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The effect of running speed on joint coupling coordination and its variability in recreational runners

  • Floria Martín, Pablo
  • Sánchez Sixto, Alberto
  • Harrison, Andrew J.
  • Ferber, Reed
The purpose of this study was to examine the effect of speed on coordination and its variability in running gait using vector coding analysis. Lower extremity kinematic data were collected for thirteen recreational runners while running at three different speeds in random order: preferred speed, 15% faster and 15% lower than preferred speed. A dynamical systems approach, using vector coding and circular statistics, were used to quantify coordination and its variability for selected hip-knee and knee-ankle joint couplings. The influence of running speed was calculated from the continuous data sets of the running cycle, allowing for the identification of time percentages where differences existed. Results indicate that increases in running speed produced moderate alterations in the frequency of movement patterns which were not enough to alter classification of coordination. No effects of speed on coordination variability were observed. This study has demonstrated that coordination and coordination variability is generally stable in the range of ±15% around of preferred speed in recreational runners., Centro de Investigación en Rendimiento Físico y Deportivo. Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, Postprint
Proyecto:


La violencia entre iguales y filioparental en la adolescencia: un análisis psicosocial

  • Romero Abrio, Ana
Programa de Doctorado en Ciencias Sociales, Línea de Investigación: Educación: Escuela, Familia, Cohesión y Crecimiento Social, Clave Programa: DSO, Código Línea: 58, La violencia en la adolescencia es una de las problemáticas sociales más preocupantes en el mundo en países como España y México los índices de violencia se incrementan cada año y crece la preocupación por intervenir para su prevención y erradicación. El objetivo general de la tesis doctoral fue analizar la violencia entre iguales, el cyberbullying y la violencia filioparental (VFP) desde una perspectiva psicosocial, en adolescentes escolarizados. La tesis se presenta como un compendio de publicaciones, con un total de seis estudios, publicados en revistas nacionales e internacionales de impacto. Se utilizaron dos muestras, una de Andalucía (España), con un total de 2399 adolescentes con edades comprendidas entre los 12 y los 18 años, y otra muestra del Estado de Nuevo León (México), de 8115 adolescentes, cuyas edades oscilaban entre los 11 y los 16 años. Los resultados obtenidos en el conjunto de estudios que conforman esta tesis doctoral ponen de manifiesto la importancia de determinadas variables psicosociales, individuales, familiares, sociales y comunitarias, como factores de riesgo y protección de la conducta violenta en la adolescencia. Respecto de la violencia manifiesta, la implicación y participación comunitarias parecen desempeñar una doble función: por un lado, potencia los sentimientos de competencia social (Cohen et al. 2000), y, por otro, estimula el desarrollo de nuevas relaciones sociales de carácter informal, ampliando así la red social del adolescente (Herrero y Gracia, 2004). Ambas funciones convergen en una mayor autoestima social del adolescente, un aspecto íntimamente relacionado con la satisfacción con la vida (Palomar y Lanzagorta, 2005; Smetana et al., 2006) y con el capital social, definido como los beneficios que recibe el individuo de sus relaciones sociales (Lin, 1999). Los adolescentes pueden asumir un papel activo en la generación de capital social de las familias y de otros iguales a través de la participación comunitaria (Offer y Scheneider, 2007). Por tanto, es destacable la relevancia de la participación e implicación comunitarias en la violencia escolar manifiesta y en el ajuste psicosocial del adolescente, evaluado a través de los siguientes indicadores: autoestima, satisfacción con la vida, soledad y violencia escolar manifiesta. En particular, cabe destacar la importancia de la implicación en la comunidad en el ajuste psicosocial, probablemente porque se muestra más permeable a los recursos de la comunidad como escenario de socialización. También, se subraya la que los aspectos afectivos y subjetivos son igualmente importantes, frente a componentes de tipo conductual en el ajuste psicosocial. En relación con la violencia relacional, un aspecto relevante es que los adolescentes utilizan la violencia relacional con los mismos fines que la violencia manifiesta, y es para obtener una mayor aceptación entre sus iguales y mayor reputación social. Aunque, huelga decir, que son medidas disfuncionales, pero que, parece ser que en el mundo de algunos adolescentes es operativo y funcional. Esta no es una cuestión baladí, de hecho, se debe subrayar en los centros educativos y en los planes de formación a padres, en el sentido de que no se debe minimizar las expresiones de violencia relacional por sus efectos negativos en las víctimas y porque son una expresión de problemas de ajuste psicosocial. Este es un aspecto que nos parece muy relevante por la poca atención científica que ha recibido. Se han analizado importantes variables predictoras de la violencia relacional, entre las cuales, la reputación social es la que más influye en este tipo de violencia. Teniendo en cuenta que la reputación es un proceso continuo de percepción-valoración del grupo de iguales sobre el individuo (Moreno, Neves, Murgui, & Martínez, 2012), y que la violencia relacional implica conductas como la manipulación de la amistad y la exclusión, es plausible pensar que los adolescentes mejor valorados por sus compañeros pueden encontrarse en una mejor posición social para utilizar la violencia relacional para ganar estatus que aquellos que son rechazados (Ettekal & Ladd, 2015). Respecto de las variables variables familiares que se relacionan con la violencia relacional, en estudios previos se ha constatado que los problemas comunicativos entre padres/madres e hijos pueden suponer un factor determinante en el inicio de comportamientos violentos de los adolescentes (Varela-Garay, Ávila, & Martínez- Ferrer, 2013). Por tanto, una comunicación caracterizada por ofensas, falta de respeto y pobre empatía entre madre e hijos podría estar también relacionada con el malestar psicológico de los adolescentes, lo que, a su vez, incrementaría el riesgo de que estos utilicen con mayor frecuencia la violencia relacional. Este resultado es interesante en la medida en que apunta al hecho de que existen diferencias culturales respecto del protagonismo de padres y madres en la educación de los hijos y, obviamente, en la violencia relacional. Además, en nuestra investigación no se han obtenido diferencias entre chicos y chicas en violencia relacional, y además, que ésta es más frecuente en la adolescencia temprana que en la media y tardía, probablemente porque tenga relación con deseo de aceptación e inclusión en el grupo de iguales que en este periodo tiene connotaciones especiales y, en ocasiones, con tintes dramáticos, lo cual coincide con la construcción de los cimientos de la identidad social, tan importante y necesaria en este periodo evolutivo. En suma, se constata que la violencia relacional tiene serias consecuencias para el ajuste de los adolescentes, las mismas que la violencia manifiesta, pero que es más difícil de detectar y de prevenir al tratarse de una conducta más sutil y menos visible. Respecto del cyberbullying, en los estudios sobre este tipo de violencia se pone de manifiesto también la importancia de un contexto familiar que favorezca el ajuste del adolescente y sea un factor de protección de las conductas de cyberbullying y cibervictimización. El funcionamiento familiar y la comunicación entre padres e hijos son los pilares fundamentales donde se apoya el adolescente y que contribuye a su desarrollo afectivo y emocional. Asimismo, se aportan resultados interesantes y valiosos respecto de la relación del cyberbullying con las variables emocionales de malestar psicológico, así como el papel fundamental que ejerce la familia en la potenciación de recursos, como el autoconcepto, que tienen un efecto protector en la interacción del adolescente con sus iguales en la escuela y en las redes sociales virtuales. Es importante señalar la variable uso problemático de las redes sociales virtuales, UPRSV, novedosa y relevante en nuestros resultados. Cada vez es más alta la prevalencia de esta variable en la población en general, y en particular en los adolescentes. La facilidad para estar permanentemente conectado a la red y a las plataformas de socialización virtual incrementa la probabilidad de que los adolescentes sean adictos a las redes sociales virtuales, en detrimento de la calidad de las relaciones interpersonales cara a cara. Además, es necesario tomar conciencia de que el UPRSV es un factor de riego del cyberbullying, lo que sería interesante analizar en futuros trabajos. En el estudio en el que se analiza la VFP se evidencia la importancia de los estilos parentales de socialización en el ajuste psicosocial del adolescente, en particular, su relación con este tipo de violencia. También el UPRSV es una variable que está relacionada con comportamientos violentos en la adolescencia, tanto on-line como off-line. Es interesante este dato, puesto que en relación a la VFP se ha constatado en nuestro trabajo que se incrementa la violencia de hijos a padres cuando esta variable UPRSV está presente, sin embargo, influyen otras variables en el ajuste, como la actitud y la alexitimia. En este sentido, y en relación con el punto anterior, sería interesante trabajar más en la intervención con familias, en general para el desarrollo de un buen ajuste adolescente. De nuevo se pone de manifiesto el UPRSV como factor influyente en la VFP. Las variables individuales tienen también un papel relevante en estas relaciones, como por ejemplo la alexitimia, factor que se refiere a la gestión de las emociones, y que esta estrechamente relacionado con los estilos parentales caracterizados por dar escaso afecto y cariño hacia los hijos, como el estilo autoritario y el estilo indulgente., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Educación y Psicología Social, Postprint
Proyecto:


Inmigrantes de las Antillas británicas en la República Dominicana. Cocolos en San Pedro de Macorís y La Romana: 1870-1950

  • Jarvis Luis, Rafael Enrique
Programa de Doctorado en Historia y Estudios Humanísticos: Europa, América, Arte y Lenguas, Línea de Investigación: Sociedad, Cultura y Economía Colonial y Republicana en la Historia de América Latina, Clave Programa: DHH, Código Línea: 77, Inmigrantes de las Antillas británicas en la República Dominicana. Cocolos en San Pedro de Macorís y La Romana: 1870-1950 es una investigación que pretende estudiar el proceso migratorio de los súbditos británicos antillanos para el periodo expuesto. Inicia el análisis examinando la participación del colectivo en la industria azucarera, sector de la economía nacional donde laboró el mayor número de los extranjeros estudiados. Compara las políticas impulsadas desde el Estado y el sector privado para atraer personas de otras latitudes y reúne las reacciones de los diferentes grupos sociales ante los resultados de esos esfuerzos. Expone los factores que determinaron la partida desde su terruño. Establece el número de personas que integraron el flujo, las ciudades donde se asentaron, los perfiles de los inmigrantes y las reacciones que produjeron en el Estado y sector privado. En ese mismo orden, se detiene en la valoración del sistema de pagos, las adversas condiciones de vida durante el tiempo muerto y las acciones reivindicativas impulsadas por el grupo de migrantes. Cierra con una aproximación a la vida cotidiana deteniéndose en el asociacionismo y los factores que intervinieron en su inserción en la sociedad dominicana., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Geografía, Historia y Filosofía, Postprint
Proyecto:


Caracterización del regulón de FleQ y del cambio de estilo de vida de "Pseudomonas putida"

  • Leal Morales, Antonio
Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología, Línea de Investigación: Regulación Génica y Sistemas de Expresión en Bacterias, Clave Programa: DBI, Código Línea: 26, El ciclo de vida de la mayoría de las bacterias en la naturaleza alterna entre una fase móvil, que les permite colonizar nuevos nichos, y la formación de comunidades sésiles adheridas a una superficie y embebidas en una matriz polimérica denominadas biofilms. Pseudomonas putida es una bacteria gram-negativa móvil gracias a un penacho de flagelos polar y con capacidad para formar biofilm sobre superficies de diferente naturaleza. En respuesta a diferentes estímulos, como la carencia de nutrientes u oxígeno, P. putida dispersa el biofilm y recupera la movilidad flagelar para iniciar una nueva etapa planctónica. En este trabajo, se ha demostrado que la proteína FleN y los niveles intracelulares del segundo mensajero di-GMPc modulan la actividad del regulador principal FleQ y determinan el estilo de vida escogido en cada caso. Se ha descrito una cascada de activación flagelar en 3 etapas donde FleQ ejerce como activador de promotores dependientes del factor ¿54, mientras que FleN y el di-GMPc se encargan de inhibir esta activación. En el caso de la formación de biofilm, FleQ, de forma independiente de ¿54, ejerce una doble regulación positiva y negativa sobre la expresión del gen que codifica la adhesina LapA y el operón necesario para la biosíntesis de celulosa. En este caso, el di-GMPc promueve un aumento de la expresión en ambos genes mientras que FleN modula la respuesta de FleQ a los niveles de este segundo mensajero. Asimismo, se ha caracterizado el papel que ejercen FlhF y FleN sobre el patrón de flagelación en P. putida y se han identificado las proteínas FimV y ParC como posibles nuevos elementos implicados en este proceso. Nuestros resultados indican que existe una regulación compleja y coordinada que controla a través de FleQ, FleN y los niveles de di-GMPc, la expresión de los genes relacionados con la formación de biofilm, la síntesis de flagelo, así como la correcta flagelación en P. putida KT2442, Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Biología Molecular e Ingeniería Bioquímica, Postprint
Proyecto:


Dynamics of nuclear organization during animal development

  • Muñoz Jiménez, Celia María
Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química, Línea de Investigación: Modelos Animales en Biotecnología y Biomedicina, Clave Programa: DBI, Código Línea: 22, The nuclear envelope (NE) is a hallmark of eukaryotic cells. It is composed by four major components: the inner and outer nuclear membranes (INM and ONM respectively), the nuclear lamina (NL) and the nuclear pore complexes (NPCs; Hetzer, 2010). Apart from the regulation of macromolecules transport between the nucleus and the cytoplasm, it is becoming increasingly clear that the NE plays a crucial role in nuclear organization and gene expression. Specific chromatin domains are anchored to the NE, which generally is associated with formation of heterochromatin and transcriptional silencing. Reflecting the importance of NE functions, alterations in its structure are associated with a broad range of human diseases, often referred to as laminopathies, and include cardiomyopathy, muscular dystrophy, neurological disorders, lipodystrophy and premature ageing. An example is Emery-Dreifuss muscular dystrophy (EDMD), which was initially linked to mutations in the EMD gene encoding the inner nuclear membrane protein emerin, but can also be caused by mutations in the nuclear lamina protein LMNA, SUN1, SUN2, SYNE1, SYNE2 and TMEM43. Since most NE proteins are ubiquitously expressed, a main challenge is to understand how laminopathy mutations result in tissue-specific phenotypes. It is hypothesized that tissue-specific alteration in nuclear organization might be responsible for particular symptoms of laminopathies. This thesis is focused on the INM protein EMR-1, the Caenorhabditis elegans ortholog of emerin. Recently, we found that EMR-1 is enriched in contractile tissues and is required for correct neuromuscular junction activity as shown by hypersensitivity to the cholinesterase inhibitor aldicarb (Gonzalez-Aguilera et al., 2014). DamID experiments demonstrated that emerin is enriched at genes involved in muscle and neuronal function and deletion of emerin causes local changes in nuclear architecture. Moreover, transcriptome analyses revealed that emerin is associated with gene repression, particularly of genes implicated in muscle and nervous system function (Gonzalez-Aguilera et al., 2014). Based on these results, we suggested that emerin might regulate nuclear organization in a tissue-specific manner. Analyses of tissue-specific interaction profiles between chromatin and NE proteins (EMR-1 and LMN-1) are relevant to understand the role of EMR-1 in the NMJ activity, but it has not been explored so far in intact organisms due to technical limitations. To characterize the role of emerin in nuclear organization during development in a tissue-specific way we developed a FLP-Frt recombination-based DamID system in the nematode Caenorhabditis elegans, which enables the identification of global NE-chromatin contacts in specific ectodermal, mesodermal and endodermal tissues in the physiological context of an intact animal. On a different topic, it has been reported that NE morphology is prone to suffer from changes during normal aging and in progeria patients. Again, we proposed that alterations in nuclear organization through development and aging may have an impact on the aging-associated disorders. To characterize the changes in chromatin organization during aging, the already optimized FLP-Frt system has been used to perform temporal DamID in young vs. old animals. Finally, Susan Gasser¿s laboratory showed that the chromodomain protein CEC-4 bound to the INM is required for peripheral anchoring of heterochromatin in embryonic cells via H3K9me. However, during differentiation, a second heterochromatin-sequestering pathway is induced. An RNA interference screen in the cec-4 background identified the chromodomain protein MRG-1 as a broadly expressed factor responsible of heterochromatin positioning during differentiation of intestinal cells via H3K36me. Since MRG-1 is exclusively bound to euchromatin, these results suggest that MRG-1 acts indirectly. Again, analyses of nuclear organization in WT, single and double mutants are relevant to understand the role of CEC-4 and MRG-1 in heterochromatin positioning during differentiation. Thus, the main goal of this thesis is to explore the association between EMR-1 and chromatin during development in a tissue-specific manner as well as during aging, using the novel FLP-Frt based toolkit developed in this study., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Biología Molecular e Ingeniería Bioquímica, Postprint
Proyecto:


Desarrollo y territorio: desencuentros entre el estado y los indígenas amazónicos peruanos, a partir del conflicto de Bagua

  • Dolorier Torres, Widdy Gabriela
Programa de Doctorado en Medio Ambiente y Sociedad, Línea de Investigación: Gestión del Territorio y Medio Ambiente, Clave Programa: DAM, Código Línea: 86, Históricamente, la explotación de recursos naturales en la Amazonía peruana ha suscitado el interés tanto del Estado como de inversionistas privados; la obtención de ganancias económicas a corto plazo es la motivación para las decisiones e intervenciones sobre este territorio, ocupando la población una posición residual o de explotación. Esta situación ocasiona conflictos socioambientales cada vez más intensos, siendo el Conflicto de Bagua, uno de los de mayor repercusión nacional e internacional, por los trágicos sucesos y el desenlace que tuvo. El origen de este conflicto fue la promulgación de un conjunto de decretos legislativos relacionados con la aplicación del Tratado de Libre Comercio entre el Perú y los Estados Unidos, que regulaban la intervención sobre el territorio amazónico. El objetivo central del estudio es, a partir del Conflicto de Bagua, identificar los aspectos más relevantes respecto a la concepción del desarrollo y territorio, particularmente en el uso de este último por parte de los indígenas amazónicos y del gobierno peruano, a fin de plantear las directrices principales a considerar en las intervenciones que se realicen sobre este territorio. La metodología se enmarca en un estudio de caso y el tratamiento cualitativo de la información. Se parte del enfoque de transformación de conflictos, que aborda estos por su capacidad de ser un catalizador de cambio social, pasando de la lógica de resolver a comprender, generando así oportunidades de desarrollo, que respondan a la concepción y expectativas de la población., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Geografía, Historia y Filosofía, Postprint
Proyecto:


Ponerse verde. Ecologización y economía moral entre los pequeños ganaderos de la Sierra Morena Sevillana

  • Martínez Fernández, Ernesto
Programa de Doctorado en Medio Ambiente y Sociedad, Línea de Investigación: Antropología Ambiental y Ecológica, Clave Programa: DAM, Código Línea: 82, Esta tesis se centra en las relaciones que los pequeños ganaderos de la Sierra Morena Sevillana (Andalucía, España) establecen con la agricultura ecológica. La perspectiva adoptada consiste en atender a la polisemia emic en que la agricultura ecológica se manifiesta en Cazalla de la Sierra, el municipio donde fue realizada la investigación etnográfica que sirve de base a la tesis. Una de las "agriculturas ecológicas" que se abordan tiene que ver con la idea de una actividad agraria en equilibrio con el medio. Se sostiene que esta idea debe entenderse como la traducción al ámbito agrario de la sostenibilidad, un "anhelo" que ha venido a ocupar una posición central en la trama cultural de nuestras sociedades. La internalización por parte de los ganaderos locales de ese "prisma conceptual" en cuyo seno la lectura de la dehesa en términos de sostenibilidad juega un papel crucial tiene que ver con el proceso que en la tesis se da en llamar "ecologización". Se argumenta que éste se ha producido en paralelo a una "ecologización" de la intervención institucional, uno de los factores estructurantes del campo de fuerza agrario de las últimas décadas, y que, en ese sentido, el fenómeno tiene un carácter marcadamente político. El foco se pone sobre las prácticas discursivas que tienen lugar en las arenas donde se materializan las tensiones con las intervenciones de tipo (agro)ambiental, destacando entre ellas el conflicto con el Parque Natural Sierra Norte de Sevilla. Esos discursos ganaderos animados por la "ecologización" se entienden como originales construcciones en las que el anhelo de sostenibilidad se articula con elementos diversos del repertorio cultural y las memorias colectivas para defender con eficacia la continuidad de la intervención ganadera en el medio. En segundo lugar, se describen y analizan las relaciones con el programa andaluz de producción ecológica certificada vinculado a la Política Agrícola Común (PAC). Se argumenta que, en un contexto de declive de la rentabilidad e insuficiencia de los ingresos obtenidos vía venta del ganado y recepción de subvenciones, ha emergido entre los pequeños ganaderos locales un tipo de economía moral por la que la continuidad de sus explotaciones se entiende como una suerte de derecho. Esta "ética de la pervivencia" se manifestaba en una visión del beneficio de la ayuda por producción ecológica como toda una prerrogativa. Pero también se materializaba en las legitimaciones de las diversas formas en que se afrontan tanto la conversión como, en particular, el "dilema" que implica una sustitución de insumos que resultan mucho más caros y menos eficaces en comparación con los productos convencionales. Frente a enfoques unilaterales, la mirada que se adopta intenta explorar la imbricación entre lo material, lo histórico y lo situacional para destacar la contingencia de esas tácticas y lo que ello nos dice de los pequeños ganaderos serranos en cuanto seres humanos completos y complejos., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Antropología Social, Psicología Básica y Salud Pública, Postprint
Proyecto:


Formación y control de comunidades polimicrobianas sobre la epidermis de las aceitunas de mesa: bases para un nuevo alimento multifuncional

  • Benítez Cabello, Antonio
Programa de Doctorado en Biotecnología, Ingeniería y Tecnología Química, Línea de Investigación: Biotecnología de Productos Alimentarios, Clave Programa: DBI, Código Línea: 10, La presente Tesis doctoral está centrada en el estudio de la biodiversidad de BAL que se encuentran exclusivamente en los biofilms de aceitunas de mesa, para la selección como cultivos iniciadores de las cepas que presentan las mejores características tecnológicas y probióticas (cultivos multifuncionales) y su validación y posterior respuesta en fermentaciones reales de aceitunas de mesa, determinando su perfil de producción de volátiles, como marcadores de sus características sensoriales y presencia durante la fermentación. Para este fin, se ha seguido un enfoque multidisciplinar, utilizando técnicas de microbiología clásica, microbiología predictiva, microscopia electrónica de barrido, biología molecular, metagenómica, análisis bioinformático (Bionumerix y QIIME), química analítica (HLPC y GC-MS), análisis de datos composicional, análisis multivariante y finalmente estudios en modelos animales con el fin de validar el potencial probiótico de los microorganismos seleccionados., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Biología Molecular e Ingeniería Bioquímica, Postprint
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Arquitectos mexicanos desconocidos del siglo XX. Obra y pensamiento

  • Gras Gas, Luisa Noelle
Programa de Doctorado en Historia y Estudios Humanísticos: Europa, América, Arte y Lenguas, Línea de Investigación: Historia del Arte y de la Arquitectura en el Mundo Hispánico, Clave Programa: DHH, Código Línea: 68, El estudio de arquitectos mexicanos, sobre los que prácticamente no se ha escrito, es la línea que recorre los diversos artículos que se presentaron para integrar esta tesis. Originalmente se reunieron siete escritos publicados, recientemente, a los que se integraron otros cinco textos publicados con anterioridad, para así conformar un cuerpo de ensayos que recorren diversos momentos y expresiones de la arquitectura del siglo XX en México. El lazo de unión de todos ellos, radica en el interés por indagar y dar a conocer la obra de muchos creadores que no cuentan con mayor presencia en las publicaciones académicas. La tesis cuenta con un marco teórico y la justificación de los artículos seleccionados. A ello se aúna una revisión histórica de la arquitectura mexicana moderna, para insertar la obra de dichos arquitectos en ese contexto y con ello comprender su relevancia dentro del devenir arquitectónico de México. La idea rectora fue la de ir dilucidando el pensamiento y las propuestas teóricas de diversos artífices de siglo pasado; así la propuesta se centra en el estudio de los actores de este periodo, ante el presupuesto que el desarrollo de la arquitectura no proviene de los edificios sino de aquellos que utilizaron lo mejor de sus conocimientos y habilidades para diseñarlos y construirlos. Se proponen 15 arquitectos en 12 artículos, a saber: Ricardo Rivas, Ernesto Gómez Gallardo, Margarita con Alejandro Caso, Ramón Torres con Héctor Velázquez, Manuel Teja con Juan Becerra, Ramón Mikelajaúregui, Jorge Agostoni, Federico Mariscal, Manuel Ituarte, Alejandro Prieto Posada, Antonio Attolini y José Luis Ezquerra., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Geografía, Historia y Filosofía, Postprint
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Physiological mechanisms underlying transcranial direct-current stimulation effects on mice somatosensory and cerebellar cortices

  • Sánchez León, Carlos Andrés
Programa de Doctorado en Neurociencias, Línea de Investigación: Bases Moleculares y Celulares de la Plasticidad Neuronal. Mecanismos Moleculares y Celulares Relacionados con la Plasticidad, Clave Programa: DNF, Código Línea: 94, Transcranial direct-current stimulation (tDCS) is one of the most commonly used non-invasive brain stimulation techniques consisting in the application of weak electrical currents through the scalp. The technique began to gain popularity about 20 years ago when its neuromodulatory effects were demonstrated during the administration of tDCS and, perhaps most importantly, lasting several minutes after stimulus cessation. It is known from in vitro studies, that immediate observed neuronal modulation is caused by the polarization of the different neuronal compartments (soma, dendrites, axon) caused by the displacement and redistribution of charges due to the electric field. On the other hand, long-term effects have been related with membrane receptors changes, protein modifications and glial activity. However, there are still huge gaps of knowledge about the physiological mechanisms underlying its effects. For this reason, the main objective of the present Doctoral Thesis was to examine and characterize the effects and mechanisms behind the neuromodulation of tDCS in somatosensory (S1) and cerebellar (CrusI-II) cortices in the alert mice. First, the strength of the electric field generated by tDCS was assessed, observing a decay with distance from the electrode in a logarithmic manner when applied over S1 (S1-tDCS) or lateral cerebellum (Cb-tDCS). In addition, the actual electric field generated in somatosensory cortex when tDCS was applied over lateral cerebellum was two orders of magnitude lower than the electric field generated by tDCS directly applied over S1. After that, tDCS effects on somatosensory and cerebellar cortices excitability were characterized by means of electrophysiological and immunohistochemical measures. For S1-tDCS, there was a polarity and intensity-dependent modulation of sensory evoked potentials (SEPs) during the application of transcranial currents with anodal increasing and cathodal decreasing S1 excitability. Nonetheless, after tDCS cessation, just cathodal stimulation maintained a decreased excitability for up to one hour. This result was in accordance with an increase in GAD65-67 levels observed in the stimulated hemisphere after 20 minutes of cathodal tDCS. With respect to Cb-tDCS, there was also an immediate increase with anodal and decrease with cathodal Cb-tDCS of the cerebellar SEPs during the application of the current. Nevertheless, no long-term effects were observed after tDCS cessation for both electrophysiological nor GAD65-67 or vGlut1 levels. After that, the impact of Cb-tDCS on interconnected distant regions (S1) was evaluated, showing a decrease in S1 excitability during anodal and an increase during cathodal Cb-tDCS. Interestingly, after the instant decrease in S1 excitability observed during the first minutes of anodal Cb-tDCS, there was a return to control levels in the last minutes of stimulation and, intriguingly, an increase in excitability appeared just after anodal Cb-tDCS was switched off. No changes were observed after cathodal Cb-tDCS, and no changes were observed for GAD65-67 or vGlut1 levels in S1 after anodal nor cathodal Cb-tDCS. Lastly, a more detailed analysis of tDCS effects on neuronal excitability was explored by single-cell recordings during Cb-tDCS in awake mice, showing a polarity and intensity-dependent modulation of ongoing firing activity of Purkinje and non-Purkinje cells in a heterogeneous manner. To unravel the causes of this heterogeneous behaviour, juxtacellular labelling of the recorded neurons in anesthetized mice was performed. The observed results indicate that the somatodendritic axis orientation with respect to the tDCS-generated electric field was the main factor determining the modulation of the Purkinje cells. In conclusion, present results show direct evidence of the different effects that tDCS may have on different stimulated regions, providing evidence of the importance of potential distant effects induced by this neuromodulatory technique. Finally, the data presented in this thesis constitutes the first in vivo experimental evidence of the fundamental role of the somatodendritic axis orientation on tDCS polarizing effects., Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Departamento de Fisiología, Anatomía y Biología Celular, Postprint
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