Institutional Repository CICESE (Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada)
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Phenotypic variation of vegetative and reproductive traits of Hesperoyucca whipplei (Asparagaceae) in Baja California, Mexico
No full textLa variación fenotípica hereditaria de diferentes órganos de las plantas se ha relacionado con adaptaciones para tolerar el ambiente abiótico y mantener relaciones ecológicas. Específicamente se ha planteado que los órganos vegetativos de las plantas están bajo selección por disponibilidad de agua o luz, mientras que la variación de rasgos florales en especies con polinización zoocórica está fuertemente influenciada por sus polinizadores. Esto sugiere que la fortaleza de la covariación fenotípica entre órganos vegetativos y florales puede ser diferente dependiendo del estrés ambiental considerado. Según la hipótesis de Berg, las plantas con sistemas de polinización especializados desvinculan la morfología floral de la variación fenotípica en los caracteres vegetativos debido a la presión selectiva del polinizador. Se probó esto en la yuca de chaparral, Hesperoyucca whipplei, ya que se distribuye en diferentes ambientes a lo largo de la península de Baja California, y es polinizada únicamente por la polilla Tegeticula maculata. Esperamos que la heterogeneidad ambiental afecte principalmente a los niveles de variación fenotípica de los órganos vegetativos de las poblaciones de H. whipplei, causando cambios en la morfología entre poblaciones. Sin embargo, dada la polinización obligada, esperamos que la variación de los rasgos florales sea menor que la variación de sus rasgos vegetativos. Para probarlo, se tomaron datos morfométricos vegetativos y reproductivos de 202 individuos en 16 localidades. Los resultados mostraron amplia variación fenotípica en los caracteres vegetativos y reproductivos no florales y una menor variación fenotípica en los caracteres florales, especialmente el pistilo, con el cual interactúa directamente el polinizador. La temperatura y precipitación influyeron significativamente en la variación de la altura total de la planta y sobre los pétalos y pistilo en las flores. Se detectó una asociación entre los caracteres vegetativos y los reproductivos no florales, mientras que no se encontró una relación con los caracteres florales. A partir de esto se identificaron dos módulos fenotípicos altamente integrados, uno vegetativo y uno floral, lo que respalda la hipótesis de Berg y sugiere que experimentan presiones de selección diferentes. Nuestros hallazgos resaltan como la variación fenotípica en poblaciones de plantas es modulada por condiciones ambientales e interacciones ecológicas.Hereditary phenotypic variation of different plant organs has been related to adaptations that allow them to tolerate the abiotic environment and maintain ecological relationships with other organisms. Specifically, it has been proposed that the vegetative organs of the plants are under selection due to the availability of water or sunlight, while the variation of floral traits in species with zoochoric pollination is strongly influenced by their pollinators. This suggests that the strength of the phenotypic co-variation between vegetative and floral organs may be different depending on the environmental stress considered. According to Berg's hypothesis, plants with specialized pollination systems dissociate floral morphology from phenotypic variation in vegetative traits due to selective pressure from the pollinator. The chaparral yuca, Hesperoyucca whipplei, is a good model to test this, since it is distributed in different environments along the Baja California peninsula, and this plant is pollinated only by the Tegeticula maculata moth. We expect that environmental heterogeneity primarily affects the levels of phenotypic variation of the vegetative organs of H. whipplei populations, causing changes in morphology between populations. However, given the obligatory pollination by the moth, we expect that the variation in the floral traits will be lesser than the variation in their vegetative traits. To test this, vegetative and reproductive morphometric data were taken from 202 individuals in 16 locations. The results showed wide phenotypic variation in vegetative and non-floral reproductive traits and lower phenotypic variation in floral traits, especially the pistil, which directly interacts with the pollinator. Temperature and precipitation significantly influenced the variation of the total height of the plant and on the petals and pistil in the flowers. An association was detected between vegetative and non-floral reproductive characters, while no relationship was found with floral characters. From this, two highly integrated phenotypic modules, one vegetative and one floral, were identified, which supports Berg's hypothesis and suggests that they experience different selection pressures. Our findings highlight how phenotypic variation in plant populations is modulated by environmental conditions and ecological interactions
Characterization of yellowtail (Seriola lalandi) recreational fishery in Bahía de los Ángeles, Baja California: biological and socioeconomic aspects during the period 2003-2023
No full textBahía de los Ángeles (BDLA) es uno de los principales sitios para pesca deportiva en Baja California, México. Esta actividad genera beneficios económicos importantes para las comunidades locales. A pesar de su importancia, no existen registros oficiales de las capturas, ni información actualizada sobre sus características socioeconómicas, pesqueras y ecológicas. Este contexto impide cuantificar la magnitud y los impactos de esta actividad sobre las especies capturadas, de las cuales el jurel (Seriola lalandi) es la más importante. El jurel también es aprovechado por la pesca comercial, pero el traslapo espacial entre estas actividades se desconoce. A través de la aplicación de entrevistas a prestadores de servicio y a pescadores deportivos, y recopilando información de redes sociales y foros virtuales, bibliografía y avisos de arribo, se tuvo como objetivo describir el contexto socio ecológico e inferir cambios temporales en la actividad pesquera de 2003 a 2023. Los resultados indican que en los últimos 20 años el jurel ha sido la principal especie capturada en la pesca deportiva en Bahía de los Ángeles. El número de prestadores de servicios y de viajes de pesca deportiva han aumentado a lo largo del tiempo, aunque las capturas comerciales han disminuido en un 84% en los últimos años (2011-2017). Las respuestas de los prestadores de servicio y pescadores a entrevistas sugieren que, en los últimos 20 años, el tamaño y la abundancia del jurel no han cambiado. Además, se estima que el área compartida entre la pesca comercial y deportiva es 20% más pequeña que la percibida por los prestadores de servicios. El análisis de redes sociales y foros virtuales realizado permitió expandir la descripción de la actividad. Además de ser complementaria, en algunos aspectos fue más informativa que las entrevistas y puede ser una alternativa robusta al monitoreo directo de la actividad. La información generada proporciona datos actualizados sobre la actividad para coadyuvar en el manejo y sustentabilidad de la actividad pesquera.The town of Bahia de los Angeles (BDLA) is one of the most important locations for recreational fisheries in Baja California, Mexico. This activity generates important economic benefits for the local communities. Despite its importance, there are no official catch records or updated information on its socioeconomic, fishing, and ecological features. This prevents quantifying the magnitude and the impacts of the recreational fisheries on the species caught, of which yellowtail (Seriola lalandi) is the most important. The local commercial fisheries also exploit yellowtail, but the spatial overlap with recreational fisheries is unknown. Through the application of interviews with recreational fish service providers and anglers who practice this activity, and by gathering information from social networks and virtual forums, reviewing bibliography, and analyzing landing reports, we aimed to describe the socio-ecological context of the yellowtail recreational fishery and infer temporal changes from 2003 to 2023. Results indicate that in the last 20 years, yellowtail has been the main species caught by the recreational fishery in Bahia de los Angeles. The number of providers and recreational fishing trips has increased, and the landings of commercial fisheries has decreased by 84% in the last years (2011-2017). Responses from service providers and anglers suggest that in the last 20 years, sizes and abundances have remained the same. I estimate the spatial overlap between the commercial and recreational fishing grounds is 20% smaller than perceived by services providers. In addition, the analysis of social networks and virtual forums allowed us to expand the description of the activity. In addition to being complementary, in some aspects, it was more informative than the interviews and can be a robust alternative to direct monitoring of the activity. The information generated will provide updated data to assist in decision-making and management of the local fishery
Modulation of nitrate concentration by the interaction between wind and an anticyclonic eddy in the Gulf of Mexico.
No full textPor medio de un modelo de alta resolución (ROMS-Fennel) anidado en el centro del golfo de México, se investigó la influencia de las corrientes sobre el esfuerzo del viento en la superficie del océano y su efecto en la dinámica física y bioquímica de un remolino anticiclónico liberado de la Corriente de Lazo. Se compararon dos simulaciones: una donde no se consideró la influencia de la corriente (caso absoluto) y otra donde sí se incluyó (caso relativo). Los resultados mostraron una disminución del 28% en la energía del remolino al considerar la contribución de la corriente, seguido de una reducción en el radio y poca variabilidad en la elevación del nivel del mar. El trabajo del viento indicó una transferencia positiva de energía, es decir, de la atmósfera hacia el océano, distinguiendo 3 eventos máximos en los que el suministro de energía por parte de los forzamientos atmosféricos es mayor en comparación al resto de días. Ambos casos mostraron un aumento en los nutrientes de nitrato y fitoplancton durante los picos del trabajo del viento. No obstante, reportamos una sobreestimación del 8% en la productividad primaria para el caso absoluto con respecto al caso relativo, lo que resalta la importancia de incluir la contribución de la corriente en la parametrización del esfuerzo del viento. Mostramos que la componente lineal del bombeo de Ekman inducido por remolinos sostiene gran parte del ascenso de nutrientes en el centro del remolino, a pesar de ser un orden de magnitud menor que la componente no lineal. Del mismo modo, uno de los hallazgos que destacamos es que el ascenso de nutrientes en los remolinos anticiclónicos del golfo de México no está necesariamente vinculado a una dirección del viento . En este sentido, este estudio contribuye al entendimiento de la respuesta biogeoquímica a procesos físicos dentro de remolinos anticiclónicos productivos en regiones como el golfo de México.Through a high-resolution model (ROMS-Fennel) nested in the center of the Gulf of Mexico, the influence of currents on the wind stress at the ocean surface and its effect on the physical and biochemical dynamics of an anticyclonic eddy detached from the Loop Current was investigated. Two simulations were compared: one where the influence of the current was not considered (absolute case) and one where it was included (relative case). The results showed a 28% decrease in the kinetic energy inside the eddy when considering the current contribution, followed by a reduction in radius and slight variability in sea surface height. The wind work indicated a positive transfer of energy, i.e., from the atmosphere to the ocean, distinguishing three peak events in which the energy supply by atmospheric forcing is higher than the rest of the days. Both cases showed an increase in nitrate and phytoplankton nutrients during wind work peaks. However, we report an overestimation of 8% in primary productivity for the absolute case concerning the relative case, which highlights the importance of including the current contribution in the wind stress parameterization. The linear component of the eddy-induced Ekman pumping sustains much of the nutrient upwelling at the eddy center, despite being an order of magnitude smaller than the nonlinear Ekman component. Similarly, one of the findings we highlight is that the nutrient upwelling in anticyclonic eddies in the Gulf of Mexico is not necessarily associated to a wind direction. In this sense, this study contributes to the understanding of the biogeochemical response to physical processes within productive anticyclonic eddies in regions such as the Gulf of Mexico
Quantitative analysis of the methylome in Octopus maya females and embryos under heat stress conditions
No full textEn cefalópodos, la temperatura del mar influye significativamente en la temperatura corporal de los organismos teniendo consecuencias en los procesos biológicos, fisiológicos y ecológicos. Se ha reportado que la exposición a temperaturas elevadas aumenta la demanda de oxígeno debido a un incremento en la actividad metabólica, provocando estrés oxidativo y la generación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Este desequilibro entre la producción de ROS y los mecanismos antioxidantes aumenta la cantidad de radicales libres generando diversas lesiones en el ADN. Particularmente en el ADN nuclear y mitocondrial, la 8-hidroxi-2’-desoxiguanosina (8-OHdG) es una de las lesiones oxidativas inducidas por ROS más predominantes. El resultado de esta lesión es una molécula capaz de inducir cambios en el ADN, ya que cuando se sustituye 8-OHdG por cualquiera de las guaninas, dicha sustitución puede inhibir la metilación del ADN de las citosinas adyacentes, generando una disminución global de la metilación del ADN. En Octopus maya, la exposición a temperaturas elevadas puede desencadenar efectos negativos en el desarrollo embrionario, la eficiencia reproductiva y el crecimiento. Debido a lo anterior se ha hipotetizado que los efectos deletéreos transgeneracionales observados tengan bases epigenéticas. Por lo tanto, el presente estudio evaluó si la temperatura modula los cambios en el daño celular por estrés oxidativo (8-OHdG) y la metilación global del ADN (5-mC) en hembras de O. maya y su progenie. Los análisis de 5-mC y 8-OHdG mostraron diferencias significativas en el porcentaje global por efecto de la temperatura entre hembras y su progenie expuestos a 24 y 30°C, siendo mayor en aquellos expuestos a 30°C. Además, se cuantificó un porcentaje significativamente mayor en aquellos embriones expuestos a estrés térmico de 30°C provenientes de hembras estresadas a 30°C. Con base en lo anterior, se propone que la exposición a temperaturas elevadas influye en el fenotipo de la descendencia en las primeras etapas del desarrollo de O. maya, reforzando la hipótesis de un posible efecto epigenético en esta especie.In cephalopods, sea temperature significantly influences the body temperature of organisms, affecting biological, physiological, and ecological processes. It has been reported that exposure to elevated temperatures increases oxygen demand due to increased metabolic activity, causing oxidative stress and generating reactive oxygen species (ROS). This imbalance between the production of ROS and antioxidant mechanisms increases the amount of free radicals, generating various lesions in the DNA. Particularly in nuclear and mitochondrial DNA, 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine (8-OHdG) is one of the most predominant ROS-induced oxidative lesions. The result of this lesion is a molecule capable of inducing changes in the DNA, since when 8-OHdG is replaced by any of the guanines, said substitution can inhibit the DNA methylation of adjacent cytosines, generating a global decrease in methylation. of DNA. In Octopus maya, exposure to elevated temperatures can negatively affects on embryonic development, reproductive efficiency and growth. Due to the above, it has been hypothesized that the observed transgenerational deleterious effects have epigenetic bases. Therefore, the present study evaluated whether temperature modulates changes in cellular oxidative stress damage (8-OHdG) and global DNA methylation (5-mC) in O. maya females and their progeny. The analyses of 5-mC and 8-OHdG showed significant differences in the overall percentage due to the effect of temperature between females and their progeny exposed to 24 and 30°C, being higher in those exposed to 30°C. Furthermore, a significantly higher percentage was quantified in those embryos exposed to thermal stress of 30°C from females stressed at 30°C. Based on the above, it has been proposed that exposure to elevated temperatures influences the offspring’s phenotype in the early stages of development of O. maya, reinforcing the hypothesis of a possible epigenetic effect in this species
Design of a user-centered interface for a motion detection system for infant physiotherapy support
No full textEn México el 5.69 % de la población presenta algún tipo de discapacidad, de estos el 13 % son infantes de 0-13 años. La parálisis cerebral es la causa principal de discapacidad psicomotriz en infantes. La escasez de profesionales y servicios de la salud accesibles le dificulta a este grupo poblacional recibir los cuidados necesarios para mejorar su calidad de vida. La implementación de tecnologías que proporcionen información de la realización correcta/incorrecta de ejercicios de fisioterapia en infantes, es una opción viable para atender esta problemática. El presente trabajo tiene el objetivo de continuar con el desarrollo de un sistema basado en redes de sensores inerciales para la evaluación de movimientos de fisioterapia en infantes, ofreciendo a los padres una herramienta de apoyo cuando se realiza fisioterapia en infantes en casa. Para proporcionar retroalimentación a los padres utilizando una herramienta tecnológica de apoyo, se realizó un trabajo de investigación utilizando técnicas de diseño centrado en el usuario. Este trabajo se basó en 4 etapas iterativas: identificación de necesidades/requerimientos; diseño/rediseño; implementación de una versión interactiva; y evaluación del prototipo. Los resultados permitieron obtener las características para el diseño la interfaz de usuario de una app llamada Sistema de Apoyo de Fisioterapia Infantil SAFI, cuya finalidad es ofrecer retroalimentación respecto a la realización correcta/incorrecta de ejercicios de fisioterapia en infantes. El trabajo se desarrolló y se evaluó en conjunto con padres y profesionales de la salud en el Centro de Rehabilitación Infantil Teletón de Tijuana. Los resultados encontrados destacan la importancia de proporcionar herramientas de apoyo para la realización correcta de ejercicios y el modo de ofrecer retroalimentación respecto a la ejecución de los ejercicios. Se encontró que es prioritario que los padres estén enfocados visualmente en el infante, por lo cual la retroalimentación del sistema no se debe proporcionar únicamente por medios visuales. Esto derivó en desarrollar una propuesta de interfaz que proporciona retroalimentación por medios audiovisuales. De las evaluaciones realizadas se realizaron mejoras y se desarrolló la base de una aplicación móvil acorde y capaz de ofrecer interacción con una interfaz adecuada a las necesidades de los usuarios objetivo.In Mexico, 5.69% of the population has some type of disability, of which 13% are infants from 0-13 years of age. Cerebral palsy is the main cause of psychomotor disability in infants. The scarcity of professionals and accessible health services makes it difficult for this population group to receive the care necessary to improve their quality of life. Implementing technologies that provide information on the correct/incorrect performance of physiotherapy exercises in infants is a viable option to address this problem. The present work has the objective of continuing with the development of a system based on inertial sensor networks for the evaluation of physiotherapy movements in infants, offering parents a support tool when performing physiotherapy in infants at home. To provide feedback to parents using an assistive technology tool, a research work was conducted using user-centered design techniques. This work was developed in 4 iterative stages: identification of needs/requirements; design/redesign; implementation of an interactive version; and evaluation of the prototype. The results allowed obtaining the necessary characteristics to design the user interface for an application called Sistema de Apoyo de Fisioterapia Infantil (SAFI), intended to provide feedback on the correct/incorrect performance of physiotherapy exercises in infants. The work was developed and evaluated in conjunction with parents and health professionals at the Teleton Children's Rehabilitation Center in Tijuana. The results found highlight the importance of providing technological support tools to correctly perform the exercises and how to provide feedback on their execution. It was found that it is a priority for parents to be visually focused on the infant, so the feedback from the system should not be provided solely by visual means. This led to the development of a proposed user interface that provides feedback by visual and auditory means. From the evaluations carried out, improvements were made to the system and the basis of a mobile application was developed that is in line with and capable of providing interaction with an interface appropriate to the needs of the target users
Geographical distribution of photoheterotrophic microbial communities in the California Current
No full textLa presencia de fotoproteínas denominadas proteorodopsinas en microorganismos fotoheterótrofos sugieren una adaptación a condiciones ambientales variables en la zona fótica del océano. Esta tesis analizó la distribución de pigmentos, específicamente clorofila-a y proteorodopsina (retinal), así como la composición de las comunidades bacterianas y su relación con parámetros ambientales a lo largo del transecto del Pacífico oriental frente a la península de Baja California, durante la campaña oceanográfica IMECOCAL 1911. El objetivo fue analizar la estructura de las comunidades microbianas fotoheterótrofas e identificar sus patrones de distribución de pigmentos en la zona fótica de la corriente de California. Para ello, se cuantificaron los pigmentos y se realizó un análisis de secuenciación de las regiones V4-V5 del gen 16S de ARNr. Se observó que la proteorodopsina está ampliamente presente en la superficie del océano en toda la región de estudio. Los factores que regulan su dinámica son la temperatura, la salinidad y el oxígeno disuelto en bajas concentraciones. Además, se identificaron bacterias del clado SAR11 y Flavobacterias como los órdenes fotoheterótrofos más abundantes. El orden de los Flavobacteriales mostró una dominancia en el área con mayor concentración de clorofila-a. Este estudio destaca la importancia de las comunidades microbianas fotoheterotróficas, particularmente aquellas que contienen proteorodopsinas, las cuales están distribuidas y adaptadas a las condiciones ambientales en la corriente de California, resaltando la importancia de estos microorganismos en los ciclos biogeoquímicos marinos.The presence of photoproteins known as proteorhodopsins in photoheterotrophic microorganisms suggests an adaptation to variable environmental conditions in the photic zone of the ocean. This thesis analyzed the distribution of pigments, specifically chlorophyll-a and proteorhodopsin (retinal), as well as the composition of bacterial communities and their relationship with environmental parameters along the eastern Pacific transect off the coast of the Baja California peninsula, during the IMECOCAL 1911 oceanographic campaign. The objective was to analyze the structure of photoheterotrophic microbial communities and identify their pigment distribution patterns in the photic zone of the California Current. To this end, pigments were quantified and a sequencing analysis of the V4-V5 regions of the 16S rRNA gene was performed. It was observed that proteorhodopsin is widely present at the ocean surface throughout the study region. The factors regulating its dynamics are temperature, salinity, and dissolved oxygen in low concentrations. Additionally, bacteria from the SAR11 clade and Flavobacteria were identified as the most abundant photoheterotrophic orders. The order Flavobacteriales showed dominance in the area with the highest concentration of chlorophyll-a. This study highlights the importance of photoheterotrophic microbial communities, particularly those containing proteorhodopsins, which are distributed and adapted to environmental conditions in the California Current, emphasizing the significance of these microorganisms in marine biogeochemical cycles
All optic logic gate NXOR based on the Quantum-confined Stark effect
No full textEl enorme crecimiento del volumen de datos que experimenta el Internet debido a las aplicaciones multimedia, el Internet de las cosas, la inteligencia artificial, etc., demanda un aumento significativo en el ancho de banda y en la capacidad de los sistemas de comunicaciones ópticas. Para ello, se requiere que el procesamiento digital de las señales, que se efectúa en los nodos de interconexión, incremente drásticamente su velocidad con el fin de acelerar las operaciones de conmutación y enrutamiento de los paquetes de datos. Actualmente, dichas operaciones exigen que los datos se conviertan del dominio óptico al electrónico al óptico, lo que genera retardos y cuellos de botella. Para evitar estos retardos y acelerar las operaciones antes mencionadas, el procesamiento digital de señales totalmente óptico es una solución prometedora. Por esta razón, en este trabajo se presenta, por primera vez, la demostración experimental y la caracterización de una puerta lógica NXOR totalmente óptica basada en el efecto Stark de confinamiento cuántico autoinducido en un amplificador óptico de semiconductor de pozos cuánticos múltiples (MQW-SOA). Dicha puerta lógica, no requiere de alimentación eléctrica, es compacta, es potencialmente integrable en óptica integrada y es crucial para efectuar aplicaciones como la detección del bit de paridad y la comparación de direcciones. Para desarrollar la puerta lógica NXOR se elaboró un modelo matemático, alimentado con datos experimentales, con el objeto de predecir la localización y el corrimiento espectral, en función de la potencia óptica inyectada al MQW-SOA, de la resonancia excitónica 1S e-hh. Además, se efectuó la demostración de la puerta lógica en estado estático, y con ello se determinaron las longitudes de onda y las potencias ópticas de las señales lógicas de datos que permitieron finalmente demostrar experimentalmente la operación de la puerta lógica NXOR en estado dinámico con señales de 10 Gb/s. Los resultados demostraron que la puerta lógica NXOR implementada es funcional con potencias y longitudes de onda de las señales de datos utilizadas dentro de los sistemas de comunicaciones ópticas. Asimismo, se fundamentó teóricamente que, la puerta lógica NXOR desarrollada, puede potencialmente funcionar con señales de datos de más de100 Gb/s.The accelerated growth in the volume of data on the Internet due to multimedia applications, the Internet of Things, artificial intelligence, etc., demands a significant increase in the bandwidth and capacity of optical communications systems. To achieve the above, the speed of digital signal processing, which takes place within the interconnection nodes, is required to increase dramatically to accelerate data packet routing and switching operations. Currently, such operations need data to be converted from the optical to electronic to optical domain, resulting in delays and bottlenecks. All- optical digital signal processing is a promising solution to avoid these delays and speed up the aforementioned operations. For this reason, in this work, we present for the first time, the experimental demonstration and characterization of an all-optical NXOR logic gate based on the self-induced quantum-confined Stark effect in a multi-quantum well semiconductor optical amplifier(MQW-SOA). This logic gate does not require biasing, is compact, can potentially be integrated using integrated optics, and is crucial for implementing applications such as parity bit detection and address comparison. To design the NXOR logic gate, a mathematical model, fed with experimental data, was developed to predict the location and spectral shift, as a function of the input optical power, of the 1S e-hh excitonic resonance. In addition, the logic gate demonstration in steady-statewas carried out to determine the wavelengths and optical powers of the data logic signals that, finally, allowed the experimental demonstration of the NXOR logic gate operation in dynamic-statewith 10 Gb/s signals. The results demonstrated the implemented NXOR logic gate works withoptical powers and wavelengths of the data signals used within optical communications systems. Furthermore, it was theoretically substantiated that the developed NXOR logic gate can potentially work with more than 100 Gb/s data signals
Effect of a Haptic Interface on the Perception of Tactile Surfaces
No full textEsta tesis presenta el diseño, desarrollo y evaluación de una interfaz háptica portátil, denominada "Cactus", que permite reproducir patrones de vibración capaces de modificar la percepción táctil de superficies. La investigación explora cómo estos patrones afectan la percepción al interactuar con una superficie rígida imitando texturas reales, como liso, áspero, abultado, puntiagudo y adhesivo. La interfaz "Cactus" utiliza un controlador que se conecta a una aplicación móvil vía Bluetooth, controlando un dispositivo de interacción acoplado. Se desarrollaron cinco tipos de dispositivos de interacción, incluyendo un anillo, un guante, un protector de celular, un dedal y una pluma. La aplicación permite al usuario configurar parámetros de vibración, como duración, intensidad y retardo entre pulsos, para cada actuador. Se adoptó una metodología de diseño centrada en el usuario para identificar los patrones de vibración que mejor imitan las texturas de cinco frutas: manzana (liso), melón (áspero), elote (abultado), plátano (adhesivo) y piña (puntiagudo). La evaluación de "Cactus" se centró en su capacidad para alterar la percepción táctil, así como en la tolerancia y precisión en la identificación de los distintos patrones de vibración. Participaron 36 adultos jóvenes sin problemas motores ni táctiles, quienes utilizaron los dispositivos de interacción de dedal y pluma para tocar tanto las texturas de frutas reales como los patrones de vibración reproducidos en una tableta con superficie táctil rígida. Los resultados mostraron que los patrones desarrollados son eficaces para evocar sensaciones táctiles distintas a la superficie tocada. Los participantes demostraron buena tolerancia y precisión en la identificación de estos estímulos, clasificando las vibraciones que representaban las texturas con una precisión entre el 77% y 100% para los patrones liso, áspero, abultado y puntiagudo. Sin embargo, la clasificación del patrón adhesivo presentó más desafíos ya que obtuvo una precisión de clasificación por debajo del 50%. Estos hallazgos subrayan el potencial de "Cactus" para modificar la percepción táctil en diversas aplicaciones, contribuyendo al avance en el diseño de interfaces hápticas y su aplicación en campos como la informática médica y la interacción humano-computadora.This thesis presents the design, development, and evaluation of a portable haptic interface named "Cactus," which allows the reproduction of vibration patterns capable of altering the tactile perception of surfaces. The research explores how these patterns affect perception when interacting with a rigid surface that mimics real textures, such as smooth, rough, bumpy, sharp, and adhesive. The "Cactus" interface utilizes a controller that connects to a mobile application via Bluetooth, controlling a coupled interaction device. Five types of interaction devices were developed, including a ring, a glove, a phone case, a thimble, and a stylus. The application enables users to configure vibration parameters such as duration, intensity, and delay between pulses for each actuator. A user-centered design methodology was adopted to identify the vibration patterns that best imitate the textures of five fruits: apple (smooth), melon (rough), corn (bumpy), banana (adhesive), and pineapple (sharp). The evaluation of "Cactus" focused on its ability to alter tactile perception, as well as on the tolerance and accuracy in identifying the different vibration patterns. Thirty-six young adults without motor or tactile impairments participated, using the thimble and stylus interaction devices to touch both real fruit textures and the vibration patterns reproduced on a tablet with a rigid tactile surface. The results showed that the developed patterns are effective in evoking tactile sensations different from the surface being touched. The participants demonstrated good tolerance and accuracy in identifying these stimuli, classifying the vibrations representing the textures with an accuracy ranging from 77% to 100% for the smooth, rough, bumpy, and pointed patterns. However, the classification of the adhesive pattern presented more challenges, with a classification accuracy below 50%. These findings highlight the potential of "Cactus" to modify tactile perception in various applications, contributing to advancements in haptic interface design and their application in fields such as medical informatics and
human-computer interaction
Desing and study of magnetic nanocomposites functionalized with folic acid for antitumoral drugs encapsulation
No full textEn esta tesis se aborda la síntesis y caracterización de nanopartículas magnéticas (MNPs) basadas en nanopartículas de ferrita de manganeso (Fe2O4:Mn) para aplicaciones en la entrega de fármacos antitumorales. Estas MNPs son objeto investigación debido a su baja toxicidad y su potencial uso como agentes de contraste en la terapia de hipertermia, así como para la entrega dirigida de fármacos. Además, se ha demostrado que la funcionalización superficial de las MNPs usando polietilenglicol (PEG) proporciona una plataforma estable para la unión de agentes terapéuticos, dirigidos y potenciadores de la permeación dentro de las células. En este estudio, se obtuvieron MNPs cúbicas de aproximadamente 40 nm por el método de síntesis hidrotermal. La incubación de doxorrubicina (DOX) fue ejecutada para examinar su liberación mediante variaciones de pH. Las muestras fueron analizadas mediante Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) confirmando la conjugación con PEG, DOX y ácido fólico (FA). Las medidas de magnetización por medio del Magnetómetro de Fuerza Vibrante (MVV) confirma sus propiedades superparamagneticas. Además, se logró una eficiencia de encapsulación de DOX de hasta 35.78% en las nanopartículas, con una liberación del 43.3% en 24 horas, mediada por pH. Adicionalmente, se exploró preliminarmente la funcionalización de las MNPs-DOX con FA para su potencial uso en células de cáncer de mama. En conclusión, este estudio demuestra el potencial de las MNPs de Fe2O4:Mn funcionalizadas con PEG y FA para la entrega dirigida de DOX.This thesis addresses the synthesis and characterization of magnetic nanoparticles (MNPs) based on manganese ferrite nanoparticles (Fe2O4:Mn) for applications in the delivery of antitumor drugs. These MNPs are the focus of the research due to their low toxicity and potential use as contrast agents in hyperthermia therapy, as well as for targeted drug delivery. Additionally, it has been demonstrated that the surface functionalization of MNPs using polyethylene glycol (PEG) provides a stable surface for the binding of therapeutic agents, targeting moieties, and permeation enhancers in cells. In this study, cubic MNPs approximately 40 nm in size were obtained using a hydrothermal synthesis method. Doxorubicin (DOX) loading was performed to examine its release through pH variation. The samples were analyzed using Transmission Electron Microscopy (TEM), confirming conjugation with PEG, DOX, and folic acid (FA). Magnetization measurements using a Vibrating Sample Magnetometer (VSM) confirm their superparamagnetic properties. Additionally, a DOX encapsulation efficiency of up to 35.78% in the nanoparticles was reported, with a 43.3% release over 24 hours, pH mediated. Furthermore, preliminary exploration of the functionalization of MNPs-DOX with FA was conducted for potential use in breast cancer cells. In conclusion, this study demonstrates the potential of Fe2O4:Mn MNPs functionalized with PEG and FA for targeted delivery of DOX
Alterations in the intestinal mucosal-associated microbiota in the valproic acid-induced rat model of autism
No full textLos trastornos del espectro autista, conocidos como autismo, son condiciones del neurodesarrollo caracterizadas por dificultades en la comunicación e interacción social, y por comportamientos e intereses restrictivos. Estas condiciones se asocian con comorbilidades conductuales, como la ansiedad y la hiperactividad, y no conductuales, como alteraciones gastrointestinales, inflamación y permeabilidad intestinal elevada. Investigaciones recientes han demostrado que la microbiota intestinal influye en estas comorbilidades y en los rasgos centrales del autismo a través del eje microbiota-intestino-cerebro. No obstante, los estudios convencionales se basan en muestras fecales o luminales (LAM), que no reflejan la microbiota adherida a la mucosa intestinal (MAM), la cual interactúa directamente con el huésped y está implicada en su salud. Este trabajo investiga alteraciones en la MAM de ratas con autismo inducido por ácido valproico (VPA), un modelo animal ampliamente utilizado. El modelo se indujo mediante la administración prenatal de 500 mg/kg de VPA, validándose a través de la caracterización de conductas asociadas con el autismo, incluyendo una disminución en la interacción social, aumento de conductas compulsivas y estereotipadas, así como ansiedad e hiperactividad. Posteriormente, se caracterizaron tanto la MAM como la LAM del modelo mediante metabarcoding. Los resultados revelaron disbiosis en la MAM del modelo, con menor diversidad y cambios en la composición bacteriana, lo que no se observó en la LAM. En ambas regiones, MAM y LAM, se observaron disminuciones en la abundancia de los géneros Coprococcus, Dorea y Oscillospiraceae UCG-003, relacionados, respectivamente, con ácidos grasos de cadena corta (SCFA), permeabilidad intestinal y depresión, alteraciones comunes en personas con autismo. Además, la MAM presentó una disminución en la abundancia de la familia Lachnospiraceae y el género Roseburia, ambos implicados en la producción de SCFA, además de un aumento de Turicibacter, un género relacionado con la serotonina. Estos hallazgos respaldan que el modelo VPA reproduce alteraciones en la microbiota intestinal similares a las del autismo. Además, que existen alteraciones especificas en la MAM que no se reflejan en la LAM, sugiriendo nuevas vías para estudiar el papel del eje microbiota-intestino-cerebro y desarrollar tratamientos para los problemas gastrointestinales y los rasgos centrales del autismo.Autism spectrum disorders, commonly known as autism, are neurodevelopmental conditions characterized by difficulties in communication and social interaction, as well as restrictive behaviors and interests. These conditions are associated with behavioral comorbidities, such as anxiety and hyperactivity, and non-behavioral comorbidities, such as gastrointestinal disturbances, inflammation, and elevated intestinal permeability. Recent research has demonstrated that the gut microbiota influences these comorbidities and the core features of autism through the microbiota-gut-brain axis. However, conventional studies rely on fecal or luminal samples (LAM), which do not reflect the microbiota adhered to the intestinal mucosa (MAM), as this latter interacts directly with the host and is implicated in its health. This work investigates alterations in the MAM of rats with valproic acid (VPA)-induced autism, a widely used animal model. The model was induced through prenatal administration of 500 mg/kg of VPA, validated by characterizing behaviors associated with autism, including decreased social interaction, increased compulsive and stereotyped behaviors, as well as anxiety and hyperactivity. Subsequently, both the MAM and LAM of the model were characterized using metabarcoding. The results revealed dysbiosis in the MAM of the model, with lower diversity and changes in bacterial composition, which were not observed in the LAM. In both regions, MAM and LAM, decreases in the abundance of the genera Coprococcus, Dorea, and Oscillospiraceae UCG-003 were observed, which are respectively related to short-chain fatty acids (SCFA), intestinal permeability, and depression, common alterations in individuals with autism. Additionally, the MAM showed a decrease in the abundance of the Lachnospiraceae family and the Roseburia genus, both involved in SCFA production, along with an increase in Turicibacter, a genus related to serotonin. These findings support that the VPA model reproduces alterations in gut microbiota like those seen in autism. Furthermore, there are specific alterations in the MAM that are not reflected in the LAM, suggesting new pathways to study the role of the microbiota-gut-brain axis and develop treatments for gastrointestinal issues and the core traits of autism