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)

A wide variety of ontologies relevant to the biological and medical domains are available through the OBO Foundry portal, and their number is growing rapidly. Integration of these ontologies, while requiring considerable effort, is extremely desirable. However, heterogeneities in format and style pose serious obstacles to such integration. In particular, inconsistencies in naming conventions can impair the readability and navigability of ontology class hierarchies, and hinder their alignment and integration. While other sources of diversity are tremendously complex and challenging, agreeing (...) a set of common naming conventions is an achievable goal, particularly if those conventions are based on lessons drawn from pooled practical experience and surveys of community opinion. We summarize a review of existing naming conventions and highlight certain disadvantages with respect to general applicability in the biological domain. We also present the results of a survey carried out to establish which naming conventions are currently employed by OBO Foundry ontologies and to determine what their special requirements regarding the naming of entities might be. Lastly, we propose an initial set of typographic, syntactic and semantic conventions for labelling classes in OBO Foundry ontologies. Adherence to common naming conventions is more than just a matter of aesthetics. Such conventions provide guidance to ontology creators, help developers avoid flaws and inaccuracies when editing, and especially when interlinking, ontologies. Common naming conventions will also assist consumers of ontologies to more readily understand what meanings were intended by the authors of ontologies used in annotating bodies of data. (shrink)

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

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

Building Information Modelling (BIM) is a process for managing construction project information in such a way as to provide a basis for enhanced decision-making and for collaboration in a construction supply chain. One impediment to the uptake of BIM is the limited interoperability of different BIM systems. To overcome this problem, a set of Industry Foundation Classes (IFC) has been proposed as a standard for the construction industry. Building on IFC, the ifcOWL ontology was developed in order to facilitate representation (...) of building data in a consistent fashion across the Web by using the Web Ontology Language (OWL). This study presents a critical analysis of the ifcOWL ontology and of the associated interoperability issues. It shows how these issues can be resolved by using Basic Formal Ontology (ISO/IEC 21838-2) as top-level architecture. A set of competency questions is used as the basis for comparison of the original ifcOWL with the enhanced ontology, and the latter is used to align with a second ontology – the ontology for building intelligent environments (DOGONT) – in order to demonstrate the added value derived from BFO by showing how querying the enhanced ifcOWL yields useful additional information. (shrink)

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

The electric activities of cortical pyramidal neurons are supported by structurally stable, morphologically complex axo-dendritic trees. Anatomical differences between axons and dendrites in regard to their length or caliber reflect the underlying functional specializations, for input or output of neural information, respectively. For a proper assessment of the computational capacity of pyramidal neurons, we have analyzed an extensive dataset of three-dimensional digital reconstructions from the NeuroMorphoOrg database, and quantified basic dendritic or axonal morphometric measures in different regions and layers of (...) the mouse, rat or human cerebral cortex. Physical estimates of the total number and type of ions involved in neuronal electric spiking based on the obtained morphometric data, combined with energetics of neurotransmitter release and signaling fueled by glucose consumed by the active brain, support highly efficient cerebral computation performed at the thermodynamically allowed Landauer limit for implementation of irreversible logical operations. Individual proton tunneling events in voltage-sensing S4 protein alpha-helices of Na+, K+ or Ca2+ ion channels are ideally suited to serve as single Landauer elementary logical operations that are then amplified by selective ionic currents traversing the open channel pores. This miniaturization of computational gating allows the execution of over 1.2 zetta logical operations per second in the human cerebral cortex without combusting the brain by the released heat. (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)

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.

Hermann Cohen’s 1871 classic, Kants Theorie der Erfahrung, had a formative influence, not only on the Marburg school’s reading of Kant, but on their entire conception of philosophy. This influence was further magnified by the substantially revised and expanded second edition of 1885 and the yet further expanded third edition of 1918. Neo-Kantianism was the dominant philosophical movement in Germany in the late nineteenth and twentieth centuries, which means that a work, ostensibly, of Kant scholarship had an influence on (...) the development of German philosophy that few works of secondary literature can claim. (shrink)

The automatic integration of rapidly expanding information resources in the life sciences is one of the most challenging goals facing biomedical research today. Controlled vocabularies, terminologies, and coding systems play an important role in realizing this goal, by making it possible to draw together information from heterogeneous sources – for example pertaining to genes and proteins, drugs and diseases – secure in the knowledge that the same terms will also represent the same entities on all occasions of use. In the (...) naming of genes, proteins, and other molecular structures, considerable efforts are under way to reduce the effects of the different naming conventions which have been spawned by different groups of researchers. Electronic patient records, too, increasingly involve the use of standardized terminologies, and tremendous efforts are currently being devoted to the creation of terminology resources that can meet the needs of a future era of personalized medicine, in which genomic and clinical data can be aligned in such a way that the corresponding information systems become interoperable. (shrink)

Creativity pervades human life. It is the mark of individuality, the vehicle of self-expression, and the engine of progress in every human endeavor. It also raises a wealth of neglected and yet evocative philosophical questions: What is the role of consciousness in the creative process? How does the audience for a work for art influence its creation? How can creativity emerge through childhood pretending? Do great works of literature give us insight into human nature? Can a computer program really be (...) creative? How do we define creativity in the first place? Is it a virtue? What is the difference between creativity in science and art? Can creativity be taught? The new essays that comprise The Philosophy of Creativity take up these and other key questions and, in doing so, illustrate the value of interdisciplinary exchange. Written by leading philosophers and psychologists involved in studying creativity, the essays integrate philosophical insights with empirical research. CONTENTS I. Introduction Introducing The Philosophy of Creativity Elliot Samuel Paul and Scott Barry Kaufman II. The Concept of Creativity 1. An Experiential Account of Creativity Bence Nanay III. Aesthetics & Philosophy of Art 2. Creativity and Insight Gregory Currie 3. The Creative Audience: Some Ways in which Readers, Viewers and/or Listeners Use their Imaginations to Engage Fictional Artworks Noël Carroll 4. The Products of Musical Creativity Christopher Peacocke IV. Ethics & Value Theory 5. Performing Oneself Owen Flanagan 6. Creativity as a Virtue of Character Matthew Kieran V. Philosophy of Mind & Cognitive Science 7. Creativity and Not So Dumb Luck Simon Blackburn 8. The Role of Imagination in Creativity Dustin Stokes 9. Creativity, Consciousness, and Free Will: Evidence from Psychology Experiments Roy F. Baumeister, Brandon J. Schmeichel, and C. Nathan DeWall 10. The Origins of Creativity Elizabeth Picciuto and Peter Carruthers 11. Creativity and Artificial Intelligence: a Contradiction in Terms? Margaret Boden VI. Philosophy of Science 12. Hierarchies of Creative Domains: Disciplinary Constraints on Blind-Variation and Selective-Retention Dean Keith Simonton VII. Philosophy of Education (& Education of Philosophy) 13. Educating for Creativity Berys Gaut 14. Philosophical Heuristics Alan Hájek. (shrink)

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

Liberalism, historically, is closely associated with increased toleration, so it is unsurprising that a variety of contemporary authors (Hampton, Kukathas, Barry, Ten) consider toleration to be “the substantive heart of liberalism” (Hampton 1989, 802). The precise role of toleration in liberalism, though, is unclear; different liberals have different views. In this essay, I will discuss three sorts of liberal theories and indicate how they approach questions of toleration, arguing that one of them supports toleration of more sorts of activities (...) (including speech acts and lifestyles) than the others. While I think this is reason to favor that sort of theory, I will not defend that claim. Some reasonably think (and defend the view) that though toleration is of value, its limits should be drawn more narrowly. (shrink)

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

One of the more obscure arguments for Rawls’ difference principle dubbed ‘the Pareto argument for inequality’ has been criticised by G. A. Cohen (1995, 2008) as being inconsistent. In this paper, we examine and clarify the Pareto argument in detail and argue (1) that justification for the Pareto principles derives from rational selfinterest and thus the Pareto principles ought to be understood as conditions of individual rationality, (2) that the Pareto argument is not inconsistent, contra Cohen, and (3) (...) that the kind of bargaining model required to arrive at the particular unequal distribution that the difference principle picks out is a model that is not based on bargaining according to one’s threat advantage. (shrink)

Cohen’s hostility to Rawls’ justification of the Difference Principle by social facts spawned Cohen’s general thesis that ultimate principles of justice and morality are fact-insensitive, but explain how any fact-sensitive principle is grounded in facts. The problem with this thesis, however, is that when facts F ground principle P, reformulating this relation as the "fact-insensitive" conditional “If F, then P” is trivial and thus explanatorily impotent. Explanatory, hence justificatory, force derives either from subsumption under more general principles, or (...) precisely exhibiting value in light of relevant (actual or hypothetical) facts. In examples where no subsumption occurs, actual facts trivially become hypothetical facts in "fact-insensitive" conditionals, an empty formalism. Indeed, Rawls’ grounding of principles of justice in “conditions of life” can easily be reformulated as a conditional principle “sensitive” only to hypothetical such conditions, and thus formally fact-insensitive in Cohen's sense, for all Cohen’s ire against Rawls’s grounding.Moreover, any plausible “ultimate fact-insensitive principle” must be intricately qualified, which tacit ceteris paribus clauses mask. Each qualification implies prioritisation of one principle over another in conceivable circumstances, and wherever the now qualified principle is given scope, that too implies prioritisation over competing principles in typical circumstances. Any principle is thus sensitive to conceivable circumstances of application, as recognised by more sophisticated intuitionisms. Non-trivial ultimate principles – luck egalitarianism, act utilitarianism, etc. - require defense, which inevitably involves showing how they best interpret and respond to facts about human needs, goals, and capacities in predictable circumstances. Finally, the substantive debate between Rawls and Cohen about which facts are relevant to the DP is only obscured by the doctrine of fact-insensitivity. (shrink)

Book review of Elizabeth F. Cohen's Illegal: How America’s lawless immigration regime threatens us all.

This essay expands on Barry Smith’s paper “Against Fantology” of 2005, which defends the view that analytic philosophy has throughout its history been marked by a tendency to conceive the syntax of first-order predicate logic as a key to ontology. I present fantology (or "F(a)ntology") in the light of a more general and in itself ontologically neutral operation that I call a default ontologization of a language. I then discuss Quine’s views, since he is the most outspoken fantologist in (...) the second half of the twentieth century. As Smith points out, “fantology sometimes takes the form of a thesis according to which the language of standard predicate logic can serve the formulation of the truths of natural science in a uniquely illuminating way”. Hence Quine’s doctrine according to which the ontological commitments of a theory become evident only when the theory has been regimented in fantological clothing. (shrink)

In November 2003, the University of Fribourg hosted a symposium on the ontology of colors. The invited participants included Justin Broackes, Alex Byrne, David Chalmers, Larry Hardin, Joe Levine and Barry Maund. The points of view presented by the participants in their thought-provoking papers were highly divergent. The presentation of each paper was followed by a long and intense discussion. Despite the divergence of the views proposed, the discussion during the symposium was highly focused. Several specific issues came up (...) repeatedly in the debate and illuminated the puzzle about the nature of colors in a thought provoking way from different angles. We include these papers in our brief description in the present introduction to present to the reader all the different viewpoints that have nourished the debate throughout the symposium. We are glad to be able to include one further invited paper by Jonathan Cohen in the present volume. In an attempt to transfer some of the atmosphere of the meeting to the reader and in order to make this collection still more stimulating we invited each participant to contribute comments on the other papers. (shrink)

Vlastos, G. Introduction: the paradox of Socrates.--Lacey, A. R. Our knowledge of Socrates.--Dover, K. J. Socrates in the Clouds.--Robinson, R. Elenchus.--Robinson, R. Elenchus, direct and indirect.--Robinson, R. Socratic definition.--Nakhnikian, G. Elenctic definitions.--Cohen, S. M. Socrates on the definition of piety: Euthyphro 10A-11B.--Santas, G. Socrates at work on virtue and knowledge in Plato's Laches.--Burnyeat, M. F. Virtues in action.--Walsh, J. J. The Socratic denial of Akrasia.--Santas, G. Plato's Protagoras and explanations of weakness.--Woozley, A. D. Socrates on disobeying the law.--Allen, R. (...) E. Plato's earlier theory of forms. (shrink)

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

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

Drawing on contemporary agency theory and the phenomenological-existential tradition, this paper uses Mr. Stevens, the narrator-butler of Kazuo Ishiguro’s The Remains of the Day, to examine the interplay and potential tensions between different aspects (and thus different standards) of human agency. Highlighting the problem of mission creep described by John Martin Fischer, in which a notion expands beyond the original purpose, I use Stevens’s thoughts on dignity to outline three different ways actions can (or can fail to) trace back to (...) agents—autonomy as self-control, authenticity as sincerity, and authenticity as ownership. I then propose that the way Stevens embraces and acts consistently within his subservient professional role (autonomy as self-control) weakens his ability to take responsibility for his life in the sense required by authenticity as ownership. Because the self-responsibility of authenticity requires normative flexibility (the ability to revise and reshape one’s commitments and values), when normatively inflexible agents act in self-controlled ways according to their roles or welfare standards, they may limit their ability to take responsibility for their lives. In addition to illuminating debates about whether robust human agency is compatible with subservience, the normative flexibility involved in authenticity has implications for human agency more broadly. (shrink)

The development of manufacturing technologies for new materials involves the generation of a large and continually evolving volume of information. The analysis, integration and management of such large volumes of data, typically stored in multiple independently developed databases, creates significant challenges for practitioners. There is a critical need especially for open-sharing of data pertaining to engineering design which together with effective decision support tools can enable innovation. We believe that ontology applied to engineering (OE) represents a viable strategy for the (...) alignment, reconciliation and integration of diverse and disparate data. The scope of OE includes: consistent capture of knowledge pertaining to the types of entities involved; facilitation of cooperation among diverse group of experts; more effective ongoing curation, and update of manufacturing data; collaborative design and knowledge reuse. As an illustrative case study we propose an ontology focused on the representation of composite materials focusing in particular on the class of Functionally Graded Materials (FGM) in particular. The scope of the ontology is to provide information about the components of such materials, the manufacturing processes involved in creation, and diversity of application ranging from additive manufacturing to restorative dentistry. The ontology is developed using Basic Formal Ontology (BFO) and the Ontology for Biomedical Investigations (OBI). (shrink)

The desideratum of semantic interoperability has been intensively discussed in medical informatics circles in recent years. Originally, experts assumed that this issue could be sufficiently addressed by insisting simply on the application of shared clinical terminologies or clinical information models. However, the use of the term ‘ontology’ has been steadily increasing more recently. We discuss criteria for distinguishing clinical ontologies from clinical terminologies and information models. Then, we briefly present the role clinical ontologies play in two multicentric research projects. Finally, (...) we discuss the interactions between these different kinds of knowledge representation artifacts and the stakeholders involved in developing interoperational real-world clinical applications. We provide ontology engineering examples from two EU-funded projects. (shrink)

Aims: The Research Diagnostic Criteria for Temporomandi¬bular Disorders (RDC/TMD) Axis I diagnostic algorithms were demonstrated to be reliable but below target sensitivity and specificity. Empirical data supported Axis I algorithm revisions that were valid. Axis II instruments were shown to be both reliable and valid. An international consensus workshop was convened to obtain recommendations and finalization of new Axis I diagnostic algorithms and new Axis II instruments. Methods: A comprehensive search of published TMD diagnostic literature was followed by review and (...) consensus via a formal structured process by a panel of experts for revision of the RDC/TMD. Results: The recommended Diagnostic Criteria for TMD (DC/TMD) Axis I protocol includes both a valid screener for pain diagnoses and valid criteria for the most common pain-related TMDs and for one intra-articular disorder. The Axis II protocol retains selected RDC/TMD screening instruments augmented with new instruments to better assess the interactions between pain and psychosocial functioning. A comprehensive classification system is also presented. Conclusion: The recommended evidence-based DC/TMD protocol is appropriate for use in both the clinical and research settings. Simple Axis I and II screening tests augmented by validated Axis I and Axis II instruments allow for identification of simple to complex TMD patients. (shrink)

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

According to the PubMed resource from the U.S. National Library of Medicine, over 750,000 scientific articles have been published in the ~5000 biomedical journals worldwide in the year 2007 alone. The vast majority of these publications include results from hypothesis-driven experimentation in overlapping biomedical research domains. Unfortunately, the sheer volume of information being generated by the biomedical research enterprise has made it virtually impossible for investigators to stay aware of the latest findings in their domain of interest, let alone to (...) be able to assimilate and mine data from related investigations for purposes of meta-analysis. While computers have the potential for assisting investigators in the extraction, management and analysis of these data, information contained in the traditional journal publication is still largely unstructured, free-text descriptions of study design, experimental application and results interpretation, making it difficult for computers to gain access to the content of what is being conveyed without significant manual intervention. In order to circumvent these roadblocks and make the most of the output from the biomedical research enterprise, a variety of related standards in knowledge representation are being developed, proposed and adopted in the biomedical community. In this chapter, we will explore the current status of efforts to develop minimum information standards for the representation of a biomedical experiment, ontologies composed of shared vocabularies assembled into subsumption hierarchical structures, and extensible relational data models that link the information components together in a machine-readable and human-useable framework for data mining purposes. (shrink)

In recent years, there has been a heated debate about how to interpret findings that seem to show that humans rapidly and automatically calculate the visual perspectives of others. In the current study, we investigated the question of whether automatic interference effects found in the dot-perspective task (Samson, Apperly, Braithwaite, Andrews, & Bodley Scott, 2010) are the product of domain-specific perspective-taking processes or of domain-general “submentalizing” processes (Heyes, 2014). Previous attempts to address this question have done so by implementing inanimate (...) controls, such as arrows, as stimuli. The rationale for this is that submentalizing processes that respond to directionality should be engaged by such stimuli, whereas domain-specific perspective-taking mechanisms, if they exist, should not. These previous attempts have been limited, however, by the implied intentionality of the stimuli they have used (e.g. arrows), which may have invited participants to imbue them with perspectival agency. Drawing inspiration from “novel entity” paradigms from infant gaze-following research, we designed a version of the dot-perspective task that allowed us to precisely control whether a central stimulus was viewed as animate or inanimate. Across four experiments, we found no evidence that automatic “perspective-taking” effects in the dot-perspective task are modulated by beliefs about the animacy of the central stimulus. Our results also suggest that these effects may be due to the task-switching elements of the dot-perspective paradigm, rather than automatic directional orienting. Together, these results indicate that neither the perspective-taking nor the standard submentalizing interpretations of the dot-perspective task are fully correct. (shrink)

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

Neutrosophic set is a new mathematical tool for handling problems involving imprecise, indetermi nacy and inconsistent data. Pseudo-BCI algebra is a kind of non-classical logic algebra in close connection with various non-commutative fuzzy logics. Recently, we applied neutrosophic set theory to pseudo-BCI al gebras. In this paper, we study neutrosophic filters in pseudo-BCI algebras. The concepts of neutrosophic regular filter, neutrosophic closed filter and fuzzy regular filter in pseudo-BCI algebras are introduced, and some basic properties are discussed. Moreover, the relationships (...) among neutrosophic regular filter, fuzzy filters and anti-grouped neutrosophic filters are prese nted, and the results are proved: a neutrosophic filter (fuzzy filter) is a neutrosophic regular filter (fuzzy regular filter), if and only if it is both a neutrosophic closed filter (fuzzy closed filter) and an anti-grouped neutrosophic filter (fuzzy anti-grouped filter). (shrink)

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

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

This special issue of Applied Ontology is devoted to the foundation, the comparison and the application of functional theories in all areas, with particular attention to the biological and engineering domains. It includes theoretical and technical contributions related to the description, characterization, and application of functions.

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

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

Research and engineering in the quantum domain involve long chains of activity involving theory development, hypothesis formation, experimentation, device prototyping, device testing, and many more. At each stage multiple paths become possible, and of the paths pursued, the majority will lead nowhere. Our quantum metascience approach provides a strategy which enables all stakeholders to gain an overview of those developments along these tracks, that are relevant to their specific concerns. It provides a controlled vocabulary, built out of terms that are (...) designed to be maximally comprehensible to all groups of stakeholders and across all the sub-fields of the quantum domain. (shrink)

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

The 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)

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

Given the assertion of a relation between two types, like: “Epidermis has part some Keratinocyte”, we define silent change as any kind of change of the instance-relata of the relation in question that does not change the truth-value of the respective type-level assertion. Such assertions are notoriously difficult to model in OWL 2. To address this problem, we distinguish different modes of type-level relatedness giving rise to this problem and describe a conservative extension to the BFO top-level ontology that allows (...) expressing these modes. (shrink)

The Joint Battle Management Language (JBML) is an XML-based language designed to allow Command and Control (C2) systems to interface easily with Modeling and Simulation (M&S) systems. While some of the XML-tags defined in this language correspond to types of entities that exist in reality, others are mere syntactic artifacts used to structure the messages themselves. Because these two kinds of tags are not formally distinguishable, JBML messages in effect confuse data with what the data represent. In this paper we (...) show how a realism-based ontology combined with a rule language can be used to make these distinctions explicit. The approach allows storage of the contents of JBML messages in a Referent Tracking System in a format that mimics the structure of reality thereby providing an aid to message validation. (shrink)

In this paper we present applications of the ACGT Master Ontology (MO) which is a new terminology resource for a transnational network providing data exchange in oncology, emphasizing the integration of both clinical and molecular data. The development of a new ontology was necessary due to problems with existing biomedical ontologies in oncology. The ACGT MO is a test case for the application of best practices in ontology development. This paper provides an overview of the application of the ontology within (...) the ACGT project thus far. (shrink)

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

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

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