The current informal practice of pharmacometrics as a combination art and science makes it hard to appreciate the role that informatics can and should play in the future of the discipline and to comprehend the gaps that exist because of its absence. The development of pharmacometric informatics has important implications for expediting decision making and for improving the reliability of decisions made in model-based development. We argue that well-defined informatics for pharmacometrics can lead to much needed improvements in the efficiency, (...) effectiveness, and reliability of the pharmacometrics process. The purpose of this paper is to provide a description of the pervasive yet often poorly appreciated role of informatics in improving the process of data assembly, a critical task in the delivery of pharmacometric analysis results. First, we provide a brief description of the pharmacometric analysis process. Second, we describe the business processes required to create analysis-ready data sets for the pharmacometrician. Third, we describe selected informatic elements required to support the pharmacometrics and data assembly processes. Finally, we offer specific suggestions for performing a systematic analysis of existing challenges as an approach to defi ning the next generation of pharmacometric informatics. (shrink)

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

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 Ontology for Biomedical Investigations (OBI) is an ontology that provides terms with precisely defined meanings to describe all aspects of how investigations in the biological and medical domains are conducted. OBI re-uses ontologies that provide a representation of biomedical knowledge from the Open Biological and Biomedical Ontologies (OBO) project and adds the ability to describe how this knowledge was derived. We here describe the state of OBI and several applications that are using it, such as adding semantic expressivity to (...) existing databases, building data entry forms, and enabling interoperability between knowledge resources. OBI covers all phases of the investigation process, such as planning, execution and reporting. It represents information and material entities that participate in these processes, as well as roles and functions. Prior to OBI, it was not possible to use a single internally consistent resource that could be applied to multiple types of experiments for these applications. OBI has made this possible by creating terms for entities involved in biological and medical investigations and by importing parts of other biomedical ontologies such as GO, Chemical Entities of Biological Interest (ChEBI) and Phenotype Attribute and Trait Ontology (PATO) without altering their meaning. OBI is being used in a wide range of projects covering genomics, multi-omics, immunology, and catalogs of services. OBI has also spawned other ontologies (Information Artifact Ontology) and methods for importing parts of ontologies (Minimum information to reference an external ontology term (MIREOT)). The OBI project is an open cross-disciplinary collaborative effort, encompassing multiple research communities from around the globe. To date, OBI has created 2366 classes and 40 relations along with textual and formal definitions. The OBI Consortium maintains a web resource providing details on the people, policies, and issues being addressed in association with OBI. (shrink)

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

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

Biomedical ontologies are emerging as critical tools in genomic and proteomic research where complex data in disparate resources need to be integrated. A number of ontologies exist that describe the properties that can be attributed to proteins; for example, protein functions are described by Gene Ontology, while human diseases are described by Disease Ontology. There is, however, a gap in the current set of ontologies—one that describes the protein entities themselves and their relationships. We have designed a PRotein Ontology (PRO) (...) to facilitate protein annotation and to guide new experiments. The components of PRO extend from the classification of proteins on the basis of evolutionary relationships to the representation of the multiple protein forms of a gene (products generated by genetic variation, alternative splicing, proteolytic cleavage, and other post-translational modification). PRO will allow the specification of relationships between PRO, GO and other OBO Foundry ontologies. Here we describe the initial development of PRO, illustrated using human proteins from the TGF-beta signaling pathway. (shrink)

The COVID-19 pandemic prompted immense work on the investigation of the SARS-CoV-2 virus. Rapid, accurate, and consistent interpretation of generated data is thereby of fundamental concern. Ontologies––structured, controlled, vocabularies––are designed to support consistency of interpretation, and thereby to prevent the development of data silos. This paper describes how ontologies are serving this purpose in the COVID-19 research domain, by following principles of the Open Biological and Biomedical Ontology (OBO) Foundry and by reusing existing ontologies such as the Infectious Disease Ontology (...) (IDO) Core, which provides terminological content common to investigations of all infectious diseases. We report here on the development of an IDO extension, the Virus Infectious Disease Ontology (VIDO), a reference ontology covering viral infectious diseases. We motivate term and definition choices, showcase reuse of terms from existing OBO ontologies, illustrate how ontological decisions were motivated by relevant life science research, and connect VIDO to the Coronavirus Infectious Disease Ontology (CIDO). We next use terms from these ontologies to annotate selections from life science research on SARS-CoV-2, highlighting how ontologies employing a common upper-level vocabulary may be seamlessly interwoven. Finally, we outline future work, including bacteria and fungus infectious disease reference ontologies currently under development, then cite uses of VIDO and CIDO in host-pathogen data analytics, electronic health record annotation, and ontology conflict-resolution projects. (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)

BioPortal is a Web portal that provides access to a library of biomedical ontologies and terminologies developed in OWL, RDF(S), OBO format, Protégé frames, and Rich Release Format. BioPortal functionality, driven by a service-oriented architecture, includes the ability to browse, search and visualize ontologies (Figure 1). The Web interface also facilitates community-based participation in the evaluation and evolution of ontology content.

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)

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

For much of the first fifty years of its existence, analytic philosophy shunned discussions of normativity and ethics. Ethical statements were considered as pseudo-propositions, or as expressions of pro- or con-attitudes of minor theoretical significance. Nowadays, in contrast, prominent analytic philosophers pay close attention to normative problems. Here we focus our attention on the work of Searle, at the same time drawing out an important connection between Searle’s work and that of two other seminal figures in this development: H.L.A. Hart (...) and John Rawls. We show that all three thinkers tend to assume that there is but one type of normativity within the realm of social institutions – roughly, the sort of normativity that is involved in following the results of chess – and that they thereby neglect features that are of crucial significance for an adequate understanding of social reality. (shrink)

A sketch of the history of the opposition between propositional and practical knowledge is followed by a brief account of the relevant ideas of Merleau-Ponty, Polanyi, and H. and S. Dreyfus (on expertise and artificial intelligence). The paper concludes with a discussion of the work of Ryle on the notion of a ‘discipline’, drawing implications for a theory of traditions.

This article is part of a For-Discussion-Section of Methods of Information in Medicine about the paper "Biomedical Informatics: We Are What We Publish", written by Peter L. Elkin, Steven H. Brown, and Graham Wright. It is introduced by an editorial. This article contains the combined commentaries invited to independently comment on the Elkin et al. paper. In subsequent issues the discussion can continue through letters to the editor.

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 last decade has witnessed the beginnings of a remarkable convergence of Husserlian phenonenology and analytic philosophy of language, and the present volumes provide original and important texts of the phenomenological philosophy of language. Powerfully influenced by the writings of the early Husserl, Reinach fashioned Husserl’s ideas into a rigorous analytical methodology of his own, which he applied in particular to problems in logic and the theory of knowledge, and to the philosophies of law and psychology. The central role of (...) the concept of state of affairs in Reinach’s philosophy will bring to mind immediately the formal ontology of Wittgenstein’s Tractatus. Reinach’s most significant contribution, however, is contained in his The a priori foundations of civil law (1913), above all in the detailed analysis of the a priori structure of the act of promising. This amounts to an elaborate phenomenological theory of speech acts which anticipates, and in some respects goes beyond, the later theories of Austin and Searle. The present edition is in two volumes. Volume 1, which includes a biographical and thematic introduction by the editors, contains critical editions of those pieces published by Reinach himself. Volume II is a collection of all those items in Reinach’s surviving Nachlass which are in publishable form, including a number of important pieces not hitherto obtainable on such themes as ethical predicates, speech acts (“soziale Akte”), perception and the theory of number, together with a comprehensive sketch of the problems in the theory of knowledge, logic and ethics. Appended to this is a text-critical apparatus which also contains extensive discussions of the origins and sources of the materials in question. (shrink)

Disputes over territory are a major contributing factor to the disruption of international relations. We believe that a cumulative, integrated, and continuously updated resource providing information about such disputes in an easily accessible form would be of benefit to intelligence analysts, military strategists, political scientists, and also to historians and others concerned with international disputes. We propose an ontology-based strategy for creating such a resource. The resource will contain information about territorial disputes, arguments for and against claims pertaining to sovereignty, (...) proffered evidence for such claims, political and military motives (overt or hidden), and associated conflicts. Our approach is designed to address several issues surrounding the representation of geopolitical conflict, including the tracking and individuation of disputes and the validation of disseminated information. (shrink)

Maintaining systems of military plans is critical for military effectiveness, but is also challenging. Plans will become obsolete as the world diverges from the assumptions on which they rest. If too many ad hoc changes are made to intermeshed plans, the ensemble may no longer lead to well-synchronized and coordinated operations, resulting in the system of plans becoming itself incoherent. We describe in what follows an Adaptive Planning process that we are developing on behalf of the Air Force Research Laboratory (...) (Rome) with the goal of addressing problems of these sorts through cyclical collaborative plan review and maintenance. The interactions of world state, blue force status and associated plans are too complex for manual adaptive processes, and computer-aided plan review and maintenance is thus indispensable. We argue that appropriate semantic technology can 1) provide richer representation of plan-related data and semantics, 2) allow for flexible, non-disruptive, agile, scalable, and coordinated changes in plans, and 3) support more intelligent analytical querying of plan-related data. (shrink)

We describe a strategy for integration of data that is based on the idea of semantic enhancement. The strategy promises a number of benefits: it can be applied incrementally; it creates minimal barriers to the incorporation of new data into the semantically enhanced system; it preserves the existing data (including any existing data-semantics) in their original form (thus all provenance information is retained, and no heavy preprocessing is required); and it embraces the full spectrum of data sources, types, models, and (...) modalities (including text, images, audio, and signals). The result of applying this strategy to a given body of data is an evolving Dataspace that allows the application of a variety of integration and analytic processes to diverse data contents. We conceive semantic enhancement (SE) as a lightweight and flexible process that leverages the richness of the structured contents of the Dataspace without adding storage and processing burdens to what, in the intelligence domain, will be an already storage- and processing-heavy starting point. SE works not by changing the data to which it is applied, but rather by adding an extra semantic layer to this data. We sketch how the semantic enhancement approach can be applied consistently and in cumulative fashion to new data and data-models that enter the Dataspace. (shrink)

Affective science conducts interdisciplinary research into the emotions and other affective phenomena. Currently, such research is hampered by the lack of common definitions of te rms used to describe, categorise and report both individual emotional experiences and the results of scientific investigations of such experiences. High quality ontologies provide formal definitions for types of entities in reality and for the relationships between such entities, definitions which can be used to disambiguate and unify data across different disciplines. Heretofore, there has been (...) little effort directed towards such formal representation for affective phenomena, in part because of widespread debates within the affective science community on matters of definition and categorization. We describe our efforts towards developing an Emotion Ontology (EMO) to serve the affective science community. We here focus on conformity to the BFO upper ontology and disambiguation of polysemous terminology. (shrink)

Mental and behavioral disorders represent a significant portion of the public health burden in all countries. The human cost of these disorders is immense, yet treatment options for sufferers are currently limited, with many patients failing to respond sufficiently to available interventions and drugs. High quality ontologies facilitate data aggregation and comparison across different disciplines, and may therefore speed up the translation of primary research into novel therapeutics. Realism-based ontologies describe entities in reality and the relationships between them in such (...) a way that – once formulated in a suitable formal language – the ontologies can be used for sophisticated automated reasoning applications. Reference ontologies can be applied across different contexts in which different, and often mutually incompatible, domain-specific vocabularies have traditionally been used. In this contribution we describe the Mental Functioning Ontology (MF) and Mental Disease Ontology (MD), two realism-based ontologies currently under development for the description of humanmental functioning and disease. We describe the structure and upper levels of the ontologies and preliminary application scenarios, and identify some open questions. (shrink)

COVID-19 often manifests with different outcomes in different patients, highlighting the complexity of the host-pathogen interactions involved in manifestations of the disease at the molecular and cellular levels. In this paper, we propose a set of postulates and a framework for systematically understanding complex molecular host-pathogen interaction networks. Specifically, we first propose four host-pathogen interaction (HPI) postulates as the basis for understanding molecular and cellular host-pathogen interactions and their relations to disease outcomes. These four postulates cover the evolutionary dispositions involved (...) in HPIs, the dynamic nature of HPI outcomes, roles that HPI components may occupy leading to such outcomes, and HPI checkpoints that are critical for specific disease outcomes. Based on these postulates, an HPI Postulate and Ontology (HPIPO) framework is proposed to apply interoperable ontologies to systematically model and represent various granular details and knowledge within the scope of the HPI postulates, in a way that will support AI-ready data standardization, sharing, integration, and analysis. As a demonstration, the HPI postulates and the HPIPO framework were applied to study COVID-19 with the Coronavirus Infectious Disease Ontology (CIDO), leading to a novel approach to rational design of drug/vaccine cocktails aimed at interrupting processes occurring at critical host-coronavirus interaction checkpoints. Furthermore, the host-coronavirus protein-protein interactions (PPIs) relevant to COVID-19 were predicted and evaluated based on prior knowledge of curated PPIs and domain-domain interactions, and how such studies can be further explored with the HPI postulates and the HPIPO framework is discussed. (shrink)

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)

Economic policy evaluations require social welfare functions for variable-size populations. Two important candidates are critical-level generalized utilitarianism (CLGU) and rank-discounted critical-level generalized utilitarianism, which was recently characterized by Asheim and Zuber (2014) (AZ). AZ introduce a novel axiom, existence of egalitarian equivalence (EEE). First, we show that, under some uncontroversial criteria for a plausible social welfare relation, EEE suffices to rule out the Repugnant Conclusion of population ethics (without AZ’s other novel axioms). Second, we provide a new characterization of CLGU: (...) AZ’s set of axioms is equivalent to CLGU when EEE is replaced by the axiom same-number independence. (shrink)

Statistics play a critical role in biological and clinical research. However, most reports of scientific results in the published literature make it difficult for the reader to reproduce the statistical analyses performed in achieving those results because they provide inadequate documentation of the statistical tests and algorithms applied. The Ontology of Biological and Clinical Statistics (OBCS) is put forward here as a step towards solving this problem. Terms in OBCS, including ‘data collection’, ‘data transformation in statistics’, ‘data visualization’, ‘statistical data (...) analysis’, and ‘drawing a conclusion based on data’, cover the major types of statistical processes used in basic biological research and clinical outcome studies. OBCS is aligned with the Basic Formal Ontology (BFO) and extends the Ontology of Biomedical Investigations (OBI), an OBO (Open Biological and Biomedical Ontologies) Foundry ontology supported by over 20 research communities. We discuss two examples illustrating how the ontology is being applied. In the first (biological) use case, we describe how OBCS was applied to represent the high throughput microarray data analysis of immunological transcriptional profiles in human subjects vaccinated with an influenza vaccine. In the second (clinical outcomes) use case, we applied OBCS to represent the processing of electronic health care data to determine the associations between hospital staffing levels and patient mortality. Our case studies were designed to show how OBCS can be used for the consistent representation of statistical analysis pipelines under two different research paradigms. By representing statistics-related terms and their relations in a rigorous fashion, OBCS facilitates standard data analysis and integration, and supports reproducible biological and clinical research. (shrink)

The study of biodiversity spans many disciplines and includes data pertaining to species distributions and abundances, genetic sequences, trait measurements, and ecological niches, complemented by information on collection and measurement protocols. A review of the current landscape of metadata standards and ontologies in biodiversity science suggests that existing standards such as the Darwin Core terminology are inadequate for describing biodiversity data in a semantically meaningful and computationally useful way. Existing ontologies, such as the Gene Ontology and others in the Open (...) Biological and Biomedical Ontologies (OBO) Foundry library, provide a semantic structure but lack many of the necessary terms to describe biodiversity data in all its dimensions. In this paper, we describe the motivation for and ongoing development of a new Biological Collections Ontology, the Environment Ontology, and the Population and Community Ontology. These ontologies share the aim of improving data aggregation and integration across the biodiversity domain and can be used to describe physical samples and sampling processes (for example, collection, extraction, and preservation techniques), as well as biodiversity observations that involve no physical sampling. Together they encompass studies of: 1) individual organisms, including voucher specimens from ecological studies and museum specimens, 2) bulk or environmental samples (e.g., gut contents, soil, water) that include DNA, other molecules, and potentially many organisms, especially microbes, and 3) survey-based ecological observations. We discuss how these ontologies can be applied to biodiversity use cases that span genetic, organismal, and ecosystem levels of organization. We argue that if adopted as a standard and rigorously applied and enriched by the biodiversity community, these ontologies would significantly reduce barriers to data discovery, integration, and exchange among biodiversity resources and researchers. (shrink)

The integration of biomedical terminologies is indispensable to the process of information integration. When terminologies are linked merely through the alignment of their leaf terms, however, differences in context and ontological structure are ignored. Making use of the SNAP and SPAN ontologies, we show how three reference domain ontologies can be integrated at a higher level, through what we shall call the OBR framework (for: Ontology of Biomedical Reality). OBR is designed to facilitate inference across the boundaries of domain ontologies (...) in anatomy, physiology and pathology. (shrink)

Abstract: Rice is one of the most important staple crops in the world and serves as a staple food for more than half of the global population. It is a critical source of nutrition, providing carbohydrates, vitamins, and minerals to millions of people, particularly in Asia and Africa. This paper presents a study on using deep learning for the classification of different types of rice. The study focuses on five specific types of rice: Arborio, Basmati, Ipsala, Jasmine, and Karacadag. A (...) dataset of 75,000 images was collected and annotated, consisting of 15,000 images for each of the five types of rice. The deep learning system uses convolutional neural networks (CNNs) to classify images of rice grains based on their physical characteristics. The performance of the deep learning system was evaluated using metrics such as accuracy, precision, recall, and F1-score. The results show that the proposed deep learning system was able to achieve high accuracy in classifying the different types of rice, outperforming traditional image processing techniques. This study provides valuable insights into the potential of deep learning for classifying different types of rice and can be useful for applications such as quality control in rice processing industries and research in crop science. The large size of the dataset, 15,000 images for each type of rice, helped the deep learning system to learn the features of each type of rice, and increase the performance of the classifier. The attained overall accuracy of the proposed model (99.96%), Precision (99.96%), Recall (99.96%) and F1-score (99.96%). Thus, the proposed model proved that it leaned the five categories of rice and it can generalize these categories and it is effective. (shrink)

The Plant Ontology (PO; http://www.plantontology.org/) is a publicly-available, collaborative effort to develop and maintain a controlled, structured vocabulary (“ontology”) of terms to describe plant anatomy, morphology and the stages of plant development. The goals of the PO are to link (annotate) gene expression and phenotype data to plant structures and stages of plant development, using the data model adopted by the Gene Ontology. From its original design covering only rice, maize and Arabidopsis, the scope of the PO has been expanded (...) to include all green plants. The PO was the first multi-species anatomy ontology developed for the annotation of genes and phenotypes. Also, to our knowledge, it was one of the first biological ontologies that provides translations (via synonyms) in non-English languages such as Japanese and Spanish. There are about 2.2 million annotations linking PO terms to over 110,000 unique data objects representing genes or gene models, proteins, RNAs, germplasm and Quantitative Traits Loci (QTLs) from 22 plant species. In this paper, we focus on the plant anatomical entity branch of the PO, describing the organizing principles, resources available to users, and examples of how the PO is integrated into other plant genomics databases and web portals. We also provide two examples of comparative analyses, demonstrating how the ontology structure and PO-annotated data can be used to discover the patterns of expression of the LEAFY (LFY) and terpene synthase (TPS) gene homologs. (shrink)

Background: Ontologies and taxonomies are among the most important computational resources for molecular biology and bioinformatics. A series of recent papers has shown that the Gene Ontology (GO), the most prominent taxonomic resource in these fields, is marked by flaws of certain characteristic types, which flow from a failure to address basic ontological principles. As yet, no methods have been proposed which would allow ontology curators to pinpoint flawed terms or definitions in ontologies in a systematic way. Results: We present (...) computational methods that automatically identify terms and definitions which are defined in a circular or unintelligible way. We further demonstrate the potential of these methods by applying them to isolate a subset of 6001 problematic GO terms. By automatically aligning GO with other ontologies and taxonomies we were able to propose alternative synonyms and definitions for some of these problematic terms. This allows us to demonstrate that these other resources do not contain definitions superior to those supplied by GO. Conclusion: Our methods provide reliable indications of the quality of terms and definitions in ontologies and taxonomies. Further, they are well suited to assist ontology curators in drawing their attention to those terms that are ill-defined. We have further shown the limitations of ontology mapping and alignment in assisting ontology curators in rectifying problems, thus pointing to the need for manual curation. (shrink)

Every domain-specific ontology must use as a framework some upper-level ontology which describes the most general, domain-independent categories of reality. In the present paper we sketch a new type of upper-level ontology, which is intended to be the basis of a knowledge modelling language GOL (for: 'General Ontological Language'). It turns out that the upper- level ontology underlying standard modelling languages such as KIF, F-Logic and CycL is restricted to the ontology of sets. Set theory has considerable mathematical power and (...) great flexibility as a framework for modelling different sorts of structures. At the same time it has the disadvantage that sets are abstract entities (entities existing outside the realm of time, space and causality), and thus a set-theoretical framework should be supplemented by some other machinery if it is to support applications in the ripe, messy world of concrete objects. In the present paper we partition the entities of the real world into sets and urelements, and then we introduce several new ontological relations between these urelements. In contrast to standard modelling and representation formalisms, the concepts of GOL provide a machinery for representing and analysing such ontologically basic relations. (shrink)

Part of a book symposium for Peter Langland-Hassan's Explaining Imagination (2020).

Ontologies are being developed throughout the biomedical sciences to address standardization, integration, classification and reasoning needs against the background of an increasingly data-driven research paradigm. In particular, ontologies facilitate the translation of basic research into benefits for the patient by making research results more discoverable and by facilitating knowledge transfer across disciplinary boundaries. Addressing and adequately treating mental illness is one of our most pressing public health challenges. Primary research across multiple disciplines such as psychology, psychiatry, biology, neuroscience and pharmacology (...) needs to be integrated in order to promote a more comprehensive understanding of underlying processes and mechanisms, and this need for integration only becomes more pressing with our increase in understanding of differences among individuals and populations at the molecular level concerning susceptibility to specific illnesses. Substance addiction is a particularly relevant public health challenge in the developed world, affecting a substantial percentage of the population, often co-morbid with other illnesses such as mood disorders. Currently, however, there is no straightforward automated method to combine data of relevance to the study of substance addiction across multiple disciplines and populations. In this contribution, we describe a framework of interlinked, interoperable bio-ontologies for the annotation of primary research data relating to substance addiction, and discuss how this framework enables easy integration of results across disciplinary boundaries. We describe entities and relationships relevant for the description of addiction within the Mental Functioning Ontology, Chemical Entities of Biological Interest Ontology, Protein Ontology, Gene Ontology and the Neuroscience Information Framework ontologies. (shrink)

The Common Anatomy Reference Ontology (CARO) is being developed to facilitate interoperability between existing anatomy ontologies for different species, and will provide a template for building new anatomy ontologies. CARO has a structural axis of classification based on the top-level nodes of the Foundational Model of Anatomy. CARO will complement the developmental process sub-ontology of the GO Biological Process ontology, using it to ensure the coherent treatment of developmental stages, and to provide a common framework for the model organism communities (...) to classify developmental structures. Definitions for the types and relationships are being generated by a consortium of investigators from diverse backgrounds to ensure applicability to all organisms. CARO will support the coordination of cross-species ontologies at all levels of anatomical granularity by cross-referencing types within the cell type ontology (CL) and the Gene Ontology (GO) Cellular Component ontology. A complete cross-species CARO could be utilized in other ontologies for cross-product generation. (shrink)

Searle’s tool for understanding culture, law and society is the opposition between brute reality and institutional reality, or in other words between: observer-independent features of the world, such as force, mass and gravitational attraction, and observer-relative features of the world, such as money, property, marriage and government. The question posed here is: under which of these two headings do moral concepts fall? This is an important question because there are moral facts – for example pertaining to guilt and responsibility – (...) which hover uncomfortably close to the boundary between the observer-relative and the observer-independent. By means of a thought experiment involving an imagined Chinese society in which guilt is determined by the random throwing of sticks, I seek to show that moral concepts threaten the foundations of Searle’s philosophy of social reality. (shrink)

It is plausible that there are epistemic reasons bearing on a distinctively epistemic standard of correctness for belief. It is also plausible that there are a range of practical reasons bearing on what to believe. These theses are often thought to be in tension with each other. Most significantly for our purposes, it is obscure how epistemic reasons and practical reasons might interact in the explanation of what one ought to believe. We draw an analogy with a similar distinction between (...) types of reasons for actions in the context of activities. The analogy motivates a two-level account of the structure of normativity that explains the interaction of correctness-based and other reasons. This account relies upon a distinction between normative reasons and authoritatively normative reasons. Only the latter play the reasons role in explaining what state one ought to be in. All and only practical reasons are authoritative reasons. Hence, in one important sense, all reasons for belief are practical reasons. But this account also preserves the autonomy and importance of epistemic reasons. Given the importance of having true beliefs about the world, our epistemic standard typically plays a key role in many cases in explaining what we ought to believe. In addition to reconciling (versions of) evidentialism and pragmatism, this two-level account has implications for a range of important debates in normative theory, including the interaction of right and wrong reasons for actions and other attitudes, the significance of reasons in understanding normativity and authoritative normativity, the distinction between ‘formal’ and ‘substantive’ normativity, and whether there is a unified source of authoritative normativity. (shrink)

On March 14-15, 2006, at the US National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg, MD there took place the first Upper Ontology Summit (UOS). This was a convening of custodians of several prominent upper ontologies, key technology participants, and interested other parties, with the purpose of finding a means to relate the different ontologies to each other. The result is reflected in a joint communiqué, directed to the larger ontology community and the general public, and expressing a joint (...) intent to build bridges among the existing upper ontologies in ways designed to increase and rationalize their utilization and to enhance their semantic interoperability. (shrink)

Immunology researchers are beginning to explore the possibilities of reproducibility, reuse and secondary analyses of immunology data. Open-access datasets are being applied in the validation of the methods used in the original studies, leveraging studies for meta-analysis, or generating new hypotheses. To promote these goals, the ImmPort data repository was created for the broader research community to explore the wide spectrum of clinical and basic research data and associated findings. The ImmPort ecosystem consists of four components–Private Data, Shared Data, Data (...) Analysis, and Resources—for data archiving, dissemination, analyses, and reuse. To date, more than 300 studies have been made freely available through the ImmPort Shared Data portal , which allows research data to be repurposed to accelerate the translation of new insights into discoveries. (shrink)

What is and what ought to be the relationship between empirical research and normative analysis with respect to migration policies? The paper addresses this question from the perspective of political theory, asking about the place of empirical research in philosophical discussions of migration, and, for the most part, leaving to others questions about what role, if any, normative considerations do and should play in empirical research on migration. At the outset the paper also takes note of one important way in (...) which empirical research can and should contribute to normative discussions of migration, quite apart from its role in contributing to political philosophy. DOI: 10.17879/15199614880. (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)

A collection of material on Husserl's Logical Investigations, and specifically on Husserl's formal theory of parts, wholes and dependence and its influence in ontology, logic and psychology. Includes translations of classic works by Adolf Reinach and Eugenie Ginsberg, as well as original contributions by Wolfgang Künne, Kevin Mulligan, Gilbert Null, Barry Smith, Peter M. Simons, Roger A. Simons and Dallas Willard. Documents work on Husserl's ontology arising out of early meetings of the Seminar for Austro-German Philosophy.

This paper develops the Value-Based Theory of Reasons in some detail. The central part of the paper introduces a number of theoretically puzzling features of normative reasons. These include weight, transmission, overlap, and the promiscuity of reasons. It is argued that the Value-Based Theory of Reasons elegantly accounts for these features. This paper is programmatic. Its goal is to put the promising but surprisingly overlooked Value-Based Theory of Reasons on the table in discussions of normative reasons, and to draw attention (...) to a number of areas for fruitful further research. (shrink)

This dissertation concerns the methodology Kant employs in the first two sections of the Groundwork of the Metaphysics of Morals (Groundwork I-II) with particular attention to how the execution of the method of analysis in these sections contributes to the establishment of moral metaphysics as a science. My thesis is that Kant had a detailed strategy for the Groundwork, that this strategy and Kant’s reasons for adopting it can be ascertained from the Critique of Pure Reason (first Critique) and his (...) lectures on logic, and that understanding this strategy gains us interpretive insight into Kant’s moral metaphysics. At the most general level of methodology, Kant says there are four steps for the establishment of any science: 1) make distinct the idea of the natural unity of its material 2) determine the special content of the science 3) articulate the systematic unity of the science 4) critique the science to determine its boundaries The first two of these steps are accomplished by the genetically scholastic method of analysis, paradigmatically the method whereby confused and obscure ideas are made clear and distinct, thereby logically perfecting them and transforming them into possible grounds of cognitive insight that are potentially complete and adequate to philosophical purposes. The analysis of Groundwork I is a paradigmatic analysis that makes distinct what is contained in common understanding, i.e. its Inhalt or intension, making distinct the higher partial concepts that together define the concept of morality. The analysis of Groundwork II is an employment more specifically of the method of logical division, which makes distinct what is contained under the concept, i.e. its Umfang, by which the extension or object of morality is determined. Part I introduces Kant’s conception of moral metaphysical science and why he took it to be in need of establishment, explains the general method for establishing science and the scholastic method of analysis by which its first two steps are to be accomplished, then provides an interpretation of Groundwork I as an execution of this method. Part II details Kant’s determination of the special content of moral science in Groundwork II in relation to the central problem for moral metaphysics – how synthetic a priori practical cognition is possible. (shrink)

We are pleased to feature a video interview with Jonathan Sim, where he shares his ongoing journey of integrating artificial intelligence (AI) in his teaching, the challenges encountered along the way, and what educators can do to get their students to meaningfully engage with AI tools like ChatGPT to enhance their learning.