Tesis Doctorals en Xarxa
Not a member yet
46997 research outputs found
Sort by
Holographic Insights into Conformal Transitions and BSM Phenomena
Get PDFAquesta tesi investiga la dinàmica de les transicions conformes en teories gauge fortament acoblades i explora models de dimensions extra deformades per abordar el moment magnètic anòmal del muó (AMM). A la primera part, es desenvolupa un model hologràfic en cinc dimensions que descriu la ruptura de la simetria conforme a l’infraroig prop del límit inferior de la finestra conforme. L’escenari incorpora un camp escalar dual a l’operador bilineal fermiónic q q̄, la dimensió d’escala del qual s’acosta al límit de Breitenlohner-Freedman, provocant una deformació de la geometria AdS_5. Aquesta deformació genera una excitació escalar lleugera identificada com el dilató, associada a la ruptura espontània de la simetria conforme.L’anàlisi detallat de l’espectre de mesons al voltant de la transició revela una evolució suau dels estats de spin 1 i de la constant de desintegració del pionó F_π, mentre que les masses dels mesons escalars mostren un comportament no analític degut a l’estructura dels seus correladors. La massa del dilató també evoluciona de manera contínua, cosa que indica que la seva lleugeresa no es deu únicament a la ruptura de simetria, sinó que està relacionada amb la gairebé marginalitat de l’operador dual. Això qüestiona la interpretació del 0^{++} observat en simulacions de xarxa com un pseudo-Goldstone de simetria d’escala i en suggereix la identificació com un mesó q q̄ proper al límit d’unitarietat.La segona part se centra a explicar la discrepància de l’AMM dins de models amb dimensions extra i geometria soft-wall. Un model mínim no genera prou contribucions de canvi de quiralitat. Aquest problema s’aborda amb la introducció de leptons vectorials (VLLs) que es barregen amb el muó. Quan aquests VLLs estan localitzats prop de la brana infraroja, milloren els acoblaments dipolars efectius del muó i generen correccions en bucle compatibles amb el valor observat de Δa_μ. El model és coherent amb les restriccions de precisió i identifica una regió viable amb leptons parcialment compostos. En conjunt, els resultats ofereixen una visió coherent que connecta dinàmiques no perturbatives amb fenòmens observables mitjançant la holografia i les dimensions extra.Esta tesis estudia la dinámica de las transiciones conformes en teorías gauge fuertemente acopladas y explora modelos de dimensiones extra deformadas para abordar el momento magnético anómalo del muón (AMM). En la primera parte, se desarrolla un modelo holográfico en cinco dimensiones que describe la ruptura de la simetría conforme en el infrarrojo cerca del borde inferior de la ventana conforme. El modelo incluye un campo escalar dual al operador bilineal fermiónico q q̄, cuya dimensión de escala se aproxima al límite de Breitenlohner-Freedman, lo que desencadena una deformación de la geometría AdS_5. Esta deformación da lugar a una excitación escalar ligera, identificada como el dilatón, asociada a la ruptura espontánea de la simetría conforme.El análisis detallado del espectro de mesones a través de la transición revela una evolución continua de los estados de espín 1 y de la constante de decaimiento del pion F_π, mientras que las masas de mesones escalares presentan un comportamiento no analítico debido a la estructura de sus correladores. La masa del dilatón también varía suavemente, lo que indica que su ligereza no se debe únicamente a la ruptura de simetría, sino que está relacionada con la casi marginalidad del operador dual. Esto cuestiona la interpretación del estado 0^{++} observado en simulaciones en red como un pseudo-Goldstone de simetría de escala, y sugiere su identificación como un mesón q q̄ cerca del límite de unitariedad.La segunda parte se centra en explicar la discrepancia del AMM dentro de modelos con dimensiones extra y geometría soft-wall. Un modelo mínimo no logra producir contribuciones de cambio de quiralidad suficientemente grandes. Este problema se aborda introduciendo leptones vectoriales (VLLs) que se mezclan con el muón. Cuando estos VLLs están localizados cerca de la brana IR, amplifican los acoplamientos dipolares efectivos del muón y generan correcciones por lazo compatibles con el valor observado de Δa_μ. El modelo es compatible con las restricciones de precisión y define una región viable con leptones parcialmente compuestos. En conjunto, los resultados ofrecen una descripción coherente que conecta dinámicas no perturbativas con fenómenos observables mediante holografía y dimensiones extra.This thesis investigates the dynamics of conformal transitions in strongly coupled gauge theories and explores warped extra-dimensional models addressing the muon anomalous magnetic moment (AMM). In the first part, a five-dimensional holographic model is developed to describe IR conformal symmetry breaking near the lower edge of the conformal window. The setup features a scalar field dual to the fermion bilinear q q̄, whose scaling dimension approaches the Breitenlohner-Freedman bound, triggering a deformation of the AdS_5 geometry. This generates a light scalar excitation identified as a dilaton associated with spontaneous breaking of conformal symmetry.A detailed analysis of meson spectra across the conformal transition reveals a smooth evolution of spin-1 states and the pion decay constant F_π, while scalar meson masses display non-analytic behavior due to the structure of their correlators. The dilaton mass also evolves smoothly, indicating that its lightness is not solely due to symmetry breaking but rather linked to the near-marginality of the dual operator. This challenges interpretations of the lattice-observed 0^{++} state as a pseudo-Goldstone boson and suggests its identification as a q q̄ meson near the unitarity bound.The second part focuses on explaining the AMM discrepancy in warped extra-dimensional models. A minimal soft-wall scenario fails to produce sufficient chirality-flipping contributions. This issue is addressed by introducing vector-like leptons (VLLs) that mix with the muon. When these VLLs are localized near the IR brane, they enhance the muon's effective dipole couplings and generate loop contributions compatible with the observed Δa_μ. The model remains consistent with precision constraints and identifies viable regions with partially composite leptons. Together, the results provide a coherent picture connecting non-perturbative dynamics and phenomenology via holography and extra dimensions.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Físic
Translating the Catalan Landscape: An Exploratory Study into English Translations of Catalan Landscapes in Literature
No full textAquesta tesi explora el concepte de paisatge en la traducció de la literatura catalana a l’anglès des d’una perspectiva crítica, i se centra en el paper del traductor com a agent en la configuració del text traduït. Prenent com a base els estudis que exploren els conceptes de paisatge, així com les teories de l’agència i el posicionament del traductor, la tesi aborda un buit en els estudis de traducció sobre el tractament del paisatge en la combinació lingüística català-anglès. S’analitza en profunditat un corpus constituït per quatre obres literàries i les seves traduccions a l’anglès per identificar les tècniques i les estratègies emprades pels traductors. La recerca també té en compte la visibilitat i l’agència del traductor, reflectida en les seves eleccions, i avalua els efectes potencials d’aquestes decisions en el lector objectiu. En definitiva, la tesi pretén identificar patrons en la traducció d’elements del paisatge català i reforçar la importància cultural del paisatge dins de la literatura.
Els resultats de la recerca mostren que hi ha una tendència a la generalització dels termes de paisatge, i que la descripció és clau per transmetre la realitat del paisatge en qüestió. Els resultats també mostren que el fet que l’agència del traductor sigui evident en el tractament del text no es reflecteix necessàriament en la seva visibilitat.Esta tesis explora el concepto de paisaje en la traducción de la literatura catalana al inglés desde una perspectiva crítica, y se centra en el papel del traductor como agente en la configuración del texto traducido. Tomando como base los estudios que exploran los conceptos de paisaje, así como las teorías de la agencia y el posicionamiento del traductor, la presente tesis un vacío en los estudios de traducción sobre el tratamiento del paisaje en la combinación lingüística catalán-inglés. Se analiza en profundidad un corpus constituido por cuatro obras literarias y sus traducciones al inglés para identificar las técnicas y las estrategias empleadas por los traductores. La investigación también tiene en cuenta la visibilidad y la agencia del traductor, reflejada en sus elecciones, y evalúa los efectos potenciales de estas decisiones en el lector objetivo. En definitiva, la tesis pretende identificar patrones en la traducción de elementos del paisaje catalán y reforzar la importancia cultural del paisaje dentro de la literatura.
Los resultados de la investigación muestran que hay una tendencia a la generalización de los términos de paisaje, y que la descripción es clave para transmitir la realidad del paisaje en cuestión. Los resultados también muestran que el hecho de que la agencia del traductor sea evidente en el tratamiento del texto no se refleja necesariamente en su visibilidad.This thesis explores the concept of landscape in the translation of Catalan literature into English, from a critical perspective, with a focus on the role of the translator as an agent in shaping the translated text. Building on scholarship that explores the concepts of landscape, as well as theories of translator agency and positioning, the study addresses a gap in translation studies concerning the treatment of landscape in the Catalan-English language pair. A corpus of four literary works and their English translations is analysed in depth to identify the techniques and strategies employed by the translators. The research also considers the translator’s visibility and agency as reflected in their choices, and evaluates the potential effects of these decisions on the target reader. Ultimately, the thesis seeks to identify patterns in the translation of Catalan landscape elements and to reinforce the cultural significance of landscape within literature.
The results of the research show that there is a tendency towards generalisation of landscape terms and that description is key to transmitting the reality of the landscape in question. The results also show that evidence of agency on the part of the translator in their treatment of the text is not necessarily reflected in their visibility.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Traducció i Estudis Intercultural
Transducción directa del dominio electromagnético al mecánico
Get PDFEl treball desenvolupat en aquesta tesi se centra en el concepte de Transducció Directa del domini Electromagnètic al Mecànic (Direct Electromagnetic to Mechanical Transduction, DEMeT), el qual integra diverses tecnologies, com la Transmissió Inalàmbrica d’Energia (Wireless Power Transmission, WPT) i els Sistemes Microelectromecànics (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS). L’objectiu principal és demostrar la viabilitat d’aquest enfocament, així com les seves possibles aplicacions, mitjançant el desenvolupament d’un nou dispositiu anomenat MEMSTENNA, que combina les propietats d’un element MEMS amb les d’una antena radioelèctrica convencional.
Per a això, es van dissenyar, fabricar i caracteritzar experimentalment diversos prototips, integrant cantilevers comercials en antenes construïdes sobre substrats de FR4-PCB. Utilitzant potències de radiofreqüència de l’ordre de 2 W en la banda d’1 GHz, va ser possible accionar electrostàticament els cantilevers a distància, sense necessitat que el sistema receptor disposés de bateries, fonts d’alimentació o mecanismes de recuperació energètica.
S’ha desenvolupat i validat experimentalment un model numèric que ha permès simular diferents paràmetres clau, com l’acoblament entre l’antena i el MEMS, així com el comportament en freqüència del dispositiu. Aquest model es va implementar utilitzant eines com MATLAB i COMSOL Multiphysics.
L’enfocament adoptat, conegut com resonant driving circuit, va permetre implementar dues aplicacions funcionals: un relé inalàmbric sense bateria (Wireless and Batteryless Relay) i un receptor de ràdio AM sense bateria (Batteryless AM Radio Receiver). En el cas del relé, es va experimentar amb l’anomenat contacte dinàmic, optimitzant la força de tancament i la resistència elèctrica del contacte mitjançant modulació en amplitud (AM) del senyal de ràdio.
Finalment, es va desenvolupar un altaveu MEMS basat en cantilevers disposats de manera interdigitada, aconseguint dissenyar i validar experimentalment un dispositiu capaç de generar senyals acústiques dins del rang de freqüències audible (100 Hz a 20 kHz), amb nivells de pressió sonora (SPL) entre 40 dB i 60 dB. Aquest disseny, en permetre una actuació sense les limitacions imposades per l’efecte pull-in típic dels actuadors electrostàtics clàssics, amplia significativament el rang de vibració útil.El trabajo desarrollado en esta tesis se centra en el concepto de Transducción Directa del dominio Electromagnético al Mecánico (Direct Electromagnetic to Mechanical Transduction, DEMeT), el cual integra diversas tecnologías, como la Transmisión Inalámbrica de Potencia (Wireless Power Transmission, WPT) y los Sistemas Microelectromecánicos (Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS). El objetivo principal es demostrar la viabilidad de este enfoque, así como sus posibles aplicaciones, mediante el desarrollo de un nuevo dispositivo denominado MEMSTENNA, que combina las propiedades de un elemento MEMS con las de una antena radioeléctrica convencional. Para ello, se diseñaron, fabricaron y caracterizaron experimentalmente varios prototipos, integrando cantilever comerciales en antenas construidas sobre sustratos FR4-PCB. Utilizando potencias de radiofrecuencia del orden de 2 W en la banda de 1 GHz, fue posible accionar electrostáticamente los cantilever a distancia, sin necesidad de que el sistema receptor cuente con baterías, fuentes de alimentación o mecanismos de recuperación energética. Se ha desarrolló y validado experimentalmente un modelo numérico que ha permitido simular distintos parámetros clave, como el acoplamiento entre la antena y el MEMS, así como el comportamiento en frecuencia del dispositivo. Dicho modelo fue implementado utilizando herramientas como MATLAB y COMSOL Multiphysics. El enfoque adoptado, conocido como resonant driving circuit, permitió implementar dos aplicaciones funcionales: un relé inalámbrico sin batería (Wireless and Batteryless Relay) y un receptor de radio AM sin batería (Batteryless AM Radio Receiver). En el caso del relé, se experimentó con el llamado contacto dinámico, optimizando la fuerza de cierre y la resistencia eléctrica del contacto mediante modulación en amplitud (AM) de la señal de radio. Finalmente, se desarrolló un altavoz MEMS basado en cantilever dispuestos de forma interdigital, logrando diseñar y validar experimentalmente un dispositivo capaz de generar señales acústicas dentro del rango de frecuencias audible (100 Hz a 20 kHz), con niveles de presión sonora (SPL) entre 40 dB y 60 dB. Este diseño, al permitir una actuación sin las limitaciones impuestas por el efecto pull-in típico de los actuadores electrostáticos clásicos, amplía significativamente el rango de vibración útil.The work developed in this thesis focuses on the concept of Direct Electromagnetic to Mechanical Transduction (DEMeT), which integrates various technologies such as Wireless Power Transmission (WPT) and Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS). The main objective is to demonstrate the feasibility of this approach, as well as its potential applications, through the development of a novel device called MEMSTENNA, which combines the properties of a MEMS element with those of a conventional radiofrequency antenna.
To this end, several prototypes were designed, fabricated, and experimentally characterized, integrating commercial cantilevers into antennas built on FR4-PCB substrates. Using radiofrequency power levels around 2 W in the 1 GHz band, it was possible to electrostatically actuate the cantilevers remotely, without the need for energy sources such as batteries, power supplies, or energy harvesting systems in the receiving device.
A numerical model was also developed and experimentally validated, allowing the simulation of key parameters such as the coupling between the antenna and the MEMS, as well as the frequency behavior of the device. This model was implemented using tools such as MATLAB and COMSOL Multiphysics.
The adopted approach, known as a resonant driving circuit, enabled the implementation of two functional applications: a wireless and batteryless relay and a batteryless AM radio receiver. In the case of the relay, experiments were carried out with so-called dynamic contact, optimizing the contact force and electrical resistance by means of amplitude modulation (AM) of the radio signal.
Finally, a MEMS loudspeaker was developed, based on cantilevers arranged in an interdigital configuration. This design was successfully validated through experiments and demonstrated the capability to generate acoustic signals within the audible frequency range (100 Hz to 20 kHz), achieving sound pressure levels (SPL) between 40 dB and 60 dB. This actuation method, by avoiding the limitations imposed by the pull-in effect characteristic of conventional electrostatic MEMS actuators, significantly extends the usable vibration range.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Enginyeria Electrònica i de Telecomunicaci
Use and Methods in Applied Technology Classrooms in Catalonia, Spain: Insights from Vocational Education and Training Instructors
Get PDFPropòsit: La necessitat de millorar la competència digital de la força de treball dins del sector productiu emergeix com
un factor crucial per avançar en la qualificació laboral. Entre les innombrables iniciatives desenvolupades per abordar
aquesta necessitat urgent hi ha l'establiment d'Aules de Tecnologia Aplicada (AtecA), que estan acuradament
dissenyades per promoure la competència tecnològica i fomentar la innovació en entorns d'educació i formació
professional. No obstant això, encara hi ha un repte important a l'hora d'avaluar sistemàticament com aquests entorns
tecnològicament enriquits compleixen els objectius previstos i contribueixen significativament als resultats acadèmics i
professionals. Aquesta avaluació és rellevant per garantir que aquestes iniciatives assoleixin els seus objectius
declarats i reduir eficaçment la bretxa entre els marcs educatius i els requisits de la indústria. En conseqüència,
aquesta tesi doctoral examina a fons les implicacions inherents al model d'Aules de Tecnologia Aplicada per a les
pràctiques i metodologies pedagògiques, expressades pels educadors implicats en l'Educació i la Formació
Professional en el context català (Catalunya, Spain).d'aula AtecA en el context català. A més, aquest enfocament metodològic facilita la utilització de protocols establerts
per al disseny, desenvolupament, validació i implementació de tres instruments de recollida de dades (Entrevista,
Grup Focal i Guia d'Observació). Les dades es van analitzar mitjançant anàlisi deductiva.
Troballes: Els resultats suggereixen que els educadors d'FP consideren que l'Aula de Tecnologia Aplicada (AtecA) és
necessària per facilitar diverses activitats educatives i projectes interdisciplinaris en diversos camps professionals,
com l'ús de les impressores 3D, talladores laser i ús d'ulleres de realitat augmentada. Les AtecA han millorat les
col·laboracions amb empreses i organitzacions externes, exposant els estudiants a entorns industrials autèntics. No
obstant això, els participants van emfatitzar la necessitat d'un ampli desenvolupament professional per garantir que
els
Propósito: La necesidad de mejorar la competencia en tecnología digital de la fuerza laboral dentro del sector
productivo surge como un factor crucial para avanzar en las calificaciones laborales. Entre las innumerables iniciativas
desarrolladas para abordar esta necesidad urgente se encuentra el establecimiento de Aulas de Tecnología Aplicada
(AtecA), que están cuidadosamente diseñadas para promover la competencia tecnológica y fomentar la innovación
dentro de los entornos de educación y formación profesional. Sin embargo, sigue existiendo un reto importante a la
hora de evaluar sistemáticamente cómo estos entornos tecnológicamente enriquecidos cumplen los objetivos
previstos y contribuyen de manera significativa a los resultados académicos y profesionales. Dicha evaluación es
relevante para garantizar que estas iniciativas logren sus objetivos declarados y cierren efectivamente la brecha entre
los marcos educativos y los requisitos de la industria. En consecuencia, esta tesis doctoral examina en profundidad
las implicaciones inherentes al modelo de Aulas de Tecnología Aplicada para las prácticas y metodologías
pedagógicas, expresadas por los educadores implicados en la Educación y Formación Profesional en el contexto
catalán (Cataluña, España).resultados asociados al modelo de aula AtecA en el contexto catalán. Además, este enfoque metodológico facilita la
utilización de protocolos establecidos para el diseño, desarrollo, validación e implementación de tres instrumentos de
recolección de datos (Entrevista, Grupo Focal y Guía De Observación). Los datos se analizaron mediante análisis
deductivo.
Resultados: Los hallazgos sugieren que los educadores de FP consideran que el Aula AtecA es necesaria para
facilitar diversas actividades educativas y proyectos interdisciplinarios en diversos campos profesionales, como el uso
de las impresoras 3D, cortadoras laser y uso de gafas de realidad aumentada. Las Aulas AtecA han mejorado las
colaboraciones con empresas y organizaciones externas, exponiendo a los estudiantes a entornos industriales
auténticos. No obstante, los participantes enfatizaron en
Purpose: The need to develop the digital technology competence of the workforce within the productive sector
emerges as a crucial factor in advancing labour qualifications. Among the myriad initiatives developed to address this
urgent necessity is the establishment of Applied Technology Classrooms (ATC), which are carefully designed to
promote technological proficiency and foster innovation within vocational education and training settings. However, a
significant challenge remains in systematically assessing how these technologically enriched environments meet their
intended objectives and contribute meaningfully to academic and professional outcomes. Such appraisal is relevant to
ensure these initiatives achieve their stated aims and effectively bridge the gap between educational frameworks and
industry requirements. Consequently, this doctoral thesis thoroughly examines the implications inherent in the Applied
Technology Classrooms model for pedagogical practices and methodologies, as expressed by educators involved in
Vocational Education and Training within the Catalan context (Catalonia, Spain)."Universitat Rovira i Virgili. Programa de Doctorat en Tecnologia Educativa
Planificación de la adaptación al clima extremo en el contexto del cambio climático. La ciudad esponja como elemento clave para la resiliencia
No full textTesi en modalitat de compendi de publicacions(English) Climate change represents an unprecedented challenge for Mediterranean coastal regions, especially for Spain. This doctoral thesis, focused on climate change and its impact on regional extreme events, through systematic and multidimensional scientific research, reveals the complex mechanisms of climate change and its profound effects on ecosystems and urban environments.
In the first part of the research, the thesis proposes an innovative method for estimating nocturnal surface temperature. By combining satellite imagery and multiple regression techniques, the study reveals significant characteristics of the urban heat island effect, especially during nighttime. This method not only improves the understanding of urban microclimate but also provides important scientific foundations for urban thermal stress response strategies.
Regarding climate classification, the thesis systematically optimizes the existing climate classification system in Spain. The research introduced more geographical and climatic variables and used advanced statistical techniques, such as K-means clustering and spatial regression, significantly improving current building technical standards. The new classification method more accurately reflects the climatic diversity of Spain, providing a more detailed framework for assessing building energy efficiency.
Based on high-resolution data from 1971-2022, the study systematically analyzes Spain's climate trends. The research discovered a significant warming trend, especially in maximum temperatures. Simultaneously, notable changes in precipitation patterns were observed, characterized by an overall decrease in precipitation but with an increase in the frequency and intensity of extreme precipitation events. Projections indicate that by 2050, Spain could face a crucial transition towards a semi-arid climate.
In flood risk assessment, the study developed an innovative multicriteria evaluation method. Through comprehensive analysis of topographical, hydrological, and land cover factors, the research created detailed flood risk maps, with special emphasis on vulnerable Mediterranean coastal regions. Notably, the reconstruction of the significant flood event in the Valencian Community in 2024, using high-resolution precipitation data and advanced hydrodynamic models, precisely simulated the event's spatio-temporal evolution.
Finally, taking the El Poblenou neighborhood in Barcelona as a case study, the thesis systematically evaluated the effectiveness of "sponge city" strategies in mitigating urban flood disasters. The study demonstrated the significant potential of technical innovations such as permeable pavements, rain gardens, and green roofs in reducing urban flood risks, providing a robust practical approach to urban climate adaptation.
The research employed an innovative multi-method approach, integrating remote sensing technologies, statistical modeling, geographic information systems, and hydrodynamic analysis. The study not only expands the boundaries of climate change science but also provides scientifically feasible paths for building more resilient and sustainable urban systems.
The research results highlight the urgency of implementing mitigation and adaptation measures, especially for Mediterranean coastal regions. Future research will further optimize climate models, improve flood risk assessment methods, and expand the application of "sponge city" strategies.(Català) El canvi climàtic representa un repte sense precedents per a les regions costaneres mediterrànies, especialment per a Espanya. Aquesta tesi doctoral, centrada en el canvi climàtic i el seu impacte en els esdeveniments extrems regionals, mitjançant una investigació científica sistemàtica i multidimensional, revela els mecanismes complexos del canvi climàtic i els seus profunds efectes sobre els ecosistemes i l’entorn urbà.
A la primera part de la investigació, la tesi proposa un mètode innovador per estimar la temperatura superficial nocturna. Mitjançant la combinació d’imatges satel·litàries i tècniques de regressió múltiple, l’estudi revela característiques significatives de l’efecte illa de calor urbana, especialment durant la nit. Aquest mètode no només millora la comprensió del microclima urbà, sinó que també proporciona bases científiques importants per a estratègies de resposta a l’estrès tèrmic urbà.
Pel que fa a la classificació climàtica, la tesi optimitza sistemàticament el sistema de classificació climàtica existent a Espanya. La investigació ha introduït més variables geogràfiques i climàtiques, i ha utilitzat tècniques estadístiques avançades, com l’anàlisi de clústers K-means i la regressió espacial, millorant significativament les normes tècniques d’edificació actuals. El nou mètode de classificació reflecteix amb més precisió la diversitat climàtica d’Espanya, proporcionant un marc més detallat per a l’avaluació de l’eficiència energètica dels edificis.
Basant-se en dades d’alta resolució del període 1971-2022, l’estudi analitza sistemàticament les tendències climàtiques d’Espanya. La investigació ha descobert una tendència significativa d’escalfament, especialment en les temperatures màximes. Simultàniament, s’han observat canvis notables en els patrons de precipitació, caracteritzats per una disminució general de les precipitacions, però amb un augment en la freqüència i intensitat dels esdeveniments de precipitació extrema. Les projeccions indiquen que cap al 2050, Espanya podria enfrontar-se a una transició crucial cap a un clima semiàrid.
En l’avaluació del risc d’inundacions, l’estudi ha desenvolupat un mètode innovador d’avaluació multicriteri. Mitjançant l’anàlisi integral de factors topogràfics, hidrològics i de cobertura terrestre, la investigació ha elaborat mapes detallats de risc d’inundació, amb especial èmfasi en les regions costaneres mediterrànies vulnerables. Destacablement, la reconstrucció del gran esdeveniment d’inundació a la Comunitat Valenciana el 2024, utilitzant dades de precipitació d’alta resolució i models hidrodinàmics avançats, ha simulat amb precisió l’evolució espai-temporal de l’esdeveniment.
Finalment, prenent com a cas d’estudi el barri del Poblenou a Barcelona, la tesi ha avaluat sistemàticament l’efectivitat de les estratègies de “ciutat esponja” en la mitigació de desastres urbans per inundacions. L’estudi ha demostrat el significatiu potencial d’innovacions tècniques com paviments permeables, jardins de pluja i cobertes verdes per reduir el risc d’inundacions urbanes, proporcionant un sòlid enfocament pràctic per a l’adaptació climàtica urbana.
La investigació ha emprat un enfocament innovador de múltiples mètodes, integrant tecnologies de teledetecció, modelització estadística, sistemes d’informació geogràfica i anàlisi hidrodinàmica. L’estudi no només amplia els límits de la ciència del canvi climàtic, sinó que també proporciona vies científicament viables per construir sistemes urbans més resilients i sostenibles.
Els resultats de la investigació destaquen la urgència d’implementar mesures de mitigació i adaptació, especialment per a les regions costaneres mediterrànies. La investigació futura aprofundirà en l’optimització de models climàtics, perfeccionarà els mètodes d’avaluació de riscos d’inundació i ampliarà l’abast de les estratègies de “ciutat esponja”.(Español) El cambio climático representa un desafío sin precedentes para las regiones costeras mediterráneas, especialmente para España. Esta tesis doctoral, centrada en el cambio climático y su impacto en los eventos extremos regionales, mediante una investigación científica sistemática y multidimensional, revela los mecanismos complejos del cambio climático y sus profundos efectos sobre los ecosistemas y el entorno urbano.
En la primera parte de la investigación, la tesis propone un método innovador para estimar la temperatura superficial nocturna. Mediante la combinación de imágenes satelitales y técnicas de regresión múltiple, el estudio revela características significativas del efecto de isla de calor urbana, especialmente durante la noche. Este método no solo mejora la comprensión del microclima urbano, sino que también proporciona bases científicas importantes para estrategias de respuesta al estrés térmico urbano.
En cuanto a la clasificación climática, la tesis optimiza sistemáticamente el sistema de clasificación climática existente en España. La investigación introdujo más variables geográficas y climáticas, y utilizó técnicas estadísticas avanzadas, como el análisis de clústeres K-medias y regresión espacial, mejorando significativamente las normas técnicas de edificación actuales. El nuevo método de clasificación refleja con mayor precisión la diversidad climática de España, proporcionando un marco más detallado para la evaluación de la eficiencia energética de los edificios.
Basándose en datos de alta resolución del período 1971-2022, el estudio analiza sistemáticamente las tendencias climáticas de España. La investigación descubrió una tendencia significativa de calentamiento, especialmente en las temperaturas máximas. Simultáneamente, se observaron cambios notables en los patrones de precipitación, caracterizados por una disminución general de las precipitaciones, pero con un aumento en la frecuencia e intensidad de los eventos de precipitación extrema. Las proyecciones indican que hacia 2050, España podría enfrentar una transición crucial hacia un clima semiárido.
En la evaluación del riesgo de inundaciones, el estudio desarrolló un método innovador de evaluación multicriterio. Mediante el análisis integral de factores topográficos, hidrológicos y de cobertura terrestre, la investigación elaboró mapas detallados de riesgo de inundación, con especial énfasis en las regiones costeras mediterráneas vulnerables. Destacadamente, la reconstrucción del importante evento de inundación en la Comunidad Valenciana en 2024, utilizando datos de precipitación de alta resolución y modelos hidrodinámicos avanzados, simuló con precisión la evolución espacio-temporal del evento.
Finalmente, tomando como caso de estudio el barrio de El Poblenou en Barcelona, la tesis evaluó sistemáticamente la efectividad de las estrategias de "ciudad esponja" en la mitigación de desastres urbanos por inundaciones. El estudio demostró el significativo potencial de innovaciones técnicas como pavimentos permeables, jardines de lluvia y cubiertas verdes para reducir el riesgo de inundaciones urbanas, proporcionando un sólido enfoque práctico para la adaptación climática urbana.
La investigación empleó un enfoque innovador de múltiples métodos, integrando tecnologías de teledetección, modelado estadístico, sistemas de información geográfica y análisis hidrodinámico. El estudio no solo amplía los límites de la ciencia del cambio climático, sino que también proporciona vías científicamente viables para construir sistemas urbanos más resilientes y sostenibles.
Los resultados de la investigación destacan la urgencia de implementar medidas de mitigación y adaptación, especialmente para las regiones costeras mediterráneas. La investigación futura profundizará en la optimización de modelos climáticos, perfeccionará los métodos de evaluación de riesgos de inundación y ampliará el alcance de las estrategias de "ciudad esponja".DOCTORAT EN GESTIÓ I VALORACIÓ URBANA I ARQUITECTÒNICA (Pla 2012
Exploring entrepreneurial intention and student engagement among adolescents in Lebanon: An ecological perspective
Get PDFL'assoliment acadèmic a l'educació secundària és un repte per als adolescents. L'empoderament amb una major intenció d'emprenedoria i participació estudiantil té un paper protector en la mitigació d'experiències escolars negatives i en la millora de la finalització de l'escola, el que promou l'assoliment educatiu. No obstant això, la investigació sobre aquest tema segueix sent limitada. En aquest estudi transversal van participar N=1135 estudiants amb una mitjana d'edat de 16,4 anys i el 50,9% dels quals eren dones. Els estudiants eren de secundària superior de deu escoles públiques i privades del Líban i van completar dos qüestionaris que van mesurar la seva intenció emprenedora, el seu compromís i els factors relacionats. Aquest estudi va explorar les associacions covariables de factors individuals i socials que influeixen en les característiques sociodemogràfiques sobre la intenció emprenedora i el compromís estudiantil (cognitiu i psicològic) dels adolescents en l'educació secundària superior.
Els resultats van mostrar significativitat positiva i associació de les intencions emprenedores amb l'edat i el gènere a nivell individual i el treball de la mare i l'escola privada a nivell social. També es proporciona informació sobre la formulació de polítiques dirigides a l'empoderament escolar per fomentar la finalització de l'escola i promoure l'assoliment educatiu entre ells. Es poden concebre iniciatives i intervencions basades en polítiques i escoles per centrar-se en exposar els estudiants de secundària a l'emprenedoria i enfortir la seva participació, donant resposta a les necessitats dels adolescents en els seus entorns multisistèmics, principalment l'escola i la família.El logro educativo en la educación secundaria es un desafío para los adolescentes. Empoderarlos con una mayor intención empresarial y participación estudiantil desempeña un papel protector en la mitigación de las experiencias escolares negativas y en la mejora de la finalización de la escuela, lo que promueve el logro educativo. Sin embargo, la investigación sobre este tema sigue siendo limitada. En este estudio transversal participaron N=1135 estudiantes con un promedio de edad de 16,4 años y 50,9% de los cuales eran mujeres. Los estudiantes eran de secundaria superior de diez escuelas públicas y privadas del Líbano y completaron dos cuestionarios que midieron su intención emprendedora, su compromiso y los factores relacionados. Este estudio exploró las asociaciones covariables de factores individuales y sociales que influyen en las características sociodemográficas sobre la intención emprendedora y el compromiso estudiantil (cognitivo y psicológico) de los adolescentes en la educación secundaria superior.
Los resultados mostraron significación positiva y asociación de las intenciones emprendedoras con la edad y el género a nivel individual y el trabajo de la madre y la escuela privada a nivel social. Asimismo se aporta información sobre la formulación de políticas dirigidas al empoderamiento escolar para fomentar la finalización de la escuela y promover el logro educativo entre ellos. Se pueden concebir iniciativas e intervenciones basadas en políticas y escuelas para centrarse en exponer a los estudiantes de secundaria al emprendimiento y fortalecer su participación, satisfaciendo así las necesidades de los adolescentes en sus entornos multisistémicos, principalmente la escuela y la familia.Educational attainment in secondary education is challenging for adolescents. Empowering them with strengthened entrepreneurial intention and student engagement plays a protective role in mitigating negative school experiences and enhancing school completion, thereby promoting their educational attainment. Nonetheless, research on this topic remains limited. A total of N=1135 adolescent students averaging 16.4 years of age and 50.9% of whom were females, participated in this cross-sectional study. The participants were upper secondary students in ten private and public schools in Lebanon. They completed two questionnaires measuring their entrepreneurial intention, student engagement, and their related factors.
This study explored the covariate associations of individual and social-level factors and influencing sociodemographic characteristics on entrepreneurial intention and student engagement of adolescents in upper secondary education. Using the cross-sectional quantitative design, it examined the covariate associations between promotive and risk factors through four antecedents of entrepreneurial intention and two dimensions (cognitive and psychological) of student engagement.
The results showed that entrepreneurial intention had positive significance and associations on the individual and social levels. Student engagement had more negative associations on both the individual and social levels, except for the father’s job which showed no associations.
The study findings yield insights into policymaking that addresses school empowerment to foster school completion and promote educational attainment among these adolescents. Policy and school-based initiatives and interventions can be devised to focus on exposing secondary students to entrepreneurship and strengthening their engagement, therefore, meeting adolescents’ needs in their multi-systemic environments, specifically school and family.Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Educaci
Desigualdades sociales en salud en las áreas básicas de salud del Maresme. Estudio ecológico
Get PDFEl estudio evaluó las desigualdades en salud en las 21 áreas básicas de salud (ABS) del Maresme (Cataluña) durante 2017 y su relación con indicadores socioeconómicos. Se observaron variaciones destacadas entre ABS: un 49% en mortalidad, 266% en incidencia de diabetes, 348% en incidencia de ictus y 89% en hospitalizaciones. Las áreas más desfavorecidas presentaron un índice socioeconómico (ISC) 4,6 veces mayor y un porcentaje de población con baja educación 3,7 veces superior respecto a las menos desfavorecidas. La mayor privación socioeconómica se asoció con mayor prevalencia de diabetes, EPOC e hipertensión, así como con mayor incidencia de diabetes, cardiopatía isquémica y cáncer. Además, una mayor proporción de población con bajo nivel educativo se vinculó con mayor mortalidad prematura y hospitalizaciones evitables. El estudio evidencia una marcada desigualdad territorial y subraya la necesidad urgente de incorporar la equidad en la planificación y ejecución de estrategias y políticas de salud.This study assessed health inequalities across the 21 basic health areas (BHAs) of the Maresme region (Catalonia) in 2017 and examined their relationship with socioeconomic indicators. Marked differences were identified between BHAs: 49% in mortality, 266% in diabetes incidence, 348% in stroke incidence, and 89% in hospitalizations. The most disadvantaged BHAs showed a socioeconomic index (SEI) 4.6 times higher and a population with low educational attainment 3.7 times greater than the least disadvantaged areas. Higher socioeconomic deprivation was associated with increased prevalence of diabetes, COPD, and hypertension, as well as higher incidence of diabetes, ischemic heart disease, and cancer. Furthermore, a greater proportion of residents with low educational attainment was linked to higher premature mortality and avoidable hospitalizations. The study reveals substantial territorial disparities and highlights the urgent need to integrate equity considerations into the design and implementation of healthcare strategies, programs, and policies.Cures Integrals i Serveis de Salu
Deterioro cognitivo en la diabetes mellitus tipo 2: relación con las características clínico-epidemiológicas y papel de la dieta con especial referencia a la ingesta de fitato
Get PDF[spa] Esta tesis explora la relación entre la Diabetes Mellitus tipo 2 (DM2) y el deterioro
cognitivo, abordando factores epidemiológicos, biomarcadores y hábitos nutricionales en
personas con DM2. El trabajo se sustenta en varias publicaciones científicas propias.
El estudio “Metabolic-Associated Fatty Liver Disease and Cognitive
Performance in Type 2 Diabetes: Basal Data from the PHYND Study” indica una
prevalencia superior a la esperada de deterioro cognitivo leve (DCL) (53.88%) y
demencia (DE) (16.43%), subrayando la importancia de evaluar rutinariamente la función
cognitiva en pacientes con DM2, especialmente en mayores de 60 años, grupo con un
riesgo 2 a 3 veces superior de DCL o DE. La reducción de la tasa de filtración glomerular
(TFG), la albuminuria, la anemia y la desnutrición se correlacionaron con un peor
rendimiento cognitivo, mientras que la duración de la DM2, el IMC y la presencia de
complicaciones diabéticas no mostraron una asociación significativa con el deterioro
cognitivo en esta cohorte.
Este estudio es pionero en identificar que valores elevados del índice FIB-4
(≥1.54) estaban asociados con un riesgo 2 a 3 veces mayor de DCL o DE, lo que sugiere
que el FIB-4 podría ser un biomarcador útil en pacientes con DM2 para identificar mayor
riesgo de deterioro cognitivo.
En el ámbito de los tratamientos farmacológicos, aunque la literatura ha destacado
los posibles efectos neuroprotectores de los agonistas del receptor GLP-1, los inhibidores
SGLT-2 y la metformina, nuestros estudios no hallaron una asociación directa entre su
uso y la reducción del riesgo de DCL o DE. Sin embargo, el uso de antiagregantes y
antagonistas del calcio fue más prevalente entre los pacientes con DCL o DE, lo que
podría reflejar un fenómeno de causalidad inversa o sesgo de prescripción más que un
efecto causal directo sobre la salud cognitiva.
Desde una perspectiva nutricional, el trabajo “Association of Low Protein-to-
Carbohydrate Energy Ratio with Cognitive Impairment in Elderly Type 2 Diabetes
Patients” demostró que un bajo porcentaje de energía proveniente de proteínas en
relación con carbohidratos (%E P:C) , independientemente del total calórico diario, se
asociaba negativamente con la función cognitiva. Se identificó un valor de corte de 0.375
%E P:C como indicador de riesgo para DCL y DE, especialmente relacionado con la
denominación, la atención y la orientación en las escalas MoCA y SAGE.
Siguiendo en la perspectiva nutricional, el estudio “Efecto protector del fitato
sobre las complicaciones vasculares en pacientes con diabetes mellitus tipo 2 de alto
riesgo cardiovascular” evidenciamos que un consumo de fitato superior a 250 mg/día se
asoció con menores niveles de IL-1β, reducción de HbA1c y mayores niveles de
adiponectina. De hecho, en el ensayo clínico aleatorizado y cruzado “Daily phytate intake
increases adiponectin levels among patients with diabetes type 2: a randomized
crossover trial”, mostramos como la suplementación con fitato incrementó
significativamente los niveles de adiponectina y redujo la HbA1c, apoyando la evidencia
de su efecto cardioprotector y metabólico en esta población.
Tal como describimos en “Let Thy Food Be Thy Medicine and Medicine Be Thy
Food”, el fitato es un compuesto con potentes propiedades antioxidantes y
antiinflamatorias. A nivel celular, se ha demostrado que inhibe la formación de radicales
libres, previene la peroxidación lipídica y bloquea la acumulación de beta-amiloide, lo
que podría ser relevante en la prevención de patologías neurodegenerativas. Aunque estos
efectos se han observado principalmente en modelos animales e in vitro, los estudios
epidemiológicos también apuntan a un efecto neuroprotector en humanos, lo que motiva
la necesidad de explorar intervenciones clínicas específicas.
A raíz de estos hallazgos, y como línea de investigación futura, desarrollamos el
protocolo del ensayo clínico “Oral phytate supplementation on the progression of
mild cognitive impairment, brain iron deposition and diabetic retinopathy in
patients with type 2 diabetes: a concept paper for a randomized double blind placebo
controlled trial (the PHYND trial)” donde evaluaremos el efecto de la suplementación
oral con fitato en la progresión del deterioro cognitivo, la deposición de hierro cerebral y
la retinopatía diabética en pacientes con DM2. Esta línea de investigación es
especialmente relevante, ya que actualmente no existen tratamientos efectivos para
prevenir la progresión del deterioro cognitivo en esta población.[cat] Aquesta tesi explora la relació entre la diabetis mellitus tipus 2 (DM2) i el deteriorament cognitiu, abordant factors epidemiològics, biomarcadors i hàbits nutricionals en persones amb DM2. El treball es basa en diverses publicacions científiques pròpies. L’estudi “Metabolic-Associated Fatty Liver Disease and Cognitive Performance in Type 2 Diabetes: Basal Data from the PHYND Study” indica una prevalença superior a l’esperada de deteriorament cognitiu lleu (DCL) (53,88%) i demència (DE) (16,43%), subratllant la importància d’avaluar rutinàriament la funció cognitiva en pacients amb DM2, especialment en majors de 60 anys, un grup amb un risc de DCL o DE 2 a 3 vegades superior. La reducció de la taxa de filtració glomerular (TFG), la albuminúria, l’anèmia i la desnutrició es van correlacionar amb un pitjor rendiment cognitiu, mentre que la durada de la DM2, l’IMC i la presència de complicacions diabètiques no van mostrar una associació significativa amb el deteriorament cognitiu en aquesta cohort. Aquest estudi és pioner en identificar que valors elevats de l’índex FIB-4 (≥1.54) estaven associats amb un risc 2 a 3 vegades més alt de DCL o DE, suggerint que el FIB- 4 podria ser un biomarcador útil en pacients amb DM2 per identificar un major risc de deteriorament cognitiu. En l’àmbit dels tractaments farmacològics, tot i que la literatura ha destacat els possibles efectes neuroprotectors dels agonistes del receptor GLP-1, els inhibidors SGLT- 2 i la metformina, els nostres estudis no van trobar una relació directa entre el seu ús i la reducció del risc de DCL o DE. No obstant això, l’ús d’antiagregants i d’antagonistes del calci va ser més prevalent entre els pacients amb DCL o DE, possiblement per un fenomen de causalitat inversa o un biaix en la prescripció, més que per un efecte causal directe sobre la salut cognitiva. Des d’una perspectiva nutricional, l’estudi “Association of Low Protein-to- Carbohydrate Energy Ratio with Cognitive Impairment in Elderly Type 2 Diabetes Patients” va demostrar que un baix percentatge d’energia provinent de proteïnes en relació amb carbohidrats (%E P:C), independentment del total calòric diari, estava negativament associat amb la funció cognitiva. Es va identificar un valor llindar de 0,375 %E P:C com un indicador de risc per a DCL i DE, especialment relacionat amb la denominació, l’atenció i l’orientació en les escales MoCA i SAGE. En aquesta mateixa línia, l’estudi “Efecto protector del fitato sobre las complicaciones vasculares en pacientes con diabetes mellitus tipo 2 de alto riesgo cardiovascular” va evidenciar que un consum de fitat superior a 250 mg/dia s’associava amb menors nivells de IL-1β, reducció d’HbA1c i nivells més alts d’adiponectina. De fet, en l’assaig clínic aleatoritzat i creuat “Daily phytate intake increases adiponectin levels among patients with diabetes type 2: a randomized crossover trial”, vam demostrar que la suplementació amb fitat va incrementar significativament els nivells d’adiponectina i va reduir l’HbA1c, donant suport a l’evidència dels seus efectes cardioprotectors i metabòlics en aquesta població. Tal com descrivim en “Let Thy Food Be Thy Medicine and Medicine Be Thy Food”, el fitat és un compost amb potents propietats antioxidants i antiinflamatòries. A nivell cel·lular, s’ha demostrat que inhibeix la formació de radicals lliures, prevé la peroxidació lipídica i bloqueja l’acumulació de beta-amiloide, la qual cosa podria ser rellevant en la prevenció de patologies neurodegeneratives. Tot i que aquests efectes s’han observat principalment en models animals i estudis in vitro, els estudis epidemiològics també apunten a un efecte neuroprotector en humans, fet que motiva la necessitat d’explorar intervencions clíniques específiques. A partir d’aquests resultats, i com a línia d’investigació futura, vam desenvolupar el protocol de l’assaig clínic “Oral phytate supplementation on the progression of mild cognitive impairment, brain iron deposition and diabetic retinopathy in patients with type 2 diabetes: a concept paper for a randomized double blind placebo controlled trial (the PHYND trial)”, on avaluarem l’efecte de la suplementació oral amb fitat en la progressió del deteriorament cognitiu, la deposició de ferro cerebral i la retinopatia diabètica en pacients amb DM2. Aquesta línia de recerca és especialment rellevant, ja que actualment no existeixen tractaments efectius per prevenir la progressió del deteriorament cognitiu en aquesta població.[eng] This thesis explores the relationship between type 2 diabetes mellitus (T2DM) and cognitive decline, addressing epidemiological factors, biomarkers, and nutritional habits in individuals with T2DM. The work is based on several of our own scientific publications. The study “Metabolic-Associated Fatty Liver Disease and Cognitive Performance in Type 2 Diabetes: Basal Data from the PHYND Study” revealed a higher-than-expected prevalence of mild cognitive impairment (MCI) (53.88%) and dementia (DE) (16.43%), emphasizing the importance of routinely assessing cognitive function in patients with T2DM, especially in those over 60 years old, a group with a 2 to 3 times higher risk of developing MCI or DE. A reduction in the glomerular filtration rate (GFR), albuminuria, anemia, and malnutrition were correlated with poorer cognitive performance, while the duration of T2DM, BMI, and the presence of diabetic complications showed no significant association with cognitive decline in this cohort. This study is pioneering in identifying that elevated FIB-4 index values (≥1.54) were associated with a 2 to 3 times higher risk of MCI or DE, suggesting that FIB-4 could be a useful biomarker for identifying patients with T2DM at higher risk of cognitive decline. Regarding pharmacological treatments, although previous literature has highlighted the potential neuroprotective effects of GLP-1 receptor agonists, SGLT-2 inhibitors, and metformin, our studies did not find a direct relationship between their use and reduced risk of MCI or DE. However, the use of antiplatelet agents and calcium channel blockers was more prevalent among patients with MCI or DE, possibly reflecting a phenomenon of reverse causality or prescription bias rather than a direct causal effect on cognitive health. From a nutritional perspective, the study “Association of Low Protein-to- Carbohydrate Energy Ratio with Cognitive Impairment in Elderly Type 2 Diabetes Patients” demonstrated that a low percentage of energy derived from protein relative to carbohydrates (%E P:C), regardless of daily caloric intake, was negatively associated with cognitive function. A threshold of 0.375 %E P:C was identified, below which there was a greater risk of MCI and DE, especially linked to naming, attention, and orientation scores on the MoCA and SAGE scales. Continuing with the nutritional focus, the study “Efecto protector del fitato sobre las complicaciones vasculares en pacientes con diabetes mellitus tipo 2 de alto riesgo cardiovascular” showed that a phytate intake (InsP6) exceeding 250 mg/day was associated with lower IL-1β levels, reduced HbA1c, and higher adiponectin levels. In fact, in the randomized crossover trial “Daily phytate intake increases adiponectin levels among patients with diabetes type 2: a randomized crossover trial”, we demonstrated that phytate supplementation significantly increased adiponectin levels and reduced HbA1c, supporting evidence of its cardioprotective and metabolic benefits in this population. As described in “Let Thy Food Be Thy Medicine and Medicine Be Thy Food”, phytate is a compound with potent antioxidant and anti-inflammatory properties. At the cellular level, it has been shown to inhibit free radical formation, prevent lipid peroxidation, and block beta-amyloid accumulation, which could be relevant in preventing neurodegenerative diseases. Although these effects have been primarily observed in animal models and in vitro studies, epidemiological studies also suggest a neuroprotective effect in humans, further emphasizing the need for specific clinical interventions. Building on these findings, and as a future research direction, we developed the clinical trial protocol “Oral phytate supplementation on the progression of mild cognitive impairment, brain iron deposition and diabetic retinopathy in patients with type 2 diabetes: a concept paper for a randomized double blind placebo controlled trial (the PHYND trial)”, where we will assess the effect of oral phytate supplementation on cognitive decline progression, brain iron deposition, and diabetic retinopathy in patients with T2DM. This line of research is particularly relevant since no effective treatments are currently available to prevent cognitive decline progression in this population.Doctorat en Investigació Translacional en Salut Pública i Malalties d'Alta Prevalenç
Optimization of stereotactic ablative radiation therapy of malignant lung nodules presented as ground-glass opacities
Get PDFPrograma de Doctorat en Medicina i Recerca Translacional[eng] INTRODUCTION Lung cancer is the most common and lethal cancer worldwide. Patients with early-stage, inoperable non-small cell lung cancer are treated with high-precision radiotherapy, known as extracranial ablative stereotactic radiotherapy (SABR). A small percentage of tumors treated with SABR have frosted glass opacities (GGOs). This treatment has two main problems. First, the calculation algorithms used clinically tend to be inaccurate for GGO SABR, which can lead to excessive irradiation of healthy tissues. Second, GGOs are treated encompassing the entire suspicious volume (which includes the solid part and the GGO component), although they tend to be multifocal and present an evolution with a better prognosis than solid lesions. In addition, an increase in the number of patients with GGO tumors is expected thanks to screening programs, so it is important to optimize SABR treatment for these nodules. HYPOTHESIS With the current methodology, GGO's SABR treatments have excellent local control at the expense of excessive irradiation to healthy tissues. By using a correct dose calculation and adapting the administration of the treatment to cases with GGO, we will be able to reduce the toxicity of the treatment, while maintaining local control. OBJECTIVES In the first part, the observed toxicity has been evaluated with the objectives of: • To analyze and quantify the changes in the lung parenchyma after treatment with extracranial fractional stereotactic radiotherapy. • To correlate grade 1 pulmonary toxicity with the dose administered to the patient. In a second part, this treatment has been optimized for lesions with a frosted glass component with the sub-objectives of: • To evaluate the accuracy of clinical dose calculation algorithms in pulmonary nodules in the presence of opacities in frosted glass. • Define an approach to optimize stereotactic pulmonary treatments for lesions with opacities component in ground glass that maintains the expected local control while reducing the risk of associated toxicity. METHODS The first step was to retrospectively analyse the radiological toxicity observed in patients treated at Hospital Clinic Barcelona between 2017 and 2021, with a total of 102 patients and 118 lesions. We correlated this toxicity with the dose calculated with the clinically used planning systems (8Eclipse, Varian). To do this, we have defined criteria to assess radiological toxicity based on the computerized axial tomography (CT) images of the patients, correlating this toxicity with the dose received. At the same time, we have evaluated the uncertainties of dosimetric calculation in different planning systems used in clinical practice for different degrees of GGO, both in real cases of patients and in an anthropomorphic mannequin. We correlated these differences with the amount of GGO present in the lesion for the different cases. Regarding the calculation algorithms, a type B algorithm (AAA, Eclipse) has been used and compared with a type C algorithm, which solves the linear transport equation of Boltzman (Accuros, Eclipse). Finally, we recalculated the treatment plan using the two available dose calculation models, both for the original approach, consisting of giving a single dose level to the entire lesion, and using two different dose levels depending on whether the treated area corresponds to the solid part of the lesion or to the part with a GGO component. In the selection of these two dose levels, the effective biological dose of 100 GyBED10 has been chosen as the lower threshold, as it is the value recommended in the literature to achieve acceptable local control for this type of lesion. This dose level has been given to the GGO component of the lesion while the prescription to the solid part of the lesion has remained the same as in the original treatment. We have analysed the differences in terms of lung dose and robustness of the two approaches to treatment. MAIN RESULTS We found a correlation between the volume of lung receiving effective biological doses greater than 300 GyBED3 with the onset and magnitude of the radiological toxicities observed. It has also been observed that changes in the lung parenchyma tend to be maintained or worsen in those cases where the volume with D>300 GyBED3 is greater than 20 cm³. In the second part of the study, a positive correlation was found between the presence of GGO and dose calculation errors in the case of dummy calculations. These differences decrease in patients, especially in the presence of respiratory movement. When a treatment is proposed by applying dose de-escalation to the GGO area, significant reductions in the mean dose in the lung, V20 and V300GyBED3, are achieved. Finally, it has also been observed that, by optimizing using lower doses in the GGO area, more stable creep patterns are achieved, increasing the robustness of the treatment. CONCLUSIONS From the results of this thesis, a clear correlation is observed between effective biological doses above 300 Gy and both short- and long-term radiological changes. If confirmed in an independent cohort of patients, these findings could lead to the first radiation therapy dose restrictions for grade 1 lung toxicity. This study lays the groundwork for dose de-escalation in SABR treatment of lung lesions with GGO, which could lead to equivalent local control while reducing associated toxicities. These findings lay the groundwork for future clinical trials.[cat] INTRODUCCIÓ El càncer de pulmó és el més comú i letal a nivell mundial. Els pacients amb càncer de pulmó de cèl•lula no petita en estadis inicials i no operables es tracten amb radioteràpia d'alta precisió, coneguda com radioteràpia estereotàctica ablativa extracraneal (SABR, per les seves sigles en anglès). Un petit percentatge dels tumors tractats amb SABR presenten opacitats en vidre esmerilat (GGO, per les seves sigles en anglès). Aquest tractament té dos problemes principals. Primer, els algoritmes de càlcul utilitzats clínicament tendeixen a ser inexactes per a SABR de GGO, fet que pot comportar una irradiació excessiva dels teixits sans. Segon, les GGOs es tracten englobant tot el volum sospitós (que inclou la part sòlida i la component GGO), tot i que tendeixen a ser multifocals i presenten una evolució amb millor pronòstic que les lesions sòlides. A més, s'espera un augment del nombre de pacients amb tumors GGO gràcies als programes de cribratge, per la qual cosa és important optimitzar el tractament de SABR per a aquests nòduls. HIPÒTESIS Amb la metodologia actual, els tractaments de SABR de GGO presenten un excel•lent control local a expenses d'una irradiació excessiva als teixits sans. Utilitzant un càlcul de dosis correcte i adaptant l'administració del tractament als casos amb GGO, podrem reduir la toxicitat del tractament, mantenint el control local. OBJECTIUS En una primera part s’ha avaluat la toxicitat observada amb els objectius de: • Analitzar i quantificar els canvis en el parènquima pulmonar després del tractament de radioteràpia estereotàctica fraccionada extracraneal. • Correlacionar la toxicitat pulmonar de grau 1 amb la dosi administrada al pacient. En una segona part, s’ha optimitzat aquest tractament, per a lesions amb component de vidre esmerilat amb els sub-objectius de: • Avaluar l'exactitud dels algoritmes de càlcul de dosi clínica en nòduls pulmonars en presència d'opacitats en vidre esmerilat. • Definir un enfocament per optimitzar els tractaments pulmonars estereotàctics per a lesions amb component d'opacitats en vidre esmerilat que mantingui el control local esperat mentre es redueix el risc de toxicitat associada. MÈTODES El primer pas ha estat analitzar retrospectivament la toxicitat radiològica observada en els pacients tractats a l’Hospital Clinic Barcelona entre 2017 i 2021, amb un total de 102 pacients i 118 lesions. Hem correlacionat aquesta toxicitat amb la dosi calculada amb els sistemes de planificació utilitzats clínicament 8Eclipse, Varian). Per a fer-ho, hem definit uns criteris per valorar la toxicitat radiològica a partir de les imatges de tomografia axial computeritzada (CT) de seguiment dels pacients, correlacionant aquesta toxicitat amb la dosi rebuda. Paral•lelament, hem avaluat les incerteses del càlcul dosimètric en diferents sistemes de planificació emprats en la pràctica clínica per a diferents graus de GGO, tant en casos reals de pacients com en un maniquí antropomòrfic. Hem correlacionat aquestes diferències amb la quantitat de GGO present en la lesió per als diferents casos. Referent als algoritmes de càlcul s’ha utilitzat un algoritme tipus B (AAA, Eclipse) i s’ha comparat amb un algoritme tipus C, que resol la equació de transport lineal de Boltzman (Accuros, Eclipse). Finalment, hem recalculat el pla de tractament utilitzant els dos models de càlcul de dosis disponibles, tant per a l'aproximació original, consistent en donar un sol nivell de dosi a tota la lesió, com utilitzant dos nivells de dosis diferents segons si la zona tractada correspon a la part sòlida de la lesió o a la part amb component GGO. En la selecció d'aquests dos nivells de dosi, s'ha escollit com a llindar inferior la dosis biològica efectiva de 100 GyBED10, ja que és el valor aconsellat a la literatura per aconseguir un control local acceptable per a aquest tipus de lesions. Aquest nivell de dosis s’ha donat a la component GGO de la lesio mentre que la prescripció a la part sòlida de la lesió s'ha mantingut igual que en el tractament original. Hem analitzat les diferències pel que fa a dosi al pulmó i robustesa de les dues aproximacions al tractament. RESULTATS PRINCIPALS Hem trobat una correlació entre el volum de pulmó que rep dosis biològiques efectives superiors a 300 GyBED3 amb l'aparició i magnitud de les toxicitats radiològiques observades. També s'ha observat que els canvis en el parènquima pulmonar tendeixen a mantenir-se o empitjorar en aquells casos on el volum amb D>300 GyBED3 és superior a 20 cm³. En la segona part de l'estudi, s'ha trobat una correlació positiva entre la presència de GGO i els errors de càlcul de la dosi en el cas dels càlculs sobre maniquí. Aquestes diferències disminueixen en pacients, especialment en presència de moviment respiratori. Quan es planteja un tractament aplicant una desescalada de dosis a la zona de GGO, s'aconsegueixen reduccions significatives en la dosi mitjana al pulmó, V20 i V300GyBED3. Finalment, també s'ha observat que, optimitzant utilitzant dosis més baixes a la zona de GGO, s'aconsegueixen patrons de fluència més estables, augmentant la robustesa del tractament. CONCLUSIONS Dels resultats d'aquesta tesi, s’observa una correlació clara entre les dosis biològiques efectives superiors a 300 Gy i els canvis radiològics tant a curt com a llarg termini. Si es confirma en una cohort independent de pacients, aquestes troballes podrien conduir a les primeres restriccions de dosi de radioteràpia per a la toxicitat pulmonar de grau 1. Aquest estudi posa les bases per a la desescalada de dosis en el tractament SABR de lesions pulmonars amb GGO, cosa que podria conduir a un control local equivalent mentre es redueixen les toxicitats associades. Aquestes troballes estableixen els fonaments per a futurs assaigs clínics
Environmental disturbances shaping extreme halophilic brine ecosystems at distinct scale: from community to genomovar
Get PDF[eng] Microbial communities in aerobic brines of hypersaline ecosystems are typically resistant and resilient to single environmental fluctuations in salinity or light. However, the effects of recurrent disturbances of the same nature on microbial stability, composition, and diversity remain poorly understood. In this Ph.D. thesis I explored microbial and viral dynamics at inter- and intraspecies levels across over two years of mesocosm-scale experimentation, combining metagenomic and culture-based approaches.
To evaluate the impact of repeated perturbations, in two mesocosm experiments we challenged salt-saturated brines (>36% salts) to cycles of dilution down to 13% (D13) or 20% (D20) salinities once saturation was reached by evaporation. These cycles, 10 for D13 and 17 for D20, comprised 813 days. Community responses varied with disturbance intensity: under moderate stress (D20), dominant taxa such as Haloquadratum walsbyi and Salinibacter ruber prevailed, resembling patterns observed globally in hypersaline environments. In contrast, stronger stress (D13) led to their replacement by congeneric species better adapted to osmotic fluctuations. This pattern was consistent across genera, highlighting that genus-level diversity, facilitated by functional gene redundancy, plays an ecological role beyond taxonomy.
Given that accurate strain-level diversity estimates are key to the understanding such dynamics, we tested how sequencing coverage affects two widely used microdiversity metrics using Metagenome-Assembled Genomes (MAGs): the nucleotide diversity (π, based on SNV frequency) and the aggregated Average Nucleotide Identity of reads (ANIr). Using 53 metagenomes from Illumina, PacBio, and Oxford Nanopore platforms across marine, gut, and hypersaline microbiomes, we found π to be highly sensitive to coverage variability, whereas ANIr remained robust above 10X and was computationally more efficient, making it a more reliable metric for cross-study comparisons.
A specific focusing on Haloquadratum walsbyi, the most abundant species in these environments, genomic comparison of 140 MAGs and two isolates revealed a high genomic homogeneity (98.25-99.88% ANI), composed by four dominant genomovars (>99.5% ANI). Under moderate disturbances (D20), the globally dominant genomovar Hqrw1 increased in abundance, reducing intraspecific diversity. In contrast, strong dilution (D13) led to the decline of Hqrw1 and its replacement by Hqrw2, which encodes more genes linked to osmotic resistance. We propose that Hqr. walsbyi's global dominance in thalassohaline sites results from Hqrw1's success under stable salinities and Hqrw2’s adaptation to osmotic stress.
A culture-based approach was further used to resolve intraspecies diversity within Salinibacter species. Our results showed that thousands of genomovars coexisted in a single brine, and shifts in their abundance revealed that species and genomovar turnover ensured lineage persistence over time. Environmental pressures drove these shifts, which were closely mirrored by changes in associated viral diversity, indicating viral regulation throughout the time series. One of the most resilient genomovars under intense dilutions in D13, Salr84, showed that its control by specific viruses was following the classical Kill-the-Winner dynamics. This viral-mediated turnover seems to foster ongoing microbial and viral diversification and adaptation, underscoring the central role of viruses in maintaining diversity in hypersaline ecosystems.
Altogether, this study reveals how microbial communities of hypersaline environments respond to repeated disturbances. By integrating metagenomics and cultivation, we show that community stability is maintained through species and genomovar replacements. These mechanisms, together with virus-driven regulation, explain the remarkable ecological resilience of microbial life in extreme environments.[cat] Les comunitats microbianes en salmorres aeròbiques d’ecosistemes hipersalins solen ser altament resistents i resilients davant fluctuacions ambientals puntuals de salinitat o llum. No obstant això, els efectes de pertorbacions recurrents del mateix tipus sobre l’estabilitat, la composició i la diversitat microbianes són encara poc coneguts. En aquesta tesi doctoral he explorat la dinàmica microbiana i viral a escales inter- i intraespecífiques al llarg de dos anys d’experiments a escala de mesocosmos, combinant enfocaments metagenòmics i de cultiu.
Per avaluar l’impacte de pertorbacions repetides, es van sotmetre salmorres saturades de sal (>36%) en dos experiments de mesocosmos a cicles de dilució un cop assolida la saturació per evaporació fins al 13% (D13) o 20% (D20) de salinitat. Aquests cicles, 10 en D13 i 17 en D20, van durar un total de 813 dies. Les respostes comunitàries van variar segons la intensitat de la pertorbació: amb estrès moderat (D20), tàxons dominants com Haloquadratum walsbyi i Salinibacter ruber van prevaler, reflectint patrons globals en entorns hipersalins. En canvi, amb estrès més fort (D13), van ser substituïts per espècies congenèriques millor adaptades a fluctuacions osmòtiques. Aquest patró es va repetir en diversos gèneres, destacant que la diversitat a nivell de gènere, facilitada per l’intercanvi funcional de gens, té un paper ecològic més enllà de la taxonomia.
Com que obtenir estimacions precises de la diversitat intraespecífica és clau per entendre aquestes dinàmiques, vam analitzar com la cobertura de seqüenciació afecta dues mètriques habituals de microdiversitat usant Metagenome-Assembled Genomes (MAGs): la diversitat nucleotídica (π, basada en la freqüència de Single Nucleotide Variants; SNVs) i la Identitat Nucleotídica Mitjana de les lectures (ANIr). Amb 53 metagenomes de plataformes Illumina, PacBio i Oxford Nanopore de microbiomes marins, intestinals i hipersalins, vam trobar que π és molt sensible a la cobertura, mentre que ANIr es manté robusta per sobre de 10X i és més eficient computacionalment, sent així una mètrica més fiable per a comparacions entre estudis.
Evaluant Haloquadratum walsbyi, l’espècie més abundant en aquests entorns, la comparació de 140 MAGs i dos aïllats va mostrar una gran similitud genòmica (98,25-99,88% ANI), amb quatre genomovars dominants (>99,5% ANI). En D20, la genomovar dominant globalment Hqrw1 va augmentar, reduint la diversitat intraespecífica. En canvi, en D13, Hqrw1 va disminuir i va ser substituïda per Hqrw2, que conté més gens relacionats amb la resistència osmòtica. Proposem que la dominància global de la espècie Hqr. walsbyi es deu a l’èxit d’Hqrw1 en salinitats estables i a l’adaptació d’Hqrw2 a l’estrès osmòtic.
L’enfocament basat en cultius va permetre analitzar amb més detall la diversitat intraespecífica dins Salinibacter. Es van detectar milers de genomovars coexistint en una sola salmorra, i els canvis en la seva abundància van mostrar que el relleu entre espècies i genomovars assegura la persistència dels llinatges al llarg del temps. Aquestes variacions, impulsades per pressions ambientals, es van reflectir en canvis paral·lels en la diversitat viral associada, indicant una regulació viral constant. Fins i tot un dels genomovars més resistents a les dilucions extremes en D13, Salr84, va ser controlat pels seus virus específics mitjançant una dinàmica de tipus Kill-the-Winner (KtW). Aquest control afavoreix la diversificació i adaptació contínues de microbis i virus, subratllant el paper central dels virus en el manteniment de la diversitat en ambients extrems.
En conjunt, aquesta tesi mostra com responen les comunitats microbianes hipersalines a pertorbacions repetides. Mitjançant la integració de metagenòmica i cultiu, demostrem que l’estabilitat comunitària es manté gràcies al relleu d’espècies i genomovars, i que la regulació viral n’explica la notable resiliència ecològica.[spa] Las comunidades microbianas en salmueras aeróbicas de ecosistemas hipersalinos suelen mostrar elevada resistencia y resiliencia frente a fluctuaciones ambientales puntuales de salinidad o luz. Sin embargo, los efectos de perturbaciones recurrentes de la misma naturaleza sobre la estabilidad, composición y diversidad microbiana siguen siendo poco conocidos. En esta tesis doctoral se estudió la dinámica microbiana y viral a escalas inter- e intraespecíficas durante dos años de experimentación en mesocosmos, combinando enfoques metagenómicos y de cultivo.
Para evaluar el impacto de la repetición en las perturbaciones, se sometieron salmueras saturadas en sales (>36%) en dos experimentos de mesocosmos a ciclos de dilución una vez alcanzada la saturación por evaporación hasta 13% (D13) o 20% (D20) de salinidad respectivamente. Estos ciclos, 10 en D13 y 17 en D20, se extendieron durante 813 días. Las respuestas de las comunidades variaron según la intensidad de la perturbación: bajo estrés moderado (D20), las especies dominantes como Haloquadratum walsbyi y Salinibacter ruber se mantuvieron, reflejando patrones globales en ambientes hipersalinos. En cambio, bajo estrés más severo (D13), fueron reemplazadas por especies congenéricas mejor adaptadas a fluctuaciones osmóticas. Este patrón fue consistente entre géneros, destacando que la diversidad a nivel de género, facilitada por la redundancia funcional de genes, tiene un papel ecológico importante.
Dado que estimar con precisión la diversidad intraespecífica es clave para entender estas dinámicas, evaluamos cómo la cobertura de secuenciación afecta a dos métricas comunes de microdiversidad usando Metagenome-Assembled Genomes (MAGs): la diversidad nucleotídica (π, basada en la frecuencia de Single Nucleotide Variants; SNVs) y la Identidad Nucleotídica Promedio de lecturas (ANIr). Analizamos 53 metagenomas de plataformas Illumina, PacBio y Oxford Nanopore en microbiomas marinos, intestinales e hipersalinos. Encontramos que π es muy sensible a la variabilidad de cobertura, mientras que ANIr se mantuvo robusta por encima de 10X y fue computacionalmente más eficiente, siendo por tanto más fiable para comparaciones entre estudios.
Centrándonos en Haloquadratum walsbyi, la especie más abundante en estos ambientes, la comparación de 140 MAGs y dos aislados mostró una alta similitud genómica (98,25-99,88% ANI), con cuatro genomovares dominantes (>99,5% ANI). En D20, la genomovar globalmente dominante Hqrw1 aumentó en abundancia, reduciendo la diversidad intraespecífica. En cambio, en D13, Hqrw1 disminuyó y fue reemplazada por Hqrw2, que contiene más genes asociados a la resistencia osmótica. Proponemos que la dominancia global de Hqr. walsbyi en ambientes talassohalinos se debe al éxito de Hqrw1 en salinidades estables y a la adaptación de Hqrw2 al estrés osmótico.
Por otro lado, el enfoque basado en cultivos permitió resolver con mayor detalle la diversidad intraespecífica en especies de Salinibacter. Se detectaron miles de genomovares coexistiendo en una misma salmuera, y los cambios en su abundancia indicaron que el recambio de especies y genomovares asegura la persistencia de linajes a lo largo del tiempo. Estas fluctuaciones, inducidas por presiones ambientales, se reflejaron en cambios paralelos en la diversidad viral asociada, indicando una regulación viral continua. Incluso uno de las genomovares más resistentes en D13, Salr84, fue controlada por sus virus específicos mediante una dinámica tipo Kill-the-Winner (KtW). Este control viral favorece la diversificación y adaptación constante de microorganismos y virus, subrayando el papel central de los virus en mantener la diversidad en ecosistemas extremos.
En conjunto, esta tesis revela cómo las comunidades microbianas en sistemas hipersalinos responden a la repetición en las perturbaciones. Mediante la integración de metagenómica y cultivo, mostramos que la estabilidad de las comunidades microbianas se mantiene gracias al recambio de especies y genomovares, y que la regulación viral contribuye a la notable resiliencia ecológica de la vida microbiana en ambientes extremos.Doctorat en Microbiologia Ambiental i Biomèdic