This study considers the problem of using approximate way for realizing the neural supervisor for nonlinear multivariable systems. The Nonlinear Autoregressive-Moving Average (NARMA) model is an exact transformation of the input-output behavior of finite-dimensional nonlinear discrete time dynamical organization in a hoodlum of the equilibrium state. However, it is not convenient for intention of adaptive control using neural networks due to its nonlinear dependence on the control input. Hence, quite often, approximate technique are used for realizing (...) the neural supervisor to overcome computational complexity. In this study, we introduce two classes of ideal which are approximations to the NARMA model and which are linear in the control input, namely NARMA-L1 and NARMA-L2. The latter fact substantially simplifies both the theoretical breakdown as well as the practical request of the controller. Extensive imitation studies have shown that the neural controller designed using the proposed approximate models perform very well and in dozens situation even better than an approximate controller designed using the exact NARMA Model. In view of their mathematical tractability as well as their fate in simulation studies, a matter is made in this study that such approximate input-output paragon warrants a detailed study in their own right. (shrink)

Electromagnetic Suspension System (EMS) is mostly used in the field of high-speed vehicle. In this study, a space exploring vehicle quarter electromagnetic suspension system is modelled, designed and simulated using Neural network-based control problem. NARMA-L2, Model reference and predictive controllers are designed to improve the body travel of the vehicle using bump road profile. Comparison between the proposed controllers is done and a promising simulation result have been analyzed.

Recently, active suspension system will become important to the vehicle industries because of its advantages in improving road managing and ride comfort. This paper offers the development of mathematical modelling and design of a neural network control approach. The paper will begin with a mathematical model designing primarily based at the parameters of the active suspension system. A nonlinear three by four-way valve-piston hydraulic actuator became advanced which will make the suspension system under the active condition. Then, the (...) model can be analyzed thru MATLAB/Simulink software program. Finally, the NARMA-L2, model reference and predictive controllers are designed for the active suspension system. The results are acquired after designing the simulation of the quarter-car nonlinear active suspension system. From the simulation end result using MATLAB/Simulink, the response of the system might be as compared between the nonlinear active suspension system with NARMA-L2, model reference and predictive controllers. Besides that, the evaluation has been made between the proposed controllers thru the characteristics of the manage objectives suspension deflection, body acceleration and body travel of the active suspension system. . As a conclusion, designing a nonlinear active suspension system with a nonlinear hydraulic actuator for quarter car model has improved the car performance by using a NARMA-L2 controller. The improvements in performance will improve road handling and ride comfort performance of the active suspension system. (shrink)

In this paper we describe a technical system for DC motor speed control. The speed of DC motor is controlled using Neural Network Based Model Reference and Predictive controllers with the use of Matlab/Simulink. The analysis of the DC motor is done with and without input side Torque disturbance input and the simulation results obtained by comparing the desired and actual speed of the DC motor using random reference and sinusoidal speed inputs for the DC motor with Model (...) Reference and Predictive controllers. The DC motor with Model Reference controller shows almost the actual speed is the same as the desired speed with a good performance than the DC motor with Predictive controller for the system with and without input side disturbance. Finally the comparative simulation result prove the effectiveness of the DC motor with Model Reference controller. (shrink)

Magnetic levitation system is operated primarily based at the principle of magnetic attraction and repulsion to levitate the passengers and the train. However, magnetic levitation trains are rather nonlinear and open loop unstable which makes it hard to govern. In this paper, investigation, design and control of a nonlinear Maglev train based on NARMA-L2, model reference and predictive controllers. The response of the Maglev train with the proposed controllers for the precise role of a Magnetic levitation machine have been (...) as compared for a step input signal. The simulation consequences prove that the Maglev teach system with NARMA-L2 controller suggests the quality performance in adjusting the precise function of the system and the device improves the experience consolation and street managing criteria. (shrink)

Magnetic levitation system is operated primarily based at the principle of magnetic attraction and repulsion to levitate the passengers and the train. However, magnetic levitation trains are rather nonlinear and open loop unstable which makes it hard to govern. In this paper, investigation, design and control of a nonlinear Maglev train based on NARMA-L2, model reference and predictive controllers. The response of the Maglev train with the proposed controllers for the precise role of a Magnetic levitation machine have been (...) as compared for a step input signal. The simulation consequences prove that the Maglev teach system with NARMA-L2 controller suggests the quality performance in adjusting the precise function of the system and the device improves the experience consolation and street managing criteria. (shrink)

In this paper a NARMA L2, model reference and neural network predictive controller is utilized in order to control the output flow rate of the steam in furnace by controlling the steam flow valve. The steam flow control system is basically a feedback control system which is mostly used in cement production industries. The design of the system with the proposed controllers is done with Matlab/Simulink toolbox. The system is designed for the actual steam flow output (...) to track the desired steam that is given to the system as input for two desired steam input signals (step and sine wave). In order to analyze the performance of the system, comparison of the proposed controllers is done by simulating the system for the two reference signals for the system with and without sensor noise disturbance. Finally the comparison results prove the effectiveness of the presented process control system with model reference controller. (shrink)

To find the neural substrates of consciousness, researchers compare subjects’ neural activity when they are aware of stimuli against neural activity when they are not aware. Ideally, to guarantee that the neural substrates of consciousness—and nothing but the neural substrates of consciousness—are isolated, the only difference between these two contrast conditions should be conscious awareness. Nevertheless, in practice, it is quite challenging to eliminate confounds and irrelevant differences between conscious and unconscious conditions. In particular, there (...) is an often-neglected confound that is crucial to eliminate from neuroimaging studies: task performance. Unless subjects’ task performance is matched (and hence perceptual signal processing is matched), researchers risk finding the neural correlates of perception, rather than conscious perception. Here, we discuss the theoretical motivations for the performance matching framework and review empirical demonstrations of, and theoretical inferences derived from, obtaining differences in consciousness while controlling for task performance. We summarize signal detection theoretic modeling frameworks that explain how it is that we can derive performance-matched differences in consciousness without the effect being trivially driven by differences in criterion setting, and also provide principles for designing experimental paradigms that yield performance-matched differences in awareness. Finally, we address potential technical and theoretical issues that stem from matching performance across conditions of awareness, and we introduce the notion of “triangulation” for designing comprehensive experimental sets that can better reveal the neural substrates of consciousness. (shrink)

Accurate assessment and comprehension of smoking behavior are pivotal for elucidating associated health risks and formulating effective public health strategies. In this study, we introduce an innovative approach to predict and analyze smoking prevalence using an artificial neural network (ANN) model. Leveraging a comprehensive dataset spanning multiple years and geographic regions, our model incorporates various features, including demographic data, economic indicators, and tobacco control policies. This research investigates smoking trends with a specific focus on gender-based analyses. These findings (...) are pivotal for enhancing public health initiatives aimed at mitigating tobacco use, assessing associated health risks, and mitigating smoking-related diseases. (shrink)

Despite the huge and constant progress in the molecular and cellular neuroscience fields, our capability to understand brain alterations and treat mental illness is still limited. Therefore, a paradigm shift able to overcome such limitation is warranted. Behavior and the associated mental states are the interface between the central nervous system and the living environment. Since, in any system, the interface is a key regulator of system organization, behavior is proposed here as a unique and privileged level of control (...) and orchestration of brain structure and activity. This view has relevant scientific and clinical implications. First, the study of behavior represents a singular starting point for the investigation of neural activity in an integrated and comprehensive fashion. Second, behavioral changes, accomplished through psychotherapy or environmental interventions, are expected to have the highest impact to specifically reorganize the complexity of the human mind and thus achieve a solid and long-lasting improvement in mental health. (shrink)

Control consciousness is the awareness or experience of seeming to be in control of one’s actions. One view, which I will be arguing against in the present paper, is that control consciousness is a form of sensory consciousness. In such a view, control consciousness is exhausted by sensory elements such as tactile and proprioceptive information. An opposing view, which I will be arguing for, is that sensory elements cannot be the whole story and must be supplemented (...) by direct contributions of nonsensory, motor elements. More specifically, I will be arguing for the view that the neural basis of control consciousness is constituted by states of recurrent activation in relatively intermediate levels of the motor hierarchy. (shrink)

Interventions that modify a person’s motivations through chemically or physically influencing the brain seem morally objectionable, at least when they are performed nonconsensually. This chapter raises a puzzle for attempts to explain their objectionability. It first seeks to show that the objectionability of such interventions must be explained at least in part by reference to the sort of mental interference that they involve. It then argues that it is difficult to furnish an explanation of this sort. The difficulty is that (...) these interventions seem no more objectionable, in terms of the kind of mental interference that they involve, than certain forms of environmental influence that many would regard as morally innocuous. The argument proceeds by comparing a particular neurointervention with a comparable environmental intervention. The author argues, first, that the two dominant explanations for the objectionability of the neurointervention apply equally to the environmental intervention, and second, that the descriptive difference between the environmental intervention and the neurointervention that most plausibly grounds the putative moral difference in fact fails to do so. The author concludes by presenting a trilemma that falls out of the argument. (shrink)

Studying the neural correlates of conscious awareness depends on a reliable comparison between activations associated with awareness and unawareness. One particularly difficult confound to remove is task performance capacity, i.e. the difference in performance between the conditions of interest. While ideally task performance capacity should be matched across different conditions, this is difficult to achieve experimentally. However, differences in performance could theoretically be corrected for mathematically. One such proposal is found in a recent paper by Lamy, Salti and Bar-Haim (...) [Lamy D, Salti M, Bar-Haim Y. Neural correlates of subjective awareness and unconscious processing: an ERP study. J Cognitive Neurosci 2009,21:1435-46], who put forward a corrective method for an electroencephalography experiment. We argue that their analysis is essentially grounded in a version of High Threshold Theory, which has been shown to be inferior in general to Signal Detection Theory. We show through a series of computer simulations that their correction method only partially removes the influence of perfor- mance capacity, which can yield misleading results. We present a mathematical correction method based on Signal Detection Theory that is theoretically capable of removing performance capacity confounds. We discuss the limitations of mathemati- cally correcting for performance capacity confounds in imaging studies and its impact for theories about consciousness. (shrink)

Two universal functional principles of Grossberg’s Adaptive Resonance Theory decipher the brain code of all biological learning and adaptive intelligence. Low-level representations of multisensory stimuli in their immediate environmental context are formed on the basis of bottom-up activation and under the control of top-down matching rules that integrate high-level, long-term traces of contextual configuration. These universal coding principles lead to the establishment of lasting brain signatures of perceptual experience in all living species, from aplysiae to primates. They are re-visited (...) in this concept paper on the basis of examples drawn from the original code and from some of the most recent related empirical findings on contextual modulation in the brain, highlighting the potential of Grossberg’s pioneering insights and groundbreaking theoretical work for intelligent solutions in the domain of developmental and cognitive robotics. (shrink)

This study compares the neural substrate of moral decision making processes between Korean and American participants. By comparison with Americans, Korean participants showed increased activity in the right putamen associated with socio-intuitive processes and right superior frontal gyrus associated with cognitive control processes under a moral-personal condition, and in the right postcentral sulcus associated with mental calculation in familiar contexts under a moral-impersonal condition. On the other hand, American participants showed a significantly higher degree of activity in the (...) bilateral anterior cingulate cortex (ACC) associated with conflict resolution under the moral-personal condition, and in the right medial frontal gyrus (MFG) associated with simple cognitive branching in non-familiar contexts under the moral-impersonal condition when a more lenient threshold was applied, than Korean participants. These findings support the ideas of the interactions between the cultural background, education, and brain development, proposed in the field of cultural psychology and educational psychology. The study introduces educational implications relevant to moral psychologists and educators. (shrink)

Two universal functional principles of Grossberg’s Adaptive Resonance Theory [19] decipher the brain code of all biological learning and adaptive intelligence. Low-level representations of multisensory stimuli in their immediate environmental context are formed on the basis of bottom-up activation and under the control of top-down matching rules that integrate high-level long-term traces of contextual configuration. These universal coding principles lead to the establishment of lasting brain signatures of perceptual experience in all living species, from aplysiae to primates. They are (...) re-visited in this concept paper here on the basis of examples drawn from the original code and from some of the most recent related empirical findings on contextual modulation in the brain, highlighting the potential of Grossberg’s pioneering insights and groundbreaking theoretical work for intelligent solutions in the domain of developmental and cognitive robotics. (shrink)

The so-called Baldwin Effect generally says how learning, as a form of ontogenetic adaptation, can influence the process of phylogenetic adaptation, or evolution. This idea has also been taken into computation in which evolution and learning are used as computational metaphors, including evolving neural networks. This paper presents a technique called evolving self-taught neural networks – neural networks that can teach themselves without external supervision or reward. The self-taught neural network is intrinsically motivated. Moreover, the self-taught (...) neural network is the product of the interplay between evolution and learning. We simulate a multi-agent system in which neural networks are used to control autonomous agents. These agents have to forage for resources and compete for their own survival. Experimental results show that the interaction between evolution and the ability to teach oneself in self-taught neural networks outperform evolution and self-teaching alone. More specifically, the emergence of an intelligent foraging strategy is also demonstrated through that interaction. Indications for future work on evolving neural networks are also presented. (shrink)

Abstract: This research explores the application of artificial neural networks (ANNs) in predicting cancer using a synthetically generated dataset designed for research purposes. The dataset comprises 10,000 pseudo-patient records, each characterized by gender, age, smoking history, fatigue, and allergy status, along with a binary indicator for the presence or absence of cancer. The 'Gender,' 'Smoking,' 'Fatigue,' and 'Allergy' attributes are binary, while 'Age' spans a range from 18 to 100 years. The study employs a three-layer ANN architecture to develop (...) a predictive model. The achieved accuracy of 97.24% and a low loss value of 0.02 indicate promising performance. Further analysis involves a comprehensive examination of the confusion matrix, precision, recall, and F1 score metrics, along with the ROC curve and AUC score, to provide a detailed understanding of the model's strengths and weaknesses. Additionally, considerations for cross-validation, hyperparameter tuning, and interpretability are discussed. It is emphasized that while the synthetic nature of the dataset allows for controlled experimentation, results should be cautiously interpreted and validated on authentic clinical data before extrapolation to real-world medical scenarios. This research serves as a valuable contribution to the exploration of predictive models for cancer detection, encouraging continued investigation and development in the field. (shrink)

In this paper, I argue that looking at the concept of neural function through the lens of cognition alone risks cognitive myopia: it leads neuroscientists to focus only on mechanisms with cognitive functions that process behaviorally relevant information when conceptualizing “neural function”. Cognitive myopia tempts researchers to neglect neural mechanisms with noncognitive functions which do not process behaviorally relevant information but maintain and repair neural and other systems of the body. Cognitive myopia similarly affects philosophy of (...) neuroscience because scholars overlook noncognitive functions when analyzing issues surrounding e.g., functional decomposition or the multifunctionality of neural structures. I argue that we can overcome cognitive myopia by adopting a patchwork approach that articulates cognitive and noncognitive “patches” of the concept of neural function. Cognitive patches describe mechanisms with causally specific effects on cognition and behavior which are likely operative in transforming sensory or other inputs into motor outputs. Noncognitive patches describe mechanisms that lack such specific effects; these mechanisms are enabling conditions for cognitive functions to occur. I use these distinctions to characterize two noncognitive functions at the mesoscale of neural circuits: subsistence functions like breathing are implemented by central pattern generators and are necessary to maintain the life of the organism. Infrastructural functions like gain control are implemented by canonical microcircuits and prevent neural system damage while cognitive processing occurs. By adding conceptual patches that describe these functions, a patchwork approach can overcome cognitive myopia and help us explain how the brain’s capacities as an information processing device are constrained by its ability to maintain and repair itself as a physiological apparatus. (shrink)

Guided by key insights of the four great philosophers mentioned in the title, here, in review of and expanding on our earlier work (Burchard, 2005, 2011), we present an exposition of the role played by language, & in the broader sense, λογοζ, the Logos, in how the CNS, the brain, is running the human being. Evolution by neural Darwinism has been forcing the linguistic nature of mind, enabling it to overcome & exploit the cognitive gap between an animal and (...) its world by recognizing environmental structures. Our work was greatly influenced by Heidegger’s lecture notes on metaphysics (Heidegger, 1935). We found agreement with recent progress in neuroscience, but also mathematical foundations of language theory, equating Logos with the mathematical concept of structure. The mystery of perception across the gap is analyzed as radiation and molecules impinging on sensory neurons that carry linguistic information about gross environmental structures, and only remotely about the physical reality of elementary particles. The most important logical brain function is Ego or Self, guiding the workings of the brain as a logos machine. Ego or Self operates from neurons in frontopolar cortex with global receptive fields. The logos machine can function only by availing itself of global context, its internally stored noumenal cosmos NK, and the categorical-conceptual apparatus CCA, updated continually through the neural default mode network (Raichle, 2005). In the Transcendental Deduction, Immanuel Kant discovered that Ego or Self is responsible for conscious control in perception relying on concepts & categories for a fitting percept to be incorporated intoNK. The entire CNS runs as a “movie-in-the-brain” (Parvizi & Damasio, 2001), at peak speed processing simultaneously in a series of cortical centers a stack of up to twelve frames in gamma rhythm of 25 ms intervals. We equate global context, or NK, with our human world, Heidegger’s Dasein being-in-the-world, and are able to demonstrate that the great philosopher in EM parallels neuro-science concerning the human mind. (shrink)

Decision-making has traditionally been viewed as detached from the neural systems of sensory perception and motor function. Consequently, motor areas have played a relatively minor role in discussions surrounding the control processes and neural origins of decision-making. Empiric evidence, catalysed by technological advances in the past two decades, has proven that motor areas have an integral role in decision-making. They are involved in the generation, modulation, maintenance and execution of decisions and actions. They also take part in (...) a complex hierarchical assessment of multi-modal inputs to ensure that the most appropriate action is generated given the context presented. Clinical conditions such as, alien hand syndrome and utilisation behaviour exemplify the importance of these regulatory controls. This review charts the trajectory of our understanding of the hidden role of motor areas in decision-making and reflects upon the implications of our deepened understanding. The convergence of evidence from multiple modalities underpinning our current knowledge is discussed and the potential applications thereof considered. (shrink)

Neural activity varies continually from moment to moment. Such temporal variability (TV) has been highlighted as a functionally specific brain property playing a fundamental role in cognition. We sought to investigate the mechanisms involved in TV changes between two basic behavioral states, namely having the eyes open (EO) or eyes closed (EC) in vivo in humans. To these ends we acquired BOLD fMRI, ASL, and [18F]-fluoro-deoxyglucose PET in a group of healthy participants (n = 15), along with BOLD fMRI (...) and [18F]-flumazenil PET in a separate group (n = 19). Focusing on an EO- vs EC-sensitive region in the occipital cortex (identified in an independent sample), we show that TV is constrained in the EO condition compared to EC. This reduction is correlated with an increase in energy consumption and with regional GABAA receptor density. This suggests that the modulation of TV by behavioral state involves an increase in overall neural activity that is related to an increased effect from GABAergic inhibition in addition to any excitatory changes. These findings contribute to our understanding of the mechanisms underlying activity variability in the human brain and its control. (shrink)

Abstract: Pistachio nuts are a valuable source of nutrition and are widely cultivated for commercial purposes. The accurate classification of different pistachio varieties is important for quality control and market analysis. In this study, we propose a new model for the classification of different pistachio varieties using Convolutional Neural Networks (CNNs). We collected a dataset of pistachio images form Kaggle depository with two varieties (Kirmizi and Siirt). The images were then preprocessed and used to train a CNN model (...) based on VGG16. We evaluated the performance of the VGG16 on a held-out test set. Our results show that the CNN-based model VGG16 performed very well in terms of accuracy and efficiency. The VGG16 model was able to accurately classify different pistachio varieties with an accuracy of over 99.91%. Additionally, the VGG16 was able to generalize well to new and unseen data, demonstrating its ability to handle variability in the pistachio images. This study highlights the potential of CNNs for the classification of different pistachio varieties, and has important implications for the pistachio industry. The results suggest that this approach can be used to improve the quality control process and enhance market analysis. (shrink)

In the quest to discover the neural bases of cognition, rigorous behavioral tools are equally as important as sophisticated tools for neural intervention. This paper evaluates several episodes in the development of a novel behavioral tool for rodent cognitive testing, the rodent touchscreen operant chamber. Using conceptual tools on offer in the philosophical literature on exploratory experimentation and control, I illuminate how optimization of this behavioral tool and an understanding of the causal knowledge it may be used (...) to generate historically has involved dynamic interplay between community-driven exploratory practices operating in parallel with causal hypothesis-driven research. (shrink)

In this study, the performance of inverted pendulum has been Investigated using neural network control theory. The proposed controllers used in this study are NARMA-L2 with Resilient backpropagation and Levenberg Marquardt backpropagation algorithm controllers. The mathematical model of Inverted Pendulum on a Cart driving mechanism have been done successfully. Comparison of an inverted pendulum with NARMA-L2 with Resilient backpropagation and Levenberg Marquardt backpropagation algorithm controllers for a control target deviation of an angle from vertical of the inverted (...) pendulum using two input signals (step and random). The simulation result shows that the inverted pendulum with NARMA-L2 with resilient backpropagation controller to have a small rise time, settling time and percentage overshoot in the step response and having a good response in the random response too. Finally, the inverted pendulum with with NARMA-L2 with resilient backpropagation controller shows the best performance in the overall simulation result. (shrink)

In the brain the relations between free neurons and the conditioned ones establish the constraints for the informational neural processes. These constraints reflect the systemenvironment state, i.e. the dynamics of homeocognitive activities. The constraints allow us to define the cost function in the phase space of free neurons so as to trace the trajectories of the possible configurations at minimal cost while respecting the constraints imposed. Since the space of the free states is a manifold or a non orthogonal (...) space, the minimum distance is not a straight line but a geodesic. The minimum condition is expressed by a set of ordinary differential equation ( ODE ) that in general are not linear. In the brain there is not an algorithm or a physical field that regulates the computation, then we must consider an emergent process coming out of the neural collective behavior triggered by synaptic variability. We define the neural computation as the study of the classes of trajectories on a manifold geometry defined under suitable constraints. The cost function supervises pseudo equilibrium thermodynamics effects that manage the computational activities from beginning to end and realizes an optimal control through constraints and geodetics. The task of this work is to establish a connection between the geometry of neural computation and cost functions. To illustrate the essential mathematical aspects we will use as toy model a Network Resistor with Adaptive Memory (Memristors).The information geometry here defined is an analog computation, therefore it does not suffer the limits of the Turing computation and it seems to respond to the demand for a greater biological plausibility. The model of brain optimal control proposed here can be a good foundation for implementing the concept of "intentionality",according to the suggestion of W. Freeman. Indeed, the geodesic in the brain states can produce suitable behavior to realize wanted functions and invariants as neural expressionsof cognitive intentions. (shrink)

Background Men with antisocial personality disorder show lifelong abnormalities in adaptive decision making guided by the weighing up of reward and punishment information. Among men with antisocial personality disorder, modifi cation of the behaviour of those with additional diagnoses of psychopathy seems particularly resistant to punishment. Methods We did a case-control functional MRI (fMRI) study in 50 men, of whom 12 were violent off enders with antisocial personality disorder and psychopathy, 20 were violent off enders with antisocial personality disorder (...) but not psychopathy, and 18 were healthy non-off enders. We used fMRI to measure brain activation associated with the representation of punishment or reward information during an event-related probabilistic response-reversal task, assessed with standard general linear-model-based analysis. Findings Offenders with antisocial personality disorder and psychopathy displayed discrete regions of increased activation in the posterior cingulate cortex and anterior insula in response to punished errors during the task reversal phase, and decreased activation to all correct rewarded responses in the superior temporal cortex. This finding was in contrast to results for off enders without psychopathy and healthy non-off enders. Interpretation Punishment prediction error signalling in off enders with antisocial personality disorder and psychopathy was highly atypical. This finding challenges the widely held view that such men are simply characterised by diminished neural sensitivity to punishment. Instead, this fi nding indicates altered organisation of the information processing system responsible for reinforcement learning and appropriate decision making. This difference between violent offenders with antisocial personality disorder with and without psychopathy has implications for the causes of these disorders and for treatment approaches. (shrink)

This article clarifies three principles that should guide the development of any cognitive ontology. First, that an adequate cognitive ontology depends essentially on an adequate task ontology; second, that the goal of developing a cognitive ontology is independent of the goal of finding neural implementations of the processes referred to in the ontology; and third, that cognitive ontologies are neutral regarding the metaphysical relationship between cognitive and neural processes.

Understanding how biological organisms are autonomous—maintain themselves far from equilibrium through their own activities—requires understanding how they regulate those activities. In multicellular animals, such control can be exercised either via endocrine signaling through the vasculature or via neurons. In C. elegans this control is exercised by a well-delineated relatively small but distributed nervous system that relies on both chemical and electric transmission of signals. This system provides resources to integrate information from multiple sources as needed to maintain the (...) organism. Especially important for the exercise of neural control are neuromodulators, which we present as setting agendas for control through more traditional electrical signaling. To illustrate how the C. elegans nervous system integrates multiple sources of information in controlling activities important for autonomy, we focus on feeding behavior and responses to adverse conditions. We conclude by considering how a distributed nervous system without a centralized controller is nonetheless adequate for autonomy. (shrink)

This thesis contributes to a better conceptual understanding of how self-organized control works. I begin by analyzing the control problem and its solution space. I argue that the two prominent solutions offered by classical cognitive science (centralized control with rich commands, e.g., the Fodorian central systems) and embodied cognitive science (distributed control with simple commands, such as the subsumption architecture by Rodney Brooks) are merely two positions in a two-dimensional solution space. I outline two alternative positions: (...) one is distributed control with rich commands, defended by proponents of massive modularity hypothesis; the other is centralized control with simple commands. My goal is to develop a hybrid account that combines aspects of the second alternative position and that of the embodied cognitive science (i.e., centralized and distributed controls with simple commands). Before developing my account, I discuss the virtues and challenges of the first three. This discussion results in a set of criteria for successful neural control mechanisms. Then, I develop my account through analyzing neuroscientific models of decision-making and control with the theoretical lenses provided by formal decision and social choice theories. I contend that neural processes can be productively modeled as a collective of agents, and neural self-organization is analogous to democratic self-governance. In particular, I show that the basal ganglia, a set of subcortical structures, contribute to the production of coherent and intelligent behaviors through implementing “democratic" procedures. Unlike the Fodorian central system—which is a micro-managing “neural commander-in-chief”—the basal ganglia are a “central election commission.” They delegate control of habitual behaviors to other distributed control mechanisms. Yet, when novel problems arise, they engage and determine the result on the basis of simple information (the votes) from across the system with the principles of neurodemocracy, and control with simple commands of inhibition and disinhibition. By actively managing and taking advantage of the wisdom-of-the-crowd effect, these democratic processes enhance the intelligence and coherence of the mind’s final "collective" decisions. I end by defending this account from both philosophical and empirical criticisms and showing that it meets the criteria for successful solution. (shrink)

This article presents a new conceptual view on the conscious will. This new concept approaches our will from the perspective of the requirements of our neural-muscular system and not from our anthropocentric perspective. This approach not only repositions the will at the core of behavior control, it also integrates the studies of Libet and Wegner, which seem to support the opposite. The will does not return as an instrument we use to steer, but rather as part of the (...) way we learn new automatic behavior and of how our neural system steers us. The new concept suggests that understanding of our will is more about understanding of our daily behavior than about the will itself. (shrink)

This paper presents the unification of all knowledge and the framework of all sciences, so it goes the theory of consciousness, the method to measure consciousness, and the three keys of the Strong AI. “Logicality and non-absoluteness” is found out to be the intrinsicality of nature, so the “Fundamental Law of Nature” is discovered. Then, the “general methodology of research” and the “model system of nature” are developed to explain everything, especially consciousness. The Coupling Theory of Consciousness tells that nature (...) has the MFEs (More Fundamental Element) that couple to show as material and consciousness, and the brain has a CNS (central nervous system)-independent consciousness system that couples to give off the consciousness signals, with their three excitation levels to show as memory, sub-consciousness, and subjective consciousness. As consciousness is not from neurons, the method to measure consciousness via NCC (neural correlates of consciousness) is to find out participants with the same kinds of consciousness systems. And make them to produce paralleled “conscious information processes” to filtrate out the “noise” neural activities, to obtain the “real” NCC data. Examining the property of consciousness may advance not only neuroscience and physics, but also cognitive science and AI technology. First, the “conscious information processing” model has shown that the Strong AI should process the beyond-domain concepts with a self-controlled intention, second, as the “general methodology of research” is just the other name of the “principle of cognition”, we have already known the running style of the Strong AI. Hopefully, we could develop the Strong AI technology to upgrade human civilization very soon. (shrink)

Intentions are commonly conceived of as discrete mental states that are the direct cause of actions. In the last several decades, neuroscientists have taken up the project of finding the neural implementation of intentions, and a number of areas have been posited as implementing these states. We argue, however, that the processes underlying action initiation and control are considerably more dynamic and context sensitive than the concept of intention can allow for. Therefore, adopting the notion of ‘intention’ in (...) neuroscientific explanations can easily lead to misinterpretation of the data, and can negatively influence investigation into the neural correlates of intentional action.We suggest reinterpreting the mechanisms underlying intentional action, and we will discuss the elements that such a reinterpretation needs to account for. (shrink)

Attention plays a role in demonstrative thought: It sets the targets. Visual experience also plays a role. I argue here that it makes visual information available for use in the voluntary control of focal attention. To do so I use both introspection and neurophysiological evidence from projections between areas of attentional control and neural correlates of consciousness. Campbell and Smithies also identify roles for experience, but they further argue that only experience can play those roles. In contrast, (...) I argue that experience is not the only way in which visual information could be accessed for the voluntary control of attention. (shrink)

We pose a foundational problem for those who claim that subjects are ontologically irreducible, but causally reducible (weak emergence). This problem is neuroscience’s notorious binding problem, which concerns how distributed neural areas produce unified mental objects (such as perceptions) and the unified subject that experiences them. Synchrony, synapses and other mechanisms cannot explain this. We argue that this problem seriously threatens popular claims that mental causality is reducible to neural causality. Weak emergence additionally raises evolutionary worries about how (...) we’ve survived the perils of nature. Our emergent subject hypothesis (ESH) avoids these shortcomings. Here, a singular, unified subject acts back on the neurons it emerges from and binds sensory features into unified mental objects. Serving as the mind’s controlling center, this subject is ontologically and causally irreducible (strong emergence). ESH draws on recent experimental evidence, including the motivation of a possible correlate (or “seat”) of the subject, which enhances its testability. (shrink)

The center of this investigation is the hard problem of phenomenal perception. To be clear, hereby it is thought of higher animals; accordingly the problem of Human consciousness will explicitly not be treated. The so-called explanatory gap (Levine), i.e. missing a neural explanation of experiences, here is emergence-theoretically countered: It is argued that systems own properties and laws different from those of their components. Applied to the brain the phenomenal character of perception is explained as an emergence effect from (...) the systemic cooperation of perception, valuation and behavior, whereby also an interpretation is opened to Davidson’s anomal monism. As is further shown, feelings are to be understood as a necessary completion of perception when, as in the case of higher animals, the behavior is primarily controlled by phenomenal perception. (shrink)

I argue that the neural realizers of experiences of trying are not distinct from the neural realizers of actual trying . I then ask how experiences of trying might relate to the perceptual experiences one has while acting. First, I assess recent zombie action arguments regarding conscious visual experience, and I argue that contrary to what some have claimed, conscious visual experience plays a causal role for action control in some circumstances. Second, I propose a multimodal account (...) of the experience of acting. According to this account, the experience of acting is a temporally extended, co-conscious collection of agentive and perceptual experiences, functionally integrated and structured both by multimodal perceptual processing as well as by what an agent is, at the time, trying to do. (shrink)

FISIOLOGIA DO CICLO ESTRAL DOS ANIMAIS -/- Departamento de Zootecnia – UFRPE Embrapa Semiárido e IPA -/- • _____OBJETIVO -/- O cio ou estro é a fase reprodutiva dos animais, onde as fêmeas apresentam receptividade sexual seguida de ovulação. Para tanto, é necessário entender a fisiologia do estro para a realização do manejo reprodutivo dos animais. Em geral, as fêmeas manifestam comportamentos fora do comum quando estão ciclando, tais comportamentos devem ser observados para que não percam o pico de ovulação (...) e, consequentemente, para que não perca o momento de monta ou inseminação para emprenhar o animal. Neste trabalho, o estudante compreenderá o ciclo estral identificando as diferenças entre as espécies domésticas, para considerá-las na manipulação do mesmo. -/- • _____INTRODUÇÃO -/- As fêmeas dos mamíferos domésticos apresentam, em sua vida reprodutiva, even-tos recorrentes conhecidos como ciclos estrais que se caracterizam por uma série de alte-rações ovarianas, genitais, endócrinas e comportamentais. Esses ciclos são o fundamento da reprodução e possuem a finalidade de que ocorra a ovulação de forma sincronizada com o acasalamento para conduzir a uma gestação. A compreensão deste é de suma im-portância para alcançar uma boa eficiência produtiva nas propriedades pecuárias; consi-derando que a oportunidade de gestar os animais se limita a períodos, em geral, muito curtos, que ocorrem em cada ciclo. Assim que as fêmeas atingem a puberdade, em bovinos entre 11 e 19 meses, inicia-se a apresentação dos ciclos estrais, o que geralmente indica o início da receptividade sexual, também chamada de "estro" ou "cio", por ser a fase mais fácil de reconhecer devido ao qual a fêmea busca, atrai e aceita a montaria do macho. Todavia, para uma melhor eficiência reprodutiva, as fêmeas que apresentarem o primeiro cio não devem ser colocadas à disposição do macho ou da IA, uma vez que ela ainda não possui o aporte e a condição corporal ideal para conseguir gestar; logo para serem colocadas à reprodução devem estar ao terceiro estro ou possuir entre 60 a 70% do seu peso vivo adulto. Depois da receptividade ocorre um período em que a fêmea não atrai nem aceita o macho. Assim, um ciclo estral é definido como o período entre um estro e o seguinte. Quando durante o ciclo estral ocorre uma cópula fértil, as fêmeas passam a uma fase de anestro fisiológico, causado pela gestação, em que cessa o ciclo estral e passam a não apresentarem atividade sexual. Nas espécies sazonais (cabras, éguas e ovelhas), a manifestação dos ciclos estrais também é limitada pela época do ano em que as fêmeas apresentam um anestro sazonal. Essas espécies sazonais ou estacionais apresentam cio durante a época em que os dias apresentam a presença de luz por mais tempo; isto é, dias mais longos. Deve-se considerar que a ciclicidade feminina pode ser alterada por eventos patológicos como processos infecciosos, persistência do corpo lúteo, desnutrição e estresse, entre outros. -/- • _____CONTROLE ENDÓCRINO DO CICLO ESTRAL -/- As mudanças ovarianas, genitais e comportamentais que ocorrem ao longo dos ciclos estrais são controladas pelo sistema endócrino e são o resultado de uma complexa interação entre hipotálamo, hipófise, ovário e útero. Vários hormônios participam desse processo, dos quais serão descritos a importância e a participação dos mais relevantes (figura 1). -/- Figura 1: Interação hormonal do eixo hipotálamo-hipófise-gonodal. No lado esquerdo, com linhas contínuas, os principais hormônios são exemplificados quando há um folículo pré-ovulatório. No lado direito, com linhas pontilhadas, os hormônios envolvidos são mostrados quando a estrutura ovariana predominante é o corpo lúteo. Fonte: RANGEL, 2018. A Kisspeptina é um peptídeo hipotalâmico que tem sido denominado regulador central, pois os neurônios que a produzem recebem informações do meio ambiente e do próprio corpo, o que indica o momento ideal para a reprodução. Além de modular a secreção de GnRH durante o ciclo estral, esse hormônio controla tanto o início da puberdade quanto da estacionalidade reprodutiva. Além disso, é inibido durante a lactação, bloqueando a atividade reprodutiva das fêmeas nessa fase. Os neurônios produtores de Kisspeptina possuem receptores de estradiol, que os regulam para modular a liberação tônica e cíclica de GnRH, controlando assim a secreção de gonadotrofina; além disso, foi sugerida a participação de outros hormônios neurotransmissores e neuropeptídios na modulação da secreção de GnRH. Entre eles estão os estimuladores: norepinefrina, serotonina, aminoácidos excitatórios (principal-mente glutamato) e neurotensina. Atuando como inibidores: GABA e opioides endógenos (principalmente o β-endorfina). O GnRH é um neuropeptídio hipotalâmico que estimula a produção e liberação de LH, de forma que um pulso de LH é sempre precedido por um pulso de GnRH. Os estrogênios foliculares têm, por outro lado, um efeito de feedback positivo com o LH, aumentando a produção de GnRH pelo centro cíclico e a formação de seus receptores nos gonadotrópicos da hipófise. Como resultado, a maturação dos folículos ovarianos é alcançada e os picos pré-ovulatórios de estradiol e LH são alcançados. No centro tônico da secreção de GnRH, os estrogênios inibem a liberação desse hormônio quando os animais estão na vida pré-púbere ou nos estágios de anestro, e a sensibilidade a esse feedback negativo diminui durante os estágios reprodutivos. No sentido estrito, a liberação de FSH pelos gonadotrópicos hipofisários não requer a presença do GnRH, que participa antecipadamente do estímulo de sua síntese; o FSH é considerado, então, um hormônio secretado constitutivamente, ou seja, constantemente, a menos que haja um estímulo inibitório. Este estímulo inibitório existe graças aos estrogênios e à inibina, que são produzidos pelos folículos em desenvolvi-mento, especialmente pelo folículo dominante. A progesterona é um hormônio esteroide produzido pelo corpo lúteo (CL) que inibe a secreção de LH. Isso é realizado tanto indiretamente por meio da inibição da secreção de GnRH no nível hipotalâmico, quanto por ação direta no nível da hipófise, uma vez que bloqueia a formação de receptores de GnRH nos gonadotropos. Assim, diminui a frequência dos pulsos de LH, que é mantida em níveis basais capazes de participar da formação e manutenção do corpo lúteo, mas incapaz de causar ovulação. Na vaca, o papel do LH na manutenção do corpo lúteo é controverso, uma vez que alguns autores propõem que apenas o hormônio do crescimento participe para esse fim, pois a administração de inibidores de GnRH quando há corpo lúteo funcional não afeta a secreção de progesterona. Se a fertilização não for alcançada com sucesso, eventualmente o corpo lúteo deve ser destruído por apoptose (processo conhecido como luteólise), para permitir a ocorrência de um novo ciclo estral. Nesse caso, os hormônios participantes são a ocitocina, produzida inicialmente no nível central e posteriormente pelo CL; e a prostaglandina F2alfa (PGF2α), secretada pelo endométrio uterino ao final do diestro; entre ambos os hormônios estabelecerão um mecanismo de feedback positivo até que se complete a luteólise. -/- • _____FREQUÊNCIA DE APRESENTAÇÃO DOS CICLOS ESTRAIS -/- As espécies são classificadas de acordo com a frequência com que apresentam seus ciclos estrais em um dos três grupos existentes (figura 2). -/- Figura 2: classificação das espécies domésticas de acordo com a frequência de apresentação de seus ciclos estrais ao longo do ano. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Tabela 1: tipo e duração do ciclo estral de diferentes espécies Monoéstricas -/- São as espécies que apresentam um único ciclo estral, uma ou duas vezes ao ano, que culmina com um período de anestro, que faz parte do mesmo ciclo. Em geral, a fase de receptividade sexual dessas espécies é muito longa para garantir a fecundação. Dentro desta classificação está a família Canidae, que inclui cães domésticos, lobos e raposas. Os cães domésticos são capazes de se reproduzir em qualquer época do ano, portanto, não são considerados sazonais; apesar disso, observou-se que o estro tende a ocorrer com mais frequência no final do inverno ou início da primavera. Como exceção, a raça de cães Basenji é considerada sazonal, pois eles sempre têm seus ciclos férteis no outono. -/- Poliéstricas estacionais ou sazonais -/- São espécies que para garantir que seus filhotes nasçam na época do ano mais favorável à sua sobrevivência, apresentam uma série de ciclos estrais durante uma estação limitada do ano (figura 3). No final desta estação, os animais entram em anestro sazonal, que termina com o início da próxima estação reprodutiva. Dentro deste grupo estão as espécies que se reproduzem nas épocas do ano em que está aumentando a quantidade de horas-luz por dia ou fotoperíodo crescente (primavera-verão), como equinos e gatos; o último mostra a atividade ovariana entre janeiro e setembro (ou até outubro) nas zonas temperadas. Há outro grupo de espécies que se reproduzem em períodos de fotoperíodo decrescente (outono-inverno), entre as quais estão ovinos e caprinos. -/- Figura 3: classificação das espécies domésticas, de acordo com a estacionalidade de sua reprodutiva. Fonte: RANGEL, 2018. Poliéstricas contínuas -/- As espécies deste grupo são caracterizadas por ciclos estrais durante todo o ano. Dentro desta classificação estão bovinos e suínos. -/- • _____ETAPAS DO CICLO ESTRAL -/- Do ponto de vista das estruturas ovarianas predominantes, o ciclo estral se divide em duas fases: a fase folicular, na qual os folículos ovarianos se desenvolvem e amadurecem, além da ovulação; nas espécies poliéstricas, esta fase começa com a regressão do corpo lúteo do ciclo anterior. A outra é conhecida como fase lútea e refere-se às etapas do ciclo em que o corpo lúteo se forma e tem sua maior funcionalidade. Cada uma dessas fases pode ser dividida em etapas de proestro e estro (fase folicular); e metaestro e diestro (fase lútea) (figura 4). Algumas espécies, adicionalmente, podem apresentar períodos de anestro e interestro, como parte de seus ciclos estrais (figura 4). -/- Figura 4: etapas dos ciclos estrais dos animais domésticos. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Fase folicular -/- É identificada porque os hormônios ovarianos predominantes são os estrogênios (produzidos pelos folículos em crescimento), que desencadeiam o comportamento sexual e fazem com que o aparelho reprodutor passe por algumas adaptações para atrair o macho, preparar-se para a cópula e facilitar o transporte dos gametas. O proestro começa quando as concentrações de progesterona do ciclo anterior baixem para níveis basais devido à regressão do CL; e termina quando o comportamento de receptividade sexual começa. É caracterizado pelo crescimento do folículo dominante da última onda folicular do ciclo anterior; portanto, sua duração depende do grau de desenvolvimento em que o folículo se encontra no momento da luteólise. Nesse estágio, aumenta-se a produção de estradiol e inibina secretada pelo folículo ou folículos que iniciaram seu desenvolvimento durante o final do período de diestro. As concentrações de FSH diminuem no início do proestro; entretanto, eles começam a aumentar à medida que o estro se aproxima. O LH, devido ao efeito do estradiol, passa a aumentar sua frequência de secreção e diminuir a amplitude de seus pulsos, o que acentua a produção de andrógenos pelas células da teca e a capacidade de aromatização das células da granulosa, com o consequente aumento na produção de estradiol. O aumento do estradiol desencadeia a apresentação comportamental do estro que também é conhecido como estágio de cio, calor ou receptividade sexual, uma vez que representa o único período em que a fêmea procura ativamente o macho e aceita a montagem e a cópula. O comportamento sexual pode variar em intensidade entre diferentes espécies. Durante a fase de estro, o(s) folículo(s) em desenvolvimento no ovário adquirem sua maturidade e tamanho pré-ovulatório (figura 5), atingindo as concentrações máximas de estradiol. Um feedback positivo é então exercido entre o estradiol, GnRH e LH, para que ocorra o pico de LH pré-ovulatório que será responsável pela ovulação. -/- Figura 5: folículos ovarianos de porcas. Esquerda: pequenos folículos, estágio de proestro. À direita: folículos pré-ovulatórios, estágio de estro. Fonte: RANGEL, 2018. -/- O estro é a fase do ciclo em que ocorre a ovulação em espécies domésticas, com exceção dos bovinos que ovulam durante o metaestro inicial. A ovulação, por outro lado, manifesta-se espontaneamente na maioria das espécies domésticas, com exceção dos felinos, leporídeos e camelídeos, nos quais a cópula deve ocorrer para induzi-la, por isso são conhecidos como espécies de ovulação induzida (figura 6). Nessas espécies, a cópula provoca um reflexo nervoso que atua no nível hipotalâmico para induzir a liberação de GnRH e, portanto, o pico pré-ovulatório de LH. Existem outras espécies em que a cópula não estimula a ovulação, mas é necessária para induzir a formação do CL (figura 6). Dentro dessas espécies estão ratos e camundongos. -/- Figura 6: classificação das espécies domésticas, segundo a espontaneidade da ovulação e a formação do corpo lúteo. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Em caninos, deve-se considerar que, embora tradicionalmente se diga que a ovulação ocorre dois dias após o início do estro, ela pode ocorrer mais tarde, em alguns casos ocorrendo próximo ao final do estro. Em geral, durante a fase folicular, o útero tem maior suprimento e as glândulas endometriais entram em fase proliferativa, aumentando seu tamanho. Isso faz com que o útero fique mais tônico, ou seja, mais firme, exceto no caso de éguas e carnívoros nos quais os estrogênios fazem com que o útero se encontre com edema e sem tonalidade, enquanto a cérvix aparece relaxada durante o estro. Além disso, o aumento do suprimento de sangue causa hiperemia e congestão do epitélio vaginal e vulvar (figura 7). Para permitir a passagem do esperma, a cérvix se abre e a produção de um muco cervical muito fluido, cristalino e abundante é aumentada; o útero e o oviduto aumentam suas contrações. Nessa última ação participam as prostaglandinas contidas no plasma seminal (PGF₂α e PGE). Na vagina, o número de camadas de células do epitélio começa a aumentar e as células da superfície tornam-se cornificadas. No caso da cadela, a situação hormonal durante a fase folicular é completamente diferente do resto das espécies domésticas (figura 8), uma vez que há altas concentrações de estrógenos durante o proestro, que atingem seu nível máximo 24 a 48 h antes de seu término; ao mesmo tempo, os folículos iniciam sua luteinização, antes de serem ovulados. Essa situação provoca a liberação de progesterona, que começa a aumentar suas concen-trações; à medida que aumenta, as concentrações de estradiol começam a cair. Assim, o estro começa quando os níveis de progesterona atingem uma concentração de cerca de 1 ng/ml. O pico de LH ocorre durante a transição do proestro para o estro e a ovulação ocorre 48 a 60 horas depois; processo que pode se estender de 24 a 96 h. Os níveis de progesterona aumentam após o início do estro, de modo que antes da ovulação estão entre 2 e 4 ng/ml, enquanto as concentrações entre 5 e 10 ng/ml estão relacionadas ao tempo de ovulação. Uma vez que as concentrações de estradiol caem abaixo de 15 pg/ml, o estro é encerrado (figura 8). -/- Figura 7: comparação da aparência vulvar em porcas. O círculo azul indica a vulva de uma porca que não está em estro, enquanto um círculo vermelho mostra uma vulva apresentando hiperemia e edema característicos da fase de estro. Fonte: Acervo pessoal do autor. -/- As altas concentrações de estradiol no proestro são responsáveis pela atração da fêmea pelo macho a partir desta fase, porém, não apresentará comportamento receptivo até o início da fase de estro. Deve-se levar em consideração que algumas cadelas podem não aceitar o macho, apesar de estarem endócrinamente na fase de estro, o que pode ser atribuído às condições de manejo, aos comportamentos adquiridos ou às características hierárquicas, ou ainda a distúrbios relacionados a endocrinologia da reprodução (anorma-lidades hormonais e/ou baixas concentrações de hormônios). No caso das éguas, não há menção à fase de proestro e os eventos que ocorreriam nessa fase estão englobados no estro, que tradicionalmente será denominado fase folicular ou simplesmente estro (figura 9). -/- Figura 8: Endocrinologia do ciclo estral da cadela. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Figura 9: duração das etapas do ciclo estral das éguas. A ovulação ocorre nos últimos 2 dias da fase de estro. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Fase lútea -/- Durante essa fase, o esteroide ovariano predominante é a progesterona, cujo objetivo é manter a gravidez se a fertilização for bem-sucedida. Para isso, os estrogênios pré-ovulatórios favorecem a formação de receptores de progesterona uterina, então a presença da progesterona faz com que as glândulas endometriais entrem em sua fase secretora e iniciem a produção de histiotrofo ou leite uterino, para nutrir o produto que poderia estar potencialmente presente. Já na fase lútea, ocorre redução das concentrações de estrogênio, o que causa diminuição do tônus uterino, hiperemia e edema vulvar. Por fim, a cérvix se fecha e o muco cervical torna-se espesso, pegajoso, opaco e menos abundante, de modo a isolar o útero por fora, evitando a entrada de microrganismos que poderiam comprometer a possível gravidez. O metaestro começa quando a fêmea deixa de aceitar a montaria do macho e termina quando há um CL funcional bem estabelecido. Este estágio corresponde ao período de transição entre a dominância estrogênica e o aumento das concentrações de progesterona. Nesse estágio, as concentrações de FSH são aumentadas pela queda repentina de estradiol e inibina após a ovulação, o que permite o recrutamento da primeira onda folicular. Nesta fase, o ovário contém o corpo hemorrágico, a partir do qual se desenvolverá o CL (figura 10). O corpo hemorrágico tem meia-vida muito curta, pois as células que compõem suas paredes iniciam sua luteinização imediatamente após ou mesmo antes da ovulação. -/- Figura 10: ovários bovinos. Corpo hemorrágico (CH); folículos (F) e corpo lúteo (CL). -/- O diestro, por sua vez, constitui a etapa mais longa do ciclo estral e é caracterizado por um CL que se encontra em sua atividade secretora máxima. Somente no final dessa fase, e se não houver fecundação, o CL sofre luteólise; caso contrário, o CL é mantido de forma a preservar a gestação, prolongando um estado fisiológico semelhante ao do diestro. A imagem 11 esquematiza o ciclo estral da vaca, eventos ovarianos e endócrinos, bem como a duração das etapas do ciclo estral. Nessa fase, a progesterona atinge suas concentrações máximas e exerce efeito negativo na liberação de LH, pois inibe a formação de receptores de GnRH nos gonadotropos hipofisários, bem como a secreção de GnRH pelo hipotálamo. Além disso, observam-se aumentos repetidos da secreção de FSH com o consequente aumento do desenvolvimento folicular e das concentrações plasmáticas de estradiol e inibina. No entanto, os folículos que começam seu desenvolvimento, não conseguem completar sua maturação e sofrem regressão (ondas foliculares). A égua é a única fêmea doméstica que pode ovular naturalmente durante a fase lútea, com uma incidência de ovulação de 10-25% nesta fase. Figura 11: etapas, estruturas ovarianas e endocrinologia do ciclo estral da vaca. Fonte: RANGEL, 2018. -/- No final do diestro, os estrogênios sensibilizam o endométrio, de modo que as células epiteliais formam os receptores de ocitocina. Após uma primeira secreção de ocitocina da neurohipófise e secreções subsequentes originadas do corpo lúteo, um mecanismo de feedback positivo é iniciado para a secreção de PGF2α. O papel da PGF2α é destruir o CL quando não houver fertilização. Deve-se considerar que para o útero ser capaz de produzir PGF2α deve haver um período prévio de exposição à progesterona, durante o qual aumenta o conteúdo de precursores das prostaglandinas no endométrio, como o ácido araquidônico (ácido graxo C20H32O2). O anestro é considerado como um período de inatividade reprodutiva, mesmo quando continua havendo atividade hormonal e desenvolvimento folicular, uma vez que o estímulo é insuficiente para que ocorra a maturação folicular e a ovulação. Ao longo desta fase não haverá alterações comportamentais ou morfológicas nas fêmeas. Nas espécies estacionais ou sazonais, o anestro é muito importante, pois limita a estação reprodutiva de forma que os partos ocorram na época do ano que pode ser mais favorável para a sobrevivência dos filhotes. Em espécies poliéstricas contínuas, o anestro aparecerá em casos de processos fisiológicos como gestação ou amamentação, ou devido a condições patológicas que interrompem a ciclicidade. Em caninos, o anestro é considerado mais uma fase do ciclo estral (figura 12), e é o estágio de transição entre o diestro de um ciclo e o proestro do próximo; na verdade, o anestro é a fase mais longa do ciclo nessa espécie, pois pode durar de 4 a 10 meses, dependendo do indivíduo. Em algumas espécies de animais domésticos, o anestro pode ocorrer pós-parto. O interestro é uma fase de repouso entre as ondas foliculares e é característica do ciclo estral de espécies cuja ovulação é induzida, como os felinos e camelídeos, por exemplo, a lhama e a alpaca. Ao longo desta fase, não há comportamento sexual. Sua apresentação se deve ao fato de a monta não ter ocorrido ou de não ter sido capaz de induzir a ovulação, de modo que os folículos ovarianos regridem, dando origem a um novo recrutamento folicular. No caso dos felinos, foi relatado que até 50% das cópulas simples são insuficientes para causar ovulação. -/- Figura 12: etapas do ciclo estral da cadela. A ovulação ocorre dois dias após o início do cio. Fonte: RANGEL, 2018. -/- • _DURAÇÃO DOS CICLOS ESTRAIS E PARTICULARIDADES POR ESPÉCIE -/- As variações na duração do ciclo estral e as fases presentes entre as diferentes espécies domésticas são indicadas na tabela 2. Em particular, existe uma grande variação entre os indivíduos dependendo da duração das fases do ciclo estral em caninos e felinos, sendo difícil precisar sua duração, já que no caso da cadela o anestro é parte integrante do ciclo; na gata, a duração do ciclo anovulatório é diferente daquele em que ocorreu a ovulação. Assim, em um ciclo anovulatório, a gata pode manifestar períodos de estro de sete dias em média, seguidos de 2 a 19 dias sem estro (período denominado interestro), que são continuados com outro período de estro. Quando ocorre a ovulação e não é fértil, surge uma fase lútea de 35 a 37 dias e às vezes demora mais 35 dias para o animal apresentar um novo estro. Em cadelas, não há estágio de metaestro propriamente dito, pois a ovulação ocorre no início do estro, de forma que, ao término do comportamento sexual, os corpos lúteos já estão formados. Da mesma forma, as gatas não apresentam este estágio, portanto, se ocorrer ovulação, a fase de estro é imediatamente seguida pela fase diestro (figura 13). Figura 13: etapas e endocrinologia do ciclo estral da gata. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Tabela 2: Duração do ciclo estral e suas fases nas diferentes espécies domésticas Espécie Ciclo (dias) Proestro (dias) Estro Metaestro (dias) Diestro (dias) Interestro (dias) Anestro Bovina 21 (17-24) 2 a 3 8-18 h 3 a 5 12 a 14 - Pós-parto (vacas de leite) Lactacional (vacas de corte) Ovina 17 (13-19) 2 24-36 h 2 a 3 12 - Estacional Caprina 21 2 a 3 36 h (24-48) 3 a 5 8 a 15 - Estacional Suína 21 (17-25) 2 24-72 h 2 14 - Lactacional Equina 21 (15-26) - 4-7 d - 14 a 15 - Estacional Canina - 9 (3-20) 9 d (3-20) - 63 ± 5 em gestantes 70 a 80 em vazias - 4 a 10 meses Felina - 1 a 2 7 d (2-19) - 35 a 37 8 (2-19) Estacional (30-90 d) Onde: d = dias. h = horas. -/- O ciclo estral das éguas é dividido apenas em duas fases, folicular e lútea; às vezes também conhecido como estro e diestro, respectivamente (figura 14). No caso de bovinos, a ovulação ocorre durante a fase de metaestro, entre quatro e 16 horas após o término do estro, ou de 30 a 36 horas após o início do estro (figura 15). Uma vez que a ovulação ocorre, e como consequência da queda repentina nas concentrações de estradiol, algumas vacas podem ter uma secreção vulvar sanguinolenta (figura 16). -/- Figura 14: endocrinologia do ciclo estral da égua. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Figura 15: duração das etapas do ciclo estral das vacas. A ovulação ocorre no metaestro ou de 4 a 16 horas depois do término do cio. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Figura 16: secreção vulvar sanguinolenta em vaca no estágio de metaestro • ___DESENVOLVIMENTO FOLICULAR -/- Embora o desenvolvimento folicular que leva à ovulação ocorra na fase folicular do ciclo estral e desempenhe um papel essencial no controle do ciclo, durante a fase lútea também ocorre o desenvolvimento folicular, mas os folículos não conseguem realizar sua maturação final e ovulação; mesmo em animais pré-púberes e em animais em anestro, há crescimento folicular. Por isso o desenvolvimento folicular é considerado um processo constante e dinâmico. As fêmeas têm certo número de folículos e ovócitos desde o nascimento, que em geral excede consideravelmente o número de oócitos que serão ovulados ao longo de suas vidas. Aproximadamente 90% dos folículos ovarianos começam a crescer, mas não ovulam e regridem, fato conhecido como atresia folicular. Estima-se que a atresia ocorra em qualquer época de desenvolvimento, mas é mais comum nos estágios dependentes de gonadotrofinas. A razão pela qual as ondas foliculares se desenvolvem durante a fase lútea, culminando na atresia, é que a progesterona produzida pelo corpo lúteo inibe a pulsação de LH. Assim, os folículos dominantes não obtêm suprimento suficiente desse hormônio para completar seu crescimento e ovular, causando sua regressão. Quando os folículos sofrem atresia, cessa a produção de estradiol e inibina, retomando a secreção de FSH, iniciando um novo recrutamento folicular. No final do período de diestro, quando as concentrações de progesterona começam a diminuir devido à luteólise, os estrogênios foliculares estimulam a secreção de LH, que fornece suporte suficiente para o crescimento e maturação dos folículos até que a ovulação seja desencadeada. -/- • ___OVULAÇÃO -/- A ovulação ocorre graças a um processo de remodelação, adelgaçamento e ruptura da parede folicular ao nível do estigma, que é uma área de tecido desprovida de vascularização, que se forma na superfície do folículo ovulatório (figura 17). Nas espécies domésticas, o folículo pode se desenvolver e ovular em qualquer parte da superfície do ovário, com exceção dos equinos, nos quais, devido à conformação anatômica característica do ovário desta espécie, a ovulação sempre ocorre ao nível da fossa de ovulação. O pico de LH que precede a ovulação estimula a síntese e a liberação local de PGE₂ e PGF₂α, bem como o início da produção de progesterona pelas células foliculares. Junto com o pico pré-ovulatório de LH, ocorre aumento da quantidade de fluido folicular, graças ao aumento da permeabilidade vascular da teca (ação estimulada em conjunto com a PGE₂) e ao aumento do suprimento sanguíneo no período pré-ovulatório; entretanto, a pressão intrafolicular não aumenta porque a parede do folículo está distendida. -/- Figura 17: ruptura do estigma folicular durante o processo de ovulação. Fonte: Internet. -/- A ovulação começa com um enfraquecimento da parede folicular, porque a PGF₂α causa a liberação de enzimas lisossomais das células da granulosa do folículo pré-ovulatório. O aumento local da progesterona faz com que as células da teca interna sintetizem colagenase, uma enzima que cliva as cadeias de colágeno do tecido conjuntivo, enfraquecendo a túnica albugínea que constitui a parede folicular. À medida que a parede enfraquece, forma o estigma - projeção avascular - na região apical, o que indica que a ovulação está se aproximando. O estigma é o local onde o folículo se rompe, permitindo a liberação do oócito, que sai envolto pelas células da coroa irradiada e acompanhado pelo fluido contido no antro folicular. -/- • ___CORPO LÚTEO -/- Após a ovulação, as células que permanecem na cavidade folicular desenvolvem um CL, que é considerado uma glândula temporária; sua função essencial é a produção hormonal e só está presente durante o diestro, na gestação e em algumas patologias como a piometra. A luteinização, ou formação do CL, é mediada principalmente pelo LH; no entanto, outros hormônios também estão envolvidos, como o hormônio do crescimento (GH). Assim, o tratamento com GH em animais hipofisectomizados foi encontrado para restaurar a função normal do CL; enquanto em espécies como roedores e caninos, a formação do CL é induzida e mantida pela prolactina, hormônio que não participa com essa finalidade no caso dos ruminantes. Durante a luteinização, os remanescentes das células da granulosa se diferenciam em grandes células lúteas, que são capazes de secretar progesterona continuamente (basal), e possuem grânulos secretores responsáveis pela produção e liberação de ocitocina e relaxina, esta última durante a gestação de algumas espécies. Enquanto as células da teca formam as pequenas células lúteas, que não secretam ocitocina e produzem progesterona em resposta ao LH (tônico). O corpo lúteo é, finalmente, constituído de células luteais grandes e pequenas, fibroblastos, células mioides, células endoteliais e células do sistema imunológico. Outro fator importante para o processo de luteinização é a formação de uma rede vascular, essencial para aumentar o fluxo sanguíneo para o CL. A referida formação vascular é mediada principalmente por dois fatores, fator de crescimento de fibroblastos (FGF), que no estágio inicial do desenvolvimento lúteo estimula a proliferação de células endoteliais pela ação de LH, e fator de crescimento endotélio-vascular (VEGF) que promove a invasão de células endoteliais para a camada de células da granulosa e a organização e manutenção da microvasculatura do CL. A luteólise é um processo essencial para retomar a ciclicidade das fêmeas. Sucede ao final do diestro quando não ocorre a fecundação e consiste na desintegração funcional e estrutural do CL. O primeiro refere-se à queda nas concentrações de progesterona, enquanto o segundo abrange a regressão anatômica da estrutura lútea e a recuperação do tamanho normal do ovário. A desintegração funcional, com a consequente queda nas concentrações de progesterona, ocorre antes que a regressão estrutural seja observada. Caso ocorra a gestação, a vida do CL é prolongada, visto que existem mecanismos que o resgatam de sua regressão. Durante o diestro, a progesterona produzida pelo CL bloqueia inicialmente a ação do estradiol e da ocitocina. Para esse último, causa uma redução no número de receptores de ocitocina endometrial, modificando sua estrutura. Desta forma, não é possível estabelecer um feedback positivo entre a ocitocina e a PGF₂α, que será responsável pela luteólise. No entanto, à medida que o diestro progride, a progesterona esgota seus próprios receptores, de modo que, no final desse estágio, ela perde a capacidade de inibir os receptores de ocitocina. O estradiol ativa, então, o centro de geração de pulso de ocitocina no hipotálamo e começa a induzir o endométrio tanto a formação de seus próprios receptores como os da ocitocina. A ocitocina e o estradiol trabalham juntos para aumentar a atividade e a concentração das enzimas envolvidas na síntese de PGF2α: a fosfolipase (enzima responsável pela liberação de ácido araquidônico de fosfolipídios da membrana celular) e a prostaglandina sintetase (enzima responsável pela transformação do ácido araquidônico em prostaglandina). Dessa forma, a ocitocina hipotalâmica, liberada de forma pulsátil pela neurohipófise, estimula inicialmente a síntese e secreção de PGF2α através do endométrio. A PGF2α possui receptores em grandes células do CL, que aumentam seu número à medida que o ciclo estral progride. Assim, quando a PGF2α endometrial atinge o ovário provoca a liberação de ocitocina lútea, desencadeando um mecanismo local de feedback positivo, que agindo no endométrio aumenta a secreção de PGF2α. Este circuito continua até que se alcance uma frequência de pulsos de PGF2α de aproximadamente cinco pulsos em 24 h, uma frequência que é capaz de desencadear a luteólise. Em equinos, o CL não produz ocitocina; no entanto, as células endometriais os produzem, então a secreção por PGF2α depende do estímulo da ocitocina que vem desta última fonte e da hipófise. Ressalte-se que o CL deve atingir certo grau de maturidade para que possa ser receptivo à ação da PGF2α. Isso é conseguido através da formação de receptores para a PGF2α e desenvolvendo a capacidade de expressar a prostaglandina sintetase, de modo que o CL requer para produzir PGF2α na forma autócrina para atingir a lise. As células endoteliais e as células imunes, típicas do CL, também intervêm no processo de luteólise estrutural. As células endoteliais secretam proteína quimiotática de monócitos (MCP-1), para recrutar macrófagos que migram através do epitélio vascular que foi sensibilizado pela PGF2α. Os macrófagos ativados secretam o fator necrose tumoral alfa (TNFα) que atua sobre as células do corpo lúteo causando apoptose celular. A PGF2α também participa da luteólise funcional, inibindo a síntese de progesterona e reduzindo a síntese e fosforilação da proteína responsável pelo transporte de colesterol para a mitocôndria (StAR). Além disso, a PGF2α induz a produção de endotelina-1 (ET1) pelas células endoteliais encontradas no corpo lúteo, as quais contribuem para uma redução na síntese de progesterona. -/- • ___FATORES QUE AFETAM O CICLO ESTRAL -/- A apresentação dos ciclos estrais é natural e impreterível; no entanto pode ser afetada por fatores ambientais como o fotoperíodo, e fatores específicos do indivíduo como a sociabilidade e amamentação, além dos fatores de manejo como a nutrição e, consequentemente, o ECC das fêmeas e a endocrinologia (hormônios). Todos esses fatores serão explicados a seguir. -/- Fotoperíodo -/- O fotoperíodo é determinado pelo número de horas de luz do dia ao longo do ano e é considerado um dos fatores ambientais mais consistentes e repetíveis. A quantidade diária de horas-luz tem maior efeito nas espécies sazonais para determinar o início da atividade reprodutiva. No entanto, em espécies poliéstricas contínuas, variações anuais na ciclicidade também podem ser observadas, um exemplo disso é a acentuada sazonalidade nos nascimentos de búfalos e zebuínos. Da mesma forma, o momento em que uma bezerra ou leitão nasce afeta a idade em que atinge a puberdade, e a explicação para isso é que o fotoperíodo a que estão expostos impacta seu desenvolvimento. Assim, observou-se que uma maior quantidade de horas de luz do dia (suplementação de quatro horas por dia por cerca de dois meses) pode adiantar o início da puberdade em novilhas. -/- Amamentação -/- Em espécies como suínos e bovinos de corte, o anestro pós-parto é mantido pelo estímulo que a prole exerce sobre a mãe no momento da amamentação. Dessa forma, sob esses estímulos a fêmea deixará de apresentar cio enquanto estiver alimentando as crias (figura 18). Na ação de amamentação, pensa-se que participa o reconhecimento filial, onde intervêm a visão, o olfato e a audição. A verdade é que a participação de estímulos táteis é questionável, visto que foram realizados estudos nos quais a denervação da glândula mamária não antecipou o reinício da ciclicidade em fêmeas que amamentavam seus filhotes. O mecanismo pelo qual a amamentação afeta a atividade reprodutiva está relacionado a um aumento da sensibilidade do hipotálamo ao efeito inibitório do estradiol. Nisso intervêm os fatores como os opioides (endorfinas, encefalinas e dinorfinas) e os glicocorticoides. -/- Figura 18: na esquerda porca amamentando seus filhotes e a direita vaca com o bezerro no pé. -/- Nutrição -/- A função reprodutiva depende da existência de um consumo de energia superior ao necessário para manter as funções fisiológicas essenciais do corpo e as funções de produção, como termorregulação, locomoção, crescimento, manutenção celular ou lactação. Considera-se que o efeito da nutrição na atividade reprodutiva é maior nas fêmeas do que nos machos, devido a uma maior demanda de energia exigida pelas fêmeas para manter uma gestação do começo ao fim (figura 19). Quando o consumo de energia é insuficiente, a função reprodutiva é bloqueada para não comprometer as funções vitais. Desta forma, os animais pré-púberes que sofreram deficiências nutricionais durante o seu crescimento apresentam um atraso no início da sua atividade reprodutiva. Assim, existem sinais metabólicos ao nível do sistema nervoso central, como o IGF-I e a leptina, que indicam ao organismo o grau de desenvolvimento somático do indivíduo. Animais adultos que já iniciaram sua atividade reprodutiva também podem ser afetados pela nutrição, de forma que sua ciclicidade pode ser interrompida por perdas de peso corporal igual ou superior a 20%. Da mesma forma, o reinício da atividade ovariana pós-parto é retardado quando as fêmeas estão submetidas a dietas deficientes em proteínas, energia, minerais etc. -/- Figura 19: comparação das condições corporais em vacas leiteiras. À esquerda: uma vaca com uma condição corporal adequada, que está ciclando normalmente. À direita: vaca em péssimo estado corporal e, portanto, em anestro. -/- As deficiências nutricionais de energia e proteína não afetam diretamente os níveis circulantes de FSH em animais intactos, mas o efeito da desnutrição pode ser mascarado por feedback negativo dos hormônios ováricos sobre a secreção de FSH, uma vez que os animais ovariectomizados com uma boa condição corporal têm maiores concentrações de FSH que os de condição corporal pobre. Em contraste, a secreção de LH é altamente sensível a deficiências nutricionais e a mudanças na condição corporal. O diâmetro do folículo dominante é reduzido quando os animais estão a perder peso, o que se correlaciona com uma diminuição na produção de estradiol, o que diminui a secreção de LH e consequentemente é evitada a maturação folicular terminal e a ovulação, o que os animais entrarem em anestro. No pós-parto, a ciclicidade se recupera quando as concentrações basal e média de LH, bem como a sua frequência de secreção aumenta para exceder o nadir do balanço energético (este último é atingido quando o fornecimento de energia está no ponto mínimo e está excedido pelas exigências de mantença do organismo). O ECC possui relação direta com as taxas reprodutivas dos animais. Em bovinos um ECC ideal é entre 3,5 e 4,5 para o período reprodutivo. Com relação do ECC sobre o estro, estima-se que num rebanho de 100 vacas com ECC 2,5 cerca de 47 entram em cio, e dessas apenas 27 conseguem conceber. Por outro lado, no mesmo rebanho de 100 vacas, mas com ECC igual a 3, cerca de 62 vacas entram em cio normalmente e dessas 40 conseguem engravidar. Já com um ECC 3,5, 68 vacas entram em estro normalmente e dessas 46 conseguem engravidar. -/- Efeitos independentes de gonadotropinas -/- A importância das gonadotropinas no crescimento e maturação folicular já foi revisada neste trabalho; também deve ser mencionado que, além das gonadotropinas, existem outros fatores que podem intervir na regulação do desenvolvimento folicular e da ciclicidade. Um exemplo do anterior é o flushing: manejo nutricional que consiste na suplementação de uma fonte energética de rápida absorção, em que o aumento do número de folículos em desenvolvimento tem inicialmente um controle independente do eixo hipotálamo-hipófise-gonodal e é mediado por fatores que participam do controle do metabolismo energético do animal, que estão intimamente relacionados às mudanças nutricionais. Esses fatores incluem insulina, fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I) e hormônio do crescimento (GH). O IGF-I é secretado principalmente pelo fígado em resposta à estimulação do GH e é creditado na regulação de muitas das ações do GH, portanto, quando o GH é administrado, as concentrações de insulina e IGF-I estão aumentadas e um aumento no número de folículos ovarianos é observado em suínos, bovinos, caprinos e ovinos. O IGF-I, da mesma forma, modula a secreção de GH por um efeito de feedback negativo, de modo que no início do pós-parto, quando o animal está em balanço energético negativo, as concentrações de insulina e IGF-I diminuem, enquanto as de GH aumentam. A insulina e o IGF-I estimulam a proliferação e esteroidogênese das células da granulosa e da teca no folículo. Outro fator que interfere na manifestação da atividade reprodutiva é a quantidade de gordura corporal. -/- Fatores sociais (sociabilidade) -/- Existem diferentes interações sociais que são capazes de modificar o início da atividade reprodutiva durante o período de transição para a puberdade ou para a estação reprodutiva, ou ainda de sincronização e manifestação dos ciclos estrais. Entre os fatores sociais o efeito fêmea-fêmea foi bem documentado em pequenos ruminantes, onde a introdução de fêmeas ciclando (em cio) a um grupo de fêmeas em anestro estacional adianta a estação reprodutiva induzindo e sincronizando a ovulação. Quando as porcas pré-púberes, por outro lado, são alojadas em pequenos grupos de dois ou três animais, o início da puberdade é retardado em comparação com indivíduos alojados em grupos maiores. A bioestimulação das fêmeas através do contato com um macho é conhecida como efeito macho (figura 20). Foi determinado que imediatamente após a introdução do macho se inicia o desenvolvimento e maturação folicular como uma resposta a um aumento na secreção de LH. Esse efeito será explicado em próximos trabalhos de minha autoria. -/- Estresse -/- Em vários estudos, foi demonstrado que o estresse pode bloquear a ciclicidade, devido ao aumento nas concentrações de corticosteroides ou opioides que causam redução na resposta da hipófise ao GnRH. Alojamentos inadequados, um ambiente social adverso e deficiências no manejo são considerados condições estressantes. -/- Figura 20: efeito do macho sobre as fêmeas (suínos). -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- AURICH, Christine. Reproductive cycles of horses. Animal reproduction science, v. 124, n. 3-4, p. 220-228, 2011. AISEN, Eduardo G. Reprodução ovina e caprina. MedVet, 2008. BARTLEWSKI, Pawel M.; BABY, Tanya E.; GIFFIN, Jennifer L. Reproductive cycles in sheep. Animal reproduction science, v. 124, n. 3-4, p. 259-268, 2011. 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The science and practice of pig production. Blackwell Science Ltd, 1998. -/- FIXAÇÃO DO ASSUNTO -/- 1. Disserte sobre o papel do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal sobre o ciclo estral dos animais domésticos. -/- 2. Qual a importância do controle endócrino para a apresentação do estro? -/- 3. De acordo com a frequência do ciclo estral, como se classificam as vacas, porcas, éguas, gatas, cadelas, cabras e ovelhas? -/- 4. Defina e diferencia monoéstricas e poliéstricas. -/- 5. Um produtor possui fêmeas em primeiro cio, e deseja introduzi-las na vida reprodutiva. Explique por que não é ideal utilizar fêmeas em primeiro cio na vida reprodutiva? -/- 6. Quais são as etapas do ciclo estral? -/- 7. Defina e diferencia fase folicular e fase lútea. -/- 8. Defina e diferencie os tipos de ovulação e formação do corpo lúteo nas espécies domésticas? -/- 9. Quais os eventos ocorrem durante as fases proestro, estro, metaestro, diestro e inter-estro. -/- 10. Explique por que a égua possui ciclo diferente da vaca? -/- 11. Disserte e diferencie a endocrinologia do ciclo estral da cadela, da égua, da gata e da vaca? -/- 12. Fale sobre o desenvolvimento folicular durante o ciclo estral. -/- 13. Disserte sobre a ovulação das fêmeas domésticas. -/- 14. Defina e diferencie luteinização e luteólise. -/- 15. Disserte sobre os principais fatores que afetam a apresentação e manifestação do ciclo estral. -/- 16. Qual o papel da nutrição e do ECC sobre o ciclo estral? -/- 17. Defina e diferencie efeito fêmea-fêmea e efeito macho sobre a apresentação do estro nas fêmeas. -/- 18. Um produtor de ruminantes possui um rebanho de 10 bezerras, 10 cabritas e 10 cordeiras, todas com 1 mês de idade. Elabore um projeto reprodutivo para que essas fêmeas tenham seu primeiro parto após ciclos estrais normais e sem complicações. -/- Leve em consideração os fatores de idade ao primeiro cio ou a puberdade que é diferente entre as espécies, bem como aos fatores que podem afetar a manifestação do cio. (shrink)

Many believe that a suitably programmed computer could act for its own goals and experience feelings. I challenge this view and argue that agency, mental causation and qualia are all founded in the unique, homeostatic nature of living matter. The theory was formulated for coherence with the concept of an agent, neuroscientific data and laws of physics. By this method, I infer that a successful action is homeostatic for its agent and can be caused by a feeling - which does (...) not motivate as a force, but as a control signal. From brain research and the locality principle of physics, I surmise that qualia are a fundamental, biological form of energy generated in specialized neurons. Subjectivity is explained as thermodynamically necessary on the supposition that, by converting action potentials to feelings, the neural cells avert damage from the electrochemical pulses. In exchange for this entropic benefit, phenomenal energy is spent as and where it is produced - which precludes the objective observation of qualia. (shrink)

Our prominent definitions of cognition are too vague and lack empirical grounding. They have not kept up with recent developments, and cannot bear the weight placed on them across many different debates. I here articulate and defend a more adequate theory. On this theory, behaviors under the control of cognition tend to display a cluster of characteristic properties, a cluster which tends to be absent from behaviors produced by non-cognitive processes. This cluster is reverse-engineered from the empirical tests that (...) comparative psychologists use to determine whether a behavior was generated by a cognitive or a non-cognitive process. Cognition should be understood as the natural kind of psychological process that non-accidentally exhibits the properties assessed by these tests (as well as others we have not yet discovered). Finally, I review two plausible neural accounts of cognition's underlying mechanisms?one based in localization of function to particular brain regions and another based in the more recent distributed networks approach to neuroscience?which would explain why these properties non-accidentally cluster. While this notion of cognition may be useful for a number of debates, I here focus on its application to a recent crisis over the distinction between cognition and association in comparative psychology. (shrink)

In mental action there is no motor output to be controlled and no sensory input vector that could be manipulated by bodily movement. It is therefore unclear whether this specific target phenomenon can be accommodated under the predictive processing framework at all, or if the concept of “active inference” can be adapted to this highly relevant explanatory domain. This contribution puts the phenomenon of mental action into explicit focus by introducing a set of novel conceptual instruments and developing a first (...) positive model, concentrating on epistemic mental actions and epistemic self-control. Action initiation is a functionally adequate form of self-deception; mental actions are a specific form of predictive control of effective connectivity, accompanied and possibly even functionally mediated by a conscious “epistemic agent model”. The overall process is aimed at increasing the epistemic value of pre-existing states in the conscious self-model, without causally looping through sensory sheets or using the non-neural body as an instrument for active inference. (shrink)

Metacognition is the capacity to evaluate the success of one's own cognitive processes in various domains; for example, memory and perception. It remains controversial whether metacognition relies on a domain-general resource that is applied to different tasks or if self-evaluative processes are domain specific. Here, we investigated this issue directly by examining the neural substrates engaged when metacognitive judgments were made by human participants of both sexes during perceptual and memory tasks matched for stimulus and performance characteristics. By comparing (...) patterns of fMRI activity while subjects evaluated their performance, we revealed both domain-specific and domain-general metacognitive representations. Multivoxel activity patterns in anterior prefrontal cortex predicted levels of confidence in a domain-specific fashion, whereas domain-general signals predicting confidence and accuracy were found in a widespread network in the frontal and posterior midline. The demonstration of domain-specific metacognitive representations suggests the presence of a content-rich mechanism available to introspection and cognitive control. (shrink)

Abstract: The COVID-19 pandemic has posed unprecedented challenges to global healthcare systems, necessitating accurate and timely forecasting of cases for effective mitigation strategies. In this research paper, we present a novel approach to predict COVID-19 cases using Artificial Neural Networks (ANNs), harnessing the power of machine learning for epidemiological forecasting. Our ANNs-based forecasting model has demonstrated remarkable efficacy, achieving an impressive accuracy rate of 97.87%. This achievement underscores the potential of ANNs in providing precise and data-driven insights into the (...) dynamics of the pandemic. However, this paper underscores the critical importance of a comprehensive evaluation beyond accuracy, including metrics such as sensitivity, specificity, and the area under the ROC curve (AUC-ROC), to assess the model's performance robustness. The research paper offers detailed insights into the architecture of the ANN model, encompassing critical hyperparameters, data preprocessing techniques, and regularization strategies employed to optimize model accuracy. Ethical considerations surrounding data privacy and potential biases within the COVID-19 dataset are also addressed. While the achieved accuracy is a significant milestone, this study underscores the dynamic and evolving nature of the pandemic, necessitating continuous model refinement and validation. Furthermore, it emphasizes the importance of considering false positives and false negatives in the context of public health decision-making. In conclusion, this research contributes to the arsenal of tools available for pandemic management by showcasing the potential of ANNs in COVID-19 case forecasting. It encourages ongoing exploration and adaptation of predictive models to enhance their applicability in real-world public health scenarios, ultimately contributing to more effective pandemic control and response efforts. (shrink)

Purpose of review: What is the relationship between rationality and mental health? By considering the psychological literature on depressive realism and unrealistic optimism it was hypothesized that, in the context of judgments about the self, accurate cognitions are psychologically maladaptive and inaccurate cognitions are psychologically adaptive. Recent studies recommend being cautious in drawing any general conclusion about style of thinking and mental health. Recent findings: Recent investigations suggest that people with depressive symptoms are more accurate than controls in tasks involving (...) time perception and estimates of personal circumstances, but not in other tasks. Unrealistic optimism remains a robust phenomenon across a variety of tasks and domains, and researchers are starting to explore its neural bases. However, the challenge is to determine to what extent and in what way unrealistic optimism is beneficial. Summary: We should revisit the hypothesis that optimistic cognitions are psychologically adaptive, whereas realistic thinking is not. Realistic beliefs and expectations can be conducive to wellbeing and good functioning, and wildly optimistic cognitions have considerable psychological costs. (shrink)

This selective review explores biologically inspired learning as a model for intelligent robot control and sensing technology on the basis of specific examples. Hebbian synaptic learning is discussed as a functionally relevant model for machine learning and intelligence, as explained on the basis of examples from the highly plastic biological neural networks of invertebrates and vertebrates. Its potential for adaptive learning and control without supervision, the generation of functional complexity, and control architectures based on self-organization is (...) brought forward. Learning without prior knowledge based on excitatory and inhibitory neural mechanisms accounts for the process through which survival-relevant or task-relevant representations are either reinforced or suppressed. The basic mechanisms of unsupervised biological learning drive synaptic plasticity and adaptation for behavioral success in living brains with different levels of complexity. The insights collected here point toward the Hebbian model as a choice solution for “intelligent” robotics and sensor systems. Keywords: Hebbian learning; synaptic plasticity; neural networks; self-organization; brain; reinforcement; sensory processing; robot control . (shrink)

Despite the seemingly neutral vantage of using nature for widely-distributed computational purposes, neither post-biological nor post-humanist teleology simply concludes with the real "end of nature" as entailed in the loss of the specific ontological status embedded in the identifier "natural." As evinced by the ecological crises of the Anthropocene—of which the 2019 Brazil Amazon rainforest fires are only the most recent—our epoch has transfixed the “natural order" and imposed entropic artificial integration, producing living species that become “anoetic,” made to serve (...) as automated exosomatic residues, or digital flecks. I further develop Gilles Deleuze’s description of control societies to upturn Foucauldian biopower, replacing its spacio-temporal bounds with the exographic excesses in psycho-power; culling and further detailing Bernard Stiegler’s framework of transindividuation and hyper-control, I examine how becoming-subject is predictively facilitated within cognitive capitalism and what Alexander Galloway terms “deep digitality.” Despite the loss of material vestiges qua virtualization—which I seek to trace in an historical review of industrialization to postindustrialization—the drive-based and reticulated "internet of things" facilitates a closed loop from within the brain to the outside environment, such that the aperture of thought is mediated and compressed. The human brain, understood through its material constitution, is susceptible to total datafication’s laminated process of “becoming-mnemotechnical,” and, as neuroplasticity is now a valid description for deep-learning and neural nets, we are privy to the rebirth of the once-discounted metaphor of the “cybernetic brain.” Probing algorithmic governmentality while posing noetic dreaming as both technical and pharmacological, I seek to analyze how spirit is blithely confounded with machine-thinking’s gelatinous cognition, as prosthetic organ-adaptation becomes probabilistically molded, networked, and agentially inflected (rather than simply externalized). (shrink)

The debate about the ethical implications of Artificial Intelligence dates from the 1960s :741–742, 1960; Wiener in Cybernetics: or control and communication in the animal and the machine, MIT Press, New York, 1961). However, in recent years symbolic AI has been complemented and sometimes replaced by Neural Networks and Machine Learning techniques. This has vastly increased its potential utility and impact on society, with the consequence that the ethical debate has gone mainstream. Such a debate has primarily focused (...) on principles—the ‘what’ of AI ethics —rather than on practices, the ‘how.’ Awareness of the potential issues is increasing at a fast rate, but the AI community’s ability to take action to mitigate the associated risks is still at its infancy. Our intention in presenting this research is to contribute to closing the gap between principles and practices by constructing a typology that may help practically-minded developers apply ethics at each stage of the Machine Learning development pipeline, and to signal to researchers where further work is needed. The focus is exclusively on Machine Learning, but it is hoped that the results of this research may be easily applicable to other branches of AI. The article outlines the research method for creating this typology, the initial findings, and provides a summary of future research needs. (shrink)

How can we explain the intentional nature of an expert’s actions, performed without immediate and conscious control, relying instead on automatic cognitive processes? How can we account for the differences and similarities with a novice’s performance of the same actions? Can a naturalist explanation of intentional expert action be in line with a philosophical concept of intentional action? Answering these and related questions in a positive sense, this dissertation develops a three-step argument. Part I considers different methods of explanations (...) in cognitive neuroscience (Bennett & Hacker’s philosophical, conceptual analysis; Marr’s three levels of explanation; Neural Correlates of Consciousness research; mechanistic explanation), defending ‘mechanistic explanation’ as a method that provides the necessary tools for integrating interdisciplinary insights into human action. Furthermore, a dynamic, explanatory mechanism allows the assessment of the impact of learning and development on expert action in a valuable way that other methods don’t. Part II continues by scrutinizing several cognitive neuroscientific theories of learning and development (neuroconstructivism; dual-processing theories; simulation theory; extended mind/cognition hypothesis), arguing for the complex interactions between different types of processing and different action representations involved in expert action performances. Moreover, according to our discussion of a particular ‘simulation theory’ these interactions can be influenced in several ways with the use of language, allowing an agent to configure a specific action representation for performance at a later stage. The results of Parts I and II are then applied in Part III to a parallel discussion of philosophical analyses of intentional action (discussing i.a. Frankfurt, Bratman, Pacherie and Ricoeur) and cognitive neuroscientific insights in it. Both approaches are found to converge in emphasizing the importance for an expert to develop stable patterns of actions that comply maximally not only with his intentions, but also with his motor expertise and with situational conditions. Consequently, his actions – automatic, or not – rely on this ‘sculpted space of actions’. (shrink)

Optogenetic techniques are described as “revolutionary” for the unprecedented causal control they allow neuroscientists to exert over neural activity in awake behaving animals. In this paper, I demonstrate by means of a case study that optogenetic techniques will only illuminate causal links between the brain and behavior to the extent that their error characteristics are known and, further, that determining these error characteristics requires comparison of optogenetic techniques with techniques having well known error characteristics and consideration of the (...) broader neural and behavioral context in which the targets of optogenetic interventions are situated. (shrink)

Light increment thresholds were measured on either side of one of the illusory contours of a white-on-black Kanizsa square and on the illusory contour itself. The data show that thresholds are elevated when measured on either side of the illusory border. These elevations diminish with increasing distance of the target spot from the white elements which induce the illusory figure. The most striking result, however, is that threshold elevations are considerably lower or even absent when the target is located on (...) the illusory contour itself. At an equivalent position in a control figure where no illusory contour is visible, such a threshold decrease does not occur. The present observations add empirical support to neural theories of illusory form perception. (shrink)