Repositório RCAAP

O presente estudo visa entender como o uso de learning analytics pode contribuir para aprimorar o currículo de cursos do ensino superior ofertados na modalidade online. Para isto buscou-se respostas a três questões de investigação que foram compreender quais são as contribuições do learning analytics para educação, quais são os fatores limitantes para sua adoção e quais elementos em learning analytics podem ser considerados no momento de planejar e introduzir mudanças no desenvolvimento curricular. Optamos nesta investigação descritiva, inscrita no paradigma interpretativo, na qual se optou por realizar uma revisão sistemática de literatura com objetivo de obter uma visão geral do estado da arte deste tema, realizando análise documental das publicações que daí resultaram, apoiada pela técnica de análise de conteúdo. Complementarmente, foi realizada a aplicação de um questionário a fim de obter a percepção de coordenadores, professores e tutores de um dos maiores consórcios de instituições de ensino superior do Brasil que ofertam cursos na modalidade de ensino a distância. Os resultados mostram que no que tange a adoção de LA existem muitos desafios a serem vencidos, especialmente na dimensão da proteção de dados e principalmente da capacitação dos profissionais de educação. Sobre os benefícios do uso de learning analytics embora conseguimos elencar inúmeros possíveis ganhos para a área educacional, este tema ainda carece de mais estudos e validações que comprovem seus impactos seja ao nível institucional, pedagógico e, principalmente, ao nível curricular. Por fim, foram inconclusivos os resultados sobre como o uso de LA pode contribuir na organização e desenvolvimento curricular de cursos ofertados na modalidade a distância no ensino superior.

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A 1543 os portugueses chegaram ao Japão. O povo português nos séculos XVI-XVII percorria os caminhos marítimos naquilo que era muito mais que apenas comércio, mas também uma troca cultural. Ao chegarem ao arquipélago nipónico iram-se deparar com um povo em guerra, mas ávido por novos conhecimentos. Os primeiros contactos terão sido realizados no sul do território, onde depressa os daymos locais se debateriam sobre a sua influência neste novo povo. Encontrado um porto para a realização segura do comércio, depressa iria florescer um tipo específico de arte característica deste quase século de contactos: a arte namban. Para a europa vão ser realizadas peça que invocam a essência japonesa na sua decoração, não deixando de ter tipologia europeia. Para o Japão irão ser incorporadas na iconografia temas europeus e até mesmo estes famosos namban. Para esta dissertação de mestrado pretende-se um estudo sintético sobre a arte realizada durante os tempos de contacto entre o povo português e o povo japonês. Assim como explorar a influência destes mesmo contactos na cultura japonesa para que melhor se possa entender de que forma os namban se tornariam mais do que um símbolo de um tempo histórico.

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Este trabalho pretendeu contribuir para o melhor entendimento da inovação no contexto do ensino especializado e situa-se na confluência de duas áreas aparentemente instaladas em pólos opostos: a inovação, leitmotiv de todos os momentos, e a aula de piano. A pergunta de partida é a seguinte: como é possível inovar dentro das aulas de piano? De forma acessória também se averiguou de que modo a inovação exponencia as aprendizagens do aluno e do professor em iteração. A Reflexividade foi um dos pilares sobre o qual se implantou o edifício investigativo. Em Revisão da Literatura trabalharam-se alguns investigadores, professores e concertistas que examinaram a inovação em vertentes como o ensino artístico, a técnica pianística e a aula de piano. Seleccionou-se uma metodologia qualitativa para analisar os dados obtidos através de testemunhos escritos, de diários reflexivos e de memórias, e fez-se a triangulação de dados. Optou-se pela elaboração de uma Autoetnografia evocativa. Mostram-se algumas possibilidades de inovação em aulas de piano. Como consequência, aluno e professor muito têm a beneficiar quando constituídos no binómio em iteração. Este trabalho também levanta o véu para a importância de investigações mais aprofundadas sobre o tema em causa e ramificações do mesmo, tais como a ansiedade na aula, a importância de registos em áudio e vídeo de sessões de estudo do aluno, do trabalho colaborativo entre professores, da criação de um repositório de técnicas individuais de ensino artístico, matéria inovadora e campo fértil para o incremento da rentabilidade das aulas de piano.

Nesta dissertação, constrói-se um argumento sobre interpretação com base numa noção particular de língua, decorrente de uma certa concepção de fundo do conceito de racionalidade. Donald Davidson descreve uma língua e a atribuição de sentido em situações comunicacionais como o resultado da interacção entre crenças e expectativas contextuais sobre a tensão entre enunciados e intenções de quem os enuncia. Procurarei aplicar esta proposta, apurando as suas consequências, à relação de seres possuidores de linguagem com pinturas e, por extensão, com obras literárias. O argumento refutará a ideia comum de que o sucesso de uma interpretação depende da existência prévia de uma língua normativa partilhada presente em estruturas profundas da mente. De modo a unificar numa teoria geral de segundo grau aquilo que fazemos quando interpretamos objectos não intencionais, objectos intencionais e pessoas, fornecerei um modelo de racionalidade e da noção de linguagem assente na filosofia da mente de Wilfrid Sellars. A consideração daquilo que entendo por ‘Ser racional’ e por ‘Ser com linguagem’ será finalizada com a defesa de que a racionalidade só é possível com uma integração do papel das emoções no modelo de Sellars que preconizo. Recorrerei a Ronald de Sousa para completar Sellars e conseguir uma descrição geral sobre interpretação, sobre linguagem, sobre racionalidade e sobre pessoas, sem línguas prévias e sem teorias particulares para a linguagem, para a interpretação e para a arte.

Tendo em perspetiva a crescente consciencialização social para as alterações climáticas, associada às políticas governamentais para a obtenção de um futuro energético sustentável, têm sido dados passos importantes para a transição da economia do carbono para uma economia “verde”, liderada pelas fontes de energias renováveis. A capacidade renovável atualmente instalada e as perspetivas de crescimento do setor faz nos prever, num futuro não muito longínquo, a conceção de sistemas electroprodutores 100% ou maioritariamente renováveis. Este cenário exigirá uma profunda transformação na forma como os sistemas elétricos são planeados e operados, tanto no domínio técnico, como no económico. Assim, é fundamental que as centrais ditas não despacháveis (eólica e solar fotovoltaica) sejam capazes de fornecer serviços de regulação de sistema (regulação de tensão e de frequência), de modo que a estabilidade da rede e a qualidade da energia sejam garantidas. O conceito de CRV – Central Renovável Virtual (sistema agregador da produção, distribuição, consumo e armazenamento da energia elétrica) é aplicado a um caso de estudo de modo a avaliar, no domínio técnico, qual o contributo destas fontes para a capacidade de ramping (regulação de frequência) do Sistema Electroprodutor (SE), contribuindo para o aumento da sua flexibilidade e estabilidade. Uma CRV constituída por geradores eólicos e fotovoltaicos, sistema de armazenamento em banco de baterias e sistema de conversão de energia em hidrogénio (composta por eletrolisador, depósito e pilhas de células de combustível) é desenhada, dimensionada e modelada em ambiente MATLAB Simulink. São aplicados um conjunto alargado de mecanismos de controlo, individual e coletivo, dos dispositivos, de modo a ter o máximo controlo possível sobre a potência produzida e o respetivo fluxo de potência ativa e reativa entre os subsistemas da CRV, assim como entre a CRV e a rede. São realizados testes de performance individual aos geradores eólico e fotovoltaico, resultando numa boa resposta dos modelos, quando ligados a uma rede local em MT. Estes são integrados numa CRV com uma potência nominal de 31,3 MW em que 20 MW é dedicado à eólica, 5 MW ao fotovoltaico e os restantes 6,3 MW encontra se distribuído pelos sistemas de armazenamento e conversão de energia. Foram alcançados cinco dos seis objetivos propostos para esta dissertação, ficando por realizar uma análise de transito de energia, que permitisse avaliar a forma como se processa o fluxo de potência entre a CRV e a rede, quando esta apresenta necessidade de fornecimentos de rampas positivas e negativas. Esta análise é fundamental para determinar a capacidade da CRV para fornecer uma energia em quantidade e qualidade suficiente para garantir a estabilidade da energia na rede. Neste sentido, são propostos um conjunto de trabalhos futuros, com vista a alcançar os restantes objetivos propostos.

A presente dissertação baseia-se na análise do uso de manuais no ensino-aprendizagem de português na Guiné-Bissau, como Língua Não Materna/Língua Segunda (LNM/LS) e procura identificar aplicabilidade desses materiais para o ensino de português a alunos que são falantes não nativos desta língua. Com base nessa análise, chegamos à conclusão da inadequação dos referidos materiais ao contexto socioeducativo (multicultural, multilíngue e multiétnico) guineense. Também, comprovamos que o nível dos professores de português tem sido questionado, notando-se falta de formação sólida dos mesmos para corresponder às exigências. Esses fatores contribuem para o insucesso escolar dos alunos. Com esta pesquisa, pretendemos contribuir para chamar atenção às autoridades educativas do nosso país sobre a escassez e inadequação dos materiais de português, no interesse dos aprendentes, dificuldades relacionadas com a diversidade cultural e sociolinguísticas dos discentes. Por esse motivo, fomos a opinião dos professores relativamente ao seu trabalho, partindo dos materiais/manuais que aplicam no ensino de português. Em seguida, analisámos os manuais produzidos pela Fundação Fé e Cooperação – FEC – e os da AJALV (Abubacar, Júlio, Adramane, Luís e Vladimir), concluímos que foram elaborados na perspectiva do ensino de uma língua não materna e que, além disso, os conteúdos e as imagens espelham a realidade dos alunos. Todavia, os manuais que se usam no ensino público e na maioria escolas privadas do país continua a não ser mais do que uma listagem/programas de conteúdos do ensino de língua. A esse respeito, apontamos que é urgente criar e adequar os manuais ao interesse dos alunos, com base na realidade sociocultural e no multiculturalismo etnolinguístico do povo deste país.

O propósito desta dissertação é apresentar um estudo comparativo e de reprodução sobre técnicas de Tradução Automática Neuronal Não-Supervisionada (Unsupervised Neural Machine Translation) para o par de línguas Português (PT) →Chinês (ZH) e Português (PT) → Coreano (KR) tirando partido de ferramentas e recursos online. A escolha destes pares de línguas prende-se com duas grandes razões. A primeira refere-se à importância no panorama global das línguas asiáticas, nomeadamente do chinês, e também pela infuência que a língua portuguesa desempenha no mundo especialmente no hemisfério sul. A segunda razão é puramente académica. Como há escassez de estudos na área de Processamento Natural de Linguagem (NLP) com línguas não-germânicas (devido à hegemonia da língua inglesa), procurou-se desenvolver um trabalho que estude a infuência das técnicas de tradução não supervisionada em par de línguas poucos estudadas, a fm de testar a sua robustez. Falada por um quarto da população mundial, a língua chinesa é o“Ás”no baralho de cartas da China. De acordo com o International Chinese Language Education Week, em 2020 estimava-se que 200 milhões pessoas não-nativas já tinham aprendido chinês e que no ano corrente se encontravam mais de 25 milhões a estudá-la. Com a infuência que a língua chinesa desempenha, torna-se imperativo desenvolver ferramentas que preencham as falhas de comunicação. Assim, nesta conjuntura global surge a tradução automática como ponte de comunicação entre várias culturas e a China. A Coreia do Sul, também conhecida como um dos quatro tigres asiáticos, concretizou um feito extraordinário ao levantar-se da pobreza extrema para ser um dos países mais desenvolvidos do mundo em duas gerações. Apesar de não possuir a hegemonia económica da China, a Coreia do Sul exerce bastante infuência devido ao seu soft power na área de entretenimento, designado por hallyu. Esta“onda”de cultura pop coreana atraí multidões para a aprendizagem da cultura. De forma a desvanecer a barreira comunicativa entre os amantes da cultura coreana e os nativos, a tradução automática é um forte aliado porque permite a interação entre pessoas instantaneamente sem a necessidade de aprender uma língua nova. Apesar de Portugal não ter ligações culturais com a Coreia, há uma forte ligação com a região administrativa especial de Macau (RAEM) onde o português é uma das línguas ofciais, sendo que a Tradução Automática entre ambas as línguas ofciais é uma das áreas estratégicas do governo local tendo sido estabelecido um laboratório de Tradução Automática no Instituto Politécnico de Macau que visa construir um sistema que possa ser usado na função pública de auxílio aos tradutores. Neste trabalho foram realizadas duas abordagens: (i) Tradução Automática Neuronal Não Supervisionada (Unsupervised Neural Machine Translation) e; (ii) abordagem pivô (pivot approach). Como o foco da dissertação é em técnicas nãosupervisionadas, nenhuma das arquiteturas fez uso de dados paralelos entre os pares de línguas em questão. Nomeadamente, na primeira abordagem usou-se dados monolingues. Na segunda introduziu-se uma terceira língua pivô que é utilizada para estabelecer a ponte entre a língua de partida e a de chegada. Esta abordagem à tradução automática surgiu com a necessidade de criar sistemas de tradução para pares de línguas onde existem poucos ou nenhuns dados paralelos. Como demonstrado por Koehn and Knowles [2017a], a tradução automática neuronal precisa de grandes quantidades de dados a fm de ter um desempenho melhor que a Tradução Automática Estatística (SMT). No entanto, em pares de línguas com poucos recursos linguísticos isso não é exequível. Para tal, a arquitetura de tradução automática não supervisionada somente requer dados monolingues. A implementação escolhida foi a de Artetxe et al. [2018d] que é constituída por uma arquitetura encoder-decoder. Como contém um double-encoder, para esta abordagem foram consideradas ambas direções: Português ↔ Chinês e Português ↔ Coreano. Para além da reprodução para línguas dissimilares com poucos recursos, também foi elaborado um estudo de replicação do artigo original usando os dados de um dos pares de línguas estudados pelos autores: Inglês ↔ Francês. Outra alternativa para a falta de corpora paralelos é a abordagem pivô. Nesta abordagem, o sistema faz uso de uma terceira língua, designada por pivô, que liga a língua de partida à de chegada. Esta opção é tida em conta quando há existência de dados paralelos em abundância entre as duas línguas. A motivação deste método é fazer jus ao desempenho que as redes neuronais têm quando são alimentadas com grandes volumes de dados. Com a existência de grandes quantidades de corpora paralelos entre todas as línguas em questão e a pivô, o desempenho das redes compensa a propagação de erro introduzida pela língua intermediária. No nosso caso, a língua pivô escolhida foi o inglês pela forte presença de dados paralelos entre o pivô e as restantes três línguas. O sistema começa por traduzir de português para inglês e depois traduz a pivô para coreano ou chinês. Ao contrário da primeira abordagem, só foi considerada uma direção de Português → Chinês e Português → Coreano. Para implementar esta abordagem foi considerada a framework OpenNMT desenvolvida por [Klein et al., 2017]. Os resultados foram avaliados usando a métrica BLEU [Papineni et al., 2002b]. Com esta métrica foi possível comparar o desempenho entre as duas arquiteturas e aferir qual é o método mais efcaz para pares de línguas dissimilares com poucos recursos. Na direção Português → Chinês e Português → Coreano a abordagem pivô foi superior tendo obtido um BLEU de 13,37 pontos para a direção Português → Chinês e um BLEU de 17,28 pontos na direção Português → Coreano. Já com a abordagem de tradução automática neural não supervisionada o valor mais alto obtido na direção Português → Coreano foi de um BLEU de 0,69, enquanto na direção de Português → Chinês foi de 0,32 BLEU (num total de 100). Os valores da tradução não supervisionada vão estão alinhados com os obtidos por [Guzmán et al., 2019], [Kim et al., 2020]. A explicação dada para estes valores baixos prende-se com a qualidade dos cross-lingual embeddings. O desempenho dos cross-lingual embeddings tende a degradar-se quando mapeia pares de línguas distantes e, sendo que modelo de tradução automática não supervisionado é inicializado com os cross-lingual embeddings, caso estes sejam de baixa qualidade, o modelo não converge para um ótimo local, resultando nos valores obtidos na dissertação. Dos dois métodos testados, verifica-se que a abordagem pivô é a que tem melhor performance. Tal como foi possível averiguar pela literatura corrente e também pelos resultados obtidos nesta dissertação, o método neuronal não-supervisionado proposto por Artetxe et al. [2018d] não é sufcientemente robusto para inicializar um sistema de tradução suportado por textos monolingues em línguas distantes. Porém é uma abordagem promissora porque permitiria colmatar uma das grandes lacunas na área de Tradução Automática que se cinge à falta de dados paralelos de boa qualidade. No entanto seria necessário dar mais atenção ao problema dos cross-lingual embeddings em mapear línguas distantes. Este trabalho fornece uma visão sobre o estudo de técnicas não supervisionadas para pares de línguas distantes e providencia uma solução para a construção de sistemas de tradução automática para os pares de língua português-chinês e português-coreano usando dados monolingues.

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O ser humano é uma espécie sempre em desenvolvimento. Para acompanhar esse mesmo desenvolvimento existe uma constante evolução tecnológica, que se aplica a todas as facetas da nossa sociedade, quer seja social, política ou económica. Contudo esta evolução tem uma potencial consequência: o aumento do número e da complexidade de recursos que podem ser tratados. A necessidade de gestão de todos estes recursos levou à criação de aplicações de Enterprise Resource Planning (ERP), sendo este tipo de aplicação a desenvolvida na empresa ARTSOFT. ERP ARTSOFT é uma aplicação de gestão empresarial que é estruturada em vários módulos, como Gestão Comercial, Contabilidade, Gestão Financeira e Recursos Humanos, permitindo adaptar a solução às necessidades do utilizador. Este trabalho explora o módulo de Recursos Humanos, com o desenvolvimento de uma interface que integra os web services disponibilizados pela Segurança Social, para comunicar o vínculo de contrato ou o cessar de contrato de um trabalhador. Esta interface irá permitir ao utilizador prévisualizar e editar os dados a serem comunicados pelo web service, propagando possíveis alterações efetuadas para a base de dados.

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O presente Relatório de Prática de Ensino Supervisionada enquadra-se no Mestrado em Ensino da Geografia no 3.º Ciclo do Ensino Básico, e no Ensino Secundário e pretende apresentar a prática profissional ocorrida na escola EB23 de Bobadela (Loures) com uma turma do 8.º ano do Ensino Básico. A prática profissional desenvolvida incide sobre a lecionação de “Principais áreas de fixação humana” inserida no tema “População e Povoamento”. Para potencializar a abordagem das cidades implementou-se o portfólio, constituído por fichas didáticas, durante as aulas, como instrumento de aprendizagem com o objetivo de promover aulas de Geografia mais práticas, adaptando-as, assim, às caraterísticas da turma. Como se referiu, pretendiam-se aulas mais práticas, uma vez que no início do ano letivo, quando os alunos foram confrontados com a questão “Qual as disciplinas preferidas?”, nenhum referenciou a disciplina de Geografia. Um outro objetivo que se pretendeu alcançar foi o de estimular o sentimento de compromisso e autonomia através da necessidade de manter o portfólio com as atividades propostas realizadas, sendo também um instrumento em que os alunos puderam analisar a sua evolução ao longo do tempo. Para além de dinamizar a utilização do portfólio, foram também implementadas outras estratégias de ensino-aprendizagem, como trabalho em grupo, uma visita de estudo virtual e trabalho de campo. Com o objetivo de apoiar e facilitar a aprendizagem dos alunos, foram utilizados diversos recursos didáticos como a observação de imagens e vídeos, a exploração do Google Maps e do Google Classroom, a utilização do quadro e do manual. No final, foi aplicado um teste de avaliação sumativa relativamente à aprendizagem sobre as cidades. Com a introdução do portfólio testemunhou-se uma melhoria das notas e da prestação dos alunos com um menor aproveitamento e com piores resultados, aqueles com mais dificuldades escolares e que se sentiram, assim, mais “acompanhados” no seu trabalho escolar. Observou-se, ainda, que os filhos de pais com maior formação académica tiveram melhores resultados.

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O ambiente marinho tem demonstrado ser uma fonte promissora de compostos com características químicas incomuns e únicas. Neste sentido os microrganismos endofíticos, encontrados em diferentes organismos marinhos, têm demonstrado ser uma excelente fonte de várias moléculas bioativas com diversas aplicabilidades. Com o crescente aumento da resistência dos microrganismos e das células cancerígenas aos terapêuticos convencionais, torna-se essencial a descoberta de novos compostos com potencial bioativo. Assim o principal objetivo desta dissertação foi avaliar o potencial biotecnológico da medusa Aurelia aurita e das suas bactérias associadas, através do isolamento e identificação das bactérias associadas à medusa e posteriormente a avaliação da atividade antimicrobiana e citotóxica dos extratos bacterianos e também da medusa. A identificação das bactérias associadas foi determinada através do sequenciamento do gene 16s rRNA. Os extratos foram obtidos através de uma extração líquido/ líquido com acetato de etilo a partir da biomassa das bactérias associadas à medusa (1:1). As atividades antimicrobianas dos extratos foram avaliadas contra Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Candida albicans, Bacillus subtilis, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus hominis e Cutibacterium acnes. Os mecanismos de ação envolvidos na capacidade inibitória do crescimento dos microrganismos patogénicos, quanto aos danos no DNA e na membrana, também foram testados. Todos os extratos foram estudados quanto à capacidade de inibirem a formação de biofilme e quanto às propriedades citotóxicas em células MCF-7. Foram identificadas duas bactérias associadas à medusa pertencentes ao género Cobetia e Psychrobacter através da identificação do 16S rRNA. Relativamente à atividade antimicrobiana os extratos que demonstraram maior atividade contra as bactérias S. hominis e S. epidermidis foram o extrato bacteriano AAA25 e o extrato proveniente dos tentáculos da medusa AA25M, respetivamente, reduzindo 40 a 50% do seu crescimento. No caso da capacidade de inibir a formação de biofilme, os extratos com maior atividade foram os extratos bacterianos AAC21 e AAA25 reduzindo cerca de 40% do biofilme de P. aeruginosa e 60% do biofilme de S. aureus, o extrato bacteriano AAA24 também demonstrou inibir 40% da formação de biofilme de P. aeruginosa. Por sua vez os extratos bacterianos AAC22, AAA24 e AAC28 e o extrato proveniente dos tentáculos da medusa AA25M poderão interferir no processo de quorumsensing. Relativamente à atividade citotóxica os extratos que demonstraram efeito mais significativo sobre a viabilidade celular de células MCF-7 foram o extrato proveniente da cúpula da medusa, AA23M e o extrato bacteriano AAC26 tendo afetado entre 20 a 40% a viabilidade celular. De acordo com os dados obtidos neste estudo, os extratos provenientes da medusa A. aurita e das suas bactérias associadas podem ter na sua composição compostos com propriedades antimicrobianas e citotóxicas. Desta forma, a medusa e as suas bactérias associadas demonstram ser um recurso promissor para a descoberta e identificação de novas moléculas naturais com potencial para o desenvolvimento de novos produtos de origem marinha com diversas aplicabilidades no setor da saúde, medicina e biotecnologia.

Automated test generation tools (such as EvoSuite) typically aim to maximize code coverage. However, they frequently disregard non-coverage aspects that can be relevant for testers, such as the quality of the generated tests. Therefore, automatically generated tests are often affected by a set of test-specific bad programming practices that may hinder the quality of both test and production code, i.e., test smells. Given that other researchers have successfully integrated non-coverage quality metrics into EvoSuite, we decided to extend the EvoSuite tool such that the generated test code is smell-free. To this aim, we compiled 54 test smells from several sources and selected 16 smells that are relevant to the context of this work. We then augmented the tool with the respective test smell metrics and investigated the diffusion of the selected smells and the distribution of the metrics. Finally, we implemented an approach to optimize the test smell metrics as secondary criteria. After establishing the optimal configuration to optimize as secondary criteria (which we used throughout the remainder of the study), we conducted an empirical study to assess whether the tests became significantly less smelly. Furthermore, we studied how the proposed metrics affect the fault detection effectiveness, coverage, and size of the generated tests. Our study revealed that the proposed approach reduces the overall smelliness of the generated tests; in particular, the diffusion of the “Indirect Testing” and “Unrelated Assertions” smells improved considerably. Moreover, our approach improved the smelliness of the tests generated by EvoSuite without compromising the code coverage or fault detection effectiveness. The size and length of the generated tests were also not affected by the new secondary criteria.

A aplicação da matemática na pesquisa em biologia tem vindo a ganhar relevância nas últimas décadas. Vários estudos teóricos e quantitativos têm contribuído para o progresso da biologia celular, da biologia do desenvolvimento e da imunologia. Os modelos matemáticos são particularmente úteis em casos onde a regulação genética afecta as propriedades biofísicas da célula e um exemplo é o estudo da biomecânica e hidrodinâmica dos espermatozóides. No entanto, a inexistência de comparações quantitativas rigorosas entre estes modelos e os dados experimentais torna este processo difícil e enviesado. Isto é devido à comparação maioritariamente qualitativa e visual, onde os parâmetros são mudados até o modelo e os dados serem semelhantes. As simulações de células contêm toda a informação geométrica dos objectos que descrevem pelo que podem ser rigorosamente comparadas com as imagens e filmes. Por outro lado, a reconstituição de células é dificultada pelos processos de análise de imagens actuais, que têm um fraco desempenho e que necessitam de supervisão humana. Este último ponto torna a análise de grande quantidade de dados difícil e introduz subjectividade e enviesamento na análise. Desta forma, os avanços na biologia celular quantitativa dependem do desenvolvimento de novos métodos automáticos de análise de imagem. Os sistemas de análise de espermatozóides assistida por computação (CASA) são um bom exemplo onde a bioimagiologia e a sua análise automática foram combinadas com sucesso. Estes sistemas apareceram nos anos 70 e são baseados na análise populacional dos parâmetros de motilidade dos espermatozóides. A sua popularidade advém da sua importância nos sectores médico e económico, uma vez que um em cada seis casais é subfértil e metade dos casos são de origem masculina. A motilidade espermática é essencial para a fertilização. Na viagem até ao ovo, as células espermáticas têm que nadar numa extensão milhares de vezes o seu comprimento através de uma geometria interna complexa cheia de fluídos altamente viscosos e de células imunes potencialmente hostis. Começando com uma população de centenas de milhões, a grande maioria não chegará às trompas de Falópio e muito menos chegarão ao local onde ocorre a fertilização. Adicionalmente, a capacitação espermática e a reacção acrossómica são dois eventos que ocorrem durante esta viagem que podem ser usados para definir a capacidade de fertilização, uma vez que também são essenciais para que esta ocorra. A capacitação prepara a membrana do espermatozóide para receber futuras pistas de localização do óvulo enquanto que a reacção acrossómica liberta enzimas para que o espermatozóide possa penetrar na camada protectora do óvulo enquanto também prepara a membrana espermática para a fusão das duas células. Para além da motilidade espermática, uma abordagem prática para estudar a fertilização tem sido medir a taxa de resposta dos espermatozóides à indução da reacção acrossómica. Actualmente, esta habilidade é medida manualmente em preparações de células espermáticas fixadas e coradas de forma a visualizar o acrossoma, um complexo derivado do Golgi localizado no ápice da célula. Sendo um parâmetro comum e frequentemente usado em pesquisa científica, neste trabalho desenvolvemos um processo automático de classificar os espermatozóides de acordo a reacção acrossómica. O nosso classificador baseia-se na análise de discriminantes, um método que define funções de fronteira entre duas ou mais classes, de acordo com os factores providenciados. Definimos duas classes: Capacitadas, que são células que sofreram capacitação mas que ainda não passaram por nenhum estado de reacção acrossómica, e Reagidas, que já reagiram ou que ainda estão a reagir. Como características escolhemos a intensidade média de sete sub-áreas da cabeça do espermatozóide, dispostas ao longo do seu eixo maior. Primeiro testámos se a Análise de Discriminantes Lineares (LDA) e Análise de Discriminantes Quadráticos (QDA) seriam aceitáveis para classificar este tipo de reacção em células detectadas manualmente. A classificação por QDA teve resultados melhores do que a por LDA, classificando correctamente 98.0% das células, tendo sido seleccionado como modelo de classificação. Tendo em vista uma verdadeira automatização, testámos o mesmo método com células detectadas por segmentação automática da imagem, onde estimámos os parâmetros do módulo de detecção (filtragem de objectos) e classificámos correctamente 94.7% dos objectos que correspondiam a um e apenas um espermatozóide cuja classe era conhecida. No entanto, o processo automático classifica todos os objectos detectados resultando numa classificação todos esses objectos obtivemos um erro de 28.1% na frequência relativa de espermatozóides Reagidos, que é uma diferença significativa. Este erro é maioritariamente devido aos espermatozóides anotados manualmente cuja classe era dúbia, pelo que não foram atribuídos a nenhuma classe. É razoável assumir que todos os espermatozóides dúbios sejam na verdade células que começaram recentemente a reagir e que deverão pertencer à classe Reagidos. Desta forma o erro na frequência de Reagidos obtido é de apenas -2.4%. A eficiência na classificação dos objectos detectados automaticamente cujas classes eram conhecidas e o facto de o classificador ter classificado as dúbias como Reagidas apoia esta hipótese. Provavelmente, é necessário treinar o modelo de classificação com dados anotados por um especialista na área da reacção acrossómica para poder generalizar o nosso modelo correctamente. É ainda de salientar que, pelo nosso processo, detectámos apenas 49.0% das células, uma vez que muitas detecções tratavam-se de facto de agregados celulares. Este agregados foram filtrados antes da classificação pois iriam enviesar a classificação. Para evitar este problema, propomos o uso de preparações com menos densidade celular, diminuindo o número e tamanho das agregações e permitindo melhor detecção e resultados mais fiáveis. A maioria dos métodos actuais de detecção de espermatozóides (i.e. incluindo o nosso) sofrem do mesmo problema: resolver as células quando estão agregadas. Com o intuito de ultrapassar as suas limitações, desenvolvemos um novo algoritmo de detecção. O nosso método visa tirar partido da informação do espermatozóide, como conhecimento a priori, e da informação contida em imagens de série temporal, podendo ser também aplicado em imagens isoladas, como demonstramos. A ideia base é aplicar uma função que descreva a forma e movimento do espermatozóide ao longo do tempo à célula na imagem, estimando os parâmetros dessa função através da posição e forma de potenciais objectos nessas imagens. Se o melhor ajuste da função for bom, é muito provável que um espermatozóide se encontra nas posições e com as formas modeladas. Devido à complexidade em desenvolver, ajustar e validar um modelo baseado em equações diferenciais, neste trabalho tabelámos a posição, rotação e conformação flagelar dum espermatozóide de ouriço-do-mar da espécie Lytechinus pictus. Para validar o nosso método, tentámos detectar o espermatozóide tabelado usando apenas uma imagem (i.e. ajuste local) e ainda rastreá-lo ao longo do tempo (i.e. ajuste global). Tanto a detecção como o rastreamento foram eficazes. Para generalizar este modelo, usámos um filme de um espermatozóide de Strongylocentrotus purpuratus (i.e. outro ouriço-do-mar) e conseguimos detectar e rastrear essa mesma célula, tendo havido apenas uma pequena acumulação de erro nos últimos tempos de amostragem que poderá ser devido à diferença inter-espécie ou a este espermatozóide não ter uma dinâmica estacionária (i.e. a nadar em círculos com a frequência flagelar constante). Podemos iterar o processo global em todas as imagens e seleccionar as instâncias do modelo correspondentes ao mesmo espermatozóides, ou seja, a mesma célula mas fitado localmente em imagens/tempos diferentes, de forma a obter o melhor modelo do espermatozóide nesse filme. Este processo de ajuste local pode ser usado em imagens isoladas (i.e. independência espacial) e, consequentemente, para detectar os espermatozóides humanos usados na classificação, desde que o espermatozóide tabelado seja ajustado. Uma questão interessante é se o nosso modelo consegue aumentar a resolução temporal e espacial da microscopia. Analisando uma sub-amostra temporal conseguimos detectar e rastrear a célula correctamente, tendo o nosso modelo sido coerente com os tempos de amostragem não usados para ajustar os parâmetros. De modo semelhante, conseguimos ainda obter boas estimativas da posição do flagelo em imagens onde apenas a informação da cabeça estava disponível (i.e. os flagelos não eram visíveis). No entanto, das várias instâncias do modelo referentes a esse espermatozóide, não conseguimos escolher a que mais se aproximava à célula, pelo que é necessário um método de selecção diferente que inclua mais informação. Os métodos desenvolvidos podem ser integrados em modelos morfodinâmicos, onde forma, mecânica e sinalização são combinados, e revolucionar os sistemas CASA, que estão até à data por integrar motilidade e processos bioquímicos.

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