As engineering applications require management of ever larger volumes of data, ontologies offer the potential to capture, manage, and augment data with the capability for automated reasoning and semantic querying. Unfortunately, considerable barriers hinder wider deployment of ontologies in engineering. Key among these is lack of a shared top-level ontology to unify and organise disparate aspects of the field and coordinate co-development of orthogonal ontologies. As a result, many engineering ontologies are limited to their scope, and functionally difficult to extend (...) or interoperate with other engineering ontologies. This paper demonstrates how the use of a top-level ontology, specifically the Basic Formal Ontology (BFO), greatly facilitates interoperability of multiple engineering-related ontologies. We constructed a system of formal linked ontologies by re-engineering legacy ontologies to be conformant with BFO and developing new BFO-conformant ontologies to capture knowledge in the engineering design, enterprise, human factors, manufacturing, and application domain of additive manufacturing. The resulting Integrated Framework for Additively Manufactured Products (IFAMP), including the body knowledge instantiated on its basis, serve as the basis for a proposed Design with Additive Manufacturing Method (DWAM), which we believe can support the design of innovative products with semantically enhanced ideation tools and enhanced access to application domain knowledge. The method and its facilitation through the ontological framework are demonstrated using a case study in medicine. (shrink)

This paper provides a method for characterizing space events using the framework of conceptual spaces. We focus specifically on estimating and ranking the likelihood of collisions between space objects. The objective is to design an approach for anticipatory decision support for space operators who can take preventive actions on the basis of assessments of relative risk. To make this possible our approach draws on the fusion of both hard and soft data within a single decision support framework. Contextual data is (...) also taken into account, for example data about space weather effects, by drawing on the Space Domain Ontologies, a large system of ontologies designed to support all aspects of space situational awareness. The framework is coupled with a mathematical programming scheme that frames a mathematically optimal approach for decision support, providing a quantitative basis for ranking potential for collision across multiple satellite pairs. The goal is to provide the broadest possible information foundation for critical assessments of collision likelihood. (shrink)

Die bahnbrechenden wissenschaftlichen Ergebnisse der letzten Jahre erzwingen eine neue philosophische Auseinandersetzung mit den Grundkategorien der Biologie und der benachbarten Disziplinen. Insbesondere die Anwendung neuer informationstechnischer Mittel in der biomedizinischen Forschung und die damit verbundene, kontinuierlich zunehmende Datenflut sowie die Notwendigkeit, ihrer Herr zu werden, erfordern ein konsequentes Nachdenken darüber, wie biologische Daten systematisiert und klassifiziert werden können. Dafür wiederum bedarf es robuster Theorien von Grundbegriffen wie Art, Spezies, Teil, Ganzes, Funktion, Prozess, Fragment, Sequenz, Expression, Grenze, Locus, Umwelt, System usw. (...) Solche Begriffe gehören zum impliziten Wissen jedes Biologen. Sie spiegeln einerseits eine Dimension der biologischen Wirklichkeit wider, die auch vor dem Hintergrund der biologischen Evolution unverändert bleibt. Andererseits verlangt deren theoretische Behandlung nach zeitgemäßen Analoga der in der traditionellen aristotelischen Metaphysik entwickelten Methoden. Zugleich können so die explizit formulierten Theorien und Definitionen bereitgestellt werden, die für computergestützte Informationssysteme unabdingbar sind. Das Entwickeln derartiger Theorien und Definitionen ist eine Aufgabe der Philosophie, die in diesem Sinne herausgefordert ist, zwischen Biologie und Informatik zu vermitteln. (shrink)

Here we present what we believe is a novel account of what languages are, along with an axiomatically rich representation of languages and language-related data that is based on this account. We propose an account of languages as aggregates of dispositions distributed across aggregates of persons, and in doing so we address linguistic competences and the processes that realize them. This paves the way for representing additional types of language-related entities. Like demographic data of other sorts, data about languages may (...) be of use to researchers in a number of areas, including biomedical research. Data on the languages used in clinical encounters are typically included in medical records, and capture an important factor in patient-provider interactions. Like many types of patient and demographic data, data on a person’s preferred and primary languages are organized in different ways by different systems. This can be a barrier to data integration. We believe that a robust framework for representing language in general and preferred and primary language in particular – which has been lacking in ontologies thus far – can promote more successful integration of language-related data from disparate data sources. (shrink)

Previous work has shown that the Complex Conceptual Spaces − Single Observation Mathematical framework is a useful tool for event characterization. This mathematical framework is developed on the basis of Conceptual Spaces and uses integer linear programming to find the needed similarity values. The work of this paper is focused primarily on space event characterization. In particular, the focus is on the ranking of threats for malicious space events such as a kinetic kill. To make the Conceptual Spaces framework work, (...) the similarity values between the contents of observations on the one hand and the properties of the entities observed on the other needs to be found. This paper shows how to exploit Dempster-Shafer theory to implement a statistical approach for finding these similarities values. This approach will allow a user to identify the uncertainty involved in similarity value data, which can later be propagated through the developed mathematical model in order for the user to know the overall uncertainty in the observation-to-concept mappings needed for space event characterization. (shrink)

The overall goal of the approach developed in this paper is to estimate the likelihood of a given kinetic kill scenario between hostile spacebased adversaries using the mathematical framework of Complex Conceptual Spaces Single Observation. Conceptual spaces are a cognitive model that provide a method for systematically and automatically mimicking human decision making. For accurate decisions to be made, the fusion of both hard and soft data into a single decision framework is required. This presents several challenges to this data (...) fusion framework. The first is the challenge involved in handling multiple complex terminologies, which is addressed by drawing on a set of Space Domain Ontologies. Another challenge is the complex combinatorics involved when considering all possible feature combinations. This can be mitigated by using integer linear programming optimization that is outlined by the Complex Conceptual Spaces Single Observation mathematical model framework. A third challenge is the complicated physics that is involved in a spacecraft collision that must be addressed to obtain a better understanding of threat assessment. Overcoming these various challenges allows for a quantitative ranking for the potential of a kinetic kill collision across multiple spacecraft pairs. In addition to overcoming these challenges this paper will break down threat assessment into four domains and identify a ranking of threat both for each individual domain and for the four domains combined. Simulation results are shown to verify the developed concepts. (shrink)

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

We introduce the Vital Sign Ontology (VSO), an extension of the Ontology for General Medical Science (OGMS) that covers the consensus human vital signs: blood pressure, body temperature, respiratory rate, and pulse rate. VSO provides a controlled structured vocabulary for describing vital sign measurement data, the processes of measuring vital signs, and the anatomical entities participating in such measurements. VSO is implemented in OWL-DL and follows OBO Foundry guidelines and best practices. If properly developed and extended, we believe the VSO (...) will find applications for the EMR, clinical informatics, and medical device communities. (shrink)

Statistics play a critical role in biological and clinical research. To promote logically consistent representation and classification of statistical entities, we have developed the Ontology of Biological and Clinical Statistics (OBCS). OBCS extends the Ontology of Biomedical Investigations (OBI), an OBO Foundry ontology supported by some 20 communities. Currently, OBCS contains 686 terms, including 381 classes imported from OBI and 147 classes specific to OBCS. The goal of this paper is to present OBCS for community critique and to describe a (...) number of use cases designed to illustrate its potential applications. The OBCS project and source code are available at http://obcs.googlecode.com. (shrink)

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

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

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

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

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)

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.

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

We provide an overview of Searle's contributions to speech act theory and the ontology of social reality, focusing on his theory of constitutive rules. In early versions of this theory, Searle proposed that all such rules have the form 'X counts as Y in context C' formula – as for example when Barack Obama (X) counts as President of the United States (Y) in the context of US political affairs. Crucially, the X and the Y terms are here identical. A (...) problem arises for this theory for cases involving 'free-standing Y terms', as for example in the case of money in a computerized bank account. Here there is no physical X to which a status function might be attached. We conclude by arguing that Searle's response to this problem creates difficulties for his naturalistic framework. (shrink)

Preliminary version of “Towards a History of Speech Act Theory”, in A. Burkhardt (ed.), Speech Acts, Meanings and Intentions. Critical Approaches to the Philosophy of John R. Searle, Berlin/New York: de Gruyter, 1990, 29–61.

Part 1 of this exchange consists in a critique by Smith of Searle’s The Construction of Social Reality focusing on Searle’s use of the formula ‘X counts as Y in context C’. Smith argues that this formula works well for social objects such as dollar bills and presidents where the corresponding X terms (pieces of paper, human beings) are easy to identify. In cases such as debts and prices and money in a banks computers, however, the formula fails, because these (...) are cases of what he calls ‘free-standing Y terms’, since there is here no X which can count as the corresponding Y. In his response in Part 2, Searle argues that Smith’s critique rests on three misunderstandings: 1. in wrongly presupposing that Searle is trying to analyze the nature of what he calls “social objects”, rather than of social facts; 2. in thinking that the counts as formula is intended as a definition, rather than as a mere mnemonic; and 3. in neglecting the naturalism of Searle’s account. (shrink)

Batı’da teorik felsefe; Analitik Felsefe (AF), Kıta Felsefesi (KF) ve Felsefe Tarihi (FT) olmak üzere üçe ayrılır. Fakat üçünde de işler yolunda değildir. AF, felsefenin bir bilim olabileceği iddiasından kuşku duyduğu için gerçek dünyayla ilgilenmiyorken başından beri uygun bir teorik yöntem izlemeyen Kıta Felsefesinin uygulanışı, belirli politik ve etik yargılara hizmet edecek şekilde özelleştirilmiştir. FT çalışmalarının gidişatı ise eldeki eserin nesnel değerinden daha çok ilgili filozofun ait olduğu ulus veya kültüre göre bölgesel bir temelde gelişmiştir. Felsefede ilerleme sağlanacaksa bu ancak (...) bahsi geçen tuzaklardan kaçınılarak gerçekleşebilir. (shrink)

The Upanishads reveal that in the beginning, nothing existed: “This was but non-existence in the beginning. That became existence. That became ready to be manifest”. (Chandogya Upanishad 3.15.1) The creation began from this state of non-existence or nonduality, a state comparable to (0). One can add any number of zeros to (0), but there will be nothing except a big (0) because (0) is a neutral number. If we take (0) as Nirguna Brahman (God without any form and attributes), then (...) from where and how did the universe come into existence? -/- The neutral power (0) cannot produce anything without having an element of duality in it. Although Nirguna Brahman is neutral, it has a positive, negative, and neutral pole, constituting its Prakriti or nature. Prakriti has three latent Gunas (modes or qualities): Satva, Rajas, and Tamas. They are related to Gyana Shakti (the power of knowledge) Sankalpa Shakti (the power of ideation), and Kriya Shakti (the power of action). Science says that Atom is the basic element from which the universe evolved. The Atom has three nuclei- electron, pluton, and neutron. The Satva, Rajas, and Tamas in Indian spirituality are nothing but the mystical names for the nuclei of an atom. -/- According to Bhagavata Purana, Prakriti is also constituted of the elements of Time, Karma (action/destiny) and Swabhava (innate nature). Time disturbs the equilibrium of Gunas. From the aspect of Karma is produced an entity called Mahat, in the form of intelligence. Mahat is dominated by Satva and Rajas. From Mahat manifests the next evolute dominated by Tamas with three predominant qualities – Dravya (substance), Kriya (action), as well as intelligence. It forms to become the Ego principle (Ahamkara). -/- Ahamkara has three modes – Satvic, Rajasic and Tamasic. Satvic is Jnana oriented, Rajasic action-oriented and Tamasic Dravya (substance) oriented. From the Tamasic Ahankara, five gross elements are produced (ether, air, fire, water, and earth - Akash, Vayu, Agni, Jal and Prithvi). From the Satvic Ahamkara, guardian deities (the sun and moon, deities of sense organs, and organs of action) and from Rajasic Ahamkara, ten senses (Indriyas), five senses of perception, five organs of action, the faculties of intellect and Prana (life breath) are produced. -/- Bhagavata says that since these energies, elements, and faculties remained disassociated, they were combined to form a Cosmic Egg. The egg floats in the primal waters for a thousand years. Then God enters this Cosmic Egg and manifests himself as the Cosmic Purusha. He is the first nucleus, the God particle equivalent to the number (1) which is the embodiment of everything in the universe. The concept of creation and dissolution in Hinduism can be compared to the waves in an ocean that appear and disappear incessantly. The Manvantaras are such successive episodes of creation emerging from the Cosmic Person, the Manu who is embodied God-Consciousness, God himself. These episodes of creation are measured in Hinduism in terms of Manvantaras, the epochs of Manus. -/- Manu is the ‘First-Born’ (1) of God, the Cosmic Purusha from whom the world has originated. This Cosmic Person (Purusha) has been described as having fourteen biospheres (heavens) that are inhabited by various life forms in the order of evolution of consciousness. If we begin from the human biosphere (Bhuloka), there are ten astral biospheres that a man must transcend to attain liberation or Mukti from the cycle of births and deaths. -/- The number (1) produces the primary numbers up to (9) through the transmutation of the creational energies and qualities. The process can be related to the descent and cyclical evolution of (1) through ten spiritual stages, finally merging with the nondual (0). The number (10) marks the merger of (1) with (0). The Hindu worldview is that all life forms in an episode of creation must evolve to become one with the non-dual state (0) to attain liberation from the cycle of births and deaths in a cyclical process. -/- . (shrink)

The central hypothesis of the collaboration between Language and Computing (L&C) and the Institute for Formal Ontology and Medical Information Science (IFOMIS) is that the methodology and conceptual rigor of a philosophically inspired formal ontology greatly benefits application ontologies. To this end r®, L&C’s ontology, which is designed to integrate and reason across various external databases simultaneously, has been submitted to the conceptual demands of IFOMIS’s Basic Formal Ontology (BFO). With this project we aim to move beyond the level of (...) controlled vocabularies to yield an ontology with the ability to support reasoning applications. Our general procedure has been the implementation of a meta-ontological definition space in which the definitions of all the concepts and relations in LinKBase® are standardized in a framework of first-order logic. In this paper we describe how this standardization has already led to an improvement in the LinKBase® structure that allows for a greater degree of internal coherence than ever before possible. We then show the use of this philosophical standardization for the purpose of mapping external databases to one another, using LinKBase® as translation hub, with a greater degree of success than possible hitherto. We demonstrate how this offers a genuine advance over other application ontologies that have not submitted themselves to the demands of philosophical scrutiny. LinKBase® is one of the world’s largest applications-oriented medical domain ontologies, and BFO is one of the world’s first philosophically driven reference ontologies. The collaboration of the two thus initiates a new phase in the quest to solve the so-called “Tower of Babel”. (shrink)

This article discusses the ‘nature’ of our contemporary fascination with wildness, in light of the popular documentary “Grizzly Man.”Taking as its central point of departure the film’s central protagonist Timothy Treadwell’s fascination with wild grizzlies and director Werner Herzog’s condemnation of it as gross anthropomorphism, this paper will explore the context and basis of our contemporary fascination with wildness in terms of the current debate raging within environmental philosophy between the social constructivist or postmodern position as exemplified by Martin (...) Drenthen and the feral humanist position as articulated by Paul Shepard.The former argues that this fascination with wildness is reflective of certain historical and cultural trends within contemporary western society, while the latter argues that it is reflective of our primordial human heritage. (shrink)

This review is republished to illustrate how important this book is to us today, with legislation and caselaw additions as follows: UK Anti-terrorism, Crime and Security Act 2001; UK Contempt o Court Act 1981; UK Obscene Publications Act 1964; UK Perjury Act 1911; UK Police Misconduct Regulations 1999; UK Prevention o Corruption Act 1996; UK Fraud Act 2006; UK Bribery Act 2010; UK Prevention o Corruption Act 1926; UK Public Bodies Corrupt Practices Act 1889; and UK Terrorism Act 2000. Case (...) law includes: R v Bellum [1989]; R v Dryden [1995]; R v Kiin [1994]; R v Loosley [2002]; the Steven Lawrence murder case; and Tsang Ping-nam v R [1981]. (shrink)

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

La categoría ‘arte conceptual’ se aplica a una gran cantidad de obras de arte contemporáneo. El artista Sol LeWitt introdujo el término en la jerga del arte al describir obras de arte donde “la idea o el concepto es el aspecto más importante de la obra” (LeWitt 1967: 79, traducción mía). Inicialmente, el término se utilizó para referirse a obras producidas entre finales de los años sesenta y principios de los setenta por artistas como Sol LeWitt, Robert Barry, Lawrence (...) Weiner, On Kawara, Joseph Kosuth, John Baldessari, el grupo Art & Language y otros (véase Lippard 1973). En España fueron relevantes el Grup de Treball, Zaj o Esther Ferrer entre otros. Más tarde se hizo evidente no solo que obras como Fuente (1917) de Marcel Duchamp – un urinario de porcelana, que fue firmado “R. Mutt” y presentado para una exposición de la Sociedad de Artistas Independientes – tenían mucho en común con aquellas producidas a finales de la década de 1960 y principios de la de 1970, sino también que obras de arte conceptual continuaron siendo producidas a lo largo de la década de 1970 y las décadas siguientes, hasta el punto de que podría argumentarse que gran parte del arte contemporáneo es, en cierta medida, conceptual. -/- Es característico de los primeros autores conceptuales el uso del lenguaje natural en obras que son en principio visuales o plásticas, como las frases de Weiner, las definiciones de Kosuth o los ensayos de Art&Language. Se trata de un interés por el significado y el lenguaje heredado de la semiótica y la filosofía analítica de la época. También señala el énfasis (a menudo exclusivo) de todas las obras de arte conceptual en el elemento conceptual, como ocurre en los dibujos y pinturas murales de LeWitt, donde el artista produjo las instrucciones para su ejecución, luego las realizó en colaboración con otros, o transfirió completamente a otros esta tarea. Otra característica de las primeras obras de arte conceptual es que los artistas no manipularon ningún material para producir un objeto (como en Fuente de Duchamp) o usaron materiales excéntricos como el lenguaje natural, su propio cuerpo -como en I am the locus (# 1) (1975) de Adrian Piper, una performance en la que la artista se pegó un bigote en la cara, se puso una peluca Afro y anteojos redondos con montura de alambre y caminó en las calles actuando como un hombre-, o el chocolate con el que Anya Gallaccio revistió las paredes de un viejo edificio agrícola en Stroke (2004), dejando que el público las tocara y que el chocolate se pudriese. -/- Debido a sus características inusuales, el arte conceptual plantea muchas preguntas filosóficas: sobre la definición de arte, sobre la ontología y los medios de las obras de arte y sobre nuestra experiencia apreciativa de ellas. En lo que sigue, presentaré brevemente cada uno de estos temas. (shrink)

The rapid expansion of Big Tech companies into various societal domains (e.g., health, education, and agriculture) over the past decade has led to increasing concerns among governments, regulators, scholars, and civil society. While existing theoretical frameworks—often revolving around privacy and data protection, or market and platform power—have shed light on important aspects of Big Tech expansionism, there are other risks that these frameworks cannot fully capture. In response, this editorial proposes an alternative theoretical framework based on the notion of sphere (...) transgressions, which draws on political philosopher Michael Walzer's theory of justice. The editorial not only introduces the sphere transgressions framework, but it also highlights its potential to generate novel research questions. Furthermore, this editorial introduces eight articles and one commentary from a group of interdisciplinary scholars that critically examine Big Tech expansionism by reflecting on this expansionism from the perspective of different societal spheres or by engaging with the sphere transgressions framework itself. (shrink)

Unfortunately, many people today see the regulation of lies, disinformation, hate speech, and fake news as an infringement of free speech, at least when such speech is ‘political,’ despite the damage that such speech can do. But this very protective attitude toward speech rests on a mistaken understanding of the role of free speech in a liberal society. The right to free speech is based on the liberal value of freedom, and as such can be no broader than freedom itself. (...) And freedom has always been subject to reasonable limits in a liberal society. Indeed, while the principles of toleration and neutrality are often cited as supporting a broad interpretation of the right to free speech, they also tell us that certain limits apply to that right. We need not tolerate speech that encourages intolerance, and while government should be neutral between reasonable conceptions of the good, it need not be neutral between reasonable and unreasonable conceptions. These ideas form the framework of liberal society, and as I shall show, also provide a guide for understanding what kind of speech is protected in a liberal society and what it is not. (shrink)

Background: Exposomics, the study of the exposome, is flourishing, but the field is not well defined. The term “exposome” refers to all environmental influences and associated biological responses throughout the lifespan. However, this definition is very similar to that of the term “environment”—the external elements and conditions that surround and affect the life and development of an organism. Consequently, the exposome seems to be nothing more than a synonym for the environment, and exposomics a synonym for environmental research. As a (...) result, some have rebranded their “standard” environmental health research with the neologistic exposome term, whereas others ignore or seek to abandon the seemingly redundant concept of the exposome. -/- Objectives: We argue that exposomics needs to sharpen its mission focus to counteract this apparent redundancy. Exposomics should be defined as a research program in environmental health aimed at enabling a comprehensive and discovery-driven approach to identifying environmental determinants of human health. Similar to the aim of the Human Genome Project, exposomics aims to analyze the complete complexity of exposures and their corresponding biological responses. Exposomics’ primary premise is that the existence of undiscovered, potentially interconnected, nongenetic (environmental) risk factors for health necessitates a comprehensive discovery-driven analysis approach. -/- Discussion: We argue that exposomics researchers should adopt our reconceptualization of exposomics and focus on the productiveness and integrity of their research program: its purpose and principles. We suggest that exposomics researchers should coordinate the writing of reviews that assess the program’s productiveness and integrity, as well as provide a platform for exposomics researchers to define their vision for the field. (shrink)

It has recently been remarked that the argument for physicalism from the causal closure of the physical is incomplete. It is only effective against mental causation manifested in the action of putative mental forces that lead to acceleration of particles in the nervous system. Based on consideration of anomalous, physically unaccounted-for correlations of neural events, I argue that irreducible mental causation whose nature is at least prima facie probabilistic is conceivable. The manifestation of such causation should be accompanied by a (...) local violation of the Second Law of thermodynamics. I claim that mental causation can be viewed as the disposition of mental states to alter the state probability distribution within the nervous system, with no violation of the conservation laws. If confirmed by neurophysical research, it would indicate a kind of causal homogeneity of the world. Causation would manifest probabilistically in both quantum mechanical and psychophysical systems, and the dynamics of both would be determined by the temporal evolution of the corresponding system state function. Finally, I contend that a probabilistic account of mental causation can consistently explain the character of selectional states that ensure the uniformity of causal patterns, as well as the fact that different physical realizers of a mental property cause the same physical effects in different contexts. (shrink)

Exploitation and Economic Justice in the Liberal Capitalist State offers the first new, liberal theory of economic justice to appear in more than 30 years. The theory presented is designed to offer an alternative to the most popular liberal egalitarian theories of today and aims to be acceptable to both right and left libertarians too.

Adam Smith is respected as the father of contemporary economics for his work on systemizing classical economics as an independent field of study in The Wealth of Nations. But he was also a significant moral philosopher of the Scottish Enlightenment, with its characteristic concern for integrating sentiments and rationality. This article considers Adam Smith as a key moral philosopher of commercial society whose critical reflection upon the particular ethical challenges posed by the new pressures and possibilities of commercial society remains (...) relevant today. The discussion has three parts. First I address the artificial separation between self-interest and morality often attributed to Smith, in which his work on economics is stripped of its ethical context. Second I outline Smith’s ethical approach to economics, focusing on his vigorous but qualified defence of commercial society for its contributions to prosperity, justice, and freedom. Third I outline Smith’s moral philosophy proper as combining a naturalistic account of moral psychology with a virtue ethics based on propriety in commercial society. (shrink)

This collection of original essays aims to reinvigorate the debate surrounding philosophical realism in relation to philosophy of science, pragmatism, epistemology, and theory of perception. Questions concerning realism are as current and as ancient as philosophy itself; this volume explores relations between different positions designated as ‘realism’ by examining specific cases in point, drawn from a broad range of systematic problems and historical views, from ancient Greek philosophy through the present. The first section examines the context of the project; contributions (...) systematically engage the historical background of philosophical realism, re-examining key works of Aristotle, Descartes, Quine, and others. The following two sections epitomize the central tension within current debates: scientific realism and pragmatism. These contributions address contemporary questions of scientific realism and the reality of the objects of science, and consider whether, how or the extent to which realism and pragmatism are compatible. With an editorial introduction by Kenneth R. Westphal, these fourteen original essays provide wide-ranging, salient insights into the status of realism today. (shrink)

Dialogue between feminist and mainstream philosophy of science has been limited in recent years, although feminist and mainstream traditions each have engaged in rich debates about key concepts and their efficacy. Noteworthy criticisms of concepts like objectivity, consensus, justification, and discovery can be found in the work of philosophers of science including Philip Kitcher, Helen Longino, Peter Galison, Alison Wylie, Lorraine Daston, and Sandra Harding. As a graduate student in philosophy of science who worked in both literatures, I was often (...) left with the feeling that I had joined a broken family with two warring factions. This is apparent in the number of anthologies that have emerged on both sides in the aftermath of the “Science Wars” (Gross, Paul R., Norman Levitt, and Martin W. Lewis, eds. 1996; Koertge, Noretta, ed. 1998; Sokal, Alan and Jean Bricmont. 1998; etc.) Depending on one’s perspective on the Science Wars, the breadth of illustrative cases and examples found in Science and Other Cultures can either give more ammunition for the battle, or grounding for a much needed treaty of accord. The most important feature of this book is that it does not merely claim that science is only political, and it does not merely dismiss science as a social phenomenon to be deconstructed using the standard postmodern conceptual tools. Instead, the collection illustrates ways in which postcolonial analysis and multicultural examples can enrich our understanding of “good” science and ethics. Here, the concept of “strong objectivity” from Harding’s earlier books is fleshed out through a variety of cases. The anthology is the culmination of a series of research activities funded by a National Science Foundation grant to the American Philosophical Association. The grant, under the auspices of the NSF Ethics and Values Program, sponsored fourteen summer research projects and thirty-six presentations at four regional APA meetings. (shrink)

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

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

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)

In this paper, I ask how – and whether – the rectification of injury at which corrective justice aims is possible, and by whom it must be performed. I split the injury up into components of harm and wrong, and consider their rectification separately. First, I show that pecuniary compensation for the harm is practically plausible, because money acts as a mediator between the damaged interest and other interests. I then argue that this is also a morally plausible approach, because (...) it does not claim too much for compensation: neither can all harms be compensated, nor can it be said when compensation is paid that the status quo ante has been restored. I argue that there is no conceptual reason for any particular agent paying this compensation. I then turn to the wrong, and reject three proposed methods of rectification. The first aims to rectify the wrong by rectifying the harm; the second deploys punitive damages; the third, punishment. After undermining each proposal, I argue that the wrong can only be rectified by a full apology, which I disaggregate into the admission of causal and moral responsibility, repudiation of the act, reform, and, in some cases, disgorgement and reparations, which I define as a good faith effort to share the burden of the victim’s harm. I argue, further, that only the injurer herself can make a full apology, and it is not something that can be coerced by other members of society. As such, whether rectification of the wrong can be a matter of corrective justice is left an open question. (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)

It is often assumed that adaptation — a temporary change in sensitivity to a perceptual dimension following exposure to that dimension — is a litmus test for what is and is not a “primary visual attribute”. Thus, papers purporting to find evidence of number adaptation motivate a claim of great philosophical significance: That number is something that can be seen in much the way that canonical visual features, like color, contrast, size, and speed, can. Fifteen years after its reported discovery, (...) number adaptation’s existence seems to be nearly undisputed, with dozens of papers documenting support for the phenomenon. The aim of this paper is to offer a counterweight — to critically assess the evidence for and against number adaptation. After surveying the many reasons for thinking that number adaptation exists, we introduce several lesser-known reasons to be skeptical. We then advance an alternative account — the old news hypothesis — which can accommodate previously published findings while explaining various (otherwise unexplained) anomalies in the existing literature. Next, we describe the results of eight pre-registered experiments which pit our novel old news hypothesis against the received number adaptation hypothesis. Collectively, the results of these experiments undermine the number adaptation hypothesis on several fronts, whilst consistently supporting the old news hypothesis. More broadly our work raises questions about the status of adaptation itself as a means of discerning what is and is not a visual attribute. (shrink)

To most of us – believers and non-believers alike – the possibility of a perfect God co-existing with the kinds of evil that we see calls out for explanation. It is unsurprising, therefore, that the belief that God must have justifying reasons for allowing all the evil that we see has been a perennial feature of theistic thought. Recently, however, a growing number of authors have argued that the existence of a perfect God is compatible with the existence of gratuitous (...) evil. Given powerful, millenia-long sensibilities about power and love and justice, it isn’t hard to find that suggestion simply incredible. Nonetheless, in this paper I will argue that the most prominent theistic alternatives to what has seemed incredible to most of us throughout most of history are themselves patently unacceptable for the theist as well. On any of the most widely accepted accounts of how God could have justifying reasons for permitting some evils, God’s existence means that we have justifying reasons for perpetrating and allowing every evil that we see. That's hard to swallow too. If I’m right about all of this, then two competing outcomes seem to present themselves as a possible result. On the one hand, for the theist, the apparently outrageous suggestion that the existence of a perfect God is compatible with gratuitous evil no longer looks like it faces a formidable, hard-to-resist alternative. On the other hand, some like me might think that my arguments go no distance at all towards dispelling the incredibility of the gratuitous evil nouvelle vague. On this line, theism may seem now to be between the rock and the hard place: it seems hard to make sense of the existence of a perfect God whether or not He has justifying reasons for allowing all the evil that we see. (shrink)

Recent work in cognitive modelling has found that most of the data that has been cited as evidence for the dual-process theory (DPT) of reasoning is best explained by non-linear, “monotonic” one-process models (Stephens et al., 2018, 2019). In this paper, I consider an important caveat of this research: it uses models that are committed to unrealistic assumptions about how effectively task conditions can isolate Type-1 and Type-2 reasoning. To avoid this caveat, I develop a coordinated theoretical, experimental, and modelling (...) strategy to better test DPT. First, I propose that Type-1 and Type-2 reasoning are defined as reasoning that precedes and follows metacognitive control, respectively. Second, I argue that reasoning that precedes and follows metacognitive control can be effectively isolated using debiasing paradigms that manipulate metacognitive heuristics (e.g., processing fluency) to prevent or trigger metacognitive control, respectively. Third, I argue that monotonic modelling can allow us to decisively test DPT only when we use them to analyse data from this particular kind of debiasing paradigm. (shrink)

We argue that there is a conflict among classical theism's commitments to divine simplicity, divine creative freedom, and omniscience. We start by defining key terms for the debate related to classical theism. Then we articulate a new argument, the Aloneness Argument, aiming to establish a conflict among these attributes. In broad outline, the argument proceeds as follows. Under classical theism, it's possible that God exists without anything apart from Him. Any knowledge God has in such a world would be wholly (...) intrinsic. But there are contingent truths in every world, including the world in which God exists alone. So, it's possible that God contingently has wholly intrinsic knowledge. But whatever is contingent and wholly intrinsic is an accident. So, God possibly has an accident. This is incompatible with classical theism. Finally, we consider and rebut several objections. (shrink)

Anemia is a common health problem among Libyan women. Age, heavy menstruation, and pregnancy are vital risk factors for this problem. In this study, we prospectively examined 60 Libyan women all of which were diagnosed with iron deficiency anemia, their hemoglobin levels were less than 10.0 g/dl. The level of hemoglobin is also analyzed for vegetarian and charcoal-eating women. We found that during pregnancy charcoal-eating women exhibit lower hemoglobin levels than non-eating women. Pregnant young women in the age of 17-27 (...) years have the lowest hemoglobin levels than the other age groups. In addition, vegetarians, heavy coffee and tea drinking, and heavy menstruation in non-pregnant women, as well as breastfeeding, strongly lower hemoglobin levels as measured by their complete blood count. (shrink)

Alan Turing, one of the fathers of computing, warned that Artificial Intelligence (AI) could one day pose an existential risk to humanity. Today, recent advancements in the field AI have been accompanied by a renewed set of existential warnings. But what exactly constitutes an existential risk? And how exactly does AI pose such a threat? In this chapter we aim to answer these questions. In particular, we will critically explore three commonly cited reasons for thinking that AI poses an existential (...) threat to humanity: the control problem, the possibility of global disruption from an AI race dynamic, and the weaponization of AI. (shrink)

There are many different kinds of libertarianism. The first is right libertarianism, which received its most powerful expression in Robert Nozick’s Anarchy, State and Utopia (1974), a book that still sets the baseline for discussions of libertarianism today. The second, I will call faux libertarianism. For reasons I will explain in this paper, most ‘man-on-the-street’ libertarians and most politicians who claim to be libertarians are actually this kind of libertarian. And third, there is left libertarianism, which is what I shall (...) spend most of this paper explicating. But I will not simply be surveying the views of those who identify as left libertarians and put this forth as if I were engaged in an exegetical exercise. Instead, what I shall set forth is a kind of manifesto, a statement of why I consider myself a left libertarian, one that takes this approach to political morality well beyond where it was left around the end of the last century by the previous generation of left libertarians. My hope is to provide those who find certain left libertarian ideas attractive a guide by which they can explain and harmonise their own views, recognise left libertarianism as a distinct comprehensive political doctrine, and feel more open to identify themselves as left libertarian too. (shrink)

According to the so-called Classical Theory, concepts are mentally represented by individually necessary and jointly sufficient application conditions. One of the principal empirical objections against this view stems from evidence that people judge some instances of a concept to be more typical than others. In this paper we present and discuss four empirical studies that investigate the extent to which this ‘typicality effect’ holds for the concept of basic needs. Through multiple operationalizations of typicality, our studies yielded evidence for a (...) strong effect of this kind: Participants tended to recall the same core examples of the concept in a free-listing task. They judged some basic needs to be more typical than others. The items that were judged to be more typical were listed more frequently in the free-listing task. These items were listed earlier on in the free-listing task. Typical basic needs, as well as non needs, were classified faster than atypical basic needs in a reaction time study. These findings suggest that the concept of basic needs may have a non-classical structure. If so, the quest for a simple and robust intensional analysis of the concept may be futile. (shrink)

In this article, I argue that online echo chambers are in some cases and in some respects good. I do not attempt to refute arguments that they are harmful, but I argue that they are sometimes beneficial. In the first section, I argue that it is sometimes good to be insulated from views with which one disagrees. In the second section, I argue that the software-design principles that give rise to online echo chambers have a lot to recommend them. Further, (...) the opposing principle, serendipity, could give rise to serious harm, in light of the conclusion of the first section that sometimes we are better off being insulated from some content online. In the third section, I argue that polarization can be a useful tool for inculcating the appropriate attitudes in a person. (shrink)