• 2018 close

An important morphogenetic event of mammalian embryogenesis is the formation of a blastocyst with a fluid-filled cavity, blastocoel, and the establishment of three cell types essential for implantation. Morphogenesis of the blastocyst begins with the emergence of multiple nascent cavities, which progressively coalesce to form one cavity segregating the cavity-facing primitive endoderm from the epiblast within the inner cell mass. While cell-to-cell gene expression heterogeneity is well characterised during this lineage specification, little is known about the physical principles governing self-organized blastocyst morphogenesis and patterning. In particular, changes in fluid pressure, cell shape and polarity during blastocyst formation remain uncharacterized. In this project, I will study the roles of fluid cavities in coordinating tissue mechanics, polarity and lineage specification. I will establish a novel micropressure technique to quantify the growth of luminal pressure during blastocyst development. Combining micropipette aspiration with high-resolution live-embryo imaging, I will characterize the impact of fluid pressure on trophectoderm fate specification through dynamic changes in cell shape and adhesion, and cytoskeletal remodeling. To assess the impact of fluid pressure on inner cell mass, I will study if cavity expansion induces apical polarisation and enhances primitive endoderm differentiation in cavity-facing cells. Combining laser ablation with light-sheet microscopy, we will build a spatio-temporal map of intercellular forces in vivo during blastocyst development. We will further manipulate the cavity size to study if fluid pressure is functionally required and sufficient for driving lineage segregation. This interdisciplinary and quantitative study will establish the novel role of fluid cavities and elucidate their interplay with biochemical signaling within the multi-cellular self-organization process.

The Portuguese coast is directly exposed to Atlantic Ocean waves. Severe storms frequently impact on it, causing hazards for the population and coastal infrastructures and having serious economic and environmental consequences. Then, there is a need to provide the national authorities with tools for an integrated management of these hazards and risks. The project?s objective is the development, implementation and validation of a set of tools/methodologies on a WebGIS system, To-SEAlert, to help authorities to monitor, prevent and/or manage wave driven overtopping and flooding emergency events in coastal and harbour areas and to manage those areas on a long-term basis. This system will be assembled as a tool for port and coastal management that will finally support decision makers (Civil Protection, Port Authority) providing added value and potential benefits for such areas. The major feature of this system is the focus on wave driven overtopping and flooding. Although there are already several early warning systems geared towards the coastal zone, they deal mainly with flooding due to high tides and storm surges. There is a lack of these systems especially for port areas or coastal zones where wave overtopping volumes occur. The new system, based upon previous team work, HIDRALERTA(aurora.lnec.pt), will include the tools/methodologies to become more efficient, reliable and robust, namely the use of satellite and video images, numerical and physical modelling, quantitative and probabilistic risk assessment techniques and emergency planning tool to enhance the reliability and efficiency of the system. The test cases are the Costa da Caparica beach and the Ericeira port, sites where every year wave overtopping and flooding events occur with significant consequences for the infrastructures, goods and people. The tasks are: -T1 use of satellite images for the historical characterization of wave fields and flooded areas -T2 the integration of video monitoring systems for in situ monitoring and characterization of waves, overtopping and flooded areas, and consequent system validation and calibration -T3 the use of physical model to validate the numerical models system -T4 integration of state of the art numerical models to simulate wave overtopping and flooding -T5 use of risk assessment methodologies to quantify consequences and risks, using multicriteria and probabilistic methods; establishment of emergency plans for hazards -T6 assemble an adequate and innovative WebGIS platform to build a decision support tool -T7 To-Sealert prototypes for Ericeira and Costa da Caparica sites The innovation of SEAlert stems from the coupling and validation of the above methodologies, to add the most advanced numerical models for wave overtopping and flooding simulation, new methods to validate/calibrate wave overtopping simulation (remote sensing and video), new useful components (emergency planning) and an improved methodological approach for risk assessment. A costa portuguesa está diretamente exposta à ação das ondas do Oceano Atlântico. São frequentes as tempestades com grande energia, que poem em perigo populações e infraestruturas costeiras com consequências económicas e ambientais sérias. Por essa razão é fundamental dotar as autoridades de ferramentas para a gestão dos perigos e riscos associados a estes fenómenos. O objetivo do projeto é o desenvolvimento, implementação, e validação de um conjunto de ferramentas e metodologias num sistema WebGIS, To-Sealert, para ajudar as autoridades responsáveis na monitorização, prevenção e gestão de situações de emergência associadas ao galgamento e inundação provocados pela agitação marítima em zonas costeiras e portuárias. É também uma ferramenta de gestão a longo prazo de portos e zonas costeiras que apoiará os decisores (Proteção Civil, Autoridades Portuárias), acrescentando valor e potenciais benefícios a essas áreas. A característica principal deste sistema é o seu enfoque no galgamento e inundação devida à agitação marítima. Embora sejam vários os sistemas de previsão e alerta direcionados para a zona costeira, estes lidam apenas com a inundação devida a níveis de maré elevados e a sobrelevação do nível do mar. Há uma grande lacuna de sistemas direcionados para portos e zonas costeiras onde o galgamento e inundação são devidos às ondas marítimas. O novo sistema, baseado num sistema existente desenvolvido pela equipa, o sistema HIDRALERTA(aurora.lnec.pt), inclui ferramentas/metodologias de modo a ser mais eficiente, fiável e robusto. Estas ferramentas incluem o uso de imagens satélite e de vídeo, da modelação numérica e física, métodos quantitativos e probabilísticos para a avaliação do risco e planeamento de emergência de modo a melhorar a eficiência e a confiança no sistema. Os casos de teste do sistema são a Costa da Caparica e porto da Ericeira, locais de ocorrência de galgamentos e inundações com consequências gravosas para as infraestruturas, bens ou populações. As tarefas são: T1 -Uso de imagens de satélite para a caracterização de ondas e áreas inundadas; T2 - Integração de sistemas de vídeo-monitorização, para caraterização de ondas, galgamentos e áreas inundadas; T3-Uso de modelos físicos, para validação dos modelos numéricos; T4-Uso dos modelos numéricos para a simulação do galgamento e da inundação; T5-Implementação de metodologias de avaliação quantitativa das consequências e do risco e criação e ativação de planos de emergência; T6?Uso de uma plataforma WebGIS para garantir a interatividade do utilizador com o sistema; T7-Casos de teste. A inovação do sistema To-SEAlert resulta da acoplagem, interligação e validação das metodologias acima referidas, utilização dos mais avançados modelos numéricos de galgamento e inundação, novos métodos para validar/calibrar a simulação dos galgamentos (e.g. deteção remota e vídeo), novo módulo de planeamento de emergência e avaliação do risco.