The analytical philosophy of the last hundred years has been heavily influenced by a doctrine to the effect that the key to the correct understanding of reality is captured syntactically in the ‘Fa’ (or, in more sophisticated versions, in the ‘Rab’) of standard first order predicate logic. Here ‘F’ stands for what is general in reality and ‘a’ for what is individual. Hence “f(a)ntology”. Because predicate logic has exactly two syntactically different kinds of referring expressions—‘F’, ‘G’, ‘R’, etc., and ‘a’, (...) ‘b’, ‘c’, etc.—so reality must consist of exactly two correspondingly different kinds of entity: the general (properties, concepts) and the particular (things, objects). We describe the historical influence of this view, and also show how standard first-order predicate logic can be used for the logical formalization of a more adequate “six category ontology”, which recognizes, at the level of both particulars and universals, not only things or objects but also events and qualities. (shrink)

In what respects is Western civilization superior or inferior to its rivals? In raising this question we are addressing a particularly strong form of the problem of relativism. For in order to compare civilizations one with another we would need to be in possession of a framework that is neutral and objective, a framework based on principles of evaluation which would be acceptable, in principle, to all human beings. Morality will surely provide one axis of such a framework (and we (...) note in passing that believers in Islam might quite reasonably claim that their fellow-believers are characteristically more moral than are many in the West). Criteria such as material wellbeing, too, will need to play a role, as also will happiness or pleasure (and again we note that it is not clear a priori that there is more happiness in the West than there is among the citizens of other civilizations). Since, however, these axes of evaluation do not run in tandem, we cannot expect to be able to formulate some single criterion which would enable us to rank civilizations in a simple unilinear order. Even happiness (pace some proponents of the utilitarian philosophy) comes in different types, and to count in the civilization stakes the happiness involved would presumably need to be of the right kind. Thus it is not clear that happiness derived from, say, taking drugs or torturing small animals is going to be able to count in favor of a civilization as much as, say, happiness derived from reading poetry or planting corn. Hence, for these and other reasons, we will have to deal with a multidimensional framework, in which some civilizations may excel along some axes but do badly on others. A further problem turns on the fact that there is no such relation as better than. Rather, when A is better than B then this is always in some respect C. Yet even when we compare one thing with another in some given respect we are not always dealing with a simple linear order. This is because the relation ‘being better than in respect C’ is not in every case transitive.. (shrink)

Recent work in formal philosophy has concentrated over-whelmingly on the logical problems pertaining to epistemic shortfall - which is to say on the various ways in which partial and sometimes incorrect information may be stored and processed. A directly depicting language, in contrast, would reflect a condition of epistemic perfection. It would enable us to construct representations not of our knowledge but of the structures of reality itself, in much the way that chemical diagrams allow the representation (at a certain (...) level of abstractness) of the structures of molecules of different sorts. A diagram of such a language would be true if that which it sets out to depict exists in reality, i.e. if the structural relations between the names (and other bits and pieces in the diagram) map structural relations among the corresponding objects in the world. Otherwise it would be false. All of this should, of course, be perfectly familiar. (See, for example, Aristotle, Metaphysics, 1027 b 22, 1051 b 32ff.) The present paper seeks to go further than its predecessors, however, in offering a detailed account of the syntax of a working universal characteristic and of the ways in which it might be used. (shrink)

In der klassischen Logik von Aristoteles bis Wolff findet sich eine durchgängige Parallelität von logischen (einschließlich grammatikalischen und psychologischen) und ontologischen Gebilden. Der Logiker beschäftigt sich mit Subjekt und Prädikat, aber gleichzeitig auch z.B. mit Substanz und Akzidenz als Entitäten in der Welt. Nach Kant begann für die Logik eine Phase, in der diese ontologische oder objektbezogene Seite verloren ging. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts beginnt man dann aber wieder über die ontologischen Korrelate des Denkens und des Urteilens zu sprechen. (...) Wir zeigen, dass diese Wiederbelebung der alten Logik mit der Einführung des Terminus ‘Sachverhalt’ in die Sprache der Philosophie verbunden ist. (shrink)

Die Entwicklung der Philosophie in Österreich unterscheidet sich in markanter Weise von der Hauptlinie der philosophischen Entwicklung in Deutschland. Dabei fällt bei der österreichischen Philosophie vor allem die konsequente Orientierung an den Wissenschaften auf. In der philosophiegeschichtlichen Forschung sind für diese Besonderheit der österreichischen Philosophie z. B. von Otto Neurath, Rudolf Haller, Friedrich Stadier und J.C. Nyiri verschiedene Erklärungen vorgeschlagen worden. In diesen spielen in jeweils unterschiedlicher Weise Faktoren der spezifisch österreichischen Entwicklungen in historischer, institutioneller, politischer und religiöser Hinsicht eine (...) Rolle. Der vorliegende Aufsatz kritisiert demgegenüber bereits die diese Erklärungsversuche tragende Fragestellung: Die philosophischen Entwicklungen in Österreich bedürfen - so lautet die neue These - gar nicht einer besonderen Erklärung; denn sie stellen den geistesgeschichtlichen Normalfall dar. Vielmehr ist eine Erklärung dafür notwendig, daß sich die wissenschaftliche Philosophie und die mit ihr verbundenen Charakterzüge stilistischer Klarheit, technischer Kompetenz, systematischer Orientierung, Spezialisierung und Professionalisierung im gleichen Zeitraum nicht auch in Deutschland entwickelt haben. Eine solche Erklärung läßt sich - so eine weitere These des Aufsatzes - ziemlich leicht aus der besonderen Rolle der (traditionellen idealistischen) Philosophie im deutschen Nationalbewußtsein herleiten. (shrink)

This is a revised version of the introductory essay in C. Eschenbach, C. Habel and B. Smith (eds.), Topological Foundations of Cognitive Science, Hamburg: Graduiertenkolleg Kognitionswissenschaft, 1994, the text of a talk delivered at the First International Summer Institute in Cognitive Science in Buffalo in July 1994.

Do mountains exist? The answer to this question is surely: yes. In fact, ‘mountain’ is the example of a kind of geographic feature or thing most commonly cited by English speakers (Mark, et al., 1999; Smith and Mark 2001), and this result may hold across many languages and cultures. But whether they are considered as individuals (tokens) or as kinds (types), mountains do not exist in quite the same unequivocal sense as do such prototypical everyday objects as chairs or people.

In this paper we introduce the nascent literature on Moral Uncertainty Theory and explore its application to the criminal law. Moral Uncertainty Theory seeks to address the question of what we ought to do when we are uncertain about what to do because we are torn between rival moral theories. For instance, we may have some credence in one theory that tells us to do A but also in another that tells us to do B. We examine how we might (...) decide whether or not to criminalize some conduct when we are unsure as to whether or not the conduct is morally permitted, and whether or not it is permissible to criminalize the conduct. We also look at how we might make sentencing decisions under moral uncertainty. We argue that Moral Uncertainty Theory can be an illuminating way to address these questions, but find that doing so is a lot more complicated than applying Moral Uncertainty Theory to individual conduct. (shrink)

The fact that there is such a thing as a degree of formedness [Gestaltung], that every Gestalt has a certain Gestalt level, is of fundamental significance. A rose is a Gestalt of higher level than a heap of sand: this we recognize just as immediately as that red is a fuller, more lively colour than grey. The higher Gestalten are distinguished further from the lower by the fact that the product of unity and multiplicity [Einheit und Mannigfaltigkeit] is in their (...) case greater. (shrink)

Die klassische bikategoriale Ontologie von Substanzen und Akzidentien ist für die Festlegung der Strukturen menschlichen und tierischen Verhaltens nicht hinreichend, da die Umwelten dieses Verhaltens sich nicht in dieses klassische System einfügen. Wir bieten dementsprechend den Grundriß einer Theorie der besonderen Gebilde, die die Alltagswelten menschlicher und tierischer Verhalten konstituieren. Die Ausgangsüberlegung ist die folgende, Wir sind alle (Schau)spieler, und diese brauchen eine Bühne. Unsere Bühne ist die jeweilige Umwelt, in der wir leben und handeln. Der Terminus ‘Umwelt’ wird hierbei (...) in Analogie zu Husserls Begriff der Lebenswelt verwendet. Er bezeichnet dementsprechend einen strukturierten Teil der Welt, in den sich ein Lebewesen, z.B. ein Mensch, einpaßt. Die Umwelt ist, wenn man so will, demnach die Bühne, auf welcher sich unser Verhalten abspielt. Der Versuch, das Wesen solcher Umwelten ontologisch festzulegen, bringt allerdings ein schwieriges Problem mit sich - ein Problem so alt wie Platons Höhlengleichnis und so neu wie gegenwärtige Reflexionen amerikanischer Philosophen zur Metaphysik der virtuellen Realität und zum Gedankenexperiment des Gehirns im Tank. Es gibt nämlich in manchen Fällen grobe Inkonsistenzen zwischen (1) der Umwelt, wie wir sie uns gerade vorstellen, und (2) der Umwelt als Bestandteil der wirklichen Welt. Das Problem, zwischen diesen beiden Umweltklassen einen Ausgleich zu finden, wird im letzten Teil des Aufsatzes behandelt. (shrink)

We have a variety of different ways of dividing up, classifying, mapping, sorting and listing the objects in reality. The theory of granular partitions presented here seeks to provide a general and unified basis for understanding such phenomena in formal terms that is more realistic than existing alternatives. Our theory has two orthogonal parts: the first is a theory of classification; it provides an account of partitions as cells and subcells; the second is a theory of reference or intentionality; it (...) provides an account of how cells and subcells relate to objects in reality. We define a notion of well-formedness for partitions, and we give an account of what it means for a partition to project onto objects in reality. We continue by classifying partitions along three axes: (a) in terms of the degree of correspondence between partition cells and objects in reality; (b) in terms of the degree to which a partition represents the mereological structure of the domain it is projected onto; and (c) in terms of the degree of completeness with which a partition represents this domain. (shrink)

It is argued that medical science requires a classificatory system that (a) puts functions in the taxonomic center and (b) does justice ontologically to the difference between the processes which are the realizations of functions and the objects which are their bearers. We propose formulae for constructing such a system and describe some of its benefits. The arguments are general enough to be of interest to all the life sciences.

In this paper we propose a formal theory of partitions (ways of dividing up or sorting or mapping reality) and we show how the theory can be applied in the geospatial domain. We characterize partitions at two levels: as systems of cells (theory A), and in terms of their projective relation to reality (theory B). We lay down conditions of well-formedness for partitions and we define what it means for partitions to project truly onto reality. We continue by classifying well-formed (...) partitions along three axes: (a) degree of correspondence between partition cells and objects in reality; (b) degree to which a partition represents the mereological structure of the domain it is projected onto; and (c) degree of completeness and exhaustiveness with which a partition represents reality. This classification is used to characterize three types of partitions that play an important role in spatial information science: cadastral partitions, categorical coverages, and the partitions involved in folk categorizations of the geospatial domain. (shrink)

Physical reality is all the reality we have, and so physical theory in the standard sense is all the ontology we need. This, at least, was an assumption taken almost universally for granted by the advocates of exact philosophy for much of the present century. Every event, it was held, is a physical event, and all structure in reality is physical structure. The grip of this assumption has perhaps been gradually weakened in recent years as far as the sciences of (...) mind are concerned. When it comes to the sciences of external reality, however, it continues to hold sway, so that contemporary philosophers B even while devoting vast amounts of attention to the language we use in describing the world of everyday experience B still refuse to see this world as being itself a proper object of theoretical concern. Here, however, we shall argue that the usual conception of physical reality as constituting a unique bedrock of objectivity reflects a rather archaic view as to the nature of physics itself and is in fact incompatible with the development of the discipline since Newton. More specifically, we shall seek to show that the world of qualitative structures, for example of colour and sound, or the commonsense world of coloured and sounding things, can be treated scientifically (ontologically) on its own terms, and that such a treatment can help us better to understand the structures both of physical reality and of cognition. (shrink)

It is argued that medical science requires a classificatory system that (a) puts functions in the taxonomic center and (b) does justice ontologically to the difference between the processes which are the realizations of functions and the objects which are their bearers. We propose formulae for constructing such a system and describe some of its benefits. The arguments are general enough to be of interest to all the life sciences.

Ontological realism aims at the development of high quality ontologies that faithfully represent what is general in reality and to use these ontologies to render heterogeneous data collections comparable. To achieve this second goal for clinical research datasets presupposes not merely (1) that the requisite ontologies already exist, but also (2) that the datasets in question are faithful to reality in the dual sense that (a) they denote only particulars and relationships between particulars that do in fact exist and (b) (...) they do this in terms of the types and type-level relationships described in these ontologies. While much attention has been devoted to (1), work on (2), which is the topic of this paper, is comparatively rare. Using Referent Tracking as basis, we describe a technical data wrangling strategy which consists in creating for each dataset a template that, when applied to each particular record in the dataset, leads to the generation of a collection of Referent Tracking Tuples (RTT) built out of unique identifiers for the entities described by means of the data items in the record. The proposed strategy is based on (i) the distinction between data and what data are about, and (ii) the explicit descriptions of portions of reality which RTTs provide and which range not only over the particulars described by data items in a dataset, but also over these data items themselves. This last feature allows us to describe particulars that are only implicitly referred to by the dataset; to provide information about correspondences between data items in a dataset; and to assert which data items are unjustifiably or redundantly present in or absent from the dataset. The approach has been tested on a dataset collected from patients seeking treatment for orofacial pain at two German universities and made available for the NIDCR-funded OPMQoL project. (shrink)

We present and defend a Thomistic cosmological argument that runs independently of the principle of sufficient reason, sidestepping perhaps two of the most recurrent objections to cosmological reasoning: (a) the possibility of brute facts (i.e., that not everything needs an adequate explanation of its existence) and (b) the accusation of the composition fallacy. Drawing upon the work of Barry Miller, we show that any contingent entity like Thumper the rabbit, upon metaphysical analysis, is either a contradictory structure and therefore (...) an impossible existent or else points towards an extrinsic cause for the unity of its really distinct metaphysical parts (namely, its essence and its existence). This conclusion enables the inference that only an uncaused cause with no really distinct metaphysical parts can ultimately produce anything with really distinct metaphysical parts. We then suggest it is not implausible that this entity is God. (shrink)

Philosophy with children often focuses on abstract reasoning skills, but as David Bohm points out the “entire process of mind” consists of our abstract thought as well as our “tacit, concrete process of thought.” Philosophy with children should address the “entire process of mind.” Our tacit, concrete process of thought refers to the process of thought that involves our actions such as the process of thought that goes into riding a bicycle. Bohm contends that we need to develop an awareness (...) or proprioception of thinking as well. When Socrates enters into dialogue with his interlocutors, he shows the limitations of purely abstract thought by leading them to admit that they really “don’t know.” But, of course, they know. We know what bravery is or what love is, even though we can never “explain” these concepts in abstract terms. Life has taught us through experience what these concepts mean and we have developed an understanding of them. We can recognize when a person acts bravely. This is where I see the link between our tacit, concrete process of thought and emotional intelligence. We need emotional intelligence to learn how to be brave, to learn how to love, and be just in the way we act in the world. Knowing what justice is abstractly does not make us act justly. We have to develop awareness of our actions in order to develop the skills necessary to act the part. This is also where emotional intelligence comes in. In the bulletin of the play Romeo and Juliet, director Barry Edelstein wrote the following: “To perform Romeo and Juliet, actors need a series of skills… they must have the emotional and psychological awareness and openness of uncommon depth; they must listen with acuteness, they must possess an imagination of real suppleness and subtlety…” An abstract portrayal would not bring these characters to life. We can surely agree – abstractly – that racism is destructive, but still act racist, without being even slightly aware of it. My contention is that while our abstract sense of racism has evolved, our tacit, concrete knowledge has not, which explains that racism is for the most part still rampant, even though we know abstractly that it is wrong. So how do we educate and develop the awareness of the tacit, concrete knowledge that informs our actions, and develop the emotional intelligence to give a depth of understanding to what we know and believe abstractly. (shrink)

We begin by considering two common ways of conceiving critical metaphysics. According to the first (and polemical) conception, critical metaphysics analyzes nothing more than the form of thought and thereby misses the proper point of metaphysics, namely to investigate the form of reality. According to the second (and affirmative) conception, critical metaphysics starts from the supposed insight that the form of reality cannot be other than the form of thought and is thus not required to analyze anything but that form. (...) We argue that the first conception is too weak while the second is too strong. Then we sketch an alternative conception of critical metaphysics, a conception we find expressed both in Kant’s B-Deduction and in the way Barry Stroud has recently investigated the possibility of metaphysics. According to such a conception, a properly critical metaphysics needs to proceed in two steps: first, it needs to analyze the most general and necessary form of any thought that is about an objective reality at all; second, it needs to investigate how that form of thought relates to the reality it purports to represent. But unlike Kant, Stroud remains sceptical regarding the possibility of a satisfying transition from thought to reality in metaphysics. We argue that this dissatisfaction can be traced back to a notion of objectivity and reality in terms of complete mind-independence. Then we sketch an alternative notion of objectivity and reality in terms of distinctness from subjects and acts of thinking, and argue that it is that notion that allows Kant, with his Transcendental Idealism, to make the transition required for any satisfying metaphysics, namely that from the form of thought to reality. (shrink)

Some writers appear to believe that a theory of justice must somehow pick people up by the scruff of the neck and force them to behave justly, regardless of their beliefs or inclinations. This is an absurd demand... (B. Barry, Justice as Impartiality).

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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The current industrial revolution is said to be driven by the digitization that exploits connected information across all aspects of manufacturing. Standards have been recognized as an important enabler. Ontology-based information standard may provide benefits not offered by current information standards. Although there have been ontologies developed in the industrial manufacturing domain, they have been fragmented and inconsistent, and little has received a standard status. With successes in developing coherent ontologies in the biological, biomedical, and financial domains, an effort called (...) Industrial Ontologies Foundry (IOF) has been formed to pursue the same goal for the industrial manufacturing domain. However, developing a coherent ontology covering the entire industrial manufacturing domain has been known to be a mountainous challenge because of the multidisciplinary nature of manufacturing. To manage the scope and expectations, the IOF community kicked-off its effort with a proof-of-concept (POC) project. This paper describes the developments within the project. It also provides a brief update on the IOF organizational set up. (shrink)

A diagnostic process is an investigative process that takes a clinical picture as input and outputs a diagnosis. We propose a method for distinguishing diagnoses that are warranted from those that are not, based on the cognitive processes of which they are the outputs. Processes designed and vetted to reliably produce correct diagnoses will output what we shall call ‘warranted diagnoses’. The latter are diagnoses that should be trusted even if they later turn out to have been wrong. Our work (...) is based on the recently developed Cognitive Process Ontology and further develops the Ontology of General Medical Science. It also has applications in fields such as intelligence, forensics, and predictive maintenance, all of which rely on vetted processes designed to secure the reliability of their outputs. (shrink)

The ability to access and share data is key to optimizing and streamlining any industrial production process. Unfortunately, the manufacturing industry is stymied by a lack of interoperability among the systems by which data are produced and managed, and this is true both within and across organizations. In this paper, we describe our work to address this problem through the creation of a suite of modular ontologies representing the product life cycle and its successive phases, from design to end of (...) life. We call this suite the Product Life Cycle (PLC) Ontologies. The suite extends proximately from The Common Core Ontologies (CCO) used widely in defense and intelligence circles, and ultimately from the Basic Formal Ontology (BFO), which serves as top level ontology for the CCO and for some 300 further ontologies. The PLC Ontologies were developed together, but they have been factored to cover particular domains such as design, manufacturing processes, and tools. We argue that these ontologies, when used together with standard public domain alignment and browsing tools created within the context of the Semantic Web, may offer a low-cost approach to solving increasingly costly problems of data management in the manufacturing industry. (shrink)

The manufacturing industry is evolving rapidly, becoming more complex, more interconnected, and more geographically distributed. Competitive pressure and diversity of consumer demand are driving manufacturing companies to rely more and more on improved knowledge management practices. As a result, multiple software systems are being created to support the integration of data across the product life cycle. Unfortunately, these systems manifest a low degree of interoperability, and this creates problems, for instance when different enterprises or different branches of an enterprise interact. (...) Common ontologies (consensus-based controlled vocabularies) have proved themselves in various domains as a valuable tool for solving such problems. In this paper, we present a consensus-based Additive Manufacturing Ontology (AMO) and illustrate its application in promoting re-usability in the field of dentistry product manufacturing. (shrink)

In this paper we propose an Ontology of Commercial Exchange (OCE) based on Basic Formal Ontology. OCE is designed for re-use in the Industrial Ontologies Foundry (IOF) and in other ontologies addressing different aspects of human social behavior involving purchasing, selling, marketing, and so forth. We first evaluate some of the design patterns used in the Financial Industry Business Ontology (FIBO) and Product Types Ontology (PTO). We then propose terms and definitions that we believe will improve the representation of contractual (...) obligations, sales processes, and their associated documents. A commercial exchange, for instance, involves mutual agreement to reciprocate actions, such as transferring money, performing a service, or transferring goods. (shrink)

What follows is a first step towards an ontology of conscious mental processes. We provide a theoretical foundation and characterization of conscious mental processes based on a realist theory of intentionality and using BFO as our top-level ontology. We distinguish three components of intentional mental process: character, directedness, and objective referent, and describe several features of the process character and directedness significant to defining and classifying mental processes. We arrive at the definition of representational mental process as a process that (...) is the bringing into being, sustaining, modifying, or terminating of a mental representation. We conclude by outlining some benefits and applications of this approach. (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)

Many existing biomedical vocabulary standards rest on incomplete, inconsistent or confused accounts of basic terms pertaining to diseases, diagnoses, and clinical phenotypes. Here we outline what we believe to be a logically and biologically coherent framework for the representation of such entities and of the relations between them. We defend a view of disease as involving in every case some physical basis within the organism that bears a disposition toward the execution of pathological processes. We present our view in the (...) form of a list of terms and definitions designed to provide a consistent starting point for the representation of both disease and diagnosis in information systems in the future. (shrink)

We propose capability as a universal or type intermediate between function and disposition. A capability is, broadly speaking, a disposition that is of a type whose instances can be evaluated on the basis of how well they are realized. A function, on the view we are proposing, is a capability the possession of which is the rationale for the existence of its bearer. To say for example that a water pump has the function to pump water is to say that (...) the pump exists because something was needed that would pump water. A water pump may have many capabilities, including: to be weatherproof, to run without lubricant, to be transportable, and so forth. But its function is to pump water. We focus here on capabilities possessed by humans – such as piano playing or language using – and we explore the relation between capabilities of these sorts and structures in the brain. (shrink)

In this entry, we provide an overview of some of the methodological debates surrounding contextualism and consider whether they are, in effect, based on an underlying methodological dispute. We consider three modes of motivation of epistemic contextualism including i) the method of cases, ii) the appeal to linguistic analogies and iii) the appeal to conceptual analogies and functional roles. We also consider the methodological debates about contextualism arising from experimental philosophy. We conclude that i) there is no distinctive methodological doctrine (...) or set of methodological doctrines that is centrally invoked by all epistemic contextualists and ii) the substantive dispute about the truth of contextualism very frequently, although not invariably, reflects an underlying methodological dispute. (shrink)

The Plant Ontology (PO) is a community resource consisting of standardized terms, definitions, and logical relations describing plant structures and development stages, augmented by a large database of annotations from genomic and phenomic studies. This paper describes the structure of the ontology and the design principles we used in constructing PO terms for plant development stages. It also provides details of the methodology and rationale behind our revision and expansion of the PO to cover development stages for all plants, particularly (...) the land plants (bryophytes through angiosperms). As a case study to illustrate the general approach, we examine variation in gene expression across embryo development stages in Arabidopsis and maize, demonstrating how the PO can be used to compare patterns of expression across stages and in developmentally different species. Although many genes appear to be active throughout embryo development, we identified a small set of uniquely expressed genes for each stage of embryo development and also between the two species. Evaluating the different sets of genes expressed during embryo development in Arabidopsis or maize may inform future studies of the divergent developmental pathways observed in monocotyledonous versus dicotyledonous species. The PO and its annotation databasemake plant data for any species more discoverable and accessible through common formats, thus providing support for applications in plant pathology, image analysis, and comparative development and evolution. (shrink)

Definitions vary according to context of use and target audience. They must be made relevant for each context to fulfill their cognitive and linguistic goals. This involves adapting their logical structure, type of content, and form to each context of use. We examine from these perspectives the case of definitions in ontologies.

PURPOSE—A substantial fraction of the observations made by clinicians and entered into patient records are expressed by means of negation or by using terms which contain negative qualifiers (as in “absence of pulse” or “surgical procedure not performed”). This seems at first sight to present problems for ontologies, terminologies and data repositories that adhere to a realist view and thus reject any reference to putative non-existing entities. Basic Formal Ontology (BFO) and Referent Tracking (RT) are examples of such paradigms. The (...) purpose of the research here described was to test a proposal to capture negative findings in electronic health record systems based on BFO and RT. METHODS—We analysed a series of negative findings encountered in 748 sentences taken from 41 patient charts. We classified the phenomena described in terms of the various top-level categories and relations defined in BFO, taking into account the role of negation in the corresponding descriptions. We also studied terms from SNOMED-CT containing one or other form of negation. We then explored ways to represent the described phenomena by means of the types of representational units available to realist ontologies such as BFO. RESULTS—We introduced a new family of ‘lacks’ relations into the OBO Relation Ontology. The relation lacks_part, for example, defined in terms of the positive relation part_of, holds between a particular p and a universal U when p has no instance of U as part. Since p and U both exist, assertions involving ‘lacks_part’ and its cognates meet the requirements of positivity. CONCLUSION—By expanding the OBO Relation Ontology, we were able to accommodate nearly all occurrences of negative findings in the sample studied. (shrink)

We discuss recent progress in the development of cognitive ontologies and summarize three challenges in the coordinated development and application of these resources. Challenge 1 is to adopt a standardized definition for cognitive processes. We describe three possibilities and recommend one that is consistent with the standard view in cognitive and biomedical sciences. Challenge 2 is harmonization. Gaps and conflicts in representation must be resolved so that these resources can be combined for mark-up and interpretation of multi-modal data. Finally, Challenge (...) 3 is to test the utility of these resources for large-scale annotation of data, search and query, and knowledge discovery and integration. As term definitions are tested and revised, harmonization should enable coordinated updates across ontologies. However, the true test of these definitions will be in their community-wide adoption which will test whether they support valid inferences about psychological and neuroscientific data. (shrink)

While representation learning techniques have shown great promise in application to a number of different NLP tasks, they have had little impact on the problem of ontology matching. Unlike past work that has focused on feature engineering, we present a novel representation learning approach that is tailored to the ontology matching task. Our approach is based on embedding ontological terms in a high-dimensional Euclidean space. This embedding is derived on the basis of a novel phrase retrofitting strategy through which semantic (...) similarity information becomes inscribed onto fields of pre-trained word vectors. The resulting framework also incorporates a novel outlier detection mechanism based on a denoising autoencoder that is shown to improve performance. An ontology matching system derived using the proposed framework achieved an F-score of 94% on an alignment scenario involving the Adult Mouse Anatomical Dictionary and the Foundational Model of Anatomy ontology (FMA) as targets. This compares favorably with the best performing systems on the Ontology Alignment Evaluation Initiative anatomy challenge. We performed additional experiments on aligning FMA to NCI Thesaurus and to SNOMED CT based on a reference alignment extracted from the UMLS Metathesaurus. Our system obtained overall F-scores of 93.2% and 89.2% for these experiments, thus achieving state-of-the-art results. (shrink)

The Protein Ontology provides terms for and supports annotation of species-specific protein complexes in an ontology framework that relates them both to their components and to species-independent families of complexes. Comprehensive curation of experimentally known forms and annotations thereof is expected to expose discrepancies, differences, and gaps in our knowledge. We have annotated the early events of innate immune signaling mediated by Toll-Like Receptor 3 and 4 complexes in human, mouse, and chicken. The resulting ontology and annotation data set has (...) allowed us to identify species-specific gaps in experimental data and possible functional differences between species, and to employ inferred structural and functional relationships to suggest plausible resolutions of these discrepancies and gaps. (shrink)

Bio-ontologies are essential tools for accessing and analyzing the rapidly growing pool of plant genomic and phenomic data. Ontologies provide structured vocabularies to support consistent aggregation of data and a semantic framework for automated analyses and reasoning. They are a key component of the Semantic Web. This paper provides background on what bio-ontologies are, why they are relevant to botany, and the principles of ontology development. It includes an overview of ontologies and related resources that are relevant to plant science, (...) with a detailed description of the Plant Ontology (PO). We discuss the challenges of building an ontology that covers all green plants (Viridiplantae). Key results: Ontologies can advance plant science in four keys areas: 1. comparative genetics, genomics, phenomics, and development, 2. taxonomy and systematics, 3. semantic applications and 4. education. Conclusions: Bio-ontologies offer a flexible framework for comparative plant biology, based on common botanical understanding. As genomic and phenomic data become available for more species, we anticipate that the annotation of data with ontology terms will become less centralized, while at the same time, the need for cross-species queries will become more common, causing more researchers in plant science to turn to ontologies. (shrink)

If SNOMED CT is to serve as a biomedical reference terminology, then steps must be taken to ensure comparability of information formulated using successive versions. New releases are therefore shipped with a history mechanism. We assessed the adequacy of this mechanism for its treatment of the distinction between changes occurring on the side of entities in reality and changes in our understanding thereof. We found that these two types are only partially distinguished and that a more detailed study is required (...) to propose clear recommendations for enhancement along at least the following lines: (1) explicit representation of the provenance of a class; (2) separation of the time-period during which a component is stated valid in SNOMED CT from the period it is (or has been) valid in reality, and (3) redesign of the historical relationships table to give users better assistance for recovery in case of introduced mistakes. (shrink)

We propose an ontological theory that is powerful enough to describe both complex spatio-temporal processes and the enduring entities that participate therein. For this purpose we introduce the notion a directly depicting ontology. Directly depicting ontologies are based on relatively simple languages and fall into two major categories: ontologies of type SPAN and ontologies of type SNAP. These represent two complementary perspectives on reality and employ distinct though compatible systems of categories. A SNAP (snapshot) ontology comprehends enduring entities such as (...) organisms, geographic features, or qualities as they exist at some given moment of time. A SPAN ontology comprehends perduring entities such as processes and their parts and aggregates as they unfold themselves through some temporal interval. We give an axiomatic account of the theory of directly depicting ontologies and of the core parts of the metaontological fragment within which they are embedded. (shrink)

Representing species-specific proteins and protein complexes in ontologies that are both human and machine-readable facilitates the retrieval, analysis, and interpretation of genome-scale data sets. Although existing protin-centric informatics resources provide the biomedical research community with well-curated compendia of protein sequence and structure, these resources lack formal ontological representations of the relationships among the proteins themselves. The Protein Ontology (PRO) Consortium is filling this informatics resource gap by developing ontological representations and relationships among proteins and their variants and modified forms. Because (...) proteins are often functional only as members of stable protein complexes, the PRO Consortium, in collaboration with existing protein and pathway databases, has launched a new initiative to implement logical and consistent representation of protein complexes. We describe here how the PRO Consortium is meeting the challenge of representing species-specific protein complexes, how protein complex representation in PRO supports annotation of protein complexes and comparative biology, and how PRO is being integrated into existing community bioinformatics resources. The PRO resource is accessible at http://pir.georgetown.edu/pro/. (shrink)

The paradigm of referent tracking is based on a realist presupposition which rejects so-called negative entities (congenital absent nipple, and the like) as spurious. How, then, can a referent tracking-based Electronic Health Record deal with what are standardly called ‘negative findings’? To answer this question we carried out an analysis of some 748 sentences drawn from patient charts and containing some form of negation. Our analysis shows that to deal with these sentences we need to introduce a new ontological relationship (...) between a particular and a universal, which holds when no instance of the universal has a specific qualified ontological relation with the particular. This relation is found to be able to accommodate nearly all occurrences of negative findings in the examined sample, in ways which involve no reference to negative entities. (shrink)

We have begun work on two separate but related ontologies for the study of neurological diseases. The first, the Neurological Disease Ontology (ND), is intended to provide a set of controlled, logically connected classes to describe the range of neurological diseases and their associated signs and symptoms, assessments, diagnoses, and interventions that are encountered in the course of clinical practice. ND is built as an extension of the Ontology for General Medical Sciences — a high-level candidate OBO Foundry ontology that (...) provides a set of general classes that can be used to describe general aspects of medical science. ND is being built with classes utilizing both textual and axiomatized definitions that describe and formalize the relations between instances of other classes within the ontology itself as well as to external ontologies such as the Gene Ontology, Cell Ontology, Protein Ontology, and Chemical Entities of Biological Interest. In addition, references to similar or associated terms in external ontologies, vocabularies and terminologies are included when possible. Initial work on ND is focused on the areas of Alzheimer’s and other diseases associated with dementia, multiple sclerosis, and stroke and cerebrovascular disease. Extensions to additional groups of neurological diseases are planned. The second ontology, the Neuro-Psychological Testing Ontology (NPT), is intended to provide a set of classes for the annotation of neuropsychological testing data. The intention of this ontology is to allow for the integration of results from a variety of neuropsychological tests that assay similar measures of cognitive functioning. Neuro-psychological testing is an important component in developing the clinical picture used in the diagnosis of patients with a range of neurological diseases, such as Alzheimer’s disease and multiple sclerosis, and following stroke or traumatic brain injury. NPT is being developed as an extension to the Ontology for Biomedical Investigations. (shrink)

An intuitive view regarding the epistemic significance of disagreement says that when epistemic peers disagree, they should suspend judgment. This abstemious view seems to embody a kind of detachment appropriate for rational beings; moreover, it seems to promote a kind of conciliatory inclination that makes for irenic and cooperative further discussion. Like many strategies for cooperation, however, the abstemious view creates opportunities for free-riding. In this essay, the authors argue that the believer who suspends judgment in the face of peer (...) disagreement is vulnerable to a kind of manipulation on the part of more tenacious peers. The result is that the abstemious view can have the effect of encouraging dogmatism. (shrink)

Monoclonal antibodies are essential biomedical research and clinical reagents that are produced by companies and research laboratories. The NIAID ImmPort (Immunology Database and Analysis Portal) resource provides a long-term, sustainable data warehouse for immunological data generated by NIAID, DAIT and DMID funded investigators for data archiving and re-use. A variety of immunological data is generated using techniques that rely upon monoclonal antibody reagents, including flow cytometry, immunofluorescence, and ELISA. In order to facilitate querying, integration, and reuse of data, standardized terminology (...) for describing monoclonal antibody reagents and their targets needs to be used for annotating data submitted to ImmPort. (shrink)

In a reflective and richly entertaining piece from 1979, Doug Hofstadter playfully imagined a conversation between ‘Achilles’ and an anthill (the eponymous ‘Aunt Hillary’), in which he famously explored many ideas and themes related to cognition and consciousness. For Hofstadter, the anthill is able to carry on a conversation because the ants that compose it play roughly the same role that neurons play in human languaging; unfortunately, Hofstadter’s work is notably short on detail suggesting how this magic might be achieved1. (...) Conversely in this paper - finally reifying Hofstadter’s imagination - we demonstrate how populations of simple ant-like creatures can be organised to solve complex problems; problems that involve the use of forward planning and strategy. Specifically we will demonstrate that populations of such creatures can be configured to play a strategically strong - though tactically weak - game of HeX (a complex strategic game).We subsequently demonstrate how tactical play can be improved by introducing a form of forward planning instantiated via multiple populations of agents; a technique that can be compared to the dynamics of interacting populations of social insects via the concept of meta-population. In this way although, pace Hofstadter, we do not establish that a meta-population of ants could actually hold a conversation with Achilles, we do successfully introduce Aunt Hillary to the complex, seductive charms of HeX. (shrink)

Viewed in the light of the remarkable performance of ‘Watson’ - IBMs proprietary artificial intelligence computer system capable of answering questions posed in natural language - on the US general knowledge quiz show ‘Jeopardy’, we review two experiments on formal systems - one in the domain of quantum physics, the other involving a pictographic languaging game - whereby behaviour seemingly characteristic of domain understanding is generated by the mere mechanical application of simple rules. By re-examining both experiments in the context (...) of Searle’s Chinese Room Argument, we suggest their results merely endorse Searle’s core intuition: that ‘syntactical manipulation of symbols is not sufficient for semantics’. Although, pace Watson, some artificial intelligence practitioners have suggested that more complex, higher-level operations on formal symbols are required to instantiate understanding in computational systems, we show that even high-level calls to Google translate would not enable a computer qua ‘formal symbol processor’ to understand the language it processes. We thus conclude that even the most recent developments in ‘quantum linguistics’ will not enable computational systems to genuinely understand natural language. (shrink)

We extend the framework of Inductive Logic to Second Order languages and introduce Wilmers' Principle, a rational principle for probability functions on Second Order languages. We derive a representation theorem for functions satisfying this principle and investigate its relationship to the first order principles of Regularity and Super Regularity.