, extractable phosphorus, Mg²⁺, Ca²⁺, K⁺ and Mn increased in the prescribed fire treatments, and exchangeable acidity, Al and Fe decreased. The increased nutrients in the soil and the unchanged physical parameters indicate that prescribed fire can be a good technique for the management of harvest residues in eucalyptus globulus plantations. This hypothesis is also supported by stump resprouting and stem growth, which was very similar in the control and prescribed fire treatment of both blocks however, further monitorization is necessary to understand its viability.O fogo prescrito pode ser uma boa técnica para a gestão de resíduos de colheita em plantações de Eucalyptus globulus, no entanto o conhecimento dos impactos desta técnica no solo e nas plantações florestais é um pouco escasso, devido à grande variedade de resultados obtidos por estudos anteriores. O principal objetivo deste trabalho foi determinar os efeitos do fogo prescrito como ferramenta de gestão de resíduos da colheita nas propriedades físicas e químicas do solo. Foi estabelecida uma área de estudo, uma plantação de 10 anos em primeira rotação, colhida durante o mês de setembro de 2021, em Quintarrei, Valongo, Porto, Portugal. Após uma primeira caracterização física e química do solo e avaliação da acumulação de biomassa, o tratamento (fogo prescrito) foi realizado a 16 de dezembro de 2021. A severidade do fogo no solo foi avaliada através da avaliação visual das alterações do solo e do solo florestal e através da monitorização das temperaturas do solo superficial com termopares. Como demonstrado pelos resultados, o fogo prescrito foi eficiente, diminuindo as cargas de biomassa e o risco de incêndio, ao mesmo tempo que tinha uma baixa severidade de 1. Os parâmetros físicos (diâmetro de peso médio, pedregosidade, granulometria e densidade aparente) e químicos (pH, condutividade eléctrica, matéria orgânica, catiões permutáveis (Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ e Na⁺), acidez permutável, capacidade de permuta catiónica (ECC), saturação catiónica (EBSl), fósforo extraível, e micronutrientes (Zn, Cu, Mn, Fe)) foram monitorizados em fevereiro, um mês e meio depois. A regeneração dos cepos foi avaliada 4 meses e meio após a instalação do fogo prescrito e o tamanho das varas foi medido nesse mesmo tempo e novamente em setembro de 2022, 10 meses após a instalação do fogo prescrito. Enquanto todos os parâmetros físicos permaneceram inalterados, o pH, capacidade de troca de catiões, saturação de catiões, fósforo extraível, Mg²⁺, Ca²⁺, K⁺ e Mn aumentaram nos tratamentos de fogo prescrito, e a acidez permutável, Al e Fe diminuíram. O aumento de nutrientes no solo e os parâmetros físicos inalterados indicam que o fogo prescrito pode ser uma boa técnica para a gestão dos resíduos de colheita nas plantações de eucalipto. Esta hipótese é também suportada pela regeneração de cepos e pelo crescimento das varas, que foi muito semelhante no tratamento controlo e no tratamento com o fogo prescrito de ambos os blocos, contudo é necessária uma maior monitorização para compreender a sua viabilidade.Mestrado em Ecologia Aplicad

Evaluating the impact of 2D, 3D static and 3D microfluidic tissue culture conditions on the in vitro response of cancer cells to chemotherapeutic agents

Tese de Mestrado, Bioquímica (Bioquímica Médica), 2021, Universidade de Lisboa, Faculdade de CiênciasApesar da evolução exponencial no campo da investigação médica e biomédica, o cancro continua a ser uma das principais causas de morte no mundo. É a sexta principal causa de morte no mundo com cerca de dez milhões de pessoas a morrerem por ano devido ao tratamento ineficiente desta doença. Um dos principais problemas da comunidade científica na descoberta de tratamentos mais eficazes e personalizados para cada paciente é a inexistência de modelos in vitro que sejam capazes de representar a complexidade de um tumor in vivo. Desta forma, é de extrema importância o contínuo esforço da comunidade científica na descoberta e desenvolvimento de modelos in vitro que representem cada vez melhor a complexidade dos processos biológicos presentes nos tumores humanos. Em investigação científica, o método mais comum de cultura de células é o de duas dimensões (2D), que possibilita o estudo de mecanismos biológicos associados a doenças, bem como o teste de possíveis alvos e tratamentos. Este método baseia-se na utilização de frascos ou placas de petri de plástico como suporte para o crescimento de linhas celulares tumorais. As células são adicionadas ao frasco e é lhes adicionado o meio adequado com a respetiva suplementação de modo que estas consigam obter todos os nutrientes necessários à sua sobrevivência e duplicação. O meio é metabolizado pelas células e posteriormente removido e substituído por meio novo, para que as células possam continuar a crescer e a multiplicar-se. Assim, ao invés do que acontece no organismo humano com a presença do sistema circulatório, as células têm à sua disposição, de forma controlada, todos os nutrientes necessários à sua sobrevivência e a remoção dos produtos finais provenientes do metabolismo celular depende do operador. Assim, o método 2D representa uma forma bastante simples e com baixo custo de manter as células em cultura, motivo pelo qual é um dos mais utilizados em investigação científica. Desta forma, a cultura de células em 2D teve um impacto colossal na descoberta de muitos dos processos biológicos que conhecemos hoje em dia, essenciais para o desenvolvimento de terapias e tratamentos para variadas doenças. No entanto, a identificação e investigação de possíveis alvos quimioterapeuticos utilizando apenas este tipo de cultura celular apresenta uma taxa de reprovação de novos fármacos de cerca de 90%. Tal facto deve-se em parte à ausência de propriedades essenciais nos tumores in vivo como, organização tridimensional das células, as interações célula-célula, sinais bioquímicos e a presença de componentes essenciais do microambiente do tumor, que levam à exagerada simplificação dos mecanismos observados em tumores humanos. Desta forma, as células que crescem usando este método não irão responder de forma semelhante aos tumores presentes no organismo humano aquando da presença de agentes quimioterapeuticos, levando ao aumento da taxa de reprovação destes agentes. A organização estrutural tridimensional presente nos tumores humanos é essencial para a organização, diferenciação e proliferação das células que compõem o tumor. Apesar da grande utilização de linhas celulares tumorais em conjunto com métodos 2D, células derivadas de tumores de pacientes (PDCs) e xenoenxertos de pacientes (PDXs) são exemplos de métodos usados numa tentativa de maior aproximação com a realidade dos tumores in vivo. No entanto, estes modelos ainda apresentam grandes falhas na representação das características estruturais dos tumores. Assim, foram desenvolvidos modelos tridimensionais (3D) que consistem na formação de esferóides ou organoides, agregados celulares, usando dois tipos de métodos de formação: com ou sem um esqueleto artificial ou natural a envolver as células. Este tipo de modelo representa melhor o ambiente tridimensional do tumor, uma vez que permite a interação celular causada pela agregação das células na formação da estrutura tridimensional e pode permitir a interação com um esqueleto que mimetiza a matriz extracelular (ECM) presente in vivo. A interação entre células cancerígenas e a ECM e outros componentes como fatores de crescimento e proteínas é essencial para a determinação da progressão tumoral e sobrevivência do tumor in vivo. Desta forma, é fundamental que a eficácia dos agentes quimioterapeuticos seja testada em modelos que sejam capazes de descrever estas interações e características de modo que o efeito detetado nos ensaios in vitro seja o mais parecido com o observado no paciente. Uma das principais vantagens do uso de esferóides para o desenvolvimento de novas terapias é o facto deste tipo de estruturas apresentarem uma estrutura tridimensional em camadas, estando presentes células em proliferação na camada mais externa e células em senescência e necrose à medida que nos aproximamos do seu interior. Assim, a presença de células em diferentes estados do ciclo celular tem como consequência uma diferença na eficácia do tratamento em cada parte da estrutura tridimensional. Desta forma, os esferóides são capazes de mimetizar a heterogeneidade e mecanismos de resistência aos tratamentos in vitro. No entanto, apesar da grande evolução dos modelos in vitro, estas estruturas 3D ainda não representam na totalidade as características de um tumor no organismo humano. Assim, os dispositivos microfluídicos são uma das áreas de maior desenvolvimento de modelos in vitro para a testagem de novos tratamentos tumorais. Baseiam-se na adição aos modelos 3D de características como a perfusão de nutrientes e remoção de produtos do metabolismo celular e da pressão associada a este mecanismo. Este tipo de dispositivos permite a reprodução das funções do sistema circulatório do organismo humano in vitro, tendo a possibilidade de controlar a velocidade do fluxo de nutrientes e de remoção de produtos do metabolismo. Para além destas vantagens, possibilita também o estudo em tempo real dos esferóides com a análise do fluxo que sai destes dispositivos depois de passar pelas células, permitindo o desenvolvimento de terapias personalizadas em tempo real. No entanto, os sistemas microfluídicos ainda estão em desenvolvimento dada a sua complexidade e fácil perturbação com pequenos detalhes como a presença de bolhas de ar na câmara onde se localiza o esferóide. Neste trabalho, pretendeu-se contribuir para a abordagem desta problemática com foco na utilização de duas linhas celulares, HCT-116 e U87 MG, de cancro colorectal e de glioblastoma, respetivamente. O cancro colorectal é o terceiro mais frequente no mundo, com quase 700 mil mortes por anos, e o glioblastoma é um dos tumores cerebrais mais agressivos do sistema nervoso central, necessitando ambos de terapias mais eficazes no seu tratamento. Assim, este estudo teve como objetivo comparar três métodos de cultura celular diferentes: 2D, esferóides e um sistema microfluídico, de forma a identificar diferenças na resposta celular a dois medicamentos quimioterapeuticos, 5-FU e TMZ utilizados no tratamento de cancro colorectal e glioblastoma, respetivamente. De forma a atingir este objetivo, as células cultivadas nos diferentes métodos foram avaliadas em termos de viabilidade celular, expressão génica, proliferação celular e organização tridimensional. Em termos de viabilidade celular, as duas linhas celulares apresentaram comportamentos diferentes, tendo a linha celular HCT-116 demonstrado que as células cultivadas em 2D apresentam uma viabilidade menor do que as 3D aquando do tratamento com 5-FU, enquanto a linha celular U87 MG não apresentou uma diferença significativa entre os dois métodos de cultura. Desta forma, parece que a elevada heterogeneidade característica de células de glioblastoma pode ter causado a ativação de mecanismos de seleção de clones resistentes ao tratamento, demonstrando assim um menor impacto do tratamento, independente do tipo de método de cultura utilizado. Relativamente à expressão génica, os resultados sugerem que o aumento da expressão de GADD45A e CDKN1A podem estar relacionamos com a resistência das células ao tratamento e, por isso, com uma maior viabilidade celular. A expressão génica do c-Myc sugere que o seu aumento pode estar relacionado com a baixa presença de oxigénio, permitindo a ativação de um mecanismo de resistência aos tratamentos, no entanto os resultados não foram consistentes, sendo necessário uma análise posterior mais detalhada. Em termos de organização espacial, os esferóides HCT-116 formados apresentavam uma camada externa proliferativa bem definida que foi afetada pelo tratamento, ao invés dos esferóides U87 MG, em que esta camada não se mostrou tão evidente e na qual o tratamento não mostrou ter impacto. Em suma, este trabalho é uma contribuição para a identificação das principais diferenças, em termos de viabilidade celular, expressão génica e organização tridimensional, do método tradicional 2D e do método 3D utilizando esferóides na resposta a fármacos quimioterapeuticos. No entanto, apesar da necessidade de uma análise mais detalhada, os resultados parecem sugerir que a resposta celular a agentes quimioterapeuticos pode ser influenciada pelo método de cultura in vitro utilizado.Cancer is still a huge worldwide problem, and many cancer types still lack effective therapy. One of the major challenges in cancer and medical research is the transfer of knowledge from the wet lab to patient’s treatment. This is partly due to the fact that in vitro cell culture models are still in need of development in order to better mimic the structural characteristics of human solid tumours and their interactions with the surrounding environment. This study aimed to compare the tumour cell’s response to chemotherapeutic agents under three different culture conditions by assessing cell viability, gene expression, cellular proliferation, and structural arrangement. For this purpose, two cell lines were used, HCT-116 and U87 MG, one from colorectal cancer and the other from glioblastoma, respectively. The results showed that both cell lines have different behaviours. Indeed, while HCT-116 had higher cell viability in the 3D than in the 2D culture model upon 5-FU treatment, the U87 MG cell line had almost no difference between the two models, with a tendency of the 2D having higher viability. The results from GADD45A and CDKN1A gene expression followed a similar behaviour of the cellular viability, therefore a higher cellular viability may eventually be associated with a higher expression of these genes, and thus be related to possible resistance mechanisms. The spheroids formed by both cell lines presented good integrity and a typical 3D layered structure. Upon chemotherapeutic drug treatment, the HCT-116 spheroids showed a big impact in the size and distribution of the proliferative cells within the spheroid, however the U87 MG spheroids showed less evidence of TMZ treatment impact. In conclusion, this work gives important information about the molecular and structural differences between cells cultured in 2D and 3D cell culture conditions, which are therefore relevant for the development of drug screening methods