Multiscale Modeling and Simulation of Human Heart Failure

Tesis por compendio[EN] Heart failure (HF) constitutes a major public health problem worldwide. Operationally it is defined as a clinical syndrome characterized by the marked and progressive inability of the ventricles to fill and generate adequate cardiac output to meet the demands of cellular metabolism that may have significant variability in its etiology and it is the final common pathway of various cardiac pathologies. Much attention has been paid to the understanding of the arrhythmogenic mechanisms induced by the structural, electrical, and metabolic remodeling of the failing heart. Due to the complexity of the electrophysiological changes that may occur during heart failure, the scientific literature is complex and sometimes equivocal. Nevertheless, a number of common features of failing hearts have been documented. At the cellular level, prolongation of the action potential (AP) involving ion channel remodeling and alterations in calcium handling have been established as the hallmark characteristics of myocytes isolated from failing hearts. At the tissue level, intercellular uncoupling and fibrosis are identified as major arrhythmogenic factors. In this Thesis a computational model for cellular heart failure was proposed using a modified version of Grandi et al. model for human ventricular action potential that incorporates the formulation of the late sodium current (INaL) in order to study the arrhythmogenic processes due to failing phenotype. Experimental data from several sources were used to validate the model. Due to extensive literature in the subject a sensitivity analysis was performed to assess the influence of main ionic currents and parameters upon most related biomarkers. In addition, multiscale simulations were carried out to characterize this pathology (transmural cardiac fibres and tissues). The proposed model for the human INaL and the electrophysiological remodeling of myocytes from failing hearts accurately reproduce experimental observations. An enhanced INaL appears to be an important contributor to the electrophysiological phenotype and to the dysregulation of calcium homeostasis of failing myocytes. Our strand simulation results illustrate how the presence of M cells and heterogeneous electrophysiological remodeling in the human failing ventricle modulate the dispersion of action potential duration (APD) and repolarization time (RT). Conduction velocity (CV) and the safety factor for conduction (SF) were also reduced by the progressive structural remodeling during heart failure. In our transmural ventricular tissue simulations, no reentry was observed in normal conditions or in the presence of HF ionic remodeling. However, defined amount of fibrosis and/or cellular uncoupling were sufficient to elicit reentrant activity. Under conditions where reentry was generated, HF electrophysiological remodeling did not alter the width of the vulnerable window (VW). However, intermediate fibrosis and cellular uncoupling significantly widened the VW. In conclusion, enhanced fibrosis in failing hearts, as well as reduced intercellular coupling, combine to increase electrophysiological gradients and reduce electrical propagation. In that sense, structural remodeling is a key factor in the genesis of vulnerability to reentry, mainly at intermediates levels of fibrosis and intercellular uncoupling.[ES] La insuficiencia cardíaca (IC) constituye un importante problema de salud pública en todo el mundo. Operacionalmente se define como un síndrome clínico caracterizado por la incapacidad marcada y progresiva de los ventrículos para llenar y generar gasto cardíaco adecuado para satisfacer las demandas del metabolismo celular, que puede tener una variabilidad significativa en su etiología y es la vía final común de varias patologías cardíacas. Se ha prestado mucha atención a la comprensión de los mecanismos arritmogénicos inducidos por la remodelación estructural, eléctrica, y metabólica del corazón afectado de IC. Debido a la complejidad de los cambios electrofisiológicos que pueden ocurrir durante la IC, la literatura científica es compleja y, a veces equívoca. Sin embargo, se han documentado una serie de características comunes en corazones afectados de IC. A nivel celular, se han establecido como las características distintivas de los miocitos aislados de corazones afectados de IC la prolongación del potencial de acción (PA), que implica la remodelación de los canales iónicos y las alteraciones en la dinámica del calcio. A nivel de los tejidos, el desacoplamiento intercelular y la fibrosis se identifican como los principales factores arritmogénicos. En esta tesis se propuso un modelo celular computacional para la insuficiencia cardíaca utilizando una versión modificada del modelo de potencial de acción ventricular humano de Grandi y colaboradores que incorpora la formulación de la corriente tardía de sodio (INaL) con el fin de estudiar los procesos arritmogénicas debido al fenotipo de la IC. Los datos experimentales de varias fuentes se utilizaron para validar el modelo. Debido a la extensa literatura en la temática se realizó un análisis de sensibilidad para evaluar la influencia de las principales corrientes iónicas y los parámetros sobre los biomarcadores relacionados. Además, se llevaron a cabo simulaciones multiescala para caracterizar esta patología (en fibras y tejidos transmurales). El modelo propuesto para la corriente tardía de sodio y la remodelación electrofisiológica de los miocitos de corazones afectados de IC reprodujeron con precisión las observaciones experimentales. Una INaL incrementada parece ser un importante contribuyente al fenotipo electrofisiológico y la desregulación de la homeostasis del calcio de los miocitos afectados de IC. Nuestros resultados de la simulaciones en fibra ilustran cómo la presencia de células M y el remodelado electrofisiológico heterogéneo en el ventrículo humano afectado de IC modulan la dispersión de la duración potencial de acción (DPA) y el tiempo de repolarización (TR). La velocidad de conducción (VC) y el factor de seguridad para la conducción (FS) también se redujeron en la remodelación estructural progresiva durante la insuficiencia cardíaca. En nuestras simulaciones transmurales de tejido ventricular, no se observó reentrada en condiciones normales o en presencia de la remodelación iónica de la IC. Sin embargo, determinadas cantidades de fibrosis y / o desacoplamiento celular eran suficientes para provocar la actividad reentrante. En condiciones donde se había generado la reentrada, el remodelado electrofisiológico de la IC no alteró la anchura de la ventana vulnerable (VV). Sin embargo, niveles intermedios de fibrosis y el desacoplamiento celular ampliaron significativamente la VV. En conclusión, niveles elevados de fibrosis en corazones afectados de IC, así como la reducción de acoplamiento intercelular, se combinan para aumentar los gradientes electrofisiológicos y reducir la propagación eléctrica. En ese sentido, la remodelación estructural es un factor clave en la génesis de la vulnerabilidad a las reentradas, principalmente en niveles intermedios de fibrosis y desacoplamiento intercelular. El remodelado electrofisiológico promueve la arritmogénesis y puede ser alterado dependi[CA] La insuficiència cardíaca (IC) constitueix un important problema de salut pública arreu del món. A efectes pràctics, es defineix com una síndrome clínica caracteritzada per la incapacitat marcada i progressiva dels ventricles per omplir i generar el cabal cardíac adequat, per tal de satisfer les demandes del metabolisme cel·lular, el qual pot tenir una variabilitat significativa en la seua etiologia i és la via final comuna de diverses patologies cardíaques. S'ha prestat molta atenció a la comprensió dels mecanismes aritmogènics induïts per la remodelació estructural, elèctrica, i metabòlica del cor afectat d'IC. A causa de la complexitat dels canvis electrofisiològics que poden ocórrer durant la IC, trobem que la literatura científica és complexa i, de vegades, equívoca. No obstant això, s'han documentat una sèrie de característiques comunes en cors afectats d'IC. A nivell cel·lular, com característiques distintives dels miòcits aïllats de cors afectats d'IC, s'han establert la prolongació del potencial d'acció (PA), que implica la remodelació dels canals iònics, i les alteracions en la dinàmica del calci. A nivell dels teixits, el desacoblament intercel·lular i la fibrosi s'identifiquen com els principals factors aritmogènics. Per tal d'estudiar els processos aritmogènics a causa del fenotip de la IC, es va proposar un model cel·lular computacional d'IC utilitzant una versió modificada del model de potencial d'acció ventricular humà de Grandi i els seus col·laboradors, el qual incorpora la formulació del corrent de sodi tardà (INaL). Amb l'objectiu de validar el model es van utilitzar dades experimentals de diverses fonts. A causa de l'extensa literatura en la temàtica, es va realitzar una anàlisi de sensibilitat per tal d'avaluar la influència de les principals corrents iòniques i els paràmetres sobre els biomarcadors relacionats. A més, es van dur a terme simulacions multiescala per a la caracterització d'aquesta patología (fibres i teixits transmurals). El model proposat per al corrent de sodi tardà i la remodelació electrofisiològica dels miòcits de cors afectats d'IC van reproduir amb precisió les observacions experimentals. Una INaL incrementada sembla contribuir de manera important al fenotip electrofisiològic i a la desregulació de l'homeòstasi del calci dels miòcits afectats d'IC. Els resultats de les nostres simulacions en fibra indiquen que la presència de cèl·lules M i el remodelat electrofisiològic heterogeni en el ventricle humà afectat d'IC modulen la dispersió de la durada del potencial d'acció (DPA) i el temps de repolarització (TR). La velocitat de conducció (VC) i el factor de seguretat per a la conducció (FS) també es van reduir en la remodelació estructural progressiva durant la IC. A les nostres simulacions transmurals de teixit ventricular, no s'observà cap reentrada ni en condicions normals ni en presència de la remodelació iònica de la IC. No obstant això, amb determinades quantitats de fibrosi i/o desacoblament cel·lular sí que es provocà l'activitat reentrant. I amb les condicions que produïren la reentrada, el remodelat electrofisiològic de la IC no va alterar l'amplada de la finestra vulnerable (FV). Tanmateix, nivells intermedis de fibrosi i el desacoblament cel·lular sí que ampliaren significativament la FV. En conclusió, nivells elevats de fibrosi en cors afectats d'IC, així com la reducció d'acoblament intercel·lular, es combinen per augmentar els gradients electrofisiològics i reduir la propagació elèctrica. Per tant, la remodelació estructural és un factor clau en la gènesi de la vulnerabilitat a les reentrades, principalment en nivells intermedis de fibrosi i desacoblament intercel·lular.Gómez García, JF. (2015). Multiscale Modeling and Simulation of Human Heart Failure [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/52389TESISCompendi

Methods for autonomous wristband placement with a search-and-rescue aerial manipulator

A new robotic system for Search And Rescue (SAR) operations based on the automatic wristband placement on the victims’ arm, which may provide identification, beaconing and remote sensor readings for continuous health monitoring. This paper focuses on the development of the automatic target localization and the device placement using an unmanned aerial manipulator. The automatic wrist detection and localization system uses an RGB-D camera and a convolutional neural network based on the region faster method (Faster R-CNN). A lightweight parallel delta manipulator with a large workspace has been built, and a new design of a wristband in the form of a passive detachable gripper, is presented, which under contact, automatically attaches to the human, while disengages from the manipulator. A new trajectory planning method has been used to minimize the torques caused by the external forces during contact, which cause attitude perturbations. Experiments have been done to evaluate the machine learning method for detection and location, and for the assessment of the performance of the trajectory planning method. The results show how the VGG-16 neural network provides a detection accuracy of 67.99%. Moreover, simulation experiments have been done to show that the new trajectories minimize the perturbations to the aerial platform.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

The Sustainable Management of Metals: An Analysis of Global Research

The objective of this study was to analyze research trends in the field of sustainable management of metals on a global level between 1993 and 2017. To do so, a bibliometric analysis was carried out on a total of 6967 articles. The results revealed the growing interest in this research field, particularly over the last five year-period during which 63% of all articles were published. The three journals in which most articles had been published were the Journal of Cleaner Production, ACS Sustainable Chemistry and Engineering, and Chemsuschem. The countries that published the most articles were China, the United States, India, Germany, and the United Kingdom. A sizeable network of collaboration has been established between countries for the joint publication of studies. The main lines of research have been focused on metal decontamination in water and soil, waste management oriented towards reuse and recycling, and the innovation of processes for cleaner and more efficient production. The results revealed the need for comprehensive studies that integrate different disciplines within the same analytical framework, and to promote research that contributes to the different dimensions of sustainability (environmental, economic, and social)

SOLAR: Social Link Advanced recommendation system

In today’s information society, precise descriptions of the massive volume of online content available are crucial for responding to user needs adequately and efficiently. The Semantic Web Paradigm has recently advanced across many domains for the assignment of metadata to Internet content, in order to define it with explicit, machine-readable meaning. This content has become so extensive that it must be refined according to user preferences to avoid information overload. The current paper proposes a framework for the association of semantic data to webpage links based on a specific domain ontology, additionally permitting the user to express his opinion regarding his emotions about the content of the link. This data is further exploited to suggest additional links to the user, based on the semantic metadata and the level of user satisfaction with previously viewed content. A comprehensive evaluation of the tool has demonstrated a high level of user satisfaction with the features of the system.This work is supported by the Spanish Ministry of Industry, Tourism, and Commerce under the project SONAR (TSI-340000-2007-212), GODO2 (TSI-020100-2008-564) and SONAR2 (TSI-020100-2008-665), under the PIBES project of the Spanish Committee of Education & Science (TEC2006-12365-C02-01) and the MID-CBR project of the Spanish Committee of Education & Science (TIN2006-15140-C03-02)

Physical and sporting activities that college students require

Resumen basado en el de la publicaciónSe analizan las características de la demanda de actividades físicas y deportivas de tiempo libre del alumnado universitario almeriense. Para ello se ha seleccionado una muestra de 1.843 sujetos, a los que se les administró un cuestionario para evaluar las actividades en modalidad, periodo temporal, tipo de oferta y finalidad de las mismas. Durante la semana destacan las actividades físicas para el mantenimiento y la mejora de la salud, mientras que en fines de semana son los deportes individuales y colectivos los más practicados, sin perseguir un carácter competitivo. Las actividades en el medio natural están adquiriendo cada vez un papel más relevante durante los periodos vacacionales. Finalmente, la mayoría del alumnado prefiere realizar la práctica físico-deportiva por cuenta propia, de forma libre y autoorganizada.AndalucíaES

Oracion panegyrica, en el día de la encarnación de el hijo de Dios, uno de los que tuvo descubierto el santissimo como el día de el Corpus, por el buen sucesso del preñado de la reyna N. Señora, la Santa Iglesia de Zamora

Copia digital. Valladolid : Junta de Castilla y León. Consejería de Cultura y Turismo, 2009-2010Sign.: A-C4Apostillas marginalesPort. orlada tip

Influence Of The Density Of Caulerpa Prolifera (Chlorophyta) On The Composition Of The Macrofauna In A Meadow In Algeciras Bay (Southern Spain)

The coverage and biomass fluctuations of Caulerpa prolifera (Chlorophyta) were used to assess the influence of the alga on the composition of its associated animal community, on a small spatial scale.Bymeans of ordination analysis, based on species abundance, a series of groups, related to the different algal density recorded, were obtained: those stations with highest algal biomass (stations 1, 2 and 8) and the remaining stations (medium and low biomass). According to a canonical correspondence analysis, total algal biomass, coverage and percentage of organic matter explained the differences in the composition of the macrobenthic communities. The response of some species to the spatial distribution of the alga are also discussed. In conclusion, the patchiness of Caulerpa beds cause a high degree of heterogeneity in a spatially reduced system, suggesting the importance of these sites for the biodiversity in coastal ecosystemsLas fluctuaciones de biomasa y cobertura de Caulerpa prolifera (Chlorophyta) se utilizaron para estimar la influencia de la presencia del alga sobre la composición de la comunidad animal asociada, en una pequeña escala espacial. Por medio de análisis de ordenación, basados en la abundancia de las distintas especies, se han obtenido agrupaciones de estaciones relacionadas con la diferente densidad de alga. Fundamentalmente, se han diferenciado aquellos puntos con mayor biomasa algal (estaciones 1, 2 y 8) y el resto de las estaciones de muestreo (biomasa media o baja). De acuerdo con los resultados del análisis de correspondencias canónicas, la biomasa total de alga, la cobertura y el porcentaje de materia orgánica del sedimento son los factores que explican las diferencias en la composición de las comunidades de macrobentos. Se discuten las respuestas de diversas especies a la distribución espacial del alga. En definitiva, las discontinuidades de Caulerpa propician un alto grado de heterogeneidad en un sistema tan reducido espacialmente como éste, lo que pone de manifiesto la importancia de estos enclaves para el mantenimiento de la biodiversidad en el sistema litoral