Background: The use of digital technology in higher education is overwhelmingly positively assessed in most recent research literature. While some literature indicates certain challenges in this regard, in general, the emphasis is on an encouragement and promotion of digital technology in higher education. While we recognised the positive potential of the use of digital technology in higher education, we were cautious of an instrumentalist and disembodied understanding of (digital) technology and its potential impact on higher education – as a sector (...) of education and as a body of students. Aim: To re-conceptualise the way in which technology is understood for its use in the higher education sector, as is argued, would be of benefit for transformation in higher education. Setting: South African Higher Education sector. Methods: Phenomenology of embodiment. Results: An embodied understanding of technology through the embodied phenomenology of Merleau-Ponty and an explication of its potential for transformation in higher education via the working concept of the Embodied Screen leads to a full understanding of the student as embodied and socially-embedded individual. Conclusion: A more holistic and embodied understanding of digital technology serves to supplement transformation in higher education, especially if transformation is itself understood in concrete social and bodily terms as is the case in the South African context. (shrink)

The Cell Ontology (CL) is designed to provide a standardized representation of cell types for data annotation. Currently, the CL employs multiple is_a relations, defining cell types in terms of histological, functional, and lineage properties, and the majority of definitions are written with sufficient generality to hold across multiple species. This approach limits the CL’s utility for cross-species data integration. To address this problem, we developed a method for the ontological representation of cells and applied this method to develop a (...) dendritic cell ontology (DC-CL). DC-CL subtypes are delineated on the basis of surface protein expression, systematically including both species-general and species-specific types and optimizing DC-CL for the analysis of flow cytometry data. This approach brings benefits in the form of increased accuracy, support for reasoning, and interoperability with other ontology resources. 104. Barry Smith, “Toward a Realistic Science of Environments”, Ecological Psychology, 2009, 21 (2), April-June, 121-130. Abstract: The perceptual psychologist J. J. Gibson embraces a radically externalistic view of mind and action. We have, for Gibson, not a Cartesian mind or soul, with its interior theater of contents and the consequent problem of explaining how this mind or soul and its psychological environment can succeed in grasping physical objects external to itself. Rather, we have a perceiving, acting organism, whose perceptions and actions are always already tuned to the parts and moments, the things and surfaces, of its external environment. We describe how on this basis Gibson sought to develop a realist science of environments which will be ‘consistent with physics, mechanics, optics, acoustics, and chemistry’. (shrink)

Throughout the biological and biomedical sciences there is a growing need for, prescriptive ‘minimum information’ (MI) checklists specifying the key information to include when reporting experimental results are beginning to find favor with experimentalists, analysts, publishers and funders alike. Such checklists aim to ensure that methods, data, analyses and results are described to a level sufficient to support the unambiguous interpretation, sophisticated search, reanalysis and experimental corroboration and reuse of data sets, facilitating the extraction of maximum value from data sets (...) them. However, such ‘minimum information’ MI checklists are usually developed independently by groups working within representatives of particular biologically- or technologically-delineated domains. Consequently, an overview of the full range of checklists can be difficult to establish without intensive searching, and even tracking thetheir individual evolution of single checklists may be a non-trivial exercise. Checklists are also inevitably partially redundant when measured one against another, and where they overlap is far from straightforward. Furthermore, conflicts in scope and arbitrary decisions on wording and sub-structuring make integration difficult. This presents inhibit their use in combination. Overall, these issues present significant difficulties for the users of checklists, especially those in areas such as systems biology, who routinely combine information from multiple biological domains and technology platforms. To address all of the above, we present MIBBI (Minimum Information for Biological and Biomedical Investigations); a web-based communal resource for such checklists, designed to act as a ‘one-stop shop’ for those exploring the range of extant checklist projects, and to foster collaborative, integrative development and ultimately promote gradual integration of checklists. (shrink)

The National Center for Biomedical Ontology is now in its seventh year. The goals of this National Center for Biomedical Computing are to: create and maintain a repository of biomedical ontologies and terminologies; build tools and web services to enable the use of ontologies and terminologies in clinical and translational research; educate their trainees and the scientific community broadly about biomedical ontology and ontology-based technology and best practices; and collaborate with a variety of groups who develop and use ontologies and (...) terminologies in biomedicine. The centerpiece of the National Center for Biomedical Ontology is a web-based resource known as BioPortal. BioPortal makes available for research in computationally useful forms more than 270 of the world's biomedical ontologies and terminologies, and supports a wide range of web services that enable investigators to use the ontologies to annotate and retrieve data, to generate value sets and special-purpose lexicons, and to perform advanced analytics on a wide range of biomedical data. (shrink)

Abstract: In this paper an Artificial Neural Network (ANN) model, for predicting the Letters from twenty dissimilar fonts for each letter. The character images were, initially, based on twenty dissimilar fonts and each letter inside these twenty fonts was arbitrarily distorted to yield a file of 20,000 distinctive stimuli. Every stimulus was transformed into 16 simple numerical attributes (arithmetical moments and edge amounts) which were then ascended to be suitable into a range of numeral values from 0 to 15. We (...) naturally chose, arbitrarily, 1,000 distinctive stimuli for this research. We made certain that the scattering remnants the similar after selecting the one thousand stimuli. In this research, a neural network tool (Just NN) was used for the purpose of predicting to classify every of a huge number of black and white four-sided pixel displays as one of the 26 capital letters in the English language. (shrink)

This review-essay considers two books by David Brezis and Hannah E. Hashkes, and discusses their significance for exploring the philosophical links between Jewish thought and classical American pragmatism.

We compare the definition of virtue in philosophy with the definition and operationalization of virtue in psychology. We articulate characteristics that virtue is presented as possessing in the perennial western philosophical tradition. Virtues are typically understood as (a) dispositional (b) deep-seated (c) habits (d) that contribute to flourishing and (e) that produce activities with the following three features: they are (f) done well, (g) not done poorly, and (h) in accordance with the right motivation and reason. We form a definition (...) from these characteristics and defend our exclusion of some other characteristics from the definition. Using our definition as a rubric, we evaluate conceptions of virtue in psychology, showing how many fall short at operationalizing at least one component of the philosophical notion of virtue. (shrink)

Berkeley argues that claims about divine predication (e.g., God is wise or exists) should be understood literally rather than analogically, because like all spirits (i.e., causes), God is intelligible only in terms of the extent of his effects. By focusing on the harmony and order of nature, Berkeley thus unites his view of God with his doctrines of mind, force, grace, and power, and avoids challenges to religious claims that are raised by appeals to analogy. The essay concludes by showing (...) how a letter, supposedly by Berkeley, to Peter Browne ("discovered" in 1969 by Berman and Pittion) is, in fact, by John Jackson (1686-1763), controversial theologian and friend of Samuel Clarke. (shrink)

This is the proceedings of the "1st Turkish Conference on AI and ANNs," K. Oflazer, V. Akman, H. A. Guvenir, and U. Halici (editors). The conference was held at Bilkent University, Bilkent, Ankara on 25-26 June 1992. -/- Language of contributions: English and Turkish.

The Qurʾānic term, ‘ẓann,’ is usually understood and translated as conjecture. However, I argue that the Qurʾān uses ‘ẓann’ to mean dogmatic zeal or, in other words, being zealous to a certain belief. For conjecture, the Qurʾān uses the root ‘ḥ-s-b,’ such as, ‘ayaḥsabu.’ Although the Qurʾān may criticize some people's conjectures, it does not criticize the act of formulating opinions with the root ‘ḥ-s-b.’ However, the Qurʾān does criticize the act of ‘ẓann.’ This further emphasizes the distinction between conjecture (...) and ‘ẓann,’ according to the Qurʾān. The main emphasis is that when the Qurʾān requires people to shun most ‘ẓann,’ it is argued that it is asking to shun zealous beliefs and dogmas, and it is not asking to shun the formulation of conjectures. The method used is philological, in which the cognates are analyzed in their contexts and compared with their uses in the Qurʾān. Defining ‘ẓann’ as dogmatic zeal rather than conjecture has far-reaching implications in understanding Qurʾānic epistemology and the epistemic process it expects its audience to have. (shrink)

In this book I show that science suffers from a damaging but rarely noticed methodological disease, which I call rationalistic neurosis. It is not just the natural sciences which suffer from this condition. The contagion has spread to the social sciences, to philosophy, to the humanities more generally, and to education. The whole academic enterprise, indeed, suffers from versions of the disease. It has extraordinarily damaging long-term consequences. For it has the effect of preventing us from developing traditions and institutions (...) of learning rationally devoted to helping us learn how to make progress towards a wiser, more civilized world. On our fragile earth, overcrowded, fraught with injustice, inequality and conflict, menaced by unprecedented and terrifying technological and industrial means for change and destruction, we urgently need to acquire a little more wisdom and civilization if we are to avoid repeating horrors of the kind suffered by so many during the 20th century (and already suffered by many in the first few years of the 21st century). We can ill afford to have in our hands instruments of learning botched and bungled from the standpoint of helping us learn how to live more wisely. It may seem scarcely credible that something as important as our institutions of learning can suffer from wholesale, structural defects. Why has this not been noticed before? Why have not armies of scientists and scholars appreciated the point and, long ago, put the matter right? The answer will emerge as my argument unfolds. I will show that one of the most damaging features of rationalistic neurosis is that it has built-in methodological and institutional mechanisms which effectively conceal that anything is wrong. But there is also an immediately obvious reason: specialization, and the resulting fragmentation of academia, has resulted in a situation in which hardly anyone takes responsibility for the overall ideals, the overall aims and methods, of academic inquiry. Academics, these days, are specialists, furiously trying to keep abreast of developments in their own specialist fields. They have no time, and no inducement, to lift their eyes from their particular disciplines, and look at the whole endeavour. Science has long been under attack, at least since the Romantic movement. Blake objected to “Single vision & Newton’s sleep” and declared that “Art is the Tree of Life... Science is the Tree of Death”. Keats lamented that science will “clip an Angel’s wings” and “unweave a rainbow”. Whereas the Enlightenment had valued science and reason as tools for the liberation of humanity, Romanticism found science and reason oppressive and destructive, and instead valued art, imagination, inspiration, individual genius, emotional and motivational honesty rather than careful attention to objective fact. Much subsequent opposition to science stems from, or echoes, the Romantic opposition of Blake, Wordsworth, Keats and many others. There is the movement Isaiah Berlin has described as the “Counter-Enlightenment” (Berlin, 1979, ch. 1). There is existentialism, with its denunciation of the tyranny of reason, its passionate affirmation of the value and centrality of irrationality in human life, from Dostoevsky, Kierkegaard and Nietzsche to Heidegger and Sartre (see, for example, Barrett, 1962). There is the attack on Enlightenment ideals concerning science and reason undertaken by the Frankfurt school, by postmodernists and others, from Horkheimer and Adorno to Lyotard, Foucault, Habermas, Derrida, MacIntyre and Rorty (see Gascardi, 1999). The soul-destroying consequences of valuing science and reason too highly is a persistent theme in literature: it is to be found in the works of writers such as D.H. Lawrence, Doris Lessing, Max Frisch, Y. Zamyatin. There is persistent opposition to modern science and technology, and to scientific rationality, often associated with the Romantic wing of the green movement, and given expression in such popular books as Marcuse’s One Dimensional Man, Roszak’s Where the Wasteland Ends, Berman’s The Reenchantment of the World and Appleyard’s Understanding the Present. There is the feminist critique of science and conceptions of science: see, for example, Fox Keller (1984) and Harding (1986). And there are the corrosive implications of the so-called “strong programme” in the sociology of knowledge, and of the work of social constructivist historians of science, which depict scientific knowledge as a belief system alongside many other such conflicting systems, having no more right to claim to constitute knowledge of the truth than these rivals, the scientific view of the world being no more than an elaborate myth, a social construct (see Barnes and Bloor, 1981; Bloor, 1991; Barnes, Bloor and Henry, 1996; Shapin and Schaffer, 1985; Shapin, 1994; Pickering, 1984; Latour, 1987). This latter literature has provoked a counter-attack by scientists, historians and philosophers of science seeking to defend science and traditional conceptions of scientific rationality: see Gross and Levitt (1994), Gross, Levitt and Lewis (1996), and Koertge (1998). This debate between critics and defenders of science came abruptly to public attention with the publication of Alan Sokal’s brilliant hoax article ‘Transgressing the boundaries’ in a special issue of the cultural studies journal Social Text in 1996 entitled Science Wars: see Sokal and Bricmont (1998). What does this book have to contribute, given the above avalanche of criticism of science? The criticisms of science developed in this book are diametrically opposed to the above, in so far as the above criticisms oppose scientific rationality, seek to diminish or restrict its influence, or hold that it is unattainable. My central point is that we suffer, not from too much scientific rationality, but from not enough. What is generally taken to constitute scientific rationality is actually nothing of the kind. It is rationalistic neurosis, a characteristic, influential and damaging kind of irrationality masquerading as rationality. Science is damaged by being trapped within a widely upheld but severely defective philosophy of science; free science from this defective philosophy, provide it with a more intellectually rigorous philosophy, and it will flourish in both intellectual and humanitarian terms. And more generally, as we shall see, academic inquiry as a whole is damaged by being trapped within an intellectually defective philosophy of inquiry; free it from this defective philosophy, from its rationalistic neurosis, and it will flourish in intellectual and human terms. It is not reason that is damaging, but defective pretensions to reason — rationalistic neurosis —masquerading as reason. Thus what I seek to do here is the exact opposite of what all those who oppose science and scientific rationality do. I shall argue that Reason, the authentic article, arrived at by generalizing the progress-achieving methods of science, can have profoundly liberating and enriching consequences for all worthwhile, problematic aspects of life, and thus deserves to enter into every aspect of life. The bare bones of the argument of this book can be stated quite simply like this. Science cannot proceed without making the substantial metaphysical assumption that the universe is physically comprehensible (to some extent at least). But this conflicts with the orthodox view that in science everything is assessed impartially with respect to evidence, nothing being permanently assumed independently of evidence. So the metaphysical assumption of comprehensibility is repressed. Science pretends that no such assumption is made. But this damages science. For the assumption is substantial, influential and highly problematic. It needs to be made explicit within science so that it can be critically scrutinized, so that alternatives can be developed and considered. Pretending the assumption is not being made undermines the intellectual rigour of science, its intellectual value and success. And it does not stop there. For science also makes value assumptions. Quite properly, science is concerned to discover that which is of value. New factual knowledge devoid of all value (whether intellectual or practical) does not contribute to science. But the orthodox view of science holds that values have no place within science. As in the case of metaphysics, here too, science pretends that values have no role to play within the intellectual domain of science. And this damages science. For values are, if anything, even more influential and problematic than metaphysics (in influencing the direction of research). Here too, values need to be made explicit within science so that they can be scrutinized, so that alternatives can be developed and assessed. Pretending that values play no role within the intellectual domain damages science; both the intellectual and the practical aspects of science are adversely affected. Science fails to pursue those avenues of research that lie in the best interests of humanity. And it goes further. Science is pursued in a social, cultural, economic and political context. It is a part of various social, economic and political projects which seek to achieve diverse human objectives. But the idea that science is an integral part of humanitarian or political enterprises with political ends clashes, once again, with the official view of science that the aim of science is to improve factual knowledge. The political objectives of science are repressed. And, once again, this damages science. For, of course, the political objectives of science, like all our political objectives, are profoundly problematic. These need to be made explicit so that they can be scrutinized, so that alternatives can be developed and considered. The pretence that science does not have this political dimension once again undermines the intellectual rigour of science, and its human value. It lays science open to becoming a part of economic, corporate and political enterprises that are not in the best interests of humanity. The upshot of the line of argument just indicated is that we need to bring about a revolution in the aims and methods of science, and of academic inquiry more generally. Natural science needs to change; its relationship with the rest of academic inquiry, with social inquiry and the humanities, needs to change; and most importantly and dramatically, academic inquiry as a whole needs to change. The basic task of the academic enterprise needs to become to help humanity learn how to tackle its problems of living in more cooperatively rational ways than at present. We need to put the intellectual tasks of articulating our problems of living, and proposing and critically assessing possible solutions, possible and actual actions, at the heart of academic inquiry. The basic task needs to be to help humanity learn a bit more wisdom – wisdom being the capacity to realize what is of value in life, for oneself and others, wisdom including knowledge and technological know-how, but much else besides. Natural science, despite its flaws, has massively increased our knowledge and technological know-how. This in turn has led to a massive and sometimes terrifying increase in our power to act. Often this unprecedented power to act is used for human good, as in medicine or agriculture. But it is also used to cause harm, whether unintentionally (initially at least) as when industrialization and modern agriculture lead to global warming, destruction of natural habitats and rapid extinction of species, or intentionally, as when the technology of war is used by governments and terrorists to maim and kill. Before the advent of modern science, when we lacked the means to do too much damage to ourselves and the planet, lack of wisdom did not matter too much. Now, with our unprecedented powers to act, bequeathed to us by science, lack of wisdom has become a menace. This is the crisis behind all the other current global crises: science without wisdom. In these circumstances, to continue to pursue knowledge and technological know-how dissociated from a more fundamental quest for wisdom can only deepen the crisis. As a matter of urgency, we need to free science and academia of their neuroses; we need to bring about a revolution in the academic enterprise so that the basic aim becomes to promote wisdom by intellectual and educational means. At present science and the humanities betray both reason and humanity. The argument of this book, which I have just summarized, begins with a discussion of the philosophical and methodological problems that beset theoretical physics. At once, many of those who are concerned about moral, political and environmental issues that plague our world today, will feel impatient. What have the methodological problems of theoretical physics to do with third world poverty, war and the threat of war, pollution, extinction of species, the menace of conventional, chemical, biological and nuclear armaments? I can only plead with such a reader: patience. The root cause of the sickness of our times does indeed lie, I claim, with a methodological sickness of natural science or, even more specifically, of physical science. What makes the modern world so utterly different from all previous ages is our possession of modern science and technology. This is the instrument that has changed the conditions of human life almost beyond all recognition, and put unprecedented, and sometimes terrifying, powers into our hands. One should not dismiss out of hand the suggestion that a part of our problem may lie with this instrument, this engine, of rapid change. We see, here, too, the way in which intellectual specialization, referred to above, has effectively concealed from view the nature and extent of the problem that confronts us. The argument that I shall develop in what follows begins with physics, with problems concerning the aims and methods of physics. But it then leaps to social science, to philosophy, to the humanities, to education, to psychotherapy, and to politics: in the end there is scarcely an aspect of modern life that is not touched and, potentially, affected by the argument. How many academic experts are prepared to follow, to take seriously, an argument that ranges so recklessly across such a wide range of academic disciplines? How many non-academic non-experts? But just this is what the argument and message of this book requires. I hope that the reader will endure with patience the somewhat esoteric discussion concerning the aims and methods of physics pursued in chapter one. This may not seem to have anything much to do with the urgent problems of our times, but it does. This is in part how the intellectual disaster I seek to expose in this book conceals itself from view: it buries itself in the obscure, recondite field of the philosophy of physics. Those who devote their lives to the philosophy of physics are, by and large, too myopic to see how their specialized field of study has anything to do with the great and dreadful humanitarian problems and disasters of our age; and those who are above all concerned with these humanitarian disasters have no time at all for abstruse issues concerning the aims and methods of physics. And so the connection is never made. As it happens, the methodological neurosis of physics, with which we begin in chapter one, is actually a quite simple matter to grasp. It does not require any real knowledge of physics to understand. Indeed, physicists and philosophers of physics are much more likely to find the argument difficult to follow than are non-experts. We non-scientists can stand back and see the whole wood; scientists, trained to think in terms of the current orthodox conception of science, trapped in the thickets of research, will find this much harder to do. In an attempt to take this peculiar circumstance into account, I have arranged the exposition as follows. In chapter one I give a simple exposition of the case for declaring natural science to suffer from what I call "rationalistic neurosis"; this avoids all technicalities, and goes straight to the heart of the matter. In the appendix I tackle a host of more technical objections that may be made to the elementary argument of chapter one. So, those experts in the fields of the philosophy of physics and philosophy of science who find the argument of chapter one naïve and unconvincing, should consult the appendix before tossing the book away in disgust. I write in the hope that there will be a few who will not dismiss out of hand the suggestion that the question of how we are to go about learning how to live in wiser and more civilized ways might have something to learn from scientific learning, and will take the trouble to pursue the line of argument traced out in this book. I write in the hope that these few will grasp just how desperate our situation is, how urgent the need to change the status quo, and will do everything in their power to alert others to the need to heal the methodological sickness from which our institutions and traditions of learning at present suffer. To begin with, we need a campaigning organization, modelled perhaps on "Friends of the Earth", which might be called something like "Friends of Wisdom". (shrink)

The Louvre Museum is the largest of the world's art museums by its exhibition surface. These represent the Western art of the Middle Ages in 1848, those of the ancient civilizations that preceded and influenced it (Oriental, Egyptian, Greek, Etruscan and Roman), and the arts of early Christians and Islam. At the origin of the Louvre existed a castle, built by King Philip Augustus in 1190, and occupying the southwest quarter of the current Cour Carrée. In 1594, Henri IV decided (...) to unite the palace of the Louvre with the palace of the Tuileries built by Catherine de Medicis. The Cour Carrée was built by the architects Lemercier and then Le Vau, under the reign of Louis XIII and Louis XIV. The Department of Paintings currently has about 7,500 paintings (of which 3,400 are exposed), covering a period that goes from the Middle Ages to 1848 (date of the beginning of the Second Republic). By including the deposits, the collection is, with 12,660 works, the largest collection of ancient paintings in the world. With rare exceptions, the works after 1848 were transferred to the Musée d'Orsay when it was created in 1986. CONTENTS: Louvre Museum - Variety of exhibited works - The Royal Palace - The collections - - Eastern antiquities - - Arts of Islam - - Egyptian Antiquities - - Greek, Etruscan and Roman Antiquities - - Paintings - - - French school - - - Northern Schools (Flanders, Netherlands, Germany) - - - Italian School - - - Other schools Painting - Definitions - Painting genres - - The landscape - - Still life Paintings - FRANCOIS BOUCHER - - Vulcan presenting arms to Venus for Aeneas - RAPHAEL - - Portrait of Baldassare Castiglione - RUBENS - - Helena Fourment with children - LOUIS DAVID - - Madame Récamier - REMBRANDT - - Portrait of Heindrickje Stoffels - VELAZQUEZ - - Portrait of the Infanta Margarita - SIMONE MEMMI - - Jesus Christ walking on Calvary - JAN STEEN - - The Bad Company - HANS HOLBEIN - - Erasmus - CORREGGIO - - Mystic Marriage of Saint Catherine - LANCRET - - Conversation - JAN VAN DER MEER (VERMEER) - - The Lacemaker - VAN DYCK - - Charles I at the Hunt - FRANÇOIS CLOUET - - Elisabeth of Austria (1554-1592), Wife of Charles IX and Queen of France (1570 - 1574) - DELACROIX - - The Barque of Dante - EL GRECO - - Saint Louis, King of France, and a page - REMBRANDT - - Pilgrims at Emmaus (The Supper at Emmaus) - GERARD DAVID - - Marriage at Cana - RAPHAEL - - Portrait of Dona Isabel de Requesens, Vice-Queen of Naples - RUBENS - - La Kermesse (The Village Fête, or Noce de village) - FRANS HALS - - The Gypsy Girl - DECAMPS - - The Sonneurs - HOLBEIN THE YOUNGER - - Anne of Cleves - P. PRUD’HON - - Psyche transported to Heaven - PHILIPPE DE CHAMPAIGNE - - Portrait of Richelieu - LANCRET - - The Autumn - L. DAVID - - Madame Seriziat - COROT - - Recollection of Mortefontaine - LEONARDO DA VINCI - - La belle ferronnière - CORREGGIO - - Venus and Cupid with a Satyr - WATTEAU - - Pilgrimage to Cythera (The Embarkation for Cythera) - NICOLAS POUSSIN - - The Inspiration of the Poet - PRUD’HON - - The Empress Josephine (1763-1814) - FRAGONARD - - The Bathers - H. RIGAUD - - Louis XIV (1638–1715) - TERBURG - - The Concert - LEOPOLD ROBERT - - The Pilgrimage to the Madonna of the Arch - LARGILLIERE - - Family Portrait - MANTEGNA - - Parnassus - MEMLING - - The Virgin and Child between St James and St Dominic - FRAGONARD - - The Music Lesson - JEAN VAN EYCK - - The Virgin of chancellor Rolin - PAOLO VERONESE - - Susannah and the Elders - FRANÇOIS BOUCHER - - Diana leaving her bath - GÉRICAULT - - The Raft of the Medusa - MURILLO - - Assumption of the Virgin - CLAUDE GELLEE (LORRAIN) - - Ulysses returning Chryseis to her father (Marine, setting sun) - INGRES - - Madame Riviere - E. MURILLO - - The Young Beggar - GREUZE - - The Broken Pitcher - PIETER DE HOOCH - - Card players in an opulent interior - POUSSIN - - Et in Arcadia ego - QUENTIN MATSYS - - The moneylender and his wife - ANDREA SOLARIO - - Madonna with the Green Cushion - TITIEN - - Woman with a Mirror - DAVID TENIERS (the Younger) - - The Works of Mercy - LEONARDO DA VINCI - - Mona Lisa (La Gioconda) - Armand Dayot . (shrink)

GAMETOGÊNESE -/- Emanuel Isaque Cordeiro da Silva Instituto Agronômico de Pernambuco Departamento de Zootecnia – UFRPE Embrapa Semiárido -/- • _____OBJETIVO -/- Os estudantes bem informados, estão a buscando conhecimento a todo momento. O estudante de Veterinária e Zootecnia, sabe que a Reprodução é uma área de primordial importância para sua carreira. Logo, o conhecimento da mesma torna-se indispensável. No primeiro trabalho da série fisiologia reprodutiva dos animais domésticos, foi abordado de forma clara, didática e objetiva os mecanismos de diferenciação (...) sexual dos embriões em desenvolvimento, quais os genes envolvidos nesse processo e tudo mais. Nesse segundo trabalho, a abordagem será teórica, mas também clara, sobre a formação primordial dos gametas femininos e masculinos, através da ovogênese nas fêmeas e a espermatogênese nos machos. Esse trabalho visa levar a importância do processo de formação dos gametas e a produção hormonal das gônadas, bem como o entendimento sobre as interações com o eixo hipotálamo-hipofisário. -/- •____INTRODUÇÃO -/- A reprodução sexual é um processo mediante a qual dois organismos da mesma espécie unem seu material genético para dar lugar a um organismo fixo com combinação única de genes; para isso, cada organismo produz células que contém a metade do material genético característico da espécie. Essas células haploides (1n) são denominadas gametas; ao combinar-se um gameta masculino com um feminino produz-se uma célula diploide (2n) (zigoto ou ovo) a partir da qual se forma o embrião. A grande maioria das espécies com reprodução sexual são anisogâmicas, o que significa que produzem dois tipos de gametas diferentes: os gametas masculinos são microscópios, móveis e produzem-se em grande quantidade, enquanto que os femininos são grandes, imóveis e produzem-se em menor quantidade. O tipo de gameta que um indivíduo produz é o que define seu sexo; sobre os animais o macho é o indivíduo que produz grandes quantidades de espermatozoides e a fêmea produz uma menor quantidade de óvulos, enquanto que nas plantas as gônadas masculinas são as produtoras pólen e as femininas produzem oosferas. Os gametas são diferentes do resto das células do organismo, as quais se chamam células somáticas; essas últimas são diploides porque contém dois pares de cromossomos, um par herdado do pai do indivíduo e o outro da mãe. As células somáticas, ademais, se dividem por mitose, ao qual os cromossomos se duplicam antes de cada divisão celular e cada uma das células filhas recebe um complemento diploide idêntico dos cromossomos, logo todas as células somáticas de um indivíduo possuem o mesmo material genético, embora cada tipo celular expresse diferentes combinações de genes. Em contraponto, os gametas são células haploides porque possuem somente um par de cromossomos e a metade do material genético característico da espécie. Cada um dos cromossomos em um gameta é resultado da recombinação dos genes contidos nos cromossomos paterno e materno do indivíduo que originam o gameta, e cada um destes possuem uma combinação única de genes. Os gametas se formam a partir das células germinais, que são células que em sua origem são diploides e elas de “comprometem” a manter-se como uma linha celular especial que em determinado momento sofrerá o processo de meiose para dar origem aos gametas haploides, sejam óvulos ou espermatozoides segundo o sexo do animal. Como descrito no trabalho sobre a diferenciação sexual, as células germinativas primordiais originam-se no epiblasto do embrião, e migram desde o saco vitelino até colonizar as cristas gonodais, onde, por sua vez, proliferam-se e se organizam junto com as células somáticas da gônada primitiva para formar o testículo ou o ovário. As células germinais masculinas e femininas tem a mesma origem embrionária. As gônadas indiferenciadas em um embrião possuem três tipos celulares: as células que dão origem aos gametas (ovogonia ou espermatogonia), as precursoras de células que nutrem os gametas em desenvolvimento (células da granulosa no ovário; células de Sertoli no testículo) e as precursoras de células que secretam hormônios sexuais (células da teca no ovário; células de Leydig no testículo). As células germinais são as únicas estruturas do organismo que têm a capacidade de dividir-se por meiose sofrendo uma redução no número de seus cromossomos, sendo responsável pela transmissão da carga genética aos descendentes. Em contraste, as células somáticas somente se dividem por mitose. A formação dos gametas compreende fases sequenciais de mitose, meiose e pós-meiose. Esses processos são altamente organizados e necessitam de um preciso e bem coordenado programa de expressão genética. Uma das características importantes da gametogênese é a redução cromossômica, que através da meiose, reduz pela metade o número de cromossomos e produz células distintas entre si, devido a trocas de material genético entre os pares de cromossomos provenientes do pai e da mãe, o que ocorre no processo de “crossing over” durante a primeira fase da meiose. A gametogênese é o processo mediante o qual as células germinais de cada sexo se multiplicam, dividem e diferenciam até formar os gametas. No caso da formação dos gametas masculinos o processo recebe o nome específico de espermatogênese, e para os gametas femininos é denominado como ovogênese. Embora os dois processos alcancem o objetivo comum de produção das células haploides, por onde compartilham algumas características, existem diferenças marcadas entre eles devido a necessidade de produzir um número muito distinto de gametas, de tamanho diferente, e com características de motilidade também distintas. -/- •___ESPERMATOGÊNESE -/- A espermatogênese é o processo mediante o qual se produz os gametas masculinos denominados espermatozoides. Durante a vida fetal as células germinais e as células somáticas do testículo em formação organizam-se em túbulos seminíferos que se derivam dos cordões sexuais primários e conformam a maior parte da medula do testículo. Na etapa fetal cada tubo seminífero é delimitado por uma membrana basal, recoberta na parte interior pelas células precursoras das células de Sertoli (um tipo de células somáticas). No exterior do túbulo localizam-se as células precursoras das células de Leydig ou intersticiais (figura 1), que também são células somáticas. Entre a membrana basal e as células de Sertoli encontram-se algumas células germinais denominadas espermatogonias de reserva A0 (denominadas gonócitos) que serão o único tipo de células germinais presentes no testículo enquanto o animal não alcançar a puberdade. As células de Sertoli estabelecem na região basal uniões oclusoras entre si, formando parte da barreira hemato-testicular. As espermatogonias A0 localizam-se por dentro da membrana basal do túbulo seminífero, embora fora da barreira hemato-testicular. Figura 1: fase neonatal. Nota-se a grande infiltração de tecido intersticial em quase 50% da seção originando que os túbulos sejam pequenos e redondos em sua maioria. O citoplasma e núcleo das células pré-Leydig são notadas claramente por essa ser uma espécie suína onde o tecido intersticial está claramente diferenciado. Hematoxilina-eosina (X 220.5). Fonte: Embrapa. -/- O número de células de Sertoli no testículo depende da influência do hormônio folículo estimulante (FSH) presente durante a vida fetal e as primeiras etapas de vida pós-natal. A população de células de Sertoli ao chegar a puberdade se manterá fixa durante o resto da vida do animal; existe uma relação positiva entre o tamanho e a população de células de Sertoli e a capacidade de produção de espermatozoides do testículo. As células de Sertoli são as únicas células somáticas que estão no epitélio seminífero, e sua função é a nutrição, sustentação e controle endócrino das células germinais. As células de Sertoli participam ativamente no processo de liberação dos espermatozoides para a luz do túbulo. Nesse momento, as células de Sertoli realizam a fagocitose de parte do citoplasma do espermatozoide dos chamados corpos residuais. As células de Sertoli também fagocitam as células germinais que se degeneram no curso normal da espermatogênese. Essas células ainda sintetizam grande quantidade de proteínas, como por exemplo as proteínas ABP (androgen hinding protein), que transportam andrógenos para todo o aparelho reprodutivo, transferrinas, que transportam ferro para a respiração celular das células germinais e também às inibinas, que regulam a liberação de FSH pela hipófise, através de um sistema de retroalimentação (feedback) negativa (figura 2). Figura 2: epitélio seminífero, células de Sertoli (flecha) (400 X). Fonte: Embrapa. -/- Antes da puberdade dos túbulos seminíferos observam-se ao corte como estruturas de diâmetro pequeno, sem luz, e conformados unicamente pelas células de Sertoli e espermatogonias de reserva e rodeados por abundante tecido intersticial, ao que estão presentes as células precursoras das células de Leydig. Ainda antes da puberdade, a diferenciação celular manifesta-se primeiro pela presença de espermatócitos primários, os quais se degeneram em geral na fase de paquíteno, por falta de estimulação hormonal. A partir de que o animal chega a puberdade inicia-se o processo de espermatogênese, que se manterá durante toda a vida do animal, exceto em espécies de animais silvestres muito estacionais, ao qual pode se suspender durante a época não reprodutiva para voltar e ser retomada na época ou estação reprodutiva. Depois da puberdade, os túbulos seminíferos possuem um diâmetro muito maior; em seu interior observa-se um grande número de células germinais de todos os tipos, diferentes estádios de divisão, e em seu lúmen contém líquido e espermatozoides. Ainda sobre o alcancei da puberdade, as espermatogonias começam a dividir-se aceleradamente por mitose, enquanto que no espaço intersticial as células mesenquimais também começam a se diferenciar e a dar origem as células de Leydig (figura 3). A partir dessa etapa as células de Leydig (totalmente diferenciadas) são também evidentes no exterior do túbulo, junto com as células mioides ou peritubulares que o rodeiam o que ao contrair-se são responsáveis por controlar o avanço dos fluidos e as células presentes no lúmen do túbulo. As células mioides estão situadas ao redor do túbulo, e é creditado a elas a promoção da contração e da integridade estrutural do túbulo. Esse tipo celular apenas se diferencia na puberdade pela ação dos andrógenos (figura 4). As interações entre as células de Sertoli e as mioides parecem ter um papel importante na manutenção das funções do testículo. Durante o processo de espermatogênese, as espermatogonias de reserva dividem-se periodicamente e enquanto algumas células fixas permanecem como espermatogonias de reserva, outras proliferam e sofrem uma seção de divisões mitóticas durante as quais se vão diferenciando até formarem espermatócitos primários (espermatocitogênese ou fase de mitose), logo sofrem divisões especiais mediante as quais reduzem seu número de cromossomos (fase de meiose), e ao final trocam de forma para converter-se em espermatozoides (espermatocitogênese) (figura 5). Cada uma dessas etapas da espermato- gênese será descrito detalhadamente adiante, antes é necessário a explicação de algumas características das células de Sertoli e de Leydig que ajudarão a entender seu papel durante a espermatogênese. Figura 3: células de Leydig no espaço intersticial do testículo bovino adulto PAS (400 X). Fonte: Embrapa. -/- Figura 4: o estabelecimento da puberdade pela presença de espermatozoides no túbulo. Hematoxilina-eosina (400 X). Fonte: Embrapa. Figura 5: fases mitóticas das espermatogonias (A0 e B) para formação de um espermatócito primário e as duas fases de meiose que se sucedem antes da espermatogênese. Fonte: ZARCO, 2018. -/- Ao início da espermatocitogênese as uniões oclusoras entre as células de Sertoli se abrem por etapas (como as comportas de um submarino) para permitir a passagem das espermatogonias em direção ao centro do túbulo seminífero sem que se estabeleça uma continuidade entre o exterior e o interior da barreira hemato-testicular. Uma vez ultrapassada essa barreira, as sucessivas gerações de espermatogonias, espermatócitos, espermátides e espermatozoides irão se localizar em direção ao interior do túbulo seminífero, em estreita associação com as células de Sertoli. Em consequência, as células de Sertoli dividem o túbulo seminífero em dois compartimentos; o compartimento basal (debaixo das uniões oclusoras das células de Sertoli), ao qual residem as espermatogonias de reserva, e o compartimento adluminal (em direção ao centro do túbulo), cujos espaços entre as células de Sertoli desenvolvem o resto do processo de espermatogênese (meiose e espermatocitogênese). Esse feito é importante porque durante a vida fetal as únicas células germinais existentes eram as espermatogonias de reserva, pelo que os antígenos expressados por gerações mais avançadas (espermatogonias intermediárias, secundárias, espermátides e espermatozoides) não são reconhecidos como próprios do corpo pelo sistema imunológico. Logo, o anterior implica que deve existir uma barreira entre eles e o sangue para evitar um ataque imunológico. Em todas as etapas da espermatogênese, as células de Sertoli atuam como células de suporte para as células germinais, que sempre permanecem recoberta pela membrana das células de Sertoli. Também atuam como células nutricionais já que proporcionam o meio em que as células germinais se desenvolvem e maturam, assim como as substâncias que regulam e sincronizam as sucessivas divisões e transformações das células germinais. As células de Sertoli produzem hormônios, como estrógenos e inibina que atuam sobre a hipófise para regular a secreção das gonadotropinas que controlam a espermatogênese. As células de Leydig que residem no exterior do túbulo seminífero também são importantes para a espermatogênese: produzem a testosterona que estimula e mantém a espermatogênese, bem como serve como substrato sobre o qual atua como aromatizador das células de Sertoli para transformá-las em estrógenos. Como supracitado, para seu estudo podemos dividir a espermatogênese em três fase: espermatocitogênese, meiose e espermiogênese (figura 6). Agora, serão descritas cada uma dessas etapas. Em algumas espécies, incluindo no homem, os macrófagos representam o segundo tipo celular intersticial mais numeroso no testículo, depois das células de Leydig. Os macrófagos e vários subtipos de linfócitos são identificados nós testículos de ovinos e ratos. Eles estão intimamente associados com as células de Leydig e atuam juntamente na regulação da esteroidogênese. Figura 6: fluxograma da espermatogênese. -/- Espermatocitogênese -/- A espermatocitogênese, também chamada de etapa proliferativa ou de mitose, consiste numa série de divisões mitóticas sofridas pelas células descendentes de uma espermatogonia de reserva. Uma vez que a célula se divide, abandona o estado de reserva e começa um processo de diferenciação. As espermatogonias de reserva (denominadas espermatogonias A0 na rata ou As nos humanos) são células que existem desde a vida fetal e que permanecem mitoticamente inativas durante a infância. Uma vez que alcançam a puberdade começam a dividir-se em intervalos regulares, e as células filhas podem permanecer como espermatogonias de reserva ou abandonar a reserva e ingressar na dita espermatocitogênese. Uma vez abandonada a reserva, as células filhas que vão se formando em cada divisão permanecem unidas por pontes citoplasmáticas, constituindo um clone que se divide sincronicamente. As células que se formam depois de cada divisão continuam sendo espermatogonias, porém cada geração é ligeiramente diferente da anterior. Na rata, por exemplo, as espermatogonias tipo A0 ao dividir-se originam espermatogonias do tipo A1, que em sucessivas divisões formam espermatogonias dos tipos A2, A3 e A4, as quais, por sua vez, sofrem outra mitose para formar espermatogonias intermediárias e uma mais para formar espermatogonias do tipo B. Essas últimas se diferenciam (sem se dividir) em espermatócitos primários, processo em que termina a fase de espermatocitogênese, que literalmente significa processo de geração de espermatócitos. As espermatogonias tipo A0 são a fonte para a contínua produção de gametas. A metade delas se dividem e formam células iguais (as chamadas células tronco) e a outra metade forma as espermatogonias A1, que sofre novas divisões mitóticas e formam os tipos 2, 3 e 4. O tipo A4 sofre mitose para formar a intermediária (A In), que por mitose, forma a tipo B (figura 6). Esses tipos de espermatogonias podem ser identificadas em evoluções histológicas de acordo com sua organização topográfica na membrana basal dos túbulos seminíferos ou mediante seu conteúdo de heterocromatina. Outra maneira de diferenciação se baseia em marcadores moleculares específicos que distinguem as espermatogonias tronco (A0) das demais, com os fins de isolamento, desenvolvimento in vitro e transplante. As tipo B passam por mitose para formarem os espermatócitos primários; estes iniciam a primeira etapa da meiose formando os espermatócitos secundários; na segunda etapa da divisão meiótica, cada espermatócito secundário se divide e formam as chamadas espermátides. Quando o testículo alcança seu desenvolvimento total, a meiose completa-se e as espermátides originadas se convertem em espermatozoides. Um dos maiores sinais característicos desse fenômeno é o alargamento das espermátides e sua migração em direção ao lúmen do túbulo seminífero (figuras 4, 7 e 8). Figura 7: espermatogonias marcadas por imuno-histoquímica, anticorpo monoclonal TGFa (400 x). Figura 8: fases de divisões meióticas (M), espermatócitos em paquíteno (PA) e espermatócitos secundários (ES). -/- Figura 9: estádio posterior a liberação dos espermatozoides na luz do túbulo. Hematoxilina-eosina (400 x). Mediante as seis divisões mitóticas que ocorrem durante a espermatocitogênese se forma potencialmente um clone de 64 espermatócitos primários a partir de cada espermatogonia A que ingressa sobre o processo. Não obstante, algumas células sofrem apoptose em cada uma das etapas do processo, ao qual o número real formado é menor. Em outras espécies produzem-se um transcurso similar de divisões mitóticas sucessivas durante a espermatocitogênese, embora a nomenclatura utilizada possa ser distinta, por exemplo nos bovinos as duas últimas divisões mitóticas dão origem as espermatogonias de tipo B1 e B2. -/- Meiose -/- Uma vez que as espermatogonias B se diferenciam em espermatócitos primários, esses iniciam a etapa de meiose, com uma nova divisão; desta vez a divisão é do tipo meiótica. Ao completar-se a primeira divisão meiótica (meiose I) se obtém os espermató-citos secundários, que ao sofrer a segunda divisão meiótica (meiose II) dão origem as espermátides. Vale salientar que a meiose é o processo mediante o qual reduz-se a metade do número de cromossomos, pelo que as espermátides que se obtém são células haploides (1n). Os espermatócitos secundários que se formam depois da primeira divisão meiótica contém a metade do número normal de cromossomos, porém a mesma quantidade de DNA já que cada cromossomo é duplo. As espermátides formadas na conclusão da segunda divisão meiótica (figura 7), por sua vez, contém a metade dos cromossomos, e esse já não são duplos, já que se trata de células 1n. Também deve-se enfatizar que durante a meiose é relevante o entrecruzamento dos cromossomos homólogos, pelo que cada espermátide possui uma combinação única e diferente de genes paternos e maternos. Outro ponto que deve ser levado em consideração é que cada espermátide somente possui um cromossomo sexual; a metade das espermátides contém o cromossomo X herdado da mãe do macho que está levando a cabo a espermatogênese e a outra metade contém o cromossomo Y herdado de seu pai. Para cada espermatócito primário que entra no processo de meiose obtém-se cerca de quatro espermátides, pelo qual ao ser completada a meiose potencialmente se poderiam formar até 256 espermátides por cada espermatogonia que abandona a reserva e ingressa na espermatocitogênese. -/- Espermiogênese -/- Durante a espermiogênese, também chamada de fase de diferenciação, as esper-mátides sofrem, sem se dividir, uma metamorfose que as transforma em espermatozoides, os quais finalmente são liberados das células de Sertoli em direção ao lúmen do túbulo seminífero. A espermiogênese é um processo complicado e longo já que a espermátide deve sofrer complexas trocas nucleares, citoplasmáticas e morfológicas que resultam na forma-ção dos espermatozoides. Algumas dessas mudanças incluem a condensação do material nuclear para formação de um núcleo plano e denso, a eliminação do citoplasma para a constituição de uma célula pequena, a formação de uma estrutura especializada denomi-nada acrossomo ou tampa cefálica, e a formação do pescoço e da cauda (flagelo) do esper-matozoide, do que depende a sua motilidade. Durante a maior parte da espermiogênese, as espermátides se mantém com uma estreita associação com as células de Sertoli; logo, chega-se a observar, então, flagelos que se projetam em direção a luz do túbulo que pare-cem sair das células de Sertoli, sendo na realidade os flagelos dos espermatozoides que ainda não tinham sido liberados pelo lúmen. Ao liberar os espermatozoides em direção a luz do túbulo, as células de Sertoli realizam a fagocitose de parte do citoplasma dos espermatozoides (corpos residuais). Também fagocitam os restos de todas as células germinais que sofrem apoptose ou degeneram-se durante a espermatogênese. Credita-se que ao realizar essas funções as células de Sertoli podem fazer uma monitoração eficiente da espermatogênese, o que lhes permitiria emitir sinais para colaborar na regulação desse processo em nível gonodal e a nível sistêmico através da secreção de hormônios como a inibina e o estradiol. Além da inibina e activina, as células de Sertoli sintetizam outras proteínas, como a ABP (proteína ligadora de andrógenos) que serve como uma molécula de transporte de andrógenos dentro dos túbulos seminíferos, ductos deferentes e epidídimo, ou a transfer-rina, que transporta o ferro necessário para a respiração celular. -/- Resultados da espermatogênese -/- O resultado da espermatogênese não significa apenas uma simples multiplicação das células germinais (até 256 espermatozoides a partir de cada espermatogonia A1), senão que através dela são produzidos gametas haploides pequenos, móveis e com grande diversidade genética entre eles, ao mesmo tempo que se mantêm uma reversa de células mãe (espermatogonias A0) a partir das quais se poderiam originar novos ciclos de esper-matogênese durante o resto da vida do animal. -/- Controle hormonal da espermatogênese -/- Como mencionado, o FSH reproduz um importante papel para o estabelecimento das células de Sertoli durante a vida fetal e início da vida pós-natal. O começo da esper-matogênese também é estimulado pelo FSH, que atua sobre as células de Sertoli para estimular sua função e a ativação de sinais dessas células em direção as células germinais, incluindo-as a abandonar a reserva e ingressar na espermatogênese. O FSH, assim mesmo, estimula a mitose durante o resto da espermatogênese e aumenta a eficiência do processo, já que reduz a apoptose e a degeneração de espermatogonias intermediárias e do tipo B. O FSH também estimula as células de Sertoli para produzirem inibina e ABP. Uma vez iniciada a espermatogênese somente requerem níveis baixos de FSH para se mantê-la. As células de Sertoli também devem ser estimuladas pela testosterona para funcio-nar de maneira adequada; se requer também do LH hipofisário: hormônio que estimula as células de Leydig para produzir testosterona. Por sua vez, a secreção de LH e FSH é regulada pelo GnRH hipotalâmico: esse neurohormônio também faz parte do mecanismo de regulação da espermatogênese. A espermatogênese também é modulada em nível local mediante a produção de determinados fatores e interações entre as células. Dentro dos fatores locais podemos mencionar o fator de crescimento parecido com a insulina 1 (IGF-1), o fator de crescimen-to transformante beta (TGF- β), activina, ocitocina e diversas citocinas. Entre as intera-ções celulares existem tanto uniões de comunicação entre as células de Sertoli e as células germinais, como pontes citoplasmáticas entre todas as células germinais que formam o clone de células descendentes de uma espermatogonia A1. Uma vez que as células de Sertoli iniciam sua função na puberdade é possível manter experimentalmente a espermatogênese somente com testosterona, sem ser requeri-dos nenhum outro hormônio. A quantidade de espermatozoides produzidos, no entanto, é maior quando há presença do FSH. Abaixo do estímulo do FSH as células de Sertoli produzem estradiol e inibina, hormônios que geram uma retroalimentação sobre o eixo hipotálamo-hipofisário para a regulação da secreção de gonadotropinas. Em particular, a inibina reduz a secreção de FSH, pelo qual é factível que sirva como um sinal que evite uma excessiva estimulação as células de Sertoli. -/- Ciclo do epitélio seminífero -/- Em cada espécie as espermatogonias de reserva iniciam um novo processo de divi-sões celulares em intervalos fixos: a casa 14 dias no touro; 12 dias no garanhão e a cada 9 dias no cachaço (reprodutor suíno). A nova geração de células que começam a proliferar sobre a base do tubo deslocam-se em direção ao centro do túbulo a geração anterior, que por sua vez deslocam-se as gerações anteriores. Devido as mudanças que vão sofrendo cada geração celular se ajustam a tempos característicos de cada etapa, já que rodas as células em uma determinada seção do túbulo estão sincronizadas entre si pelas células de Sertoli; em cada espécie somente é possível encontrar um certo número de combinações celulares: 14 diferentes combinações no caso da rata, 8 no touro e 6 no ser humano. A sucessão de possíveis combinações até regressar a primeira combinação se conhece como o ciclo do epitélio seminífero. Na maioria das espécies os espermatozoides que são libera-dos em direção a luz do túbulo provém das células que entraram no processo de esperma-togênese quatro gerações antes que a geração que está ingressando nesse momento, pelo que a espermatogênese no touro dura ao redor de 60 dias e um pouco menos em outras espécies domésticas. Significa que os efeitos negativos das alterações na espermatogêne-se podem estar presentes até dois meses depois de que se produziram essas alterações. Como supracitado, geralmente se observa a mesma combinação celular em toda a área de uma determinada secção transversal do túbulo seminífero. No entanto, se fizermos uma série de secções, observa-se que ao longo do túbulo há uma sucessão ordenada de combinações (a primeira em uma determinada secção; a segunda combinação na seguinte secção, e assim sucessivamente em secções subsequentes até regressar a primeira combi-nação. Teremos, então, que ao início da divisão das espermatogonias A1 se produz de forma sincronizada em uma secção do túbulo, e vai-se transmitindo como uma onda peristáltica as secções adjacentes. Esse processo é denominado como onda do epitélio seminífero e graças à esse túbulo seminífero sempre tem secções em todas as etapas da espermatogênese, com o que se alcança uma produção constante de espermatozoides. -/- Alterações da espermatogênese -/- Nas espécies estacionais a espermatogênese, como já mencionado, pode reduzir-se ou inclusive suspender sua atividade fisiológica durante a época não reprodutiva dessas espécimes, porém esse processo fisiológico não pode ser considerado como uma altera-ção. No entanto, a espermatogênese só pode ser alterada pelas enfermidades ou por fatores externos. A principal causa de alterações na espermatogênese é o aumento da temperatura testicular. Por isso, os testículos são localizados na saco escrotal e são “caídos” para fora do corpo como pode-se observar nos bovinos, caprinos, ovinos, caninos e no próprio homem. A temperatura testicular deve estar cerca de 2 a 6 °C abaixo da temperatura corporal normal. As células germinais masculinas são sensíveis ao calor, pelo qual na maioria dos mamíferos os testículos se encontram fora da cavidade abdominal e existe um sofisticado sistema de termorregulação para mantê-los a uma temperatura menor que a corporal. Se a temperatura corporal for elevada ou se os testículos permanecerem na cavidade abdominal, ou ainda se os sistemas termorreguladores do testículo sejam afetados por fatores inflamatórios como edema ou falta de mobilidade testicular dentro do escroto, a temperatura do tecido testicular aumentará e a espermatogênese sofrerá alterações proporcionais ao excesso de temperatura e a duração da elevação. A espermatogênese também pode ser afetada pela exposição a hormônios ou a outras substâncias. É possível que a causa mais comum (sobretudo no homem) seja o uso de esteroides anabólicos, que elevam a concentração de andrógenos na circulação, provo-cando um feedback negativo sobre a secreção de gonadotropinas. Ao deixar de estimular-se o testículo pelas gonadotropinas, este deixará de produzir testosterona, e as concentra-ções de andrógeno exógeno nunca alcançará as altíssimas concentrações de testosterona que normalmente estão presentes a nível do tecido testicular por ser o local onde se produz o hormônio. Também se supõe que diversas substâncias com propriedades estrogênicas derivadas de processos industriais (indústria dos plásticos, hidrocarbonetos etc.) e presentes no ambiente (fatores xenobióticos) podem ser responsáveis pelas alterações na espermatogênese em diversas espécies, entre as quais se inclui o ser humano. -/- • OVOGÊNESE E FOLICULOGÊNESE -/- A ovogênese é o processo seguido pelas células germinais da fêmea para a forma-ção dos óvulos, que são células haploides. Durante a vida fetal as células germinais proliferam-se no ovário por mitose, formando um grande número de ovogonias, algumas das quais se diferenciam em ovócitos primários que iniciam sua primeira divisão meiótica para deter-se na prófase da divisão. Somente alguns desses ovócitos primários retornarão e concluirão a primeira divisão meiótica em algum momento da vida adulta do animal, dando origem a um ovócito secundário e a um corpo polar. O ovócito secundário inicia a sua segunda divisão meiótica, a qual volta a ficar suspensa até receber um estímulo apropriado, já que somente os ovócitos secundários que são ovulados e penetrados por um espermatozoide retornam e concluem a segunda divisão meiótica, dando origem a um óvulo (figura 10). O processo de ovogênese é realizado dentro dos folículos ovarianos, que também tem que sofrer um longo transcurso de desenvolvimento e diferenciação denominado foliculogênese pelo que a ovogênese como tal realiza-se dentro do marco desse último processo. Por essa razão, na seguinte seção descreverei tanto a ovogênese como a folicu-logênese, e a relação que existe entre ambos. Figura 10: representação da ovogênese. Na etapa de proliferação, as células germinais se diferen-ciam por mitose. A meiose I se caracteriza por uma prófase prolongada, ocorrendo a duplicação do DNA. Nas duas divisões, que ocorrem antes da ovulação e depois da fertilização, a quantidade de DNA é reduzida a 1n, com o fim de que a fusão dos pronúcles (singamia) pós-fertilização, seja gerado um zigoto com um número de cromossomos de 2n (diploide). -/- Geração de ovócitos primários e folículos primordiais Tanto a ovogênese como a foliculogênese iniciam-se durante a vida fetal, quando as células germinais primordiais provenientes do saco vitelino colonizam a gônada primitiva e, junto com as células somáticas z organizam-se para a formação dos cordões sexuais secundários, que se desenvolvem principalmente no córtex do ovário. Nesse período, as células germinais que colonizaram o ovário sofrem até 30 divisões mitóticas, proliferando-se até formar milhares ou milhões de ovogonias, que inicialmente formam “ninhos” constituídos cada um deles por um clone de várias ovogonias que descendem da mesma célula precursora e que se mantêm unidas por pontes citoplasmáticas, sincronizan-do suas divisões mitóticas. Nessa etapa alcança-se a máxima população de células germinais no ovário, que antes de nascer se reduzirá drasticamente por apoptose. No ovário do feto humano chegam a haver até sete milhões de células germinais que ao nascimento se reduzem a dois milhões. Os ovários fetais do bovino, de maneira análoga, chegam a ter até 2.100.000 células germinais, que ao nascimento reduzem para 130.000 aproximadamente. A redução no número de ovogonias produz-se ao mesmo tempo que essas células, que vêm dividindo-se por mitose e estão agrupadas em ninhos, iniciam sua primeira divisão meiótica para se transformarem em ovócitos primários: células germinais que se encontram em uma etapa de suspensão (diplóteno) da prófase da primeira divisão meiótica. Nesse período produz-se uma grande proporção de células germinais; as células somáticas dos cordões sexuais, por sua vez, emitem projeções citoplasmáticas que separam a isolam os ovócitos primários sobreviventes, ficando cada um deles rodeados por uma capa de células aplanadas da (pré) granulosa. Ao mesmo tempo em que se forma uma membrana basal entre as células da granulosa e o tecido intersticial do ovário. Ao ovócito primário rodeado de uma capa de células da (pré) granulosa aplanadas e delimita-das por uma membrana basal denomina-se de folículo primordial (figura 11). Nas vacas os folículos primordiais bem formados já estão presentes nos ovários a partir do dia 90 da gestação. A maioria dos folículos primordiais com os que nasce uma fêmea se manterão inativos durante um longo tempo; muitos deles durante toda a vida do animal. Nos folículos primordiais inativos tanto os ovócitos primários como as células da granulosa conservam sua forma original e mantém um metabolismo reduzido estritamente ao mínimo necessário para manter-se viáveis. Por essa razão, ao realizar um corte histológico de qualquer ovário as estruturas mais numerosas que se observam serão os folículos primordiais. No entanto, cada dia da vida de um animal, inclusive desde a vida fetal, um certo número de folículos primordiais reiniciam seu desenvolvimento, e a partir desse momento um folículo exclusivamente pode ter dois destinos: o primeiro, prosseguir seu desenvolvi-mento até chegar a ovular, e o segundo (que é muito mais frequente) encontrar em algum momento condições inadequadas que fazem fronteira com ele para parar seu desenvolvi-mento, levando-o a sofrer atresia e degenerar até desaparecer do ovário. Figura 11: sequência da foliculogênese apresentando as diferentes estruturas que podemos encontrar em cada fase. Fonte: ZARCO, 2018. Culminação da ovogênese A ovogênese somente se completará quando um ovócito primário reinicia a meio-se; completa sua primeira divisão meiótica para formar um ovócito secundário e um primeiro corpo polar e, quando, finalmente sofrer uma segunda divisão meiótica para formar um óvulo e um segundo corpo polar. Os óvulos são as células 1n que constituem os gametas femininos, pouco numerosos, grandes e imóveis. A grande maioria dos ovóci-tos primários, como veremos mais adiante, nunca retomam a meiose e, em consequência, não chegam a formar ovócitos secundários, e muitos dos ovócitos secundários tampouco sofrem uma segunda divisão meiótica, pelo que não chegam a formar os óvulos. Ao longo da vida de uma fêmea, na maioria das espécies, menos de 0,1% dos ovócitos primários (um a cada mil) chega a terminar a ovogênese, dando origem a um óvulo. O supracitado deve-se a que a ovogênese somente pode retomar-se e ser completa-da em ovócitos primários que se encontram dentro dos folículos primordiais que (uma vez ativados) vão alcançando diversas etapas de seu desenvolvimento em momentos precisos aos que encontram as condições ideais de oxigenação, nutrição, vascularização e exposição a fatores parácrinos e a exposição a concentrações de hormônios que se requerem para que o folículo continue em cada etapa de seu desenvolvimento com o processo de foliculogênese até chegar a ovular. Qualquer folículo que não esteja nessas condições ao longo do desenvolvimento sofrerá degeneração e atresia, pelo que o ovócito primário em seu interior nunca chegará ao ponto em que pode retomar a primeira divisão meiótica. No que resta da presente seção revisaremos o processo de foliculogênese em cujo marco se desenvolve a ovogênese; havemos que tomar de conta que essa última se limita ao que ocorre nas células germinais (ovogonia, ovócito primário, secundário e óvulo), pelo qual depende intimamente do desenvolvimento do folículo de que essas células formam parte. Em um princípio a ativação do folículo primordial e o desenvolvimento folicular são independentes das gonadotropinas: não se conhecem os mecanismos precisos median-te os quais um folículo primordial se ativa e reinicia seu desenvolvimento, nem como se decide quais folículos, dentre as dezenas de milhares de ou centenas de milhares presentes em um ovário se reativarão em um dia em particular. A reativação trata-se de uma liberação de influência de fatores inibidores, já que os folículos primordiais se reativam espontaneamente quando cultivados in vitro, isolados do resto do tecido ovariano. Uma vez que um folículo primordial se ativa, inicia-se um longo processo de desenvolvimento que somente depois de vários meses (ao redor de cinco meses no caso dos bovinos) o levará a um estádio em que seu desenvolvimento posterior requer a presença das gonado-tropinas; daí que se diz que as primeiras etapas do desenvolvimento são independentes das gonadotropinas. Durante a fase independente de gonadotropinas, um folículo primordial que tenha sido ativado e tenha começado a crescer; passará primeiro para a etapa de folículo primá-rio, caracterizada por conter um ovócito primário que está rodeado, por sua vez, por uma capa de células da granulosa, que não são planas, e sim cúbicas. Depois, se o folículo continuar crescendo se transformará em um folículo secundário, ao qual as células da granulosa começam a proliferar (aumentando em número) e se organizam em duas ou mais capas que rodeiam o ovócito primário. Entre o ovócito e as células da granulosa que o rodeiam se forma nesta uma zona pelúcida; ainda assim o ovócito mantém contato direto com essas células, mediante o estabelecimento de pontes citoplasmáticas que atravessam a zona pelúcida. Através dessas pontes citoplasmáticas as células da granulosa podem passar nutrientes e informação ao ovócito primário. O volume e o diâmetro do ovócito primário aumentam ao mesmo tempo que as células da granulosa proliferam-se, para incrementar as capas ao redor do ovócito. De maneira gradual o citoplasma do ovócito primário aumenta até 50 vezes seu volume e a proliferação das células continua. Esses folículos que possuem cada vez mais células e portanto mais capas de células da granulosa se denominam folículos secundários. Para evitar confusões, há a necessidade de nomen-clatura ao qual o folículo vá mudando de nome de primordial a primário e logo, de secun-dário, a terciário, por sua vez, o ovócito que encontra-se em seu interior, a todo momento, segue sendo um ovócito primário. Durante a etapa dependente de gonadotropinas, os folículos secundários começam a formar um espaço cheio de líquido, o antro folicular, desse modo se convertem em folí-culos terciários. Com a utilização de outra nomenclatura, a formação do antro marca a transição entre folículos pré-antrais (sem antro) e folículos antrais (com antro). Em algum momento dessa transição entre folículo secundário e terciário, também aparece a depen-dência de folículos em direção as gonadotropinas, pelo qual somente podem seguir crescendo na presença do hormônio luteinizante (LH) e do hormônio folículo estimulante (FSH). Nos bovinos e em outras espécies (para seu estudo), os folículos antrais são dividi-dos em pequenos, médios e grandes. Embora todos eles possuam um antro folicular, dependendo do seu grau de desenvolvimento requerem diferentes concentrações de gona-dotropinas para continuar o crescimento. Os folículos antrais mais pequenos somente re-querem concentrações baixas de LH e FSH, pelo qual podem continuar crescendo em qualquer momento do ciclo estral inclusive em animais que não estão ciclando (fêmeas em anestro pré-puberal, gestacional, lactacional, estacional). Nas etapas posteriores os folículos antrais requerem primeiro concentrações elevadas de FSH, e nas etapas finais somente podem continuar crescendo na presença de pulsos frequentes de LH, pelo qual somente os folículos que encontram-se sob concentrações apropriadas desses hormônios podem seguir crescendo. Por essa razão, nos animais que se encontram em anestro de qualquer tipo somente é possível encontrar folículos antrais pequenos ou médios, segundo a espécie, e nos animais que se encontram ciclando (estro) o maior tamanho folicular encontrado em um determinado dia do ciclo dependerá das concentrações de FSH e LH presentes nesse momento e nos dias anteriores. Um folículo que chega ao estado máximo de desenvolvimento, conhecido como folículo pré-ovulatório, ao final, somente chegará a ovular se for exposto a um pico pré-ovulatório de LH. Como supracitado, cada dia na vida de uma fêmea inicia seu desenvolvimento um certo número de folículos; a grande maioria sofrem atresia, mas depois da puberdade em cada dia do ciclo estral um ou vários folículos vão encontrando ao longo do seu desenvol-vimento concentrações hormonais que lhes permite chegar na etapa de folículo pré-ovula-tório. Somente nestes folículos, e como consequência de um pico pré-ovulatório de LH, se reinicia e completa-se a primeira divisão meiótica do ovócito primário, produzindo duas células distintas. Uma delas é o ovócito secundário, que retém praticamente todo o citoplasma. Contém, assim mesmo, em seu núcleo um par de cromossomos duplos, a outra é o primeiro corpo polar, que é exclusivamente um núcleo com uma quantidade mínima de citoplasma. Na maioria das espécies ovula-se um ovócito secundário que se encontra, então, suspendido na segunda divisão meiótica. Esta segunda divisão meiótica somente reinicia-rá e completarar-se uma vez que o espermatozoide começa a penetrar sob o ovócito secundário. Ao concluir-se a divisão se forma o segundo corpo polar e completa-se a ovogênese com o qual se obtém o óvulo, célula 1n que constitui o gameta feminino. No entanto, o óvulo existe pouco tempo como tal, já que em poucos minutos/horas (depen-dendo da espécie) se produzirá a fusão do núcleo do mesmo (pró-núcleo feminino) com o do espermatozoide (pró-núcleo masculino), com o qual se completa a fertilização e se forma um novo indivíduo (o ovo ou zigoto). -/- Ondas foliculares -/- Como mencionado supra, todos os dias um determinado número de folículos pri-mordiais se ativam e começam a crescer, os quais crescem em um ritmo característico em cada espécie. Isso provoca que em qualquer momento existam nos ovários folículos pri-mordiais (que começam a crescer em alguns dias ou semanas), assim como folículos secundários em diversas etapas do desenvolvimento, os quais iniciaram seu desenvolvi-mento em semanas ou inclusive meses (segundo o grau de desenvolvimento atual). Também em qualquer momento poderá haver folículos antrais nas etapas iniciais de seu desenvolvimento (com antros que já se podem detectar em cortes histológicos mas não são visíveis macroscopicamente). Todos esses folículos chegaram até seu estado de de-senvolvimento atual (primário, secundário ou antral pequeno), independente da etapa do ciclo estral em que sejam observados ou encontrados. Nos bovinos, os folículos que chegam ao início da etapa antral iniciaram seu desenvolvimento cinco meses antes, e todavia requerem ao redor de 42 dias para chegar ao estado pré-ovulatório. Para continuar seu desenvolvimento, os folículos antrais pequenos devem encon-trar concentrações altas de FSH, que os estimulam para prosseguir o crescimento. Cada vez que se produz uma elevação nas concentrações de FSH, esse hormônio estimula o desenvolvimento de um grupo de folículos antrais pequenos, que começaram a crescer muito tempo antes e que o dia da elevação de FSH tenha alcançado o grau de desenvolvi-mento preciso para responder com eficiência a este hormônio, o qual atuará através de seus receptores nas células da granulosa para estimular a produção de estradiol, a secreção de inibina, a produção de líquido folicular e a proliferação das células da granulosa. Um grupo de folículos antrais pequenos é assim recrutado pelo FSH para acelerar seu cresci-mento e aumentar sua produção de estradiol e inibina (figura 12). Mediante um seguimento ultrassonográfico dos ovários é possível identificar pou-cos dias depois um certo número de folículos, que por haver sido recrutados começam um período de crescimento acelerado. Durante alguns dias vários folículos crescem juntos, porém depois um deles é selecionado para continuar crescendo, enquanto que o restante do grupo deixam de fazê-lo e terminam sofrendo atresia. Através da ultrassom é possível identificar o folículo selecionado, agora chamado folículo domi-nante, já que sua trajetória de crescimento sofre um desvio com respeito a seguida pelo restante do grupo. Os folículos que não foram selecionados deixam de crescer e sofrem atresia já que deixam de possuir o suporte gonadotrópico de FSH, uma vez que as concentrações desse hormônio são suprimidos pela inibina e o estradiol produzidos pelo conjunto de folículos que conformam a onda folicular (figura 12), porém o folículo mais desenvolvido do grupo se converterá em dominante. A inibina atua diretamente a nível hipofisário para reduzir a secreção de FSH. Figura 12: onda folicular e relação dos níveis de FSH, estradiol e LH. Fonte: ZARCO, 2018. -/- Figura 13: Recrutamento, seleção e dominação folicular na espécie ovina e influência do FSH e LH nas fases. Fonte: SILVA, E. I. C. da, 2019. -/- A razão pela qual o folículo dominante é capaz de continuar seu desenvolvimento apesar da baixa nas concentrações de FSH é que o folículo é o único que alcançou o grau de progresso necessário para que apareçam os receptores para LH em suas células da granulosa. Esse processo permite ao folículo dominante ser estimulado pela LH, e que requeira baixas concentrações de FSH para manter seu desenvolvimento. A secreção de LH em forma de pulsos de baixa frequência (um pulso a cada quatro a seis horas), característica da fase lútea do ciclo estral; é suficiente para permitir que um folículo dominante continue crescendo por mais dias depois da sua seleção e que mais tarde mantenha-se viável durante alguns dias embora não aumentem de tamanho. Contu-do, se durante o período viável desse folículo não seja finalizada a fase lútea e não diminuam as concentrações de progesterona, o folículo terminará sofrendo atresia devido a exigência de um padrão de secreção acelerada de LH (aproximadamente um pulso por hora) durante o desenvolvimento pré-ovulatório, que somente pode ser produzido com a ausência da progesterona. Uma vez que um folículo dominante sofre atresia deixa de produzir inibina, pelo qual as concentrações de FSH podem elevar-se novamente para iniciar o recrutamento de outro grupo de folículos a partir da qual se origina uma nova onda folicular. Durante o ciclo estral de uma vaca podem gerar-se dois ou três ondas foliculares; somente em raros casos quatro. A etapa de dominância folicular da primeira onda na grande maioria dos casos não coincide com a regressão do corpo lúteo, pelo qual o primei-ro folículo dominante quase invariavelmente termina em atresia. Em algumas vacas o fo-lículo dominante da segunda onda ainda está viável quando se produz a regressão do corpo lúteo e acelera-se a secreção de LH, pelo qual esse segundo folículo dominante se converte em folículo pré-ovulatório e, ao final ovula. Em outros animais o segundo folícu-lo dominante também perde a sua viabilidade antes da regressão do corpo lúteo, por onde nesses animais se inicia uma terceira onda folicular, da qual surge o folículo que finalmen-te ovulará depois de produzir-se a regressão do corpo lúteo. Sem importar a onda em que se origine, uma vez que um folículo dominante é ex-posto a alta frequência de secreção de LH que se produz depois da regressão do corpo lúteo, aumenta ainda mais sua secreção de estradiol até que as altas concentrações desse hormônio comecem a exercer um feedback positivo para a secreção do LH. Isso provoca-rá a aceleração da frequência de secreção do LH até que os pulsos são tão frequentes que começam a ficar por cima e produzir-se o pico pré-ovulatório de LH, que é responsável pela realização da ovulação e a maturação final do ovócito. -/- •___DIFERENÇAS ENTRE ESPERMATOGÊNESE E OVOGÊNESE -/- Enquanto que na fêmea a ovogênese inicia-se durante a vida fetal, no macho a es-permatogênese começa na puberdade. Na fêmea, a partir de um ovócito primário se origi-na um óvulo; no macho, de um espermatócito primário se produzem, teoricamente, quatro espermatozoides. Outra característica interessante é que enquanto a fêmea já conta desde o nasci-mento com todos os ovócitos que necessitará na vida adulta, o macho necessitará chegar a puberdade para iniciar o desenvolvimento das células sexuais, já que ao nascer somente possui gonócitos precursores das células germinais, células de Sertoli e intersticiais. Na vida adulta de uma fêmea, o número de células germinais desaparece paulati-namente. Uma vez iniciada a espermatogênese no macho, a cada ciclo do epitélio seminí-fero as células germinais são renovadas mantendo a provisão para toda a vida reprodutiva. Na fêmea, a meiose sofre duas interrupções em seu transcurso, e no macho é ininterrupta. Figura 14: representação em diagramação comparativa do desenvolvimento da gametogênese. -/- Principais pontos abordados sobre as diferenças entre a gametogênese masculina e feminina: ❙ Na ovogênese a meiose contêm-se em duas ocasiões esperando acontecimentos externos para prosseguir. Já na espermatogênese não existe a suspensão da meiose. ❙ A espermatogênese é um processo contínuo, enquanto que a ovogênese pode completar exclusivamente um óvulo em cada ciclo estral; já que só pode ser completada por mais de um nas espécies que ovulam vários ovócitos no caso das porcas, cadelas, gatas etc. ❙ Na espermatogênese existem células de reserva que permitem a continuação du-rante toda a vida, enquanto que na ovogênese o número de ovócitos primários é limitado. A fêmea somente conta com os que nasceu, e eles não se dividem. ❙ Na espermatogênese obtém-se até 256 espermatozoides para cada espermatogo-nia que inicia o processo, enquanto que na ovogênese somente se obtém um óvulo a partir de cada ovócito primário. ❙ Durante a espermatogênese se produz uma metamorfose que transforma as es-permátides em espermatozoides. Na ovogênese não ocorre um processo análogo. ❙ Na espermatogênese, durante a meiose produzem-se quatro espermátides a partir de cada espermatócito primário. Na ovogênese se produz somente um óvulo a partir de cada ovócito primário; produz, ademais, dois corpos polares. ❙ Todos os óvulos que se produzem durante a ovogênese contém um cromossomo X, enquanto que a metade dos espermatozoides possuem um cromossomo Y e a outra metade um cromossomo X. ❙ Na espermatogênese produzem-se centenas ou dezenas de milhões de esperma-tozoides por dia, enquanto que na ovogênese se produz um ou alguns óvulos a cada ciclo estral. ❙ A espermatogênese produz gametas macroscópicos e com motilidade própria, enquanto que a ovogênese produz gametas grandes e imóveis. -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- ABDEL-RAOUF, Mohammed et al. The postnatal development of the reproductive organs in bullswith special reference to puberty.(Including growth of the hypophysis and the adrenals). Acta endocrinologica, n. Suppl No. 49, 1960. ADONA, Paulo Roberto et al. Ovogênese e foliculogênese em mamíferos. Journal of Health Sciences, v. 15, n. 3, 2013. AERTS, J. M. J.; BOLS, P. E. 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DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO E DIFERENCIAÇÃO SEXUAL -/- E. I. C. da Silva Departamento de Agropecuária – IFPE Campus Belo Jardim Departamento de Zootecnia – UFRPE sede -/- 1.1 INTRODUÇÃO O sexo foi definido como a soma das diferenças morfológicas, fisiológicas e psicológicas que distinguem o macho da fêmea permitindo a reprodução sexual e assegurando a continuidade das espécies. Os processos de diferenciação sexual são realizados durante o desenvolvimento embrionário, onde ocorre a proliferação, diferenciação e maturação das células germinativas e primordiais, precursoras (...) de ovócitos e espermatozoides em fêmeas e machos, respectivamente. Assim, os embriões machos e fêmeas iniciam o seu desenvolvimento de forma semelhante, de modo que em ambos os sexos se estabelecem em estruturas idênticas a partir das quais se formarão os órgãos reprodutores correspondentes a cada sexo. O conhecimento da origem e do desenvolvimento do aparelho genital é indispensável para entender sua função e as alterações que produzem infertilidade ou esterilidade. 1.2 DETERMINAÇÃO DO SEXO CROMOSSÔMICO Nos mamíferos, o sexo cromossômico é determinado no momento da fertilização, quando um óvulo, que contém um cromossomo X, é fecundado por um espermatozoide portador de um cromossomo X ou um cromossomo Y. No primeiro caso, o complemento cromossômico seria XX, o que originaria uma fêmea (sexo homogamético), e no segundo daria como resultado um macho com a fórmula cromossômica XY (sexo heterogâmico). 1.3 A GÔNADA INDIFERENCIADA A primeira manifestação das gônadas se aprecia no embrião em forma de um par de eminências longitudinais chamadas cristas ou dobras gonodais, situadas em ambos os lados da linha média entre os mesonefros (rins em desenvolvimento) e do mesentério dorsal. Nos embriões dos mamíferos, as células germinativas primordiais (CGP) manifestam-se em estágios precoces do desenvolvimento, podendo ser detectadas pela primeira vez na metade da gastrulação. As CGP são células grandes, de citoplasma claro e núcleo grande e redondo, localizadas na parede do saco vitelino, perto do alantoide. Essas células possuem grande capacidade de proliferação e vão migrar desde o endoderma do intestino e o epitélio do saco vitelino, através do mesentério, até as cristas gonodais. Isso ocorre por volta do 26° dia da gestação no bovino. Sua migração realiza-se graças aos movimentos de translocação passiva e deslocamento ameboide ativo. Desconhece-se o mecanismo pelo qual estas células são dirigidas para as cristas gonodais, porém foram estudadas algumas moléculas que se expressam durante sua migração e que poderiam desempenhar um papel importante na diferenciação deste tipo celular. A fosfatase alcalina é uma enzima que tem sido usada como marcador de CGP para determinar a sua origem e migração. Num estudo recente, foi inserido um marcador fluorescente que se exprime unicamente nas células germinativas primordiais de embriões transgênicos, e utilizando este marcador e a fosfatase alcalina determinou-se a origem e o padrão de migração destas células. O primeiro sinal de diferenciação das células germinativas primordiais é a expressão de fosfatase alcalina, e esta apareceu pela primeira vez na parte mais posterior da linha primitiva. No sétimo dia de desenvolvimento no embrião do camundongo, o endoderma visceral (AF+) é substituído pelo endoderma definitivo (AF-) originado na parte anterior da linha primitiva. O fator de transcrição Oct-4 é expresso nas CGP de ambos os sexos, pelo que acredita-se estar envolvido na mantença a totipotêncialidade das células. O receptor tirosina quinase, cujo ligante é o fator de Steel, é outra das moléculas que expressam as CGP. Tem sido demonstrado que este receptor possui um papel muito importante na sobrevivência deste tipo celular. Existem outros fatores que promovem a sobrevivência e/ou proliferação de CGP in vitro. Em experiências realizadas com o fator de transformação beta I (TGFβ-I), observou-se que este tem um efeito negativo sobre a proliferação das CGP. Outra atividade que tem sido postulada a este fator é o de um agente quimioatraente que possivelmente possa direcionar a migração destas células para a gônada. a) Um formado pelas células germinativas primordiais (precursoras dos gametas masculinos ou femininos), rodeadas de células somáticas das quais posteriormente se derivarão as células de Sertoli no macho e as células da granulosa na fêmea. b) O tecido que formará o estroma da gônada: tecido conjuntivo, vasos sanguíneos e as células intersticiais com atividade esteroidogênica (células de Leydig no testículo e a teca interna do ovário). As células somáticas do primórdio gonodal originam-se do mesoderma. Inicialmente são de três tipos: mesenquimáticas, mesoteliais e endoteliais. As células mesenquimáticas e mesoteliais iniciam grande atividade proliferativa ao chegar as CGP. Observa-se então uma condensação de células de origem mesotelial e mesenquimatoso que forma um agregado compacto denominado "blastema gonodal". A partir deste primórdio embrionário, diferenciam-se dois tecidos gonodais: os cordões sexuais e o estroma. Os cordões sexuais são arranjos epiteliais que se encontram delimitados por uma folha basal, e dentro deles encontramos as CGP. Por sua vez, no estroma encontram-se células do tipo mesenquimático e vasos sanguíneos. Neste momento, as gônadas são indiferenciadas e bipotencialmente sexuais, sendo impossível diferenciar, morfologicamente, uma gônada masculina de uma feminina, mas no caso dos machos genéticos já existe uma diferenciação da gônada a nível molecular. Nesta fase já se encontram presentes as estruturas das quais se desenvolvem os dutos mesonéfricos ou de Wolff precursores do aparelho genital masculino e os dutos paramesonéfricos ou de Müller que darão origem ao aparelho reprodutor feminino. Há uma série de fatores envolvidos no desenvolvimento precoce da gônada, entre os quais o fator esteroidogênico I (SFI: Steroidogenic fator l), que é um membro da subfamília de receptores nucleares, receptores órfãos. Este fator de transcrição tem um local de ligação ao DNA composto por dois dedos-de-Zinc. O SFI foi identificado como um ativador de genes envolvidos na biossíntese de esteroides em diferentes células. O SFI está presente durante o desenvolvimento embrionário em regiões associadas com funções endócrinas como gônadas, adrenais, pituitárias e hipotálamos. Os animais homozigotos para o gene SFI defeituoso, necessitam de gônadas e adrenais e têm a função gonadotrófica alterada. Os ratos sem SFI carecem de gonadotrofos e têm um desenvolvimento anormal do núcleo ventro-medial do hipotálamo; em particular as gônadas deixam de se desenvolver entre os dias 11 a 15 e degeneram-se por apoptose. No entanto, a crista genital forma-se e é colonizada pelas células germinativas, o que indica que estas continuam a receber o sinal adequado para a sua migração. Portanto, o SFI não está envolvido no desenvolvimento precoce da gônada e do sistema urogenital, mas parece estar envolvido na manutenção do crescimento das células somáticas presentes na gônada indiferenciada. O gene associado ao tumor de Wilms (WTI: Wilm's tumor Associated) está envolvido no desenvolvimento da gônada e do rim. Durante o desenvolvimento embrionário, WTI se expressa em todo o mesoderma intermediário e posteriormente na gônada indiferenciada, bem como no rim em formação. WTI regula o sinal indutivo do mesênquima para o epitélio celômico dos mesonefros. Se este for o caso, então WTI é responsável pelo crescimento da crista genital ao dirigir a entrada do epitélio celômico. Dado que estas células darão origem às células de Sertoli, a carência de WTI pode causar o desenvolvimento de embriões XY como fêmeas simplesmente porque não se formam as células de Sertoli. Em geral, todos os genes importantes na diferenciação do mesoderma intermediário e do sistema urogenital intervêm no desenvolvimento da gônada precoce. 1.4 DIFERENCIAÇÃO GONODAL O desenvolvimento das gônadas e ductos genitais descritos até o momento, é o mesmo para ambos os sexos. Igualmente, os genes descritos, que estão envolvidos no desenvolvimento das gônadas, ductos genitais e migração das células germinativas, afetam igualmente os embriões com genótipo XX ou XY. A gônada primitiva consiste anatomicamente de uma medula (interna) e uma crosta (externa), e de acordo com o local onde ocorre a colonização das células germinativas, diferenciara em testículo ou um ovário, respectivamente. Nos mamíferos, a primeira manifestação estrutural de diferenciação sexual é detectada na gônada dos machos, onde as células germinativas estão localizadas na medula. A diferenciação do testículo inicia-se quando os cordões sexuais se separam do epitélio celômico como consequência dos arranjos produzidos por uma invasão do mesênquima e vasos sanguíneos que provoca a compactação dos cordões, agora denominados cordões testiculares. As células que rodeiam os cordões se achatam e formam as células mioides, que são responsáveis pela formação das membranas basais. As células do epitélio interno, ou seja, as células de Sertoli, têm duas funções principais: o suporte das CGP e a síntese da hormona antimulleriana, responsável pela regressão dos ductos de Müller e secretada durante o período de diferenciação sexual. As células do estroma que rodeiam os cordões testiculares diferenciam-se para formar vários tipos de células: células mioides, fibroblastos, endotélio e células de Leydig, que são as mais importantes pela sua atividade endócrina. Posteriormente, os cordões testiculares dão origem aos túbulos seminíferos, que contêm o epitélio que produzirá os espermatozoides ao chegar à puberdade. Na fêmea, durante os estágios iniciais de diferenciação gonodal, não se observam mudanças em relação à gônada indiferenciada, só pode-se observar um certo crescimento devido à proliferação de células somáticas e germinativas. As células germinativas iniciam um período de proliferação, que termina com o início da meiose. Iniciada a meiose, dá-se o processo de foliculogênese; neste momento os cordões epiteliais se fragmentam, de tal maneira que cada ovócito fica rodeado de células epiteliais cobertas por uma folha basal fina (figura 1). Para que a gônada primitiva se desenvolva em testículo é indispensável a presença do cromossoma Y, independentemente do número de cromossomas X que contenha o genoma de um indivíduo. O gene determinante do testículo encontra-se localizado no cromossoma Y, denominado sry em ratos e SRY em humanos. O gene sry se expressa durante o desenvolvimento embrionário na crista genital de embriões de camundongos. A expressão é detectável no dia 10,5, pouco depois do aparecimento das cristas genitais, atinge o seu máximo durante o dia 11,5 e mantém-se até pouco depois de ocorrerem os primeiros sinais morfológicos de diferenciação testicular no dia 12,5. Este padrão de expressão é compatível com a teoria de que sry atua induzindo a ativação dos genes (figura 2) que conduzem ao desenvolvimento testicular, sem que exista a necessidade da expressão contínua de sry para manter a diferenciação do testículo após o dia 12,5. Como mencionado anteriormente, a gônada primitiva é composta por vários tipos de células. No entanto, as células germinativas primordiais não são o local de expressão do sry, já que os embriões que necessitam de células germinativas mantêm a expressão de sry e desenvolvem o sexo gonodal normalmente. As células somáticas na gônada em desenvolvimento incluem também as células de suporte. Sabe-se que é nestas células que o sry é expresso para que se diferenciem em células de Sertoli, e a expressão transitória de sry indica que deve ativar a outros genes para a manutenção das células de Sertoli. Uma vez diferenciadas as células de Sertoli, elas se encarregarão da diferenciação do resto das células na gônada. -/- Figura 1: Representação da diferenciação dos órgãos genitais internos. Adaptado de BRONSON, 1989. Figura 2: Cascada de genes envolvidos na diferenciação sexual, adaptado de KOOPMAN, 1999. O fator sry é necessário para a diferenciação do testículo. Embora não se conheçam os genes que provavelmente regulam esse gene, estudos realizados em camundongos demonstram que este gene parece coordenar-se com certos genes autossômicos. Entre estes genes autossômicos, o sox9, que é produzido pelas células de Sertoli uma vez que são estimuladas por sry, de modo que sox9 é um dos genes relacionados estruturalmente com sry. O Sox9 funciona como um fator de transcrição, mas não se sabe se a proteína tem qualquer outra função estrutural; este gene exprime-se abundantemente nos condrócitos e está relacionado com defeitos do aparelho ósseo chamados displasia campomélica. Curiosamente, os pacientes XY com esta condição sofrem frequentemente de reversão do sexo. O Sox9 é um dos poucos genes, além do SRY, do qual as mutações demonstraram interferir com a determinação sexual masculina. No entanto, apenas 75% dos pacientes com anomalias esqueléticas de tipo displasia campomélica têm reversão sexual e não foram encontrados casos de reversão sexual devido a um defeito de Sox9 que não seja acompanhado de defeitos esqueléticos. Isso indica que o Sox9 é apenas um membro da rede de genes que são ativados para determinar a diferenciação sexual, enquanto a rota que rege a condrogênese é mais sensível a perturbações deste. O momento em que se detecta a expressão do gene Sox9 (11dpc em ratos) coincide com a máxima expressão de sry, o que poderia indicar a possibilidade de que sry regule positivamente a Sox9. De fato, na região do promotor de Sox9 há um local de união ao que potencialmente se pode unir o sry. A expressão de Sox9 durante a diferenciação sexual sugere um papel abaixo de sry na diferenciação das células de Sertoli. O cromossoma X também é importante na diferenciação gonodal. O gene DAX-I foi isolado do lócus DSS (Dosage sensitive sex reversal) do cromossoma X. DAX-I é parte da cascata de determinação sexual, mas não é necessário para a formação do testículo. DAX-I é um membro dos receptores nucleares conhecidos como receptores órfãos. Este gene demonstrou ser um poderoso repressor da transcrição de SFI e de vários genes. Os padrões de expressão de DAX-I são complementares daqueles de SFI, ambos expressos nas cristas genitais. Em resumo, dada a evidência exposta, desenvolveu-se a hipótese de que DAX-I é um antagonista de sry; esse antagonismo é dependente dos níveis relativos de DAX-I e sry e de um limiar que varia de espécie para espécie. A DAX-I foi classificada como o gene antitestículo. Na fêmea (cariótipo XX) é importante que ocorra a inativação de um dos cromossomas sexuais X para que se mantenha o equilíbrio genético ao igualar o conteúdo de DNA dos cromossomas. Esse cromossoma inativado constitui o chamado corpúsculo de Barr. No entanto, para que a meiose se realize, é necessário dos dois cromossomas X ativos nos ovócitos para assegurar a diferenciação ovárica e a fertilidade. 1.5 DIFERENCIAÇÃO DOS DUCTOS SEXUAIS O embrião possui, além das gônadas indiferenciadas, dois sistemas de ductos: os de potencialidade masculina denominam-se ductos de Wolff ou mesonéfricos, e os de potencialidade feminina se chamam ductos de Müller ou paramesonéfricos (figura 1). Se a diferenciação gonodal levou à formação de um testículo, a partir do ducto mesonéfrico ou de Wolff se desenvolverão os ductos eferentes, o epidídimo, os ductos deferentes e as vesículas seminais. As hormonas importantes no desenvolvimento do aparelho genital masculino são a testosterona, produzida pelas células de Leydig, e sua forma 5α reduzida, a 5α di-hidrotestosterona. Acredita-se que a testosterona é responsável pela virilização dos ductos de Wolff, e a di-hidrotestosterona dos órgãos genitais externos. No macho, os canais de Müller atrofiam-se devido à ação de uma hormona fetal de origem testicular denominada hormona inibidora das estruturas de Müller (HIM) ou hormona antimulleriana. Este processo começa assim que os cordões espermáticos se formam e se diferenciam as células de Sertoli. A existência de HIM foi proposta baseada em estudos realizados em bezerras freemartin, devido à existência de uma hormona responsável pela atresia dos ductos de Müller que na fêmea dá origem ao útero e aos ovidutos. Essa hormona provoca a involução do aparelho genital do bovino nas gestações gemelares nas quais os produtos de diferente sexo têm comunicação sanguínea por ter ocorrido a anastomose dos vasos de ambas as placentas (figura 3). A HIM é uma glicoproteína pertencente à subfamília de TGFβ, é expressa pelas células que darão origem às células de Sertoli e é um dos primeiros marcadores de diferenciação nestas células. A HIM é secretada na vida adulta pelas células de Sertoli no testículo e por células da granulosa no ovário. No rato a HIM é expressa-se no 12° dia em um teste padrão que segue muito de perto o aumento na expressão de sry. No macho, esta secreção de HIM continua durante a vida fetal e adulta, contudo os níveis de HIM declinam na puberdade devido a um aumento na secreção de testosterona. Vários fatores intervêm na regulação do gene de HIM, incluindo os acima descritos SFI e Sox9. O gene HIM contém segmentos de DNA que são conservados em várias espécies de vertebrados. Existe um nexo de ligação para SFI, que ativa a transcrição de HIM. A mutação no local de ligação de SFI resulta em reversão do sexo em indivíduos XY incluindo genitais femininos normais, presença de um útero formado enfatizando a importância de SFI na determinação sexual e na expressão de HIM. Embora SFI seja um bom candidato como regulador de HIM, é expresso em outras células, como as de Leydig e adrenais, que não expressam HIM. Em contrapartida, Sox9 é expresso unicamente nas células de Sertoli que são as produtoras de HIM. O gene HIM também tem um nexo de ligação para Sox9. Além disso, Sox9 pode atuar sinergicamente com SFI para promover a secreção de HIM. Ao contrário destes dois fatores de transcrição, DAX-I antagoniza a ação de Sox9 e provavelmente SFI sobre o promotor de HIM. Assim, para que as células de Sertoli secretem HIM, a transcrição de DAX-I deve diminuir. Figura 3: Representação da diferenciação dos órgãos genitais externos. Adaptado de BRONSON, 1989. Os ductos de Wolff tornam-se o sistema de ejaculação do macho. A porção mais próxima dos testículos dá origem ao epidídimo, a parte central ao ducto deferente e a porção mais distal às vesículas seminais. A próstata e a parte membranosa da uretra do macho desenvolvem-se a partir da porção pélvica do seio urogenital. A virilização e diferenciação dos ductos de Wolff dependem da produção de testosterona pelo testículo. Quanto aos órgãos genitais externos do macho, o tubérculo genital é ampliado e as dobras uretrais se fundem para formar a uretra peniana. A fusão das dobras uretrais aproxima os tubérculos genitais para formar o escroto (figura 4). Figura 4: Diferenciação do aparelho genital da fêmea e do macho. Adaptado de KOOPMAN, 1989. A diferenciação dos órgãos genitais da fêmea ocorre de forma passiva, já que a ausência de testículos e por isso da hormona inibidora dos ductos de Müller (HIM), assim como dos andrógenos virilizantes, favorece o desenvolvimento dos ductos de Müller, enquanto os de Wolff sofrem atrofia. A porção cefálica dos ductos de Müller dá origem aos ovidutos, que na sua terminação caudal se fundem com o útero. O contato dos ductos de Müller com o seio urogenital induz uma intensa proliferação celular que resulta na formação da área uterovaginal localizado entre o seio urogenital e os ductos de Müller. As células do prato uterovaginal proliferam e aumentam a distância entre as duas estruturas criando o espaço que formará a vagina quando o prato é canalizado e forma um lúmen. Em contraste com o que ocorre no macho, na fêmea a maior parte do seio urogenital se mantém exposta na superfície da abertura onde desembocam a vagina e a uretra. O tubérculo urogenital da fêmea tem um crescimento limitado e forma o clitóris. A sequência de passos da diferenciação sexual do aparelho genital é resumida na tabela 1. Tabela 1: Destino em desenvolvimento dos rudimentos sexuais dos fetos macho e fêmea dos mamíferos -/- Rudimento sexual Macho Fêmea Gônada Testículo Ovário Ductos de Müller (Paramesonéfricos) Vestígios Útero, parte da vagina, ovidutos Ductos de Wolff (Mesonéfricos) Ductos eferentes deferentes, epidídimo, vesículas seminais Vestígios Seio urogenital Uretra, próstata, glândulas bulbouretrais Parte da vagina, uretra, vestíbulo, glândulas vestibulares Tubérculo genital Pênis Clitóris Pregas vestibulares Escroto Lábios vulvares Fonte: HAFEZ, 2004. 1.6 DIFERENCIAÇÃO SEXUAL DO HIPOTÁLAMO Os processos de diferenciação sexual não se limitam apenas às células somáticas do organismo do feto, mas incluem também os centros nervosos superiores do cérebro. Assim, da mesma maneira que a gônada e os ductos sexuais se desenvolvem para o tipo feminino ou masculino, propôs-se que o cérebro pode ser "masculinizado" ou permanecer "Feminizado". A diferenciação do hipotálamo vai depender do ambiente esteroidal do neonato e ocorre na fase perinatal. Estes eventos serão de grande transcendência na vida reprodutiva do indivíduo. Tanto a fêmea como o macho nascem com a capacidade de secreção de gonadotropinas de acordo com um padrão cíclico; contudo, no macho, a exposição do hipotálamo à ação dos andrógenos testiculares durante os primeiros dias da vida extrauterina provoca a masculinização, com o qual o hipotálamo do macho é programado para que a secreção de gonadotropinas se realize a um ritmo relativamente constante por parte da hipófise (secreção tônica). Na fêmea, tanto a secreção tônica como a cíclica se conservam. No entanto, observou-se que a injeção de testosterona ou o transplante de testículo na rata fêmea durante os primeiros dias de vida, suprime a sua futura atividade estral (secreção cíclica). Por outro lado, se os ovários forem transplantados para o rato macho normal castrado na idade adulta, o animal não desenvolve qualquer atividade cíclica, mas se os machos transplantados forem castrados ao nascer, o ovário é capaz de efetuar mudanças cíclicas e ovulações. Isto foi demonstrado em roedores, mas não em animais domésticos ou na espécie humana. Portanto, o padrão de secreção de gonadotropinas, seja cíclico ou tônico, não depende da hipófise, mas do hipotálamo e sua correta diferenciação. 1.7 CONCLUSÕES A maioria dos conhecimentos no campo da biologia do desenvolvimento e, muito especificamente, dos processos de diferenciação sexual têm sido originados de estudos relacionados com desordens congênitas, que na sua maioria devem-se a defeitos de genes específicos. A análise detalhada destas desordens permitiu entender alguns mecanismos endócrinos, moleculares e genéticos envolvidos na diferenciação sexual. A identificação do gene sry como determinante do testículo foi uma contribuição crucial e abriu as portas à compreensão dos mecanismos moleculares e celulares relacionados com o desenvolvimento do testículo. Se este gene não estiver presente, é criado um programa genético alternativo para levar a cabo a diferenciação gonodal para o ovário. Finalmente, devemos ter presente que é necessária uma correlação entre mudanças morfológicas e expressão de genes durante o desenvolvimento para entender os mecanismos relacionados com a diferenciação. -/- Apoio -/- Realização -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ANDERSON, Robert et al. The onset of germ cell migration in the mouse embryo. Mechanisms of development, v. 91, n. 1-2, p. 61-68, 2000. AUSTIN, Colin Russell; SHORT, R. V. Reproduction in Mammals: Volume 1, Germ Cells and Fertilization. Londres: Cambridge University Press, 1972. BRONSON, Franklin H. Mammalian reproductive biology. Chicago: University of Chicago Press, 1989. BUEHR, Mia. The primordial germ cells of mammals: some current perspectives. Experimental cell research, v. 232, n. 2, p. 194-207, 1997. BYSKOV, Anne G. Differentiation of mammalian embryonic gonad. Physiological reviews, v. 66, n. 1, p. 71-117, 1986. CAPEL, Blanche et al. Migration of mesonephric cells into the mammalian gonad depends on Sry. Mechanisms of development, v. 84, n. 1-2, p. 127-131, 1999. CAPEL, Blanche. The battle of the sexes. Mechanisms of development, v. 92, n. 1, p. 89-103, 2000. DERIVAUX, Jules; BARNABÉ, Renato Campanarut. Reprodução dos animais domésticos. Zaragoza: Acribia, 1980. DOMENICE, Sorahia et al. Aspectos moleculares da determinação e diferenciação sexual. Arquivos Brasileiros de Endocrinologia & Metabologia, v. 46, n. 4, p. 433-443, 2002. DONAHOE, Patricia K. et al. 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Without doctors being able to explain medical decisions to patients, I argue their use of black box AIs would erode the effective and respectful care they provide patients. In addition, I argue that physicians should use AI black boxes only for patients in dire straits, or when physicians use AI as a “co-pilot” (analogous to a spellchecker) but can independently confirm its accuracy. I respond to A.J. London’s objection that physicians already prescribe some drugs without knowing why they work.

A Hebrew translation of William James's essay "Reflex Action and Theism", The Will to Believe and other essays in Popular Philosophy (1897): 111-144.

Set aside fanciful doomsday speculations about AI. Even lower-level AIs, while otherwise friendly and providing us a universal basic income, would be able to do all our jobs. Also, we would over-rely upon AI assistants even in our personal lives. Thus, John Danaher argues that a human crisis of moral passivity would result However, I argue firstly that if AIs are posited to lack the potential to become unfriendly, they may not be intelligent enough to replace us in all our (...) jobs. If instead they are intelligent enough to replace us, the risk they become unfriendly increases, given that they would not need us and humans would just compete for valuable resources. Their hostility will not promote our moral passivity. Secondly, the use of AI assistants in our personal lives will become a problem only if we rely on them for almost all our decision-making and motivation. But such a (maximally) pervasive level of dependence raises the question of whether humans would accept it, and consequently whether the crisis of passivity will arise. (shrink)

There is no doubt that custard apple diseases are among the important reasons that destroy the Custard Apple plant and its agricultural crops. This leads to obvious damage to these plants and they become inedible. Discovering these diseases is a good step to provide the appropriate and correct treatment. Determining the treatment with high accuracy depends on the method used to correctly diagnose the disease, expert systems can greatly help in avoiding damage to these plants. The expert system correctly diagnoses (...) Custard Apple disease to make it easier for farmers to find the right treatment based on the appropriate diagnosis. Objectives: A specialized syllable language system was established for the diagnosis of Custard Apple plant disease. (shrink)

Could Christians and Muslims be referring to the same God? Consider Gareth Evans’s causal theory of reference, on which a name refers to the dominant source of information in the name’s “dossier”. I argue that information about experiences, in which God is simply the object of acquaintance, can dominate the dossier. Thus, this "demonstrative" use of names offers a promising alternative avenue by which users of the divine names can refer to the same referent despite having different conceptions of God.

This article presents Franz Rosenzweig’s concept of redemption as a vehicle for raising some important questions for confronting the contemporary movement of Transhumanism. The upshot of our discussion is located in the existential questions asked, following a philosophical comparison of Rosenzweig’s religious and philosophical commitment to human life in its most robust form, with Transhumanism’s scientistic vision. To do so, the article first discusses some techno-scientistic assumptions of Transhumanism, showing that it presumes what was once a core principle of German (...) Idealism, the identity of reason and being, against which Rosenzweig rebelled. Then, the article turns to examine Rosenzweig’s humanistic redemptive vision and its emphasis on the corporeal, the temporal, and the worldly. The conclusion makes explicit the ways in which Rosenzweig’s redemptive vision provides a contrasting model to the one set forth by Transhumanism. (shrink)

This paper traces two contradicting beliefs about death and immortality in the writings of Rabbi Hayyim Hirschensohn, and examines these opposing beliefs in his Halakhic ruling, in the case of Autopsies. The paper opens by conceptualizing two possible attitudes regarding the relation between this-world and the ʽother-world’, and by analyzing two main beliefs regarding death and immortality in their relation to the body-spirit distinction (the naturalistic and the spiritualistic approach). It demonstrates how Hirschensohn was holding these two different views. The (...) paper then moves to examine whether his halakhic ruling may help us in understanding which approach was Hirschensohn’s favorable belief, by investigating his halakhic ruling regarding autopsies. Hirschensohn permits to perform such surgeries, however subject to some halakhic limitations. The paper concludes that the naturalistic belief regarding death appears to be the more dominant one in his thought. Finally, I point out a few consequences of this paper, for addressing some contemporary ethical dilemmas regarding human corpses. (shrink)

Faith has many aspects. One of them is whether absolute logical proof for God’s existence is a prerequisite for the proper establishment and individual acceptance of a religious system. The treatment of this question, examined here in the Jewish context of Rabbi Prof. Eliezer Berkovits, has been strongly influenced in the modern era by the radical foundationalism and radical skepticism of Descartes, who rooted in the Western mind the notion that religion and religious issues are “all or nothing” questions. Cartesianism, (...) which surprisingly became the basis of modern secularism, was criticized by the classical American pragmatists. Peirce, James and Dewey all rejected the attempt to achieve infallible absolute knowledge, as well as the presumptuousness of establishing such a knowledge by means of casting Cartesian hyperbolic doubt. They advocated an alternative approach which was more holistic and humane. This paper lays out Descartes’s approach and the pragmatists’ critique. Despite the place that pragmatic considerations hold in Jewish tradition, some thinkers reject the relevance of these ideas. Yet Berkovits’s thought suggest a different path. He rejected Descartes’ radical skepticism and his radical foundationalism, in favor of a moderate foundationalism, which allows for a belief in God alongside constructive doubts. Similar to Peirce’s conception of the fixation of belief, Berkovits views local doubts (distinct from the hyperbolic doubt) as necessary for thought. Berkovits’s understanding of the biblical human-divine encounter, following Rosenzweig, Buber, and Heschel, is conceptualized here as “encounter theology”. Berkovits criticizes the propositionalist attempts to prove God’s existence logically, as well as the presumptuousness of basing religious belief on the teleological world-order. However, Berkovits’s conception of the ‘caring God’ is not provable, and thus defined as a pragmatic ‘postulate’. The article concludes by considering Berkovits’s “encounter theology”. In contrast to the approach described by Haym Soloveitchik, of halakhic stringency and lack of subjective experience of God’s face, Berkovits’s approach is dialogic through and through. (shrink)

I contend there exists a platonistic good that all other good (excellent) things must resemble, supplementing this theory with Aristotelian features. Something’s goodness holds in virtue of the thing’s own properties being such as to satisfy its kind-based standards, and those K-standards resembling the platonic good. As for the latter condition, the K-standards resemble it firstly with respect to requiring activities, and secondly also at the level of what teleology those activities are directed towards.

This article examines A.J. Heschel’s “Theology of pathos” in light of the critique Eliezer Berkovits raised against it. Heschel’s theology of pathos is the notion of God as the “most moved mover”, who cares deeply for humans, and thus highly influencing their prophetic motivation for human-social improvement. Berkovits, expressing the negative-transcendent theology of Maimonides, assessed that Heschel’s theology of pathos is not systematic, is anthropomorphic, and reflects a foreign Christian influence. However, when checking Berkovits’s own views as a thinker, it (...) turns out that he formulated some immanent theological notions that were overlapping those of Heschel, for example in attributing God the personal trait of caring. Surprisingly, most Heschel’s scholars did not consider this point. This riddle addressed here in two ways: (1) Psychological and Social, on which I understand Berkovits’s critique as a way of coping with his own religious perplexities, and in a wider sense, it is asserted that trans-denominational critique may be a discursive opportunity for mutual corrigibility. (2) Theological, since Heschel and Berkovits indeed faced a similar theological challenge, of rejecting any description of God as anthropomorphism. I thus offer a constructive theological argument for providing a justification to the immanent theologies of both Heschel and Berkovits. (shrink)

Aristotelian theory, as found in Michael Thompson and Philippa Foot, claims that to be good is to be good as a member of that kind. However, I contend that something can satisfy kind-relative standards but nonetheless be bad—I propose a hypothetical Ebola-like microbe that meets its kind-standards of being destructive for its own sake, but it would plausibly be bad for doing so. I anticipate an Aristotelian objection that evaluations should only be made from "within" the lifeform conception rather than (...) from without. (shrink)

In classical American pragmatism, fallibilism refers to the conception of truth as an ongoing process of improving human knowledge that is nevertheless susceptible to error. This paper traces appearances of fallibilism in Jewish thought in general, and particularly in the halakhic thought of Eliezer Berkovits. Berkovits recognizes the human condition’s persistent mutability, which he sees as characterizing the ongoing effort to interpret and apply halakhah in shifting historical and social contexts as Torat Ḥayyim. In the conclusion of the article, broader (...) questions and observations are raised regarding Jewish tradition, fallibility, and modernity, and the interaction between Judaism and pragmatism in the history of ideas. (shrink)

Brain-related diseases are among the most difficult diseases due to their sensitivity, the difficulty of performing operations, and their high costs. In contrast, the operation is not necessary to succeed, as the results of the operation may be unsuccessful. One of the most common diseases that affect the brain is Alzheimer’s disease, which affects adults, a disease that leads to memory loss and forgetting information in varying degrees. According to the condition of each patient. For these reasons, it is important (...) to classify memory loss and to know the patient at what level and his assessment of Alzheimer's disease through CT scans of the brain. In this thesis, we review ways and techniques to use deep learning classification to classifying the Alzheimer's Disease The proposed method used to improve patient care, reduce costs, and allow fast and reliable analysis in large studies. The model will be designed using Python language for implementing the system, which is very useful for doctors, classifying the Alzheimer's Disease, was used. The model used 70% from image for training and 30% from image for validation, our trained model achieved an accuracy of 100% on a held-out test set. (shrink)

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Parkinson's Disease (PD) is a long-term degenerative disorder of the central nervous system that mainly affects the motor system. The symptoms generally come on slowly over time. Early in the disease, the most obvious are shaking, rigidity, slowness of movement, and difficulty with walking. Doctors do not know what causes it and finds difficulty in early diagnosing the presence of Parkinson’s disease. An artificial neural network system with back propagation algorithm is presented in this paper for helping doctors in identifying (...) PD. Previous research with regards to predict the presence of the PD has shown accuracy rates up to 93% [1]; however, accuracy of prediction for small classes is reduced. The proposed design of the neural network system causes a significant increase of robustness. It is also has shown that networks recognition rates reached 100%. (shrink)

The Planteome project provides a suite of reference and species-specific ontologies for plants and annotations to genes and phenotypes. Ontologies serve as common standards for semantic integration of a large and growing corpus of plant genomics, phenomics and genetics data. The reference ontologies include the Plant Ontology, Plant Trait Ontology, and the Plant Experimental Conditions Ontology developed by the Planteome project, along with the Gene Ontology, Chemical Entities of Biological Interest, Phenotype and Attribute Ontology, and others. The project also provides (...) access to species-specific Crop Ontologies developed by various plant breeding and research communities from around the world. We provide integrated data on plant traits, phenotypes, and gene function and expression from 95 plant taxa, annotated with reference ontology terms. (shrink)

It is often argued that our obligations to address structural injustice are collective in character. But what exactly does it mean for ‘ordinary citizens’ to have collective obligations visà- vis large-scale injustice? In this paper, I propose to pay closer attention to the different kinds of collective action needed in addressing some of these structural injustices and the extent to which these are available to large, unorganised groups of people. I argue that large, dispersed and unorganised groups of people are (...) often in a position to perform distributive collective actions. As such, ordinary citizens can have massively shared obligations to address structural injustice through distributive action, but, ultimately, such obligations are ‘collective’ only in a fairly weak sense. (shrink)

For Aristotle, the shape of a physical body is perceptible per se (DA II.6, 418a8-9). As I read his position, shape is thus a causal power, as a physical body can affect our sense organs simply in virtue of possessing it. But this invites a challenge. If shape is an intrinsically powerful property, and indeed an intrinsically perceptible one, then why are the objects of geometrical reasoning, as such, inert and imperceptible? I here address Aristotle’s answer to that problem, focusing (...) on the version of it that he presents in De caelo III.8. I argue that if we grant that Aristotle conceived of the shape of a sensible body as some kind of causal power, then the satisfactory resolution of that challenge pushes us to interpret him as having conceived of it as being, more specifically, an impure power—that is, as a property that is not only intrinsically powerful but also, in some way, intrinsically non-powerful as well. This is a notable result not only insofar as it illuminates Aristotle’s conception of shape but also insofar as it contributes to our knowledge of Aristotle’s theory of dunameis and his ontology more broadly. (shrink)

The Repugnant Conclusion served an important purpose in catalyzing and inspiring the pioneering stage of population ethics research. We believe, however, that the Repugnant Conclusion now receives too much focus. Avoiding the Repugnant Conclusion should no longer be the central goal driving population ethics research, despite its importance to the fundamental accomplishments of the existing literature.

Background: There is no doubt that strawberry diseases are one of the most important reasons that led to the destruction of strawberry plants and their crops. This leads to obvious damage to these plants and they become inedible. Discovering these diseases after a good step for proper and correct treatment. Determining the treatment with high accuracy depends on the method used in the diagnosis. Correctly, expert systems can greatly help in avoiding damage to these plants. The expert system correctly diagnoses (...) strawberry disease to make it easier for farmers to find the right treatment based on the appropriate diagnosis. Objectives: The main goal of this expert system is to get the appropriate diagnosis of disease and the correct treatment. Methods: In this paper the design of the proposed Expert System which was produced to help Farmers and students interested in agriculture strawberry in diagnosing many of the strawberry diseases such as: Leaf Spots, Grey Mold, Red Stele/Red Core, Wilt, Powdery Mildew, Alternaria Spot, Black Root Rot, Anthracnose (black spot), and Angular Leaf Spot. The proposed expert system presents an overview about strawberry diseases are given, the cause of diseases are outlined and the treatment of disease whenever possible is given out. CLIPS language was used for designing and implementing the proposed expert system. Results: The proposed strawberry diseases diagnosis expert system was evaluated by Farmers and they were satisfied with its performance. Conclusions: The Proposed expert system is very useful for Farmers with strawberry problem and students interested in agriculture strawberry. (shrink)

Background: Broccoli is an edible green plant in the cabbage family (family Brassicaceae, genus Brassica) whose large flowering head, stalk and small associated leaves are eaten as a vegetable. A leaf of Broccoli might be affected of Several Diseases descriped in this paper . When symptoms is encountered, it requires some kind of medical care. If appropriate Survival of Broccoli Diseases is not taken quickly, it can lead to Broccoli to die . Objectives: The main goal of this expert system (...) is to get the appropriate diagnosis of disease and the correct treatment. Methods: In this paper the design of the proposed Expert System which was produced to help Farmers in diagnosing many of the broccoli diseases such as : Damping Off,Club root of crucifers or Finger and toe disease,Alternaria leaf spot,Black rot,Downy mildew, and White rust. (shrink)

Abstract: Fruits are a rich source of energy, minerals and vitamins. They also contain fiber. There are many fruits types such as: Apple and pears, Citrus, Stone fruit, Tropical and exotic, Berries, Melons, Tomatoes and avocado. Classification of fruits can be used in many applications, whether industrial or in agriculture or services, for example, it can help the cashier in the hyper mall to determine the price and type of fruit and also may help some people to determining whether a (...) certain type of fruit meets their nutritional requirement. In this paper, machine learning based approach is presented for classifying and identifying 10 different fruit with a dataset that contains 6847 images use 4793 images for training, 1027 images for validation and 1027 images for testing. A deep learning technique that extensively applied to image recognition was used. We used 70% from image for training and 15% from image for validation 15% for testing. Our trained model achieved an accuracy of 100% on a held-out test set, demonstrating the feasibility of this approach. (shrink)

In a recent article, Marilyn Baffoe-Bonnie offers three arguments for conducting CRISPR/Cas9 biotechnology research to cure sickle-cell disease (SCD) based on addressing historical and current injustices in SCD research and care. I show that her second and third arguments suffer from roughly the same defect, which is that they really argue for something else rather than for conducting CRISPR/Cas9 research in particular. For instance, the second argument argues that conducting this gene therapy research would improve the relationship between SCD sufferers (...) (who are mostly of African descent) and health care providers. But really what is essential in improving this relationship is for those providers to genuinely care and be concerned, and this could be lacking even with the CRISPR research being done. Indeed, this relationship could be improved even without that research being done, as long as there is genuine concern. Thus, this argument actually argues for the need for genuine concern. As for the third argument, one (of two) problems arises because it claims that CRISPR research for SCD should be pursued because the benefits would be shared by even non-research-participants, as non-participants would be encouraged. However, this argues for any research for SCD, not for CRISPR research in particular. I conclude that a better justice-based argument will use only Baffoe-Bonnie’s first argument, which is based on historic neglect of an actual cure for SCD (going beyond merely management or transplant therapies). (shrink)

The purpose of this paper is to argue for psychological egoism, i.e., the view that the ultimate motivation for all human action is the agent’s self-interest. Two principal opponents to psychological egoism are considered. These two views are shown to make human action inexplicable. Since the reason for putting forward these views is to explain human action, these views fail. If psychological egoism is the best explanation of human action, then humans will not differ as regards their motivations for their (...) actions. However, humans will differ as regards their knowledge of what is in fact in their self-interest. (shrink)

Empirical philosophers of science aim to base their philosophical theories on observations of scientific practice. But since there is far too much science to observe it all, how can we form and test hypotheses about science that are sufficiently rigorous and broad in scope, while avoiding the pitfalls of bias and subjectivity in our methods? Part of the answer, we claim, lies in the computational tools of the digital humanities, which allow us to analyze large volumes of scientific literature. Here (...) we advocate for the use of these methods by addressing a number of large-scale, justificatory concerns—specifically, about the epistemic value of journal articles as evidence for what happens elsewhere in science, and about the ability of DH tools to extract this evidence. Far from ignoring the gap between scientific literature and the rest of scientific practice, effective use of DH tools requires critical reflection about these relationships. (shrink)

The 16th and 17th centuries witnessed a philosophical shift that would help pave the way for modern science, a shift from metaphysical theories of material objects to other views embracing only the empirically-accessible parts of material things. One much-debated topic in the course of this shift was regarding prime matter. The late scholastic Jacobus Zabarella (1533-1589) arrived upon his views about prime matter via his version of the regressus method, a program for a sort of scientific reasoning. In his De (...) rebus naturalibus, Zabarella defends the position that prime matter is extended. However, it is less clear how he accounts for its extension. There is an important text where he apparently suggests that prime matter is extended in and of itself. However, there are two other texts apparently stating that matter is extended in virtue of a distinct accident in the category of quantity. I argue that a decisive reading based solely upon any particular texts is not available. Nevertheless, examining Zabarella’s writing on the topic as a whole, the trajectory of his overall argument is remarkably sympathetic to Averroes, who famously took the accidentally quantified position. Thus, from this systematic feature, the accidentally quantified reading is more reasonable. (shrink)

In Aristotle’s writings regarding the biology of embryology, especially in the Generation of Animals, he contends that the mother’s menstrual fluids provide the material for the generation of the offspring, and the father’s form determines its formation as a member of that species (e.g. human). The katamenia (menstrual fluids) of the mother are said to be potentially all the body parts of the offspring, though actually none of them. So, the fluids are potentially the offspring. But are they a first (...) potentiality or second potentiality (first actuality) of a human, in the terminology of De Anima II? In this paper I will argue that katamenia are a first potentiality of a human. My first argument is that katamenia do not have the potential for human activities such as thinking, but rather the potential of becoming something having the potential for those activities. I answer the objection that katamenia are not even a first potentiality, by appealing to an important text contending that for any x whose source of becoming is external, x is potentially y if nothing in x with respect to matter needs to be changed in order for an external principle to make x into y. (shrink)

Papaya is a tropical fruit with a green cover, yellow pulp, and a taste between mango and cantaloupe, having commercial importance because of its high nutritive and medicinal value. The process of sorting papaya fruit based on maturely is one of the processes that greatly determine the mature of papaya fruit that will be sold to consumers. The manual grading of papaya fruit based on human visual perception is time-consuming and destructive. The objective of this paper is to the status (...) classification of papaya fruits if it's mature or partially matured or unmatured. A deep learning technique that was extensively applied to image recognition was used. The trained model achieved an accuracy of 100% on a held-out test set, demonstrating the feasibility of this approach. Classification model of VGG16 achieved a 100% accuracy and 112 seconds of training time. (shrink)

This chapter describes the potential far‐reaching consequences of contemplative higher education for the fields of science and medicine.

This paper is a study about Philadelphia’s comprehensive user engagement sites (CUESs) as the authors address and examine issues related to the upcoming implementation of a CUES while seeking solutions for its disputed questions and plans. Beginning with the federal drug schedules, the authors visit some of the medical and public health issues vis-à-vis safe injection facilities (SIFs). Insite, a successful Canadian SIF, has been thoroughly researched as it represents a paradigm for which a Philadelphia CUES can expand upon. Also, (...) the existing criticisms against SIFs are revisited while critically unpackaged and responded to in favor of the establishment. In the main section, the authors propose the layout and services of the upcoming CUES, much of which would be in congruent to Vancouver’s Insite. On the other hand, the CUES would be distinct from Insite, as the authors emphasize, in that it will offer an information center run by individuals in recovery and place additional emphasis on early education for young healthcare professionals by providing them a platform to work at the site. The paper will also briefly investigate the implementation of a CUES site under an ethical scope of the Harm Reduction Theory. Lastly, the authors recommend some strategic plans that the Philadelphia City government may consider employing at this crucial stage. (shrink)

Vietnam has seen fast-rising debts, both domestic and external, in recent years. This paperreviews the literature on credit market in Vietnam, providing an up-to-date take on the domesticlending and borrowing landscape. The study highlights the strong demand for credit in both therural and urban areas, the ubiquity of informal lenders, the recent popularity of consumer financecompanies, as well as the government’s attempts to rein in its swelling public debt. Given thehigh level of borrowing, which is fueled by consumerism and geopolitics, (...) it is inevitable that theamount of debt will soon be higher than the saving of the borrowers. Unlike the conventional wisdom that creditors have more bargaining power over the borrowers, we suggest that—albeitlacking a quantitative estimation—when the debts pile up so high that the borrowers could not repay, the power dynamics may reverse. In this new politics of debt, the lenders fear to lose the money's worth and continue to lend and feed the insolvent debtors. The result is a toxic lending/borrowing market and profound lessons, from which the developing world could learn. (shrink)

Respiratory rhythms sustain biological life, governing the homeostatic exchange of oxygen and carbon dioxide. Until recently, however, the influence of breathing on the brain has largely been overlooked. Yet new evidence demonstrates that the act of breathing exerts a substantive, rhythmic influence on perception, emotion, and cognition, largely through the direct modulation of neural oscillations. Here, we synthesize these findings to motivate a new predictive coding model of respiratory brain coupling, in which breathing rhythmically modulates both local and global neural (...) gain, to optimize cognitive and affective processing. Our model further explains how respiratory rhythms interact with the topology of the functional connectome, and we highlight key implications for the computational psychiatry of disordered respiratory and interoceptive inference. (shrink)

Background: Mint is a grassy, perennial plant, belonging to the oral platoon, fast growing and spreading, its leaves are green in color, fragrant, tart, refreshing, square-shaped leg, bifurcated, erect, ranging in height from (10 - 201 cm). Home to Europe and Asia. The mint plant has many benefits, the most important of which are pain relief, treatment of gallbladder disorders, the expulsion of gases, anti-inflammatory, and relaxing nerves. While the mint plant is the ideal option for the start of gardens, (...) it is prone to some common diseases that affect the plant's growth. Objectives: The main goal of this expert system is to get the appropriate diagnosis of disease and the correct treatment. Methods: In this paper, the design of the proposed Expert System was produced to help Farmers and those interested in agriculture in diagnosing many of the Mint diseases such as Mint rust, Verticillium wilt, Anthracnose, Powdery mildew, Black Stem Rot, Stem and stolon canker, Septoria leaf spot. The proposed expert system presents an overview of mint diseases are given, the cause of diseases outlined and the treatment of disease whenever possible is given out. CLIPS Expert System language was used for designing and implementing the proposed expert system. Results: The proposed Mint diseases diagnosis expert system was evaluated by Agricultural Students at AL Azhar University and some friends interested in agriculture and they were satisfied with its performance. Conclusions: The proposed expert system is very useful for Farmers and those interested in agriculture. (shrink)