In the era of “big data,” science is increasingly information driven, and the potential for computers to store, manage, and integrate massive amounts of data has given rise to such new disciplinary fields as biomedical informatics. Applied ontology offers a strategy for the organization of scientific information in computer-tractable form, drawing on concepts not only from computer and information science but also from linguistics, logic, and philosophy. This book provides an introduction to the field of applied ontology that is of (...) particular relevance to biomedicine, covering theoretical components of ontologies, best practices for ontology design, and examples of biomedical ontologies in use. After defining an ontology as a representation of the types of entities in a given domain, the book distinguishes between different kinds of ontologies and taxonomies, and shows how applied ontology draws on more traditional ideas from metaphysics. It presents the core features of the Basic Formal Ontology (BFO), now used by over one hundred ontology projects around the world, and offers examples of domain ontologies that utilize BFO. The book also describes Web Ontology Language (OWL), a common framework for Semantic Web technologies. Throughout, the book provides concrete recommendations for the design and construction of domain ontologies. (shrink)

The notion of function is indispensable to our understanding of distinctions such as that between being broken and being in working order (for artifacts) and between being diseased and being healthy (for organisms). A clear account of the ontology of functions and functioning is thus an important desideratum for any top-level ontology intended for application to domains such as engineering or medicine. The benefit of using top-level ontologies in applied ontology can only be realized when each of the categories identified (...) and defined by a top-level ontology is integrated with the others in a coherent fashion. Basic Formal Ontology (BFO) has from the beginning included function as one of its categories, exploiting a version of the etiological account of function that is framed at a level of generality sufficient to accommodate both biological and artifactual functions. This account has been subjected to a series of criticisms and refinements. We here articulate BFO’s account of function, provide some reasons for favoring it over competing views, and defend it against objections. (shrink)

The paper presents the outlines of an ontology of plans and guidelines, which is then used as the basis for a framework for implementing guideline-based systems for the management of workflow in health care organizations. The framework has a number of special features, above all in that it enables us to represent in formal terms assignments of work-items both to individuals and to teams and to tailor guideline to specific contexts of application in health care organizations. It is designed also (...) to enable implementations to do justice to the fact that the processes carried out in health care organizations may deviate in different ways from the norms set forth in corresponding guideline definitions. This means that implementations built in conformity with the framework will be marked by a type of flexibility that might make them more likely to be accepted by healthcare professionals than are standard guideline-based management systems. (shrink)

In the era of “big data,” science is increasingly information driven, and the potential for computers to store, manage, and integrate massive amounts of data has given rise to such new disciplinary fields as biomedical informatics. Applied ontology offers a strategy for the organization of scientific information in computer-tractable form, drawing on concepts not only from computer and information science but also from linguistics, logic, and philosophy. This book provides an introduction to the field of applied ontology that is of (...) particular relevance to biomedicine, covering theoretical components of ontologies, best practices for ontology design, and examples of biomedical ontologies in use. After defining an ontology as a representation of the types of entities in a given domain, the book distinguishes between different kinds of ontologies and taxonomies, and shows how applied ontology draws on more traditional ideas from metaphysics. It presents the core features of the Basic Formal Ontology (BFO), now used by over one hundred ontology projects around the world, and offers examples of domain ontologies that utilize BFO. The book also describes Web Ontology Language (OWL), a common framework for Semantic Web technologies. Throughout, the book provides concrete recommendations for the design and construction of domain ontologies. (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)

Biological ontologies are used to organize, curate, and interpret the vast quantities of data arising from biological experiments. While this works well when using a single ontology, integrating multiple ontologies can be problematic, as they are developed independently, which can lead to incompatibilities. The Open Biological and Biomedical Ontologies Foundry was created to address this by facilitating the development, harmonization, application, and sharing of ontologies, guided by a set of overarching principles. One challenge in reaching these goals was that the (...) OBO principles were not originally encoded in a precise fashion, and interpretation was subjective. Here we show how we have addressed this by formally encoding the OBO principles as operational rules and implementing a suite of automated validation checks and a dashboard for objectively evaluating each ontology’s compliance with each principle. This entailed a substantial effort to curate metadata across all ontologies and to coordinate with individual stakeholders. We have applied these checks across the full OBO suite of ontologies, revealing areas where individual ontologies require changes to conform to our principles. Our work demonstrates how a sizable federated community can be organized and evaluated on objective criteria that help improve overall quality and interoperability, which is vital for the sustenance of the OBO project and towards the overall goals of making data FAIR. Competing Interest StatementThe authors have declared no competing interest. (shrink)

The current COVID-19 pandemic and the previous SARS/MERS outbreaks of 2003 and 2012 have resulted in a series of major global public health crises. We argue that in the interest of developing effective and safe vaccines and drugs and to better understand coronaviruses and associated disease mechenisms it is necessary to integrate the large and exponentially growing body of heterogeneous coronavirus data. Ontologies play an important role in standard-based knowledge and data representation, integration, sharing, and analysis. Accordingly, we initiated the (...) development of the community-based Coronavirus Infectious Disease Ontology in early 2020. -/- As an Open Biomedical Ontology (OBO) library ontology, CIDO is open source and interoperable with other existing OBO ontologies. CIDO is aligned with the Basic Formal Ontology and Viral Infectious Disease Ontology. CIDO has imported terms from over 30 OBO ontologies. For example, CIDO imports all SARS-CoV-2 protein terms from the Protein Ontology, COVID-19-related phenotype terms from the Human Phenotype Ontology, and over 100 COVID-19 terms for vaccines (both authorized and in clinical trial) from the Vaccine Ontology. CIDO systematically represents variants of SARS-CoV-2 viruses and over 300 amino acid substitutions therein, along with over 300 diagnostic kits and methods. CIDO also describes hundreds of host-coronavirus protein-protein interactions (PPIs) and the drugs that target proteins in these PPIs. CIDO has been used to model COVID-19 related phenomena in areas such as epidemiology. The scope of CIDO was evaluated by visual analysis supported by a summarization network method. CIDO has been used in various applications such as term standardization, inference, natural language processing (NLP) and clinical data integration. We have applied the amino acid variant knowledge present in CIDO to analyze differences between SARS-CoV-2 Delta and Omicron variants. CIDO's integrative host-coronavirus PPIs and drug-target knowledge has also been used to support drug repurposing for COVID-19 treatment. -/- CIDO represents entities and relations in the domain of coronavirus diseases with a special focus on COVID-19. It supports shared knowledge representation, data and metadata standardization and integration, and has been used in a range of applications. (shrink)

The Protein Ontology (PRO) provides a formal, logically-based classification of specific protein classes including structured representations of protein isoforms, variants and modified forms. Initially focused on proteins found in human, mouse and Escherichia coli, PRO now includes representations of protein complexes. The PRO Consortium works in concert with the developers of other biomedical ontologies and protein knowledge bases to provide the ability to formally organize and integrate representations of precise protein forms so as to enhance accessibility to results of protein (...) research. PRO (http://pir.georgetown.edu/pro) is part of the Open Biomedical Ontologies (OBO) Foundry. (shrink)

Significant associations have been found between specific human leukocyte antigen (HLA) alleles and organ transplant rejection, autoimmune disease development, and the response to infection. Traditional searches for disease associations have conventionally measured risk associated with the presence of individual HLA alleles. However, given the high level of HLA polymorphism, the pattern of amino acid variability, and the fact that most of the HLA variation occurs at functionally important sites, it may be that a combination of variable amino acid sites shared (...) by several alleles (shared epitopes) are better descriptors of the actual causative genetic variants. Here we describe a novel approach to genetic association analysis in which genes/proteins are broken down into smaller sequence features and then variant types defined for each feature, allowing for independent analysis of disease association with each sequence feature variant type. We have used this approach to analyze a cohort of systemic sclerosis patients and show that a sequence feature composed of specific amino acid residues in peptide binding pockets 4 and 7 of HLA-DRB1 explains much of the molecular determinant of risk for systemic sclerosis. (shrink)

We are developing the Neurological Disease Ontology (ND) to provide a framework to enable representation of aspects of neurological diseases that are relevant to their treatment and study. ND is a representational tool that addresses the need for unambiguous annotation, storage, and retrieval of data associated with the treatment and study of neurological diseases. ND is being developed in compliance with the Open Biomedical Ontology Foundry principles and builds upon the paradigm established by the Ontology for General Medical Science (OGMS) (...) for the representation of entities in the domain of disease and medical practice. Initial applications of ND will include the annotation and analysis of large data sets and patient records for Alzheimer’s disease, multiple sclerosis, and stroke. (shrink)

The Protein Ontology (PRO; http://proconsortium.org) formally defines protein entities and explicitly represents their major forms and interrelations. Protein entities represented in PRO corresponding to single amino acid chains are categorized by level of specificity into family, gene, sequence and modification metaclasses, and there is a separate metaclass for protein complexes. All metaclasses also have organism-specific derivatives. PRO complements established sequence databases such as UniProtKB, and interoperates with other biomedical and biological ontologies such as the Gene Ontology (GO). PRO relates to (...) UniProtKB in that PRO’s organism-specific classes of proteins encoded by a specific gene correspond to entities documented in UniProtKB entries. PRO relates to the GO in that PRO’s representations of organism-specific protein complexes are subclasses of the organism-agnostic protein complex terms in the GO Cellular Component Ontology. The past few years have seen growth and changes to the PRO, as well as new points of access to the data and new applications of PRO in immunology and proteomics. Here we describe some of these developments. (shrink)

The Plant Ontology (PO) (http://www.plantontology.org) (Jaiswal et al., 2005; Avraham et al., 2008) was designed to facilitate cross-database querying and to foster consistent use of plant-specific terminology in annotation. As new data are generated from the ever-expanding list of plant genome projects, the need for a consistent, cross-taxon vocabulary has grown. To meet this need, the PO is being expanded to represent all plants. This is the first ontology designed to encompass anatomical structures as well as growth and developmental stages (...) across such a broad taxonomic range. While other ontologies such as the Gene Ontology (GO) (The Gene Ontology Consortium, 2010) or Cell Type Ontology (CL) (Bard et al., 2005) cover all living organisms, they are confined to structures at the cellular level and below. The diversity of growth forms and life histories within plants presents a challenge, but also provides unique opportunities to study developmental and evolutionary homology across organisms. (shrink)

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

The translational research community, in general, and the Clinical and Translational Science Awards (CTSA) community, in particular, share the vision of repurposing EHRs for research that will improve the quality of clinical practice. Many members of these communities are also aware that electronic health records (EHRs) suffer limitations of data becoming poorly structured, biased, and unusable out of original context. This creates obstacles to the continuity of care, utility, quality improvement, and translational research. Analogous limitations to sharing objective data in (...) other areas of the natural sciences have been successfully overcome by developing and using common ontologies. This White Paper presents the authors’ rationale for the use of ontologies with computable semantics for the improvement of clinical data quality and EHR usability formulated for researchers with a stake in clinical and translational science and who are advocates for the use of information technology in medicine but at the same time are concerned by current major shortfalls. This White Paper outlines pitfalls, opportunities, and solutions and recommends increased investment in research and development of ontologies with computable semantics for a new generation of EHRs. (shrink)

Current COVID-19 pandemic and previous SARS/MERS outbreaks have caused a series of major crises to global public health. We must integrate the large and exponentially growing amount of heterogeneous coronavirus data to better understand coronaviruses and associated disease mechanisms, in the interest of developing effective and safe vaccines and drugs. Ontologies have emerged to play an important role in standard knowledge and data representation, integration, sharing, and analysis. We have initiated the development of the community-based Coronavirus Infectious Disease Ontology (CIDO). (...) As an Open Biomedical Ontology (OBO) library ontology, CIDO is an open source and interoperable with other existing OBO ontologies. In this article, the general architecture and the design patterns of the CIDO are introduced, CIDO representation of coronaviruses, phenotypes, anti-coronavirus drugs and medical devices (e.g. ventilators) are illustrated, and an application of CIDO implemented to identify repurposable drug candidates for effective and safe COVID-19 treatment is presented. (shrink)

The National Center for Biomedical Ontology is a consortium that comprises leading informaticians, biologists, clinicians, and ontologists, funded by the National Institutes of Health (NIH) Roadmap, to develop innovative technology and methods that allow scientists to record, manage, and disseminate biomedical information and knowledge in machine-processable form. The goals of the Center are (1) to help unify the divergent and isolated efforts in ontology development by promoting high quality open-source, standards-based tools to create, manage, and use ontologies, (2) to create (...) new software tools so that scientists can use ontologies to annotate and analyze biomedical data, (3) to provide a national resource for the ongoing evaluation, integration, and evolution of biomedical ontologies and associated tools and theories in the context of driving biomedical projects (DBPs), and (4) to disseminate the tools and resources of the Center and to identify, evaluate, and communicate best practices of ontology development to the biomedical community. Through the research activities within the Center, collaborations with the DBPs, and interactions with the biomedical community, our goal is to help scientists to work more effectively in the e-science paradigm, enhancing experiment design, experiment execution, data analysis, information synthesis, hypothesis generation and testing, and understand human disease. (shrink)

The project of a naive physics has been the subject of attention in recent years above all in the artificial intelligence field, in connection with work on common-sense reasoning, perceptual representation and robotics. The idea of a theory of the common-sense world is however much older than this, having its roots not least in the work of phenomenologists and Gestalt psychologists such as Kohler, Husserl, Schapp and Gibson. This paper seeks to show how contemporary naive physicists can profit from a (...) knowledge of these historical roots of their discipline, which are shown to imply above all a critique of the set-theory-based models of reality typically presupposed by contemporary work in common-sense ontology. (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)

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)

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)

Vaccine research, as well as the development, testing, clinical trials, and commercial uses of vaccines involve complex processes with various biological data that include gene and protein expression, analysis of molecular and cellular interactions, study of tissue and whole body responses, and extensive epidemiological modeling. Although many data resources are available to meet different aspects of vaccine needs, it remains a challenge how we are to standardize vaccine annotation, integrate data about varied vaccine types and resources, and support advanced vaccine (...) data analysis and inference. To address these problems, the community-based Vaccine Ontology (VO) has been developed through collaboration with vaccine researchers and many national and international centers and programs, including the National Center for Biomedical Ontology (NCBO), the Infectious Disease Ontology (IDO) Initiative, and the Ontology for Biomedical Investigations (OBI). VO utilizes the Basic Formal Ontology (BFO) as the top ontology and the Relation Ontology (RO) for definition of term relationships. VO is represented in the Web Ontology Language (OWL) and edited using the Protégé-OWL. Currently VO contains more than 2000 terms and relationships. VO emphasizes on classification of vaccines and vaccine components, vaccine quality and phenotypes, and host immune response to vaccines. These reflect different aspects of vaccine composition and biology and can thus be used to model individual vaccines. More than 200 licensed vaccines and many vaccine candidates in research or clinical trials have been modeled in VO. VO is being used for vaccine literature mining through collaboration with the National Center for Integrative Biomedical Informatics (NCIBI). Multiple VO applications will be presented. (shrink)

Despite a large and multifaceted effort to understand the vast landscape of phenotypic data, their current form inhibits productive data analysis. The lack of a community-wide, consensus-based, human- and machine-interpretable language for describing phenotypes and their genomic and environmental contexts is perhaps the most pressing scientific bottleneck to integration across many key fields in biology, including genomics, systems biology, development, medicine, evolution, ecology, and systematics. Here we survey the current phenomics landscape, including data resources and handling, and the progress that (...) has been made to accurately capture relevant data descriptions for phenotypes. We present an example of the kind of integration across domains that computable phenotypes would enable, and we call upon the broader biology community, publishers, and relevant funding agencies to support efforts to surmount today's data barriers and facilitate analytical reproducibility. (shrink)

The Protein Ontology (PRO) web resource provides an integrative framework for protein-centric exploration and enables specific and precise annotation of proteins and protein complexes based on PRO. Functionalities include: browsing, searching and retrieving, terms, displaying selected terms in OBO or OWL format, and supporting URIs. In addition, the PRO website offers multiple ways for the user to request, submit, or modify terms and/or annotation. We will demonstrate the use of these tools for protein research and annotation.

Co-authored letter to the APA to take a lead role in the recognition of teaching in the classroom, based on the participation in an interdisciplinary Conference on the Role of Advocacy in the Classroom back in 1995. At the time of this writing, the late Myles Brand was the President of Indiana University and a member of the IU Department of Philosophy.

Le présent article est une tentative nouvelle d’articuler le rôle d’une théorie des vérifacteurs. Nous soutenons que la théorie de la vérifaction constitue une pierre angulaire dans une bonne méthodologie en métaphysique, mais que l’amalgame entre la théorie de la vérifaction et la théorie de la vérité a été responsable de certains excès associés aux approches vérifactionnistes dans la littérature récente. Nous montrons que la théorie de la vérifaction conserve son attrait comme instrument d’investigation métaphysique, et ce, malgré notre accord (...) avec les doctrines déflationnistes telles que celles défendues par Ayer, Quine, Field et Horwich (ou, du moins, malgré notre neutralité à leur égard). Nous soutenons en outre que les intuitions sous-jacentes à la théorie de la vérifaction s’éclairent quand nous les dissocions d’une théorie de la vérité et, par-dessus tout, de la tentative de fournir une définition de la vérité. (shrink)

The most obvious varieties of mental phenomena directed to non- existent objects occur in our experiences of works of art. The task of applying the Meinongian ontology of the non-existent to the working out of a theory of aesthetic phenomena was however carried out not by Meinong by his disciple Stephan Witasek in his Grundzüge der allgemeinen Ästhetik of 1904. Witasek shows in detail how our feelings undergo certain sorts of structural modifications when they are directed towards what does not (...) exist. He draws a distinction between genuine mental phenomena and what he calls `phantasy-material', asserting that `the job of the aesthetic object, whether it is a work of art or a product of nature, is to excite and support the actualisation of phantasy-material in the experiencing subject'. We might think of such phantasy-material as a matter of Ersatz-emotions or emotional `slop'. We could then see Witasek's aesthetics as an elaborate taxonomy of the various different sorts of Ersatz-emotions which the subject allows to be stimulated within himself in his intercourse with works of art, and see works of art themselves as machines for the production of ever more subtle varieties of such phantasy-material in the perceiving subject. (shrink)

La présente étude utilise les outils du domaine de la méréotopologie (la théorie des parts, ensembles et frontières) pour élaborer les implications de certaines analogies entre la 'psychologie écologique' de J.J.Gibson et la phénoménologie de Edmund Husserl. On présentera une théorie ontologique de frontières spatiales et des entités possédant une extension spatiale. S'en rapportant aux exemples de la sphère de géographie, on démontre qu'aussi bien les frontières que les entités à extension spatiale appartiennent à deux vastes catégories: des objets qui (...) existent indépendamment de nos actes cognitifs (par exemple: la planète Terre, sa surface extérieure); et des objets qui existent seulement grâce à ces actes (par exemple: l'équateur, la Mer du Nord). Le champ visuel, lui aussi, peut être conçu comme un exemple d'une entité à extension spatiale qui est dépendante dans le sens proposé ci-dessus. L'étude présente suggère une extension de cette analogie en postulant les entités qui, pour les vrais jugements, seraient ce que le champ visuel est pour les actes de perception visuelle. Le champ de jugement est défini plus précisément comme une entité étendue complexe, contenant toutes les entités essentielles pour la vérité d'un (vrai) jugement donné. Il est possible de démontrer que le travail des linguistes cognitifs tel Talmy ou Langacker, si l'on l'interprète convenablement, produit une explication détaillée des structures des champs de jugement correspondant aux phrases de sortes différentes. Un genre nouveau de définition de la vérité en tant que correspondance pour les expressions de la langue naturelle peut donc être formulé sur cette base. (shrink)

John D. Caputo’s book is one in a new series from Penguin called “Philosophy in Transit”. The “transit” theme has a number of dimensions: the publisher announces that the authors use “various modes of transportation as their starting point”, and the books will use this idea to represent some aspect of the current state of philosophy itself (a leading metaphor of Caputo’s book is that truth is perpetually “on the go”). Furthermore, the publisher’s description of these books as “commute-length” indicates (...) when and where they expect people to read them. Future volumes – by Barry Dainton on “self”, Susan Neiman on “why grow up?” and the ubiquitous Slavoj Zizek on “event” – are forthcoming. (shrink)

This critical study aims mainly to do two things: (i) throw some cold water on the claim that supervenience can be used to formulate a doctrine of non-reductive physicalism, and (ii) rebut an argument for physicalism offered (separately) by David Papineau and Barry Loewer. -/- The title alludes to the following lyric from "Mary Poppins", and was intended to hint that there is less to supervenience than meets the eye: -/- It's supercalifragilisticexpialidocious Even though the sound of it is (...) something quite atrocious If you say it loud enough, you'll always sound precocious Supercalifragilisticexpialidocious. (shrink)

GAMETOGÊNESE -/- Emanuel Isaque Cordeiro da Silva Instituto Agronômico de Pernambuco Departamento de Zootecnia – UFRPE Embrapa Semiárido -/- • _____OBJETIVO -/- Os estudantes bem informados, estão a buscando conhecimento a todo momento. O estudante de Veterinária e Zootecnia, sabe que a Reprodução é uma área de primordial importância para sua carreira. Logo, o conhecimento da mesma torna-se indispensável. No primeiro trabalho da série fisiologia reprodutiva dos animais domésticos, foi abordado de forma clara, didática e objetiva os mecanismos de diferenciação (...) sexual dos embriões em desenvolvimento, quais os genes envolvidos nesse processo e tudo mais. Nesse segundo trabalho, a abordagem será teórica, mas também clara, sobre a formação primordial dos gametas femininos e masculinos, através da ovogênese nas fêmeas e a espermatogênese nos machos. Esse trabalho visa levar a importância do processo de formação dos gametas e a produção hormonal das gônadas, bem como o entendimento sobre as interações com o eixo hipotálamo-hipofisário. -/- •____INTRODUÇÃO -/- A reprodução sexual é um processo mediante a qual dois organismos da mesma espécie unem seu material genético para dar lugar a um organismo fixo com combinação única de genes; para isso, cada organismo produz células que contém a metade do material genético característico da espécie. Essas células haploides (1n) são denominadas gametas; ao combinar-se um gameta masculino com um feminino produz-se uma célula diploide (2n) (zigoto ou ovo) a partir da qual se forma o embrião. A grande maioria das espécies com reprodução sexual são anisogâmicas, o que significa que produzem dois tipos de gametas diferentes: os gametas masculinos são microscópios, móveis e produzem-se em grande quantidade, enquanto que os femininos são grandes, imóveis e produzem-se em menor quantidade. O tipo de gameta que um indivíduo produz é o que define seu sexo; sobre os animais o macho é o indivíduo que produz grandes quantidades de espermatozoides e a fêmea produz uma menor quantidade de óvulos, enquanto que nas plantas as gônadas masculinas são as produtoras pólen e as femininas produzem oosferas. Os gametas são diferentes do resto das células do organismo, as quais se chamam células somáticas; essas últimas são diploides porque contém dois pares de cromossomos, um par herdado do pai do indivíduo e o outro da mãe. As células somáticas, ademais, se dividem por mitose, ao qual os cromossomos se duplicam antes de cada divisão celular e cada uma das células filhas recebe um complemento diploide idêntico dos cromossomos, logo todas as células somáticas de um indivíduo possuem o mesmo material genético, embora cada tipo celular expresse diferentes combinações de genes. Em contraponto, os gametas são células haploides porque possuem somente um par de cromossomos e a metade do material genético característico da espécie. Cada um dos cromossomos em um gameta é resultado da recombinação dos genes contidos nos cromossomos paterno e materno do indivíduo que originam o gameta, e cada um destes possuem uma combinação única de genes. Os gametas se formam a partir das células germinais, que são células que em sua origem são diploides e elas de “comprometem” a manter-se como uma linha celular especial que em determinado momento sofrerá o processo de meiose para dar origem aos gametas haploides, sejam óvulos ou espermatozoides segundo o sexo do animal. Como descrito no trabalho sobre a diferenciação sexual, as células germinativas primordiais originam-se no epiblasto do embrião, e migram desde o saco vitelino até colonizar as cristas gonodais, onde, por sua vez, proliferam-se e se organizam junto com as células somáticas da gônada primitiva para formar o testículo ou o ovário. As células germinais masculinas e femininas tem a mesma origem embrionária. As gônadas indiferenciadas em um embrião possuem três tipos celulares: as células que dão origem aos gametas (ovogonia ou espermatogonia), as precursoras de células que nutrem os gametas em desenvolvimento (células da granulosa no ovário; células de Sertoli no testículo) e as precursoras de células que secretam hormônios sexuais (células da teca no ovário; células de Leydig no testículo). As células germinais são as únicas estruturas do organismo que têm a capacidade de dividir-se por meiose sofrendo uma redução no número de seus cromossomos, sendo responsável pela transmissão da carga genética aos descendentes. Em contraste, as células somáticas somente se dividem por mitose. A formação dos gametas compreende fases sequenciais de mitose, meiose e pós-meiose. Esses processos são altamente organizados e necessitam de um preciso e bem coordenado programa de expressão genética. Uma das características importantes da gametogênese é a redução cromossômica, que através da meiose, reduz pela metade o número de cromossomos e produz células distintas entre si, devido a trocas de material genético entre os pares de cromossomos provenientes do pai e da mãe, o que ocorre no processo de “crossing over” durante a primeira fase da meiose. A gametogênese é o processo mediante o qual as células germinais de cada sexo se multiplicam, dividem e diferenciam até formar os gametas. No caso da formação dos gametas masculinos o processo recebe o nome específico de espermatogênese, e para os gametas femininos é denominado como ovogênese. Embora os dois processos alcancem o objetivo comum de produção das células haploides, por onde compartilham algumas características, existem diferenças marcadas entre eles devido a necessidade de produzir um número muito distinto de gametas, de tamanho diferente, e com características de motilidade também distintas. -/- •___ESPERMATOGÊNESE -/- A espermatogênese é o processo mediante o qual se produz os gametas masculinos denominados espermatozoides. Durante a vida fetal as células germinais e as células somáticas do testículo em formação organizam-se em túbulos seminíferos que se derivam dos cordões sexuais primários e conformam a maior parte da medula do testículo. Na etapa fetal cada tubo seminífero é delimitado por uma membrana basal, recoberta na parte interior pelas células precursoras das células de Sertoli (um tipo de células somáticas). No exterior do túbulo localizam-se as células precursoras das células de Leydig ou intersticiais (figura 1), que também são células somáticas. Entre a membrana basal e as células de Sertoli encontram-se algumas células germinais denominadas espermatogonias de reserva A0 (denominadas gonócitos) que serão o único tipo de células germinais presentes no testículo enquanto o animal não alcançar a puberdade. As células de Sertoli estabelecem na região basal uniões oclusoras entre si, formando parte da barreira hemato-testicular. As espermatogonias A0 localizam-se por dentro da membrana basal do túbulo seminífero, embora fora da barreira hemato-testicular. Figura 1: fase neonatal. Nota-se a grande infiltração de tecido intersticial em quase 50% da seção originando que os túbulos sejam pequenos e redondos em sua maioria. O citoplasma e núcleo das células pré-Leydig são notadas claramente por essa ser uma espécie suína onde o tecido intersticial está claramente diferenciado. Hematoxilina-eosina (X 220.5). Fonte: Embrapa. -/- O número de células de Sertoli no testículo depende da influência do hormônio folículo estimulante (FSH) presente durante a vida fetal e as primeiras etapas de vida pós-natal. A população de células de Sertoli ao chegar a puberdade se manterá fixa durante o resto da vida do animal; existe uma relação positiva entre o tamanho e a população de células de Sertoli e a capacidade de produção de espermatozoides do testículo. As células de Sertoli são as únicas células somáticas que estão no epitélio seminífero, e sua função é a nutrição, sustentação e controle endócrino das células germinais. As células de Sertoli participam ativamente no processo de liberação dos espermatozoides para a luz do túbulo. Nesse momento, as células de Sertoli realizam a fagocitose de parte do citoplasma do espermatozoide dos chamados corpos residuais. As células de Sertoli também fagocitam as células germinais que se degeneram no curso normal da espermatogênese. Essas células ainda sintetizam grande quantidade de proteínas, como por exemplo as proteínas ABP (androgen hinding protein), que transportam andrógenos para todo o aparelho reprodutivo, transferrinas, que transportam ferro para a respiração celular das células germinais e também às inibinas, que regulam a liberação de FSH pela hipófise, através de um sistema de retroalimentação (feedback) negativa (figura 2). Figura 2: epitélio seminífero, células de Sertoli (flecha) (400 X). Fonte: Embrapa. -/- Antes da puberdade dos túbulos seminíferos observam-se ao corte como estruturas de diâmetro pequeno, sem luz, e conformados unicamente pelas células de Sertoli e espermatogonias de reserva e rodeados por abundante tecido intersticial, ao que estão presentes as células precursoras das células de Leydig. Ainda antes da puberdade, a diferenciação celular manifesta-se primeiro pela presença de espermatócitos primários, os quais se degeneram em geral na fase de paquíteno, por falta de estimulação hormonal. A partir de que o animal chega a puberdade inicia-se o processo de espermatogênese, que se manterá durante toda a vida do animal, exceto em espécies de animais silvestres muito estacionais, ao qual pode se suspender durante a época não reprodutiva para voltar e ser retomada na época ou estação reprodutiva. Depois da puberdade, os túbulos seminíferos possuem um diâmetro muito maior; em seu interior observa-se um grande número de células germinais de todos os tipos, diferentes estádios de divisão, e em seu lúmen contém líquido e espermatozoides. Ainda sobre o alcancei da puberdade, as espermatogonias começam a dividir-se aceleradamente por mitose, enquanto que no espaço intersticial as células mesenquimais também começam a se diferenciar e a dar origem as células de Leydig (figura 3). A partir dessa etapa as células de Leydig (totalmente diferenciadas) são também evidentes no exterior do túbulo, junto com as células mioides ou peritubulares que o rodeiam o que ao contrair-se são responsáveis por controlar o avanço dos fluidos e as células presentes no lúmen do túbulo. As células mioides estão situadas ao redor do túbulo, e é creditado a elas a promoção da contração e da integridade estrutural do túbulo. Esse tipo celular apenas se diferencia na puberdade pela ação dos andrógenos (figura 4). As interações entre as células de Sertoli e as mioides parecem ter um papel importante na manutenção das funções do testículo. Durante o processo de espermatogênese, as espermatogonias de reserva dividem-se periodicamente e enquanto algumas células fixas permanecem como espermatogonias de reserva, outras proliferam e sofrem uma seção de divisões mitóticas durante as quais se vão diferenciando até formarem espermatócitos primários (espermatocitogênese ou fase de mitose), logo sofrem divisões especiais mediante as quais reduzem seu número de cromossomos (fase de meiose), e ao final trocam de forma para converter-se em espermatozoides (espermatocitogênese) (figura 5). Cada uma dessas etapas da espermato- gênese será descrito detalhadamente adiante, antes é necessário a explicação de algumas características das células de Sertoli e de Leydig que ajudarão a entender seu papel durante a espermatogênese. Figura 3: células de Leydig no espaço intersticial do testículo bovino adulto PAS (400 X). Fonte: Embrapa. -/- Figura 4: o estabelecimento da puberdade pela presença de espermatozoides no túbulo. Hematoxilina-eosina (400 X). Fonte: Embrapa. Figura 5: fases mitóticas das espermatogonias (A0 e B) para formação de um espermatócito primário e as duas fases de meiose que se sucedem antes da espermatogênese. Fonte: ZARCO, 2018. -/- Ao início da espermatocitogênese as uniões oclusoras entre as células de Sertoli se abrem por etapas (como as comportas de um submarino) para permitir a passagem das espermatogonias em direção ao centro do túbulo seminífero sem que se estabeleça uma continuidade entre o exterior e o interior da barreira hemato-testicular. Uma vez ultrapassada essa barreira, as sucessivas gerações de espermatogonias, espermatócitos, espermátides e espermatozoides irão se localizar em direção ao interior do túbulo seminífero, em estreita associação com as células de Sertoli. Em consequência, as células de Sertoli dividem o túbulo seminífero em dois compartimentos; o compartimento basal (debaixo das uniões oclusoras das células de Sertoli), ao qual residem as espermatogonias de reserva, e o compartimento adluminal (em direção ao centro do túbulo), cujos espaços entre as células de Sertoli desenvolvem o resto do processo de espermatogênese (meiose e espermatocitogênese). Esse feito é importante porque durante a vida fetal as únicas células germinais existentes eram as espermatogonias de reserva, pelo que os antígenos expressados por gerações mais avançadas (espermatogonias intermediárias, secundárias, espermátides e espermatozoides) não são reconhecidos como próprios do corpo pelo sistema imunológico. Logo, o anterior implica que deve existir uma barreira entre eles e o sangue para evitar um ataque imunológico. Em todas as etapas da espermatogênese, as células de Sertoli atuam como células de suporte para as células germinais, que sempre permanecem recoberta pela membrana das células de Sertoli. Também atuam como células nutricionais já que proporcionam o meio em que as células germinais se desenvolvem e maturam, assim como as substâncias que regulam e sincronizam as sucessivas divisões e transformações das células germinais. As células de Sertoli produzem hormônios, como estrógenos e inibina que atuam sobre a hipófise para regular a secreção das gonadotropinas que controlam a espermatogênese. As células de Leydig que residem no exterior do túbulo seminífero também são importantes para a espermatogênese: produzem a testosterona que estimula e mantém a espermatogênese, bem como serve como substrato sobre o qual atua como aromatizador das células de Sertoli para transformá-las em estrógenos. Como supracitado, para seu estudo podemos dividir a espermatogênese em três fase: espermatocitogênese, meiose e espermiogênese (figura 6). Agora, serão descritas cada uma dessas etapas. Em algumas espécies, incluindo no homem, os macrófagos representam o segundo tipo celular intersticial mais numeroso no testículo, depois das células de Leydig. Os macrófagos e vários subtipos de linfócitos são identificados nós testículos de ovinos e ratos. Eles estão intimamente associados com as células de Leydig e atuam juntamente na regulação da esteroidogênese. Figura 6: fluxograma da espermatogênese. -/- Espermatocitogênese -/- A espermatocitogênese, também chamada de etapa proliferativa ou de mitose, consiste numa série de divisões mitóticas sofridas pelas células descendentes de uma espermatogonia de reserva. Uma vez que a célula se divide, abandona o estado de reserva e começa um processo de diferenciação. As espermatogonias de reserva (denominadas espermatogonias A0 na rata ou As nos humanos) são células que existem desde a vida fetal e que permanecem mitoticamente inativas durante a infância. Uma vez que alcançam a puberdade começam a dividir-se em intervalos regulares, e as células filhas podem permanecer como espermatogonias de reserva ou abandonar a reserva e ingressar na dita espermatocitogênese. Uma vez abandonada a reserva, as células filhas que vão se formando em cada divisão permanecem unidas por pontes citoplasmáticas, constituindo um clone que se divide sincronicamente. As células que se formam depois de cada divisão continuam sendo espermatogonias, porém cada geração é ligeiramente diferente da anterior. Na rata, por exemplo, as espermatogonias tipo A0 ao dividir-se originam espermatogonias do tipo A1, que em sucessivas divisões formam espermatogonias dos tipos A2, A3 e A4, as quais, por sua vez, sofrem outra mitose para formar espermatogonias intermediárias e uma mais para formar espermatogonias do tipo B. Essas últimas se diferenciam (sem se dividir) em espermatócitos primários, processo em que termina a fase de espermatocitogênese, que literalmente significa processo de geração de espermatócitos. As espermatogonias tipo A0 são a fonte para a contínua produção de gametas. A metade delas se dividem e formam células iguais (as chamadas células tronco) e a outra metade forma as espermatogonias A1, que sofre novas divisões mitóticas e formam os tipos 2, 3 e 4. O tipo A4 sofre mitose para formar a intermediária (A In), que por mitose, forma a tipo B (figura 6). Esses tipos de espermatogonias podem ser identificadas em evoluções histológicas de acordo com sua organização topográfica na membrana basal dos túbulos seminíferos ou mediante seu conteúdo de heterocromatina. Outra maneira de diferenciação se baseia em marcadores moleculares específicos que distinguem as espermatogonias tronco (A0) das demais, com os fins de isolamento, desenvolvimento in vitro e transplante. As tipo B passam por mitose para formarem os espermatócitos primários; estes iniciam a primeira etapa da meiose formando os espermatócitos secundários; na segunda etapa da divisão meiótica, cada espermatócito secundário se divide e formam as chamadas espermátides. Quando o testículo alcança seu desenvolvimento total, a meiose completa-se e as espermátides originadas se convertem em espermatozoides. Um dos maiores sinais característicos desse fenômeno é o alargamento das espermátides e sua migração em direção ao lúmen do túbulo seminífero (figuras 4, 7 e 8). Figura 7: espermatogonias marcadas por imuno-histoquímica, anticorpo monoclonal TGFa (400 x). Figura 8: fases de divisões meióticas (M), espermatócitos em paquíteno (PA) e espermatócitos secundários (ES). -/- Figura 9: estádio posterior a liberação dos espermatozoides na luz do túbulo. Hematoxilina-eosina (400 x). Mediante as seis divisões mitóticas que ocorrem durante a espermatocitogênese se forma potencialmente um clone de 64 espermatócitos primários a partir de cada espermatogonia A que ingressa sobre o processo. Não obstante, algumas células sofrem apoptose em cada uma das etapas do processo, ao qual o número real formado é menor. Em outras espécies produzem-se um transcurso similar de divisões mitóticas sucessivas durante a espermatocitogênese, embora a nomenclatura utilizada possa ser distinta, por exemplo nos bovinos as duas últimas divisões mitóticas dão origem as espermatogonias de tipo B1 e B2. -/- Meiose -/- Uma vez que as espermatogonias B se diferenciam em espermatócitos primários, esses iniciam a etapa de meiose, com uma nova divisão; desta vez a divisão é do tipo meiótica. Ao completar-se a primeira divisão meiótica (meiose I) se obtém os espermató-citos secundários, que ao sofrer a segunda divisão meiótica (meiose II) dão origem as espermátides. Vale salientar que a meiose é o processo mediante o qual reduz-se a metade do número de cromossomos, pelo que as espermátides que se obtém são células haploides (1n). Os espermatócitos secundários que se formam depois da primeira divisão meiótica contém a metade do número normal de cromossomos, porém a mesma quantidade de DNA já que cada cromossomo é duplo. As espermátides formadas na conclusão da segunda divisão meiótica (figura 7), por sua vez, contém a metade dos cromossomos, e esse já não são duplos, já que se trata de células 1n. Também deve-se enfatizar que durante a meiose é relevante o entrecruzamento dos cromossomos homólogos, pelo que cada espermátide possui uma combinação única e diferente de genes paternos e maternos. Outro ponto que deve ser levado em consideração é que cada espermátide somente possui um cromossomo sexual; a metade das espermátides contém o cromossomo X herdado da mãe do macho que está levando a cabo a espermatogênese e a outra metade contém o cromossomo Y herdado de seu pai. Para cada espermatócito primário que entra no processo de meiose obtém-se cerca de quatro espermátides, pelo qual ao ser completada a meiose potencialmente se poderiam formar até 256 espermátides por cada espermatogonia que abandona a reserva e ingressa na espermatocitogênese. -/- Espermiogênese -/- Durante a espermiogênese, também chamada de fase de diferenciação, as esper-mátides sofrem, sem se dividir, uma metamorfose que as transforma em espermatozoides, os quais finalmente são liberados das células de Sertoli em direção ao lúmen do túbulo seminífero. A espermiogênese é um processo complicado e longo já que a espermátide deve sofrer complexas trocas nucleares, citoplasmáticas e morfológicas que resultam na forma-ção dos espermatozoides. Algumas dessas mudanças incluem a condensação do material nuclear para formação de um núcleo plano e denso, a eliminação do citoplasma para a constituição de uma célula pequena, a formação de uma estrutura especializada denomi-nada acrossomo ou tampa cefálica, e a formação do pescoço e da cauda (flagelo) do esper-matozoide, do que depende a sua motilidade. Durante a maior parte da espermiogênese, as espermátides se mantém com uma estreita associação com as células de Sertoli; logo, chega-se a observar, então, flagelos que se projetam em direção a luz do túbulo que pare-cem sair das células de Sertoli, sendo na realidade os flagelos dos espermatozoides que ainda não tinham sido liberados pelo lúmen. Ao liberar os espermatozoides em direção a luz do túbulo, as células de Sertoli realizam a fagocitose de parte do citoplasma dos espermatozoides (corpos residuais). Também fagocitam os restos de todas as células germinais que sofrem apoptose ou degeneram-se durante a espermatogênese. Credita-se que ao realizar essas funções as células de Sertoli podem fazer uma monitoração eficiente da espermatogênese, o que lhes permitiria emitir sinais para colaborar na regulação desse processo em nível gonodal e a nível sistêmico através da secreção de hormônios como a inibina e o estradiol. Além da inibina e activina, as células de Sertoli sintetizam outras proteínas, como a ABP (proteína ligadora de andrógenos) que serve como uma molécula de transporte de andrógenos dentro dos túbulos seminíferos, ductos deferentes e epidídimo, ou a transfer-rina, que transporta o ferro necessário para a respiração celular. -/- Resultados da espermatogênese -/- O resultado da espermatogênese não significa apenas uma simples multiplicação das células germinais (até 256 espermatozoides a partir de cada espermatogonia A1), senão que através dela são produzidos gametas haploides pequenos, móveis e com grande diversidade genética entre eles, ao mesmo tempo que se mantêm uma reversa de células mãe (espermatogonias A0) a partir das quais se poderiam originar novos ciclos de esper-matogênese durante o resto da vida do animal. -/- Controle hormonal da espermatogênese -/- Como mencionado, o FSH reproduz um importante papel para o estabelecimento das células de Sertoli durante a vida fetal e início da vida pós-natal. O começo da esper-matogênese também é estimulado pelo FSH, que atua sobre as células de Sertoli para estimular sua função e a ativação de sinais dessas células em direção as células germinais, incluindo-as a abandonar a reserva e ingressar na espermatogênese. O FSH, assim mesmo, estimula a mitose durante o resto da espermatogênese e aumenta a eficiência do processo, já que reduz a apoptose e a degeneração de espermatogonias intermediárias e do tipo B. O FSH também estimula as células de Sertoli para produzirem inibina e ABP. Uma vez iniciada a espermatogênese somente requerem níveis baixos de FSH para se mantê-la. As células de Sertoli também devem ser estimuladas pela testosterona para funcio-nar de maneira adequada; se requer também do LH hipofisário: hormônio que estimula as células de Leydig para produzir testosterona. Por sua vez, a secreção de LH e FSH é regulada pelo GnRH hipotalâmico: esse neurohormônio também faz parte do mecanismo de regulação da espermatogênese. A espermatogênese também é modulada em nível local mediante a produção de determinados fatores e interações entre as células. Dentro dos fatores locais podemos mencionar o fator de crescimento parecido com a insulina 1 (IGF-1), o fator de crescimen-to transformante beta (TGF- β), activina, ocitocina e diversas citocinas. Entre as intera-ções celulares existem tanto uniões de comunicação entre as células de Sertoli e as células germinais, como pontes citoplasmáticas entre todas as células germinais que formam o clone de células descendentes de uma espermatogonia A1. Uma vez que as células de Sertoli iniciam sua função na puberdade é possível manter experimentalmente a espermatogênese somente com testosterona, sem ser requeri-dos nenhum outro hormônio. A quantidade de espermatozoides produzidos, no entanto, é maior quando há presença do FSH. Abaixo do estímulo do FSH as células de Sertoli produzem estradiol e inibina, hormônios que geram uma retroalimentação sobre o eixo hipotálamo-hipofisário para a regulação da secreção de gonadotropinas. Em particular, a inibina reduz a secreção de FSH, pelo qual é factível que sirva como um sinal que evite uma excessiva estimulação as células de Sertoli. -/- Ciclo do epitélio seminífero -/- Em cada espécie as espermatogonias de reserva iniciam um novo processo de divi-sões celulares em intervalos fixos: a casa 14 dias no touro; 12 dias no garanhão e a cada 9 dias no cachaço (reprodutor suíno). A nova geração de células que começam a proliferar sobre a base do tubo deslocam-se em direção ao centro do túbulo a geração anterior, que por sua vez deslocam-se as gerações anteriores. Devido as mudanças que vão sofrendo cada geração celular se ajustam a tempos característicos de cada etapa, já que rodas as células em uma determinada seção do túbulo estão sincronizadas entre si pelas células de Sertoli; em cada espécie somente é possível encontrar um certo número de combinações celulares: 14 diferentes combinações no caso da rata, 8 no touro e 6 no ser humano. A sucessão de possíveis combinações até regressar a primeira combinação se conhece como o ciclo do epitélio seminífero. Na maioria das espécies os espermatozoides que são libera-dos em direção a luz do túbulo provém das células que entraram no processo de esperma-togênese quatro gerações antes que a geração que está ingressando nesse momento, pelo que a espermatogênese no touro dura ao redor de 60 dias e um pouco menos em outras espécies domésticas. Significa que os efeitos negativos das alterações na espermatogêne-se podem estar presentes até dois meses depois de que se produziram essas alterações. Como supracitado, geralmente se observa a mesma combinação celular em toda a área de uma determinada secção transversal do túbulo seminífero. No entanto, se fizermos uma série de secções, observa-se que ao longo do túbulo há uma sucessão ordenada de combinações (a primeira em uma determinada secção; a segunda combinação na seguinte secção, e assim sucessivamente em secções subsequentes até regressar a primeira combi-nação. Teremos, então, que ao início da divisão das espermatogonias A1 se produz de forma sincronizada em uma secção do túbulo, e vai-se transmitindo como uma onda peristáltica as secções adjacentes. Esse processo é denominado como onda do epitélio seminífero e graças à esse túbulo seminífero sempre tem secções em todas as etapas da espermatogênese, com o que se alcança uma produção constante de espermatozoides. -/- Alterações da espermatogênese -/- Nas espécies estacionais a espermatogênese, como já mencionado, pode reduzir-se ou inclusive suspender sua atividade fisiológica durante a época não reprodutiva dessas espécimes, porém esse processo fisiológico não pode ser considerado como uma altera-ção. No entanto, a espermatogênese só pode ser alterada pelas enfermidades ou por fatores externos. A principal causa de alterações na espermatogênese é o aumento da temperatura testicular. Por isso, os testículos são localizados na saco escrotal e são “caídos” para fora do corpo como pode-se observar nos bovinos, caprinos, ovinos, caninos e no próprio homem. A temperatura testicular deve estar cerca de 2 a 6 °C abaixo da temperatura corporal normal. As células germinais masculinas são sensíveis ao calor, pelo qual na maioria dos mamíferos os testículos se encontram fora da cavidade abdominal e existe um sofisticado sistema de termorregulação para mantê-los a uma temperatura menor que a corporal. Se a temperatura corporal for elevada ou se os testículos permanecerem na cavidade abdominal, ou ainda se os sistemas termorreguladores do testículo sejam afetados por fatores inflamatórios como edema ou falta de mobilidade testicular dentro do escroto, a temperatura do tecido testicular aumentará e a espermatogênese sofrerá alterações proporcionais ao excesso de temperatura e a duração da elevação. A espermatogênese também pode ser afetada pela exposição a hormônios ou a outras substâncias. É possível que a causa mais comum (sobretudo no homem) seja o uso de esteroides anabólicos, que elevam a concentração de andrógenos na circulação, provo-cando um feedback negativo sobre a secreção de gonadotropinas. Ao deixar de estimular-se o testículo pelas gonadotropinas, este deixará de produzir testosterona, e as concentra-ções de andrógeno exógeno nunca alcançará as altíssimas concentrações de testosterona que normalmente estão presentes a nível do tecido testicular por ser o local onde se produz o hormônio. Também se supõe que diversas substâncias com propriedades estrogênicas derivadas de processos industriais (indústria dos plásticos, hidrocarbonetos etc.) e presentes no ambiente (fatores xenobióticos) podem ser responsáveis pelas alterações na espermatogênese em diversas espécies, entre as quais se inclui o ser humano. -/- • OVOGÊNESE E FOLICULOGÊNESE -/- A ovogênese é o processo seguido pelas células germinais da fêmea para a forma-ção dos óvulos, que são células haploides. Durante a vida fetal as células germinais proliferam-se no ovário por mitose, formando um grande número de ovogonias, algumas das quais se diferenciam em ovócitos primários que iniciam sua primeira divisão meiótica para deter-se na prófase da divisão. Somente alguns desses ovócitos primários retornarão e concluirão a primeira divisão meiótica em algum momento da vida adulta do animal, dando origem a um ovócito secundário e a um corpo polar. O ovócito secundário inicia a sua segunda divisão meiótica, a qual volta a ficar suspensa até receber um estímulo apropriado, já que somente os ovócitos secundários que são ovulados e penetrados por um espermatozoide retornam e concluem a segunda divisão meiótica, dando origem a um óvulo (figura 10). O processo de ovogênese é realizado dentro dos folículos ovarianos, que também tem que sofrer um longo transcurso de desenvolvimento e diferenciação denominado foliculogênese pelo que a ovogênese como tal realiza-se dentro do marco desse último processo. Por essa razão, na seguinte seção descreverei tanto a ovogênese como a folicu-logênese, e a relação que existe entre ambos. Figura 10: representação da ovogênese. Na etapa de proliferação, as células germinais se diferen-ciam por mitose. A meiose I se caracteriza por uma prófase prolongada, ocorrendo a duplicação do DNA. Nas duas divisões, que ocorrem antes da ovulação e depois da fertilização, a quantidade de DNA é reduzida a 1n, com o fim de que a fusão dos pronúcles (singamia) pós-fertilização, seja gerado um zigoto com um número de cromossomos de 2n (diploide). -/- Geração de ovócitos primários e folículos primordiais Tanto a ovogênese como a foliculogênese iniciam-se durante a vida fetal, quando as células germinais primordiais provenientes do saco vitelino colonizam a gônada primitiva e, junto com as células somáticas z organizam-se para a formação dos cordões sexuais secundários, que se desenvolvem principalmente no córtex do ovário. Nesse período, as células germinais que colonizaram o ovário sofrem até 30 divisões mitóticas, proliferando-se até formar milhares ou milhões de ovogonias, que inicialmente formam “ninhos” constituídos cada um deles por um clone de várias ovogonias que descendem da mesma célula precursora e que se mantêm unidas por pontes citoplasmáticas, sincronizan-do suas divisões mitóticas. Nessa etapa alcança-se a máxima população de células germinais no ovário, que antes de nascer se reduzirá drasticamente por apoptose. No ovário do feto humano chegam a haver até sete milhões de células germinais que ao nascimento se reduzem a dois milhões. Os ovários fetais do bovino, de maneira análoga, chegam a ter até 2.100.000 células germinais, que ao nascimento reduzem para 130.000 aproximadamente. A redução no número de ovogonias produz-se ao mesmo tempo que essas células, que vêm dividindo-se por mitose e estão agrupadas em ninhos, iniciam sua primeira divisão meiótica para se transformarem em ovócitos primários: células germinais que se encontram em uma etapa de suspensão (diplóteno) da prófase da primeira divisão meiótica. Nesse período produz-se uma grande proporção de células germinais; as células somáticas dos cordões sexuais, por sua vez, emitem projeções citoplasmáticas que separam a isolam os ovócitos primários sobreviventes, ficando cada um deles rodeados por uma capa de células aplanadas da (pré) granulosa. Ao mesmo tempo em que se forma uma membrana basal entre as células da granulosa e o tecido intersticial do ovário. Ao ovócito primário rodeado de uma capa de células da (pré) granulosa aplanadas e delimita-das por uma membrana basal denomina-se de folículo primordial (figura 11). Nas vacas os folículos primordiais bem formados já estão presentes nos ovários a partir do dia 90 da gestação. A maioria dos folículos primordiais com os que nasce uma fêmea se manterão inativos durante um longo tempo; muitos deles durante toda a vida do animal. Nos folículos primordiais inativos tanto os ovócitos primários como as células da granulosa conservam sua forma original e mantém um metabolismo reduzido estritamente ao mínimo necessário para manter-se viáveis. Por essa razão, ao realizar um corte histológico de qualquer ovário as estruturas mais numerosas que se observam serão os folículos primordiais. No entanto, cada dia da vida de um animal, inclusive desde a vida fetal, um certo número de folículos primordiais reiniciam seu desenvolvimento, e a partir desse momento um folículo exclusivamente pode ter dois destinos: o primeiro, prosseguir seu desenvolvi-mento até chegar a ovular, e o segundo (que é muito mais frequente) encontrar em algum momento condições inadequadas que fazem fronteira com ele para parar seu desenvolvi-mento, levando-o a sofrer atresia e degenerar até desaparecer do ovário. Figura 11: sequência da foliculogênese apresentando as diferentes estruturas que podemos encontrar em cada fase. Fonte: ZARCO, 2018. Culminação da ovogênese A ovogênese somente se completará quando um ovócito primário reinicia a meio-se; completa sua primeira divisão meiótica para formar um ovócito secundário e um primeiro corpo polar e, quando, finalmente sofrer uma segunda divisão meiótica para formar um óvulo e um segundo corpo polar. Os óvulos são as células 1n que constituem os gametas femininos, pouco numerosos, grandes e imóveis. A grande maioria dos ovóci-tos primários, como veremos mais adiante, nunca retomam a meiose e, em consequência, não chegam a formar ovócitos secundários, e muitos dos ovócitos secundários tampouco sofrem uma segunda divisão meiótica, pelo que não chegam a formar os óvulos. Ao longo da vida de uma fêmea, na maioria das espécies, menos de 0,1% dos ovócitos primários (um a cada mil) chega a terminar a ovogênese, dando origem a um óvulo. O supracitado deve-se a que a ovogênese somente pode retomar-se e ser completa-da em ovócitos primários que se encontram dentro dos folículos primordiais que (uma vez ativados) vão alcançando diversas etapas de seu desenvolvimento em momentos precisos aos que encontram as condições ideais de oxigenação, nutrição, vascularização e exposição a fatores parácrinos e a exposição a concentrações de hormônios que se requerem para que o folículo continue em cada etapa de seu desenvolvimento com o processo de foliculogênese até chegar a ovular. Qualquer folículo que não esteja nessas condições ao longo do desenvolvimento sofrerá degeneração e atresia, pelo que o ovócito primário em seu interior nunca chegará ao ponto em que pode retomar a primeira divisão meiótica. No que resta da presente seção revisaremos o processo de foliculogênese em cujo marco se desenvolve a ovogênese; havemos que tomar de conta que essa última se limita ao que ocorre nas células germinais (ovogonia, ovócito primário, secundário e óvulo), pelo qual depende intimamente do desenvolvimento do folículo de que essas células formam parte. Em um princípio a ativação do folículo primordial e o desenvolvimento folicular são independentes das gonadotropinas: não se conhecem os mecanismos precisos median-te os quais um folículo primordial se ativa e reinicia seu desenvolvimento, nem como se decide quais folículos, dentre as dezenas de milhares de ou centenas de milhares presentes em um ovário se reativarão em um dia em particular. A reativação trata-se de uma liberação de influência de fatores inibidores, já que os folículos primordiais se reativam espontaneamente quando cultivados in vitro, isolados do resto do tecido ovariano. Uma vez que um folículo primordial se ativa, inicia-se um longo processo de desenvolvimento que somente depois de vários meses (ao redor de cinco meses no caso dos bovinos) o levará a um estádio em que seu desenvolvimento posterior requer a presença das gonado-tropinas; daí que se diz que as primeiras etapas do desenvolvimento são independentes das gonadotropinas. Durante a fase independente de gonadotropinas, um folículo primordial que tenha sido ativado e tenha começado a crescer; passará primeiro para a etapa de folículo primá-rio, caracterizada por conter um ovócito primário que está rodeado, por sua vez, por uma capa de células da granulosa, que não são planas, e sim cúbicas. Depois, se o folículo continuar crescendo se transformará em um folículo secundário, ao qual as células da granulosa começam a proliferar (aumentando em número) e se organizam em duas ou mais capas que rodeiam o ovócito primário. Entre o ovócito e as células da granulosa que o rodeiam se forma nesta uma zona pelúcida; ainda assim o ovócito mantém contato direto com essas células, mediante o estabelecimento de pontes citoplasmáticas que atravessam a zona pelúcida. Através dessas pontes citoplasmáticas as células da granulosa podem passar nutrientes e informação ao ovócito primário. O volume e o diâmetro do ovócito primário aumentam ao mesmo tempo que as células da granulosa proliferam-se, para incrementar as capas ao redor do ovócito. De maneira gradual o citoplasma do ovócito primário aumenta até 50 vezes seu volume e a proliferação das células continua. Esses folículos que possuem cada vez mais células e portanto mais capas de células da granulosa se denominam folículos secundários. Para evitar confusões, há a necessidade de nomen-clatura ao qual o folículo vá mudando de nome de primordial a primário e logo, de secun-dário, a terciário, por sua vez, o ovócito que encontra-se em seu interior, a todo momento, segue sendo um ovócito primário. Durante a etapa dependente de gonadotropinas, os folículos secundários começam a formar um espaço cheio de líquido, o antro folicular, desse modo se convertem em folí-culos terciários. Com a utilização de outra nomenclatura, a formação do antro marca a transição entre folículos pré-antrais (sem antro) e folículos antrais (com antro). Em algum momento dessa transição entre folículo secundário e terciário, também aparece a depen-dência de folículos em direção as gonadotropinas, pelo qual somente podem seguir crescendo na presença do hormônio luteinizante (LH) e do hormônio folículo estimulante (FSH). Nos bovinos e em outras espécies (para seu estudo), os folículos antrais são dividi-dos em pequenos, médios e grandes. Embora todos eles possuam um antro folicular, dependendo do seu grau de desenvolvimento requerem diferentes concentrações de gona-dotropinas para continuar o crescimento. Os folículos antrais mais pequenos somente re-querem concentrações baixas de LH e FSH, pelo qual podem continuar crescendo em qualquer momento do ciclo estral inclusive em animais que não estão ciclando (fêmeas em anestro pré-puberal, gestacional, lactacional, estacional). Nas etapas posteriores os folículos antrais requerem primeiro concentrações elevadas de FSH, e nas etapas finais somente podem continuar crescendo na presença de pulsos frequentes de LH, pelo qual somente os folículos que encontram-se sob concentrações apropriadas desses hormônios podem seguir crescendo. Por essa razão, nos animais que se encontram em anestro de qualquer tipo somente é possível encontrar folículos antrais pequenos ou médios, segundo a espécie, e nos animais que se encontram ciclando (estro) o maior tamanho folicular encontrado em um determinado dia do ciclo dependerá das concentrações de FSH e LH presentes nesse momento e nos dias anteriores. Um folículo que chega ao estado máximo de desenvolvimento, conhecido como folículo pré-ovulatório, ao final, somente chegará a ovular se for exposto a um pico pré-ovulatório de LH. Como supracitado, cada dia na vida de uma fêmea inicia seu desenvolvimento um certo número de folículos; a grande maioria sofrem atresia, mas depois da puberdade em cada dia do ciclo estral um ou vários folículos vão encontrando ao longo do seu desenvol-vimento concentrações hormonais que lhes permite chegar na etapa de folículo pré-ovula-tório. Somente nestes folículos, e como consequência de um pico pré-ovulatório de LH, se reinicia e completa-se a primeira divisão meiótica do ovócito primário, produzindo duas células distintas. Uma delas é o ovócito secundário, que retém praticamente todo o citoplasma. Contém, assim mesmo, em seu núcleo um par de cromossomos duplos, a outra é o primeiro corpo polar, que é exclusivamente um núcleo com uma quantidade mínima de citoplasma. Na maioria das espécies ovula-se um ovócito secundário que se encontra, então, suspendido na segunda divisão meiótica. Esta segunda divisão meiótica somente reinicia-rá e completarar-se uma vez que o espermatozoide começa a penetrar sob o ovócito secundário. Ao concluir-se a divisão se forma o segundo corpo polar e completa-se a ovogênese com o qual se obtém o óvulo, célula 1n que constitui o gameta feminino. No entanto, o óvulo existe pouco tempo como tal, já que em poucos minutos/horas (depen-dendo da espécie) se produzirá a fusão do núcleo do mesmo (pró-núcleo feminino) com o do espermatozoide (pró-núcleo masculino), com o qual se completa a fertilização e se forma um novo indivíduo (o ovo ou zigoto). -/- Ondas foliculares -/- Como mencionado supra, todos os dias um determinado número de folículos pri-mordiais se ativam e começam a crescer, os quais crescem em um ritmo característico em cada espécie. Isso provoca que em qualquer momento existam nos ovários folículos pri-mordiais (que começam a crescer em alguns dias ou semanas), assim como folículos secundários em diversas etapas do desenvolvimento, os quais iniciaram seu desenvolvi-mento em semanas ou inclusive meses (segundo o grau de desenvolvimento atual). Também em qualquer momento poderá haver folículos antrais nas etapas iniciais de seu desenvolvimento (com antros que já se podem detectar em cortes histológicos mas não são visíveis macroscopicamente). Todos esses folículos chegaram até seu estado de de-senvolvimento atual (primário, secundário ou antral pequeno), independente da etapa do ciclo estral em que sejam observados ou encontrados. Nos bovinos, os folículos que chegam ao início da etapa antral iniciaram seu desenvolvimento cinco meses antes, e todavia requerem ao redor de 42 dias para chegar ao estado pré-ovulatório. Para continuar seu desenvolvimento, os folículos antrais pequenos devem encon-trar concentrações altas de FSH, que os estimulam para prosseguir o crescimento. Cada vez que se produz uma elevação nas concentrações de FSH, esse hormônio estimula o desenvolvimento de um grupo de folículos antrais pequenos, que começaram a crescer muito tempo antes e que o dia da elevação de FSH tenha alcançado o grau de desenvolvi-mento preciso para responder com eficiência a este hormônio, o qual atuará através de seus receptores nas células da granulosa para estimular a produção de estradiol, a secreção de inibina, a produção de líquido folicular e a proliferação das células da granulosa. Um grupo de folículos antrais pequenos é assim recrutado pelo FSH para acelerar seu cresci-mento e aumentar sua produção de estradiol e inibina (figura 12). Mediante um seguimento ultrassonográfico dos ovários é possível identificar pou-cos dias depois um certo número de folículos, que por haver sido recrutados começam um período de crescimento acelerado. Durante alguns dias vários folículos crescem juntos, porém depois um deles é selecionado para continuar crescendo, enquanto que o restante do grupo deixam de fazê-lo e terminam sofrendo atresia. Através da ultrassom é possível identificar o folículo selecionado, agora chamado folículo domi-nante, já que sua trajetória de crescimento sofre um desvio com respeito a seguida pelo restante do grupo. Os folículos que não foram selecionados deixam de crescer e sofrem atresia já que deixam de possuir o suporte gonadotrópico de FSH, uma vez que as concentrações desse hormônio são suprimidos pela inibina e o estradiol produzidos pelo conjunto de folículos que conformam a onda folicular (figura 12), porém o folículo mais desenvolvido do grupo se converterá em dominante. A inibina atua diretamente a nível hipofisário para reduzir a secreção de FSH. Figura 12: onda folicular e relação dos níveis de FSH, estradiol e LH. Fonte: ZARCO, 2018. -/- Figura 13: Recrutamento, seleção e dominação folicular na espécie ovina e influência do FSH e LH nas fases. Fonte: SILVA, E. I. C. da, 2019. -/- A razão pela qual o folículo dominante é capaz de continuar seu desenvolvimento apesar da baixa nas concentrações de FSH é que o folículo é o único que alcançou o grau de progresso necessário para que apareçam os receptores para LH em suas células da granulosa. Esse processo permite ao folículo dominante ser estimulado pela LH, e que requeira baixas concentrações de FSH para manter seu desenvolvimento. A secreção de LH em forma de pulsos de baixa frequência (um pulso a cada quatro a seis horas), característica da fase lútea do ciclo estral; é suficiente para permitir que um folículo dominante continue crescendo por mais dias depois da sua seleção e que mais tarde mantenha-se viável durante alguns dias embora não aumentem de tamanho. Contu-do, se durante o período viável desse folículo não seja finalizada a fase lútea e não diminuam as concentrações de progesterona, o folículo terminará sofrendo atresia devido a exigência de um padrão de secreção acelerada de LH (aproximadamente um pulso por hora) durante o desenvolvimento pré-ovulatório, que somente pode ser produzido com a ausência da progesterona. Uma vez que um folículo dominante sofre atresia deixa de produzir inibina, pelo qual as concentrações de FSH podem elevar-se novamente para iniciar o recrutamento de outro grupo de folículos a partir da qual se origina uma nova onda folicular. Durante o ciclo estral de uma vaca podem gerar-se dois ou três ondas foliculares; somente em raros casos quatro. A etapa de dominância folicular da primeira onda na grande maioria dos casos não coincide com a regressão do corpo lúteo, pelo qual o primei-ro folículo dominante quase invariavelmente termina em atresia. Em algumas vacas o fo-lículo dominante da segunda onda ainda está viável quando se produz a regressão do corpo lúteo e acelera-se a secreção de LH, pelo qual esse segundo folículo dominante se converte em folículo pré-ovulatório e, ao final ovula. Em outros animais o segundo folícu-lo dominante também perde a sua viabilidade antes da regressão do corpo lúteo, por onde nesses animais se inicia uma terceira onda folicular, da qual surge o folículo que finalmen-te ovulará depois de produzir-se a regressão do corpo lúteo. Sem importar a onda em que se origine, uma vez que um folículo dominante é ex-posto a alta frequência de secreção de LH que se produz depois da regressão do corpo lúteo, aumenta ainda mais sua secreção de estradiol até que as altas concentrações desse hormônio comecem a exercer um feedback positivo para a secreção do LH. Isso provoca-rá a aceleração da frequência de secreção do LH até que os pulsos são tão frequentes que começam a ficar por cima e produzir-se o pico pré-ovulatório de LH, que é responsável pela realização da ovulação e a maturação final do ovócito. -/- •___DIFERENÇAS ENTRE ESPERMATOGÊNESE E OVOGÊNESE -/- Enquanto que na fêmea a ovogênese inicia-se durante a vida fetal, no macho a es-permatogênese começa na puberdade. Na fêmea, a partir de um ovócito primário se origi-na um óvulo; no macho, de um espermatócito primário se produzem, teoricamente, quatro espermatozoides. Outra característica interessante é que enquanto a fêmea já conta desde o nasci-mento com todos os ovócitos que necessitará na vida adulta, o macho necessitará chegar a puberdade para iniciar o desenvolvimento das células sexuais, já que ao nascer somente possui gonócitos precursores das células germinais, células de Sertoli e intersticiais. Na vida adulta de uma fêmea, o número de células germinais desaparece paulati-namente. Uma vez iniciada a espermatogênese no macho, a cada ciclo do epitélio seminí-fero as células germinais são renovadas mantendo a provisão para toda a vida reprodutiva. Na fêmea, a meiose sofre duas interrupções em seu transcurso, e no macho é ininterrupta. Figura 14: representação em diagramação comparativa do desenvolvimento da gametogênese. -/- Principais pontos abordados sobre as diferenças entre a gametogênese masculina e feminina: ❙ Na ovogênese a meiose contêm-se em duas ocasiões esperando acontecimentos externos para prosseguir. Já na espermatogênese não existe a suspensão da meiose. ❙ A espermatogênese é um processo contínuo, enquanto que a ovogênese pode completar exclusivamente um óvulo em cada ciclo estral; já que só pode ser completada por mais de um nas espécies que ovulam vários ovócitos no caso das porcas, cadelas, gatas etc. ❙ Na espermatogênese existem células de reserva que permitem a continuação du-rante toda a vida, enquanto que na ovogênese o número de ovócitos primários é limitado. A fêmea somente conta com os que nasceu, e eles não se dividem. ❙ Na espermatogênese obtém-se até 256 espermatozoides para cada espermatogo-nia que inicia o processo, enquanto que na ovogênese somente se obtém um óvulo a partir de cada ovócito primário. ❙ Durante a espermatogênese se produz uma metamorfose que transforma as es-permátides em espermatozoides. Na ovogênese não ocorre um processo análogo. ❙ Na espermatogênese, durante a meiose produzem-se quatro espermátides a partir de cada espermatócito primário. Na ovogênese se produz somente um óvulo a partir de cada ovócito primário; produz, ademais, dois corpos polares. ❙ Todos os óvulos que se produzem durante a ovogênese contém um cromossomo X, enquanto que a metade dos espermatozoides possuem um cromossomo Y e a outra metade um cromossomo X. ❙ Na espermatogênese produzem-se centenas ou dezenas de milhões de esperma-tozoides por dia, enquanto que na ovogênese se produz um ou alguns óvulos a cada ciclo estral. ❙ A espermatogênese produz gametas macroscópicos e com motilidade própria, enquanto que a ovogênese produz gametas grandes e imóveis. -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- ABDEL-RAOUF, Mohammed et al. The postnatal development of the reproductive organs in bullswith special reference to puberty.(Including growth of the hypophysis and the adrenals). Acta endocrinologica, n. Suppl No. 49, 1960. ADONA, Paulo Roberto et al. Ovogênese e foliculogênese em mamíferos. Journal of Health Sciences, v. 15, n. 3, 2013. AERTS, J. M. J.; BOLS, P. E. 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The Infectious Disease Ontology (IDO) is a suite of interoperable ontology modules that aims to provide coverage of all aspects of the infectious disease domain, including biomedical research, clinical care, and public health. IDO Core is designed to be a disease and pathogen neutral ontology, covering just those types of entities and relations that are relevant to infectious diseases generally. IDO Core is then extended by a collection of ontology modules focusing on specific diseases and pathogens. In this paper we (...) present applications of IDO Core within various areas of infectious disease research, together with an overview of all IDO extension ontologies and the methodology on the basis of which they are built. We also survey recent developments involving IDO, including the creation of IDO Virus; the Coronaviruses Infectious Disease Ontology (CIDO); and an extension of CIDO focused on COVID-19 (IDO-CovID-19).We also discuss how these ontologies might assist in information-driven efforts to deal with the ongoing COVID-19 pandemic, to accelerate data discovery in the early stages of future pandemics, and to promote reproducibility of infectious disease research. (shrink)

Autobiography of Barry Smith; emphasizes the role of Dummett and Husserl, Austrian philosophy and economics, and the Munich-Göttingen-Kraków school of realist phenomenology.

In this paper I propose an interpretation of classical statistical mechanics that centers on taking seriously the idea that probability measures represent complete states of statistical mechanical systems. I show how this leads naturally to the idea that the stochasticity of statistical mechanics is associated directly with the observables of the theory rather than with the microstates (as traditional accounts would have it). The usual assumption that microstates are representationally significant in the theory is therefore dispensable, a consequence which suggests (...) interesting possibilities for developing non-equilibrium statistical mechanics and investigating inter-theoretic answers to the foundational questions of statistical mechanics. (shrink)

History has left a territory composed of two municipalitics, whose shape is unique, belonging partly to the Netherlands and partly to Belgium. Earlier both parts belonged to the former Duchy of Brabant, a tenitory that is now split up into the Dutch province of Noord-Brabant (including Baarle-Nassau) and thc Belgian provinces of Antwerp (which includes Baarle-Hertog), Vlaams Brabant, Brussels, and Brabant-Wallon. People are quite comfortable with this situation, even though it raises many complicated and difficult problems that even the most (...) brilliant jurists are puzzled. Baarle-Hertog is called on older Belgian maps Barle-Duc (Hertog = Duke, fr: duc) and must not be confused with the prefectoral town of Bar-le-Duc, Meuse, France. (shrink)

Eliminative reasoning is a method that has been employed in many significant episodes in the history of science. It has also been advocated by some philosophers as an important means for justifying well-established scientific theories. Arguments for how eliminative reasoning is able to do so, however, have generally relied on a too narrow conception of evidence, and have therefore tended to lapse into merely heuristic or pragmatic justifications for their conclusions. This paper shows how a broader conception of evidence not (...) only can supply the needed justification but also illuminates the methodological significance of eliminative reasoning in a variety of contexts. (shrink)

This paper provides an axiomatic formalization of a theory of foundational relations between three categories of entities: individuals, universals, and collections. We deal with a variety of relations between entities in these categories, including the is-a relation among universals and the part-of relation among individuals as well as cross-category relations such as instance-of, member-of, and partition-of. We show that an adequate understanding of the formal properties of such relations – in particular their behavior with respect to time – is critical (...) for formal ontology. We provide examples to support this thesis from the domain of biomedicine. (shrink)

The conspicuous similarities between interpretive strategies in classical statistical mechanics and in quantum mechanics may be grounded on their employment of common implementations of probability. The objective probabilities which represent the underlying stochasticity of these theories can be naturally associated with three of their common formal features: initial conditions, dynamics, and observables. Various well-known interpretations of the two theories line up with particular choices among these three ways of implementing probability. This perspective has significant application to debates on primitive ontology (...) and to the quantum measurement problem. (shrink)

I present a recent historical case from cosmology—the story of inflationary cosmology—and on its basis argue that solving explanatory problems is a reliable method for making progress in science. In particular, I claim that the success of inflationary theory at solving its predecessor’s explanatory problems justified the theory epistemically, even in advance of the development of novel predictions from the theory and the later confirmation of those predictions.

In the first months of the COVID-19 pandemic, we created and implemented from November 2020 to February 2021 a monthly educational pilot program of philosophical management of stress based on Science, Humanism and Epicurean Pragmatism, which was offered to employees of 26 municipalities in the Prefecture of Attica, Greece. The program named “Philosophical Distress Management Operation System” (Philo.Di.M.O.S.) is novel and unique in its kind, as it combines a certain Greek philosophical tradition (Epicurean) that concurs with modern scientific knowledge. The (...) program was designed to be implemented in a period of crisis; therefore, it used a fast-paced, easy to learn and practice philosophical approach to stress management, based on cognitive psychotherapy. The philosophical approach to stress management has the advantage that it can be offered to most people, regardless of age and educational level. The pilot program was effective in achieving its objectives, shown by statistical comparisons of the trainees’ responses to anonymous questionnaires before and after the month-long training. The successful Philo.Di.M.O.S. program, thus, based on a solid scientific and philosophical basis, offers a paradigm of stress management during crises and could be useful in Greece and internationally. (shrink)

We have now reached the point at which cloud computing and other types of advanced infrastructure are bringing about a situation in which knowledge objects can be delivered in an efficient manner to hose who need to consume them. And just as highways were the infrastructure necessary for a manufacturing economy, serving as the arteries along which raw materials and manufactured goods coming in from all directions could flow, so we believe that ontologies will in the future provide an important (...) pillar in the infrastructure that is necessary for the accurate and safe delivery of all varieties of knowledge. (shrink)

In attempting to form rational personal probabilities by direct inference, it is usually assumed that one should prefer frequency information concerning more specific reference classes. While the preceding assumption is intuitively plausible, little energy has been expended in explaining why it should be accepted. In the present article, I address this omission by showing that, among the principled policies that may be used in setting one’s personal probabilities, the policy of making direct inferences with a preference for frequency information for (...) more specific reference classes yields personal probabilities whose accuracy is optimal, according to all proper scoring rules, in situations where all of the relevant frequency information is point-valued. Assuming that frequency information for narrower reference classes is preferred, when the relevant frequency statements are point-valued, a dilemma arises when choosing whether to make a direct inference based upon relatively precise-valued frequency information for a broad reference class, R, or upon relatively imprecise-valued frequency information for a more specific reference class, R*. I address such cases, by showing that it is often possible to make a precise-valued frequency judgment regarding R* based on precise-valued frequency information for R, using standard principles of direct inference. Having made such a frequency judgment, the dilemma of choosing between and is removed, and one may proceed by using the precise-valued frequency estimate for the more specific reference class as a premise for direct inference. (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)

As biological and biomedical research increasingly reference the environmental context of the biological entities under study, the need for formalisation and standardisation of environment descriptors is growing. The Environment Ontology (ENVO) is a community-led, open project which seeks to provide an ontology for specifying a wide range of environments relevant to multiple life science disciplines and, through an open participation model, to accommodate the terminological requirements of all those needing to annotate data using ontology classes. This paper summarises ENVO’s motivation, (...) content, structure, adoption, and governance approach. (shrink)

Online education has become an essential component of education. Thus, several factors, such as the student’s learning strategy and motivation, generally contribute to their academic success. This study investigates the relationship between learning strategies, motivation, and online learning environment among 150 first-year college students. Employing correlational design, the statistical findings of the study reveal that the r coefficient of 0.59 indicates a moderate positive correlation between the variables. The p-value of 0.00, which is less than 0.05, leads to the decision (...) to reject the null hypothesis. Hence, a significant relationship exists between learning strategies, motivation, and the online learning environment. (shrink)

I shall attempt in what follows to show how mereology, taken together with certain topological notions, can yield the basis for future investigations in formal ontology. I shall attempt to show also how the mereological framework here advanced can allow the direct and natural formulation of a series of theses – for example pertaining to the concept of boundary – which can be formulated only indirectly (if at all) in set-theoretic terms.

Philosophical debates on how to account for the progress of science have traditionally divided along the realism-anti-realism axis. Relatively recent developments in epistemology, however, have opened up a new knowledge-understanding axis to the debate. This chapter presents a novel understanding-based account of scientific progress that takes its motivation from problem-solving practices in science. Problem-solving is characterized as a means of measuring degree of understanding, which is argued to be the principal epistemic (or cognitive) aim of science, over and against knowledge. (...) This account is then defended against knowledge reductionism by showing how each plays an important and distinctive role in science. (shrink)

Kriegel described the problem of intentional inexistence as one of the ‘perennial problems of philosophy’, 307–340, 2007: 307). In the same paper, Kriegel alluded to a modal realist solution to the problem of intentional inexistence. However, Kriegel does not state by name who defends the kind of modal realist solution he has in mind. Kriegel also points out that even what he believes to be the strongest version of modal realism does not pass the ‘principle of representation’ and thus modal (...) realism is not an adequate solution to the problem of intentional inexistence. In this paper, I respond to Kriegel by defending a modal realist solution that he did not consider in 2007, called ‘extended modal realism’. EMR is a version of modal realism where possible worlds are not completely isolated as they are under the Lewisian model. Rather, under EMR worlds are, in a way, spatiotemporally related. The fact EMR worlds are related allows EMR to sufficiently pass the principle of representation and thus can be deemed a legitimate solution to the problem of intentional inexistence. I conclude that either EMR can pass the principle of representation in some cases or, and I think the more sensible option, we give up on the principle of representation altogether. (shrink)

We argue that the logical outcome of the cladistics revolution in biological systematics, and the move towards rankless phylogenetic classification of nested monophyletic groups as formalized in the PhyloCode, is to eliminate the species rank along with all the others and simply name clades. We propose that the lowest level of formally named clade be the SNaRC, the Smallest Named and Registered Clade. The SNaRC is an epistemic level in the classification, not an ontic one. Naming stops at that level (...) because there is no currently acceptable evidence for clades within it, not because no smaller clades exist. Later, included clades may be named. They would then become the SNaRCs, while the original SNaRC would keep its original name. We argue that all theoretical tasks of biology, in evolution and ecology, as well as practical tasks such as conservation assessment, are better approached using this rankless phylogenetic approach. (shrink)

The paper discusses Carnap's claim that a proper philosophical analysis of quantum mechanics, including a determination of whether its logic has to be revised, requires rational reconstruction, and considers the possibility of formulating quantum mechanics as a Carnapian language with an inferentialist semantics.