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• W126805230 abstract "En esta tesis se presentan nuevos modelos y metodologias para el analisis de procesos dinamicos a partir de imagenes o secuencias de imagenes, en las cuales se produce solapamiento espacial y temporal de los objetos de analisis. Este solapamiento o coexistencia espacial y temporal es habitual en muchos fenomenos de la naturaleza. Por ello, se hace necesario modelizarlo adecuadamente en diversas disciplinas cientificas tales como Microscopia, Ciencias de los Materiales, Biologia, Geoestadistica o Redes de Comunicaciones.El trabajo realizado se enmarca en la teoria de Procesos Puntuales y Conjuntos Aleatorios Cerrados (RACS), dentro de la Geometria Estocastica. Los modelos propuestos son una extension de la teoria de modelos booleanos en R2 incorporando una componente temporal. Los modelos y metodologias desarrollados se han aplicado al estudio de la exocitosis y la endocitosis celular, dos procesos celulares mediante los cuales la celula segrega o absorbe sustancias a traves de la membrana citoplasmatica respectivamente, y en cuyo estudio es necesario considerar adecuadamente el solapamiento espacio-temporal. El estudio se realizo utilizando imagenes obtenidas por medio de las tecnicas de microscopia electronica y de reflexion total interna (TIRFM). En dichas secuencias, se observan las moleculas de proteinas participantes en el proceso de endocitosis como agrupaciones fluorescentes que se superponen en un numero aleatorio de imagenes consecutivas. Estas imagenes se pueden modelizar como realizaciones de un proceso estocastico estacionario e isotropico. No obstante, la metodologia desarrollada permite analizar fenomenos reales en otros campos de la Ciencia en los que se observa superposicion espacio-temporal de objetos con formas y duraciones aleatorias.En primer lugar, se presenta un metodo para la estimacion de la funcion de distribucion de la duracion de los eventos en un modelo booleano temporal univariado basado en la funcion de covarianza espacio-temporal. Se ha realizado un estudio de simulacion con diferentes funciones de densidad para la duracion, con resultados muy satisfactorios, incluso en imagenes con ruido. La metodologia se ha aplicado al estudio particular de la endocitosis celular. En segundo lugar, se ha desarrollado el modelo booleano temporal bivariado para estudiar la interrelacion entre dos procesos espacio-temporales que coexisten en tiempo y espacio, y caracterizar su grado de solapamiento y dependencia espacial, temporal y espacio-temporal. Se presenta una generalizacion de las funciones K de Ripley, la covarianza espacio-temporal y la funcion de correlacion para conjuntos aleatorios bivariados. Se proponen como descriptores la funcion K de Ripley, la funcion L y la funcion de correlacion. Para contrastar la hipotesis de independencia se realiza un test de Monte Carlo. La metodologia desarrollada no es solo un procedimiento de test sino que tambien permite cuantificar el grado y el intervalo espacio-temporal de las interacciones. Ademas, no requiere asumir hipotesis parametricas. Se ha realizado un estudio de simulacion analizando diferentes tipos de dependencia. La metodologia desarrollada tambien ha sido aplicada con exito al estudio de las interacciones de diferentes proteinas que participan en la endocitosis celular.En tercer lugar, a partir de imagenes de alta resolucion de varias celulas obtenidas por microscopia electronica, se ha modelizado la distribucion en el citoplasma celular de vesiculas exociticas (granulos) como una realizacion de un proceso puntual finito y los patrones asociados a varios grupos de celulas como replicas de diferentes procesos puntuales. El objetivo es estudiar diferencias entre grupos de tratamientos que presumiblemente afectan a la localizacion espacial de los granulos. Se ha caracterizado la distribucion espacial de los granulos respecto a la membrana plasmatica mediante varios descriptores funcionales lo que ha permitido establecer diferencias significativas entre ambos grupos de celulas que hubiera sido imposible detectar mediante un enfoque convencional basado en la estadistica clasica. Para segmentar las imagenes, se ha desarrollado una herramienta automatica de deteccion de los granulos, con resultados similares a los obtenidos manualmente para las mismas imagenes.Finalmente, se ha desarrollado una herramienta de software para la simulacion y la estimacion de analisis de modelos booleanos temporales (disponible en http : //www.uv.es/tracs/), de manera que es posible para tecnicos y cientificos de cualquier disciplina la aplicacion de los metodos desarrollados en esta tesis a otros problemas en los que exista superposicion espacio-temporal de objetos con formas y duraciones aleatorias.En conclusion, el desarrollo de estos nuevos modelos estocasticos espacio-temporales permite el modelado de procesos dinamicos a partir de secuencias de imagenes donde aparecen particulas con formas, tamanos y duraciones aleatorias que se superponen en el tiempo y el espacio. Hasta donde nosotros conocemos, esta es la primera vez que estas herramientas son aplicadas en el estudio de la exocitosis y endocitosis celular. Su aplicacion contribuye a un mejor conocimiento de estos procesos y facilita la futura investigacion en el campo de la Biologia Celular, por ejemplo en el estudio de enfermedades asociadas a disfunciones en la secrecion como la diabetes." @default.
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