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

The development of the Functional Genomics Investigation Ontology (FuGO) is a collaborative, international effort that will provide a resource for annotating functional genomics investigations, including the study design, protocols and instrumentation used, the data generated and the types of analysis performed on the data. FuGO will contain both terms that are universal to all functional genomics investigations and those that are domain specific. In this way, the ontology will serve as the “semantic glue” to provide a common understanding of data (...) from across these disparate data sources. In addition, FuGO will reference out to existing mature ontologies to avoid the need to duplicate these resources, and will do so in such a way as to enable their ease of use in annotation. This project is in the early stages of development; the paper will describe efforts to initiate the project, the scope and organization of the project, the work accomplished to date, and the challenges encountered, as well as future plans. (shrink)

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

Achieving space situational awareness requires, at a minimum, the identification, characterization, and tracking of space objects. Leveraging the resultant space object data for purposes such as hostile threat assessment, object identification, and conjunction assessment presents major challenges. This is in part because in characterizing space objects we reference a variety of identifiers, components, subsystems, capabilities, vulnerabilities, origins, missions, orbital elements, patterns of life, operational processes, operational statuses, and so forth, which tend to be defined in highly heterogeneous and sometimes inconsistent (...) ways. The Space Domain Ontologies are designed to provide a consensus-based realist framework for formulating such characterizations in a way that is both consistent and computable. Space object data are aligned with classes and relations in a suite of ontologies built around the existing Space Object Ontology. They are stored in a dynamically updated Resource Description Framework triple store, which can be queried to support space situational awareness and the needs of spacecraft operators and analysts. This paper provides an overview of the Space Domain Ontologies and their development and use. It presents the motivation for and advantages of the Space Domain Ontologies, including the benefits they provide for enhancing and maintaining long-term space situational awareness. (shrink)

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

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

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.

We study the modal logic M L r of the countable random frame, which is contained in and `approximates' the modal logic of almost sure frame validity, i.e. the logic of those modal principles which are valid with asymptotic probability 1 in a randomly chosen finite frame. We give a sound and complete axiomatization of M L r and show that it is not finitely axiomatizable. Then we describe the finite frames of that logic and show that it has the (...) finite frame property and its satisfiability problem is in EXPTIME. All these results easily extend to temporal and other multi-modal logics. Finally, we show that there are modal formulas which are almost surely valid in the finite, yet fail in the countable random frame, and hence do not follow from the extension axioms. Therefore the analog of Fagin's transfer theorem for almost sure validity in first-order logic fails for modal logic. (shrink)

Legal philosophers and property scholars sometimes disagree over one or more of the following: the meaning of the word 'property,' the concept of property, and the nature of property. For much of the twentieth century, the work of W.N. Hohfeld and Tony Honoré represented a consensus around property. The consensus often went under the heading of property as bundle of rights, or more accurately as a set of normative relations between persons with respect to things. But by the mid-l 990s, (...) the consensus was under attack. Key figures in the attack were James Penner, a legal philosopher, and Thomas W. Merrill and Henry E. Smith, two highly regarded professors of property law. This article aims to repel the attack and argues for property as a set of normative relations between persons with respect to things. The positive case for this view of property pays special attention to the philosophy of language and the analysis of concepts. The positive case also maintains that the right to use and the power to transfer are as central to property as the right to exclude. It is possible that the virtues of Smith's modular theory of property differ from the virtues of a well-crafted bundle theory. Indeed, it may be the case that these two theories throw light on different features of property law and are not, save at the margin, competitors with each other. The label 'new essentialism' sometimes applied to the work of Penner, Merrill, and Smith seems inapt if property does not have an essence. Of course, they might refuse the label. (shrink)

Scientisationisagrowingtrendasindividualsworldwideharnessscientific tools and knowledge to solve problems. This phenomenon is evident in biomedical research, which has increased across sub-Saharan Africa, and when encountering bioethical issues arising during the course of such research. This research synthesis considers how the constructs of culture, actors, and resources in the region shape undergraduate bioethics education. Using a lens of sociological neo-institutionalism, taken-for-granted bioethical scripts, like informed consent and medical confidentiality, are evident in this education; however, actual implementation demonstrates the way they are often adapted (...) and contextualised, with implications for students and instructors, and ultimately patients and research participants. The education considered is that for undergraduates in health sciences and medicine because they are prominent actors in research and clinical practice across the region. In considering insights from this literature, the aim is to positively impact health across sub-Saharan Africa. (shrink)

Quantum theory offers mathematical descriptions of measurable phenomena with great facility and accuracy, but it provides absolutely no understanding of why any particular quantum outcome is observed. It is the province of genuine explanations to tell us how things actually work—that is, why such descriptions hold and why such predictions are true. Quantum theory is long on the what, both mathematically and observationally, but almost completely silent on the how and the why. What is even more interesting is that, in (...) some sense, this state of affairs seems to be a necessary consequence of the empirical adequacy of quantum descriptions. One of the most noteworthy achievements of quantum theory is the accurate prediction of phenomena that, on pain of experimental contradiction, have no physical explanation. It is the purpose of this essay to make clear why quantum mechanics and quantum field theory are complete physical descriptions that describe the metaphysical incompleteness of the physical world, then to press the negative implications of this fact for naturalistic metaphysics. (shrink)

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

ABSTRACT. Two arguments have recently been advanced that Maxwell-Boltzmann particles are indistinguishable just like Bose-Einstein and Fermi-Dirac particles. Bringing modal metaphysics to bear on these arguments shows that ontological indistinguishability for classical (MB) particles does not follow. The first argument, resting on symmetry in the occupation representation for all three cases, fails since peculiar correlations exist in the quantum (BE and FD) context as harbingers of ontic indistinguishability, while the indistinguishability of classical particles remains purely epistemic. The second argument, deriving (...) from the classical limits of quantum statistical partition functions, embodies a conceptual confusion. After clarifying the doctrine of haecceitism, a third argument is considered that attempts to deflate metaphysical concerns altogether by showing that the phase-space and distribution-space representations of MB-statistics have contrary haecceitistic import. Careful analysis shows this argument to fail as well, leaving de re modality unproblematically grounding particle identity in the classical context while genuine puzzlement about the underlying ontology remains for quantum statistics. (shrink)

The practice of science rests on the assumption of dependable regularity in the behavior of the physical world. It presumes that the world has an investigable causal structure and that scientific experimentation, observation, and theorizing provide a reliable pathway to its discernment. This much is not in dispute. What is in dispute is what warrants the metaphysical and methodological assumption—essential to the heuristic utility of science—that nature is uniform in such a way that the present can serve as a key (...) to both the past and the future. This article focuses on the metaphysical foundation and justification for uniformitarian assumptions about nature and argues that they are inconsistent with both metaphysical and methodological naturalism. (shrink)

Philosophers of experiment have acknowledged that experiments are often more than mere hypothesis-tests, once thought to be an experiment's exclusive calling. Drawing on examples from contemporary biology, I make an additional amendment to our understanding of experiment by examining the way that `wide' instrumentation can, for reasons of efficiency, lead scientists away from traditional hypothesis-directed methods of experimentation and towards exploratory methods.

Philosophical discussions of species have focused on multicellular, sexual animals and have often neglected to consider unicellular organisms like bacteria. This article begins to fill this gap by considering what species concepts, if any, apply neatly to the bacterial world. First, I argue that the biological species concept cannot be applied to bacteria because of the variable rates of genetic transfer between populations, depending in part on which gene type is prioritized. Second, I present a critique of phylogenetic bacterial species, (...) arguing that phylogenetic bacterial classification requires a questionable metaphysical commitment to the existence of essential genes. I conclude by considering how microbiologists have dealt with these biological complexities by using more pragmatic and not exclusively evolutionary accounts of species. I argue that this pragmatism is not borne of laziness but rather of the substantial conceptual problems in classifying bacteria based on any evolutionary standard. (shrink)

This paper critiques the new mechanistic explanatory program on grounds that, even when applied to the kinds of examples that it was originally designed to treat, it does not distinguish correct explanations from those that blunder. First, I offer a systematization of the explanatory account, one according to which explanations are mechanistic models that satisfy three desiderata: they must 1) represent causal relations, 2) describe the proper parts, and 3) depict the system at the right ‘level.’ Second, I argue that (...) even the most developed attempts to fulfill these desiderata fall short by failing to appropriately constrain explanatorily apt mechanistic models. -/- *This paper used to be called "The Emperor's New Mechanisms". (shrink)

The interventionist account of causal explanation, in the version presented by Jim Woodward, has been recently claimed capable of buttressing the widely felt—though poorly understood—hunch that high-level, relatively abstract explanations, of the sort provided by sciences like biology, psychology and economics, are in some cases explanatorily optimal. It is the aim of this paper to show that this is mistaken. Due to a lack of effective constraints on the causal variables at the heart of the interventionist causal-explanatory scheme, as presently (...) formulated it is either unable to prefer high-level explanations to low, or systematically overshoots, recommending explanations at so high of a level as to be virtually vacuous. (shrink)

The Tree of Life has traditionally been understood to represent the history of species lineages. However, recently researchers have suggested that it might be better interpreted as representing the history of cellular lineages, sometimes called the Tree of Cells. This paper examines and evaluates reasons offered against this cellular interpretation of the Tree of Life. It argues that some such reasons are bad reasons, based either on a false attribution of essentialism, on a misunderstanding of the problem of lineage identity, (...) or on a limited view of scientific representation. I suggest that debate about the Tree of Cells and other successors to the traditional Tree of Life should be formulated in terms of the purposes these representations may serve. In pursuing this strategy, we see that the Tree of Cells cannot serve one purpose suggested for it: as an explanation for the hierarchical nature of taxonomy. We then explore whether, instead, the tree may play an important role in the dynamic modeling of evolution. As highly-integrated complex systems, cells may influence which lineage components can successfully transfer into them and how they change once integrated. Only if they do in fact have a substantial role to play in this process might the Tree of Cells have some claim to be the Tree of Life. (shrink)

First published in 1995. Routledge is an imprint of Taylor & Francis, an informa company.

Philosophical theories of explanation characterize the difference between correct and incorrect explanations. While remaining neutral as to which of these ‘first-order’ theories is right, this paper asks the ‘meta-explanatory’ question: is the difference between correct and incorrect explanation real, i.e., objective or mind-independent? After offering a framework for distinguishing realist from anti-realist views, I sketch three distinct paths to explanatory anti-realism.

The alleged conflict between religion and science most pointedly focuses on what it is to be human. Western philosophical thought regarding this has progressed through three broad stages: mind/body dualism, Neo-Darwinism, and most recently strong artificial intelligence (AI). I trace these views with respect to their relation to Christian views of humans, suggesting that while the first two might be compatible with Christian thought, strong AI presents serious challenges to a Christian understanding of personhood, including our freedom to choose, moral (...) choice itself, self-consciousness, and the relevance of God to our beginning, being, and ending. (shrink)

I reply to criticisms of the divine command theory with an eye to noting the relation of ethics to an ontological ground. The criticisms include: the theory makes the standard of right and wrong arbitrary, it traps the defender of the theory in a vicious circle, it violates moral autonomy, it is a relic of our early deontological state of moral development. I then suggest how Henry Veatch's view of good as an ontological feature of the world provides a context (...) in which the divine command theory can be reasonably justified. (shrink)

In her recent paper ‘The Epistemology of Propaganda’ Rachel McKinnon discusses what she refers to as ‘TERF propaganda’. We take issue with three points in her paper. The first is her rejection of the claim that ‘TERF’ is a misogynistic slur. The second is the examples she presents as commitments of so-called ‘TERFs’, in order to establish that radical (and gender critical) feminists rely on a flawed ideology. The third is her claim that standpoint epistemology can be used to establish (...) that such feminists are wrong to worry about a threat of male violence in relation to trans women. In Section 1 we argue that ‘TERF’ is not a merely descriptive term; that to the extent that McKinnon offers considerations in support of the claim that ‘TERF’ is not a slur, these considerations fail; and that ‘TERF’ is a slur according to several prominent accounts in the contemporary literature. In Section 2, we argue that McKinnon misrepresents the position of gender critical feminists, and in doing so fails to establish the claim that the ideology behind these positions is flawed. In Section 3 we argue that McKinnon’s criticism of Stanley fails, and one implication of this is that those she characterizes as ‘positively privileged’ cannot rely on the standpoint-relative knowledge of those she characterizes as ‘negatively privileged’. We also emphasize in this section McKinnon’s failure to understand and account for multiple axes of oppression, of which the cis/trans axis is only one. (shrink)

Volume 19, Issue 9, September 2019, Page 64-66.

Creationists who object to evolution in the science curriculum of public schools often cite Jonathan Well’s book Icons of Evolution in their support (Wells 2000). In the third chapter of his book Wells claims that neither paleontological nor molecular evidence supports the thesis that the history of life is an evolutionary process of descent from preexisting ancestors. We argue that Wells inappropriately relies upon ambiguities inherent in the term ‘Darwinian’ and the phrase ‘Darwin’s theory’. Furthermore, he does not accurately distinguish (...) between the overwhelming evidence that supports the thesis of common descent and controversies that pertain to causal mechanisms such as natural selection. We also argue that Wells’ attempts to undermine the evidence in support of common descent are flawed and his characterization of the relevant data is misleading. In particular, his assessment of the ‘Cambrian explosion’ does not do justice to the fossil record. Nor do his selective references to debate about molecular and paleontological phylogenies constitute a case against common descent. We conclude that the fossil and molecular evidence is more than sufficient to warrant science educators to present common descent as a well-established scientific fact. We also argue that diagrams depicting the ‘tree of life’ can be pedagogically useful as simplified representations of the history of life. (shrink)

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

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

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

Initial responses to questionnaires used to assess participants' understanding of informed consent for malaria vaccine trials conducted in the United States and Mali were tallied. Total scores were analyzed by age, sex, literacy (if known), and location. Ninety-two percent (92%) of answers by United States participants and 85% of answers by Malian participants were correct. Questions more likely to be answered incorrectly in Mali related to risk, and to the type of vaccine. For adult participants, independent predictors of higher scores (...) were younger age and female sex in the United States, and male sex in Mali. Scores in the United States were higher than in Mali (P = 0.005). Despite this difference participants at both sites were well informed overall. Although interpretation must be qualified because questionnaires were not intended as research tools and were not standardized among sites, these results do not support concerns about systematic low understanding among research participants in developing versus developed countries. (shrink)

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

The concept of sustainable development considers environmental, social and economic issues in general. And the goals of resource conservation and socio-economic development do not contradict each other, but contribute to mutual reinforcement. The purpose of this study is to build and test an economic and mathematical model for the formation of strategies for the behavior of an economic entity with an increase in the impact of negative environmental factors. The proposed strategies and their models are based on the income-expenditure balance (...) equation, which takes into account both quantitative and qualitative characteristics. The constructed models are considered in the state space. The research methodology is based on building models in the form of linear combinations of functions of a homogeneous external impact and various spatial combinations of economic sources (sinks). The study makes it possible to assess the dependence of the amount of resources used for life support on the chosen adaptive strategy. Within the framework of the proposed model, it was found that the criterion for the effectiveness of the applied strategy can be an indicator of satisfaction with the state, the preservation of which, simultaneously with the preservation of the size of resources used, corresponds to the direction of optimization. This approach is consistent with the concept of sustainable development. (shrink)

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

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

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

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

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

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

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.

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

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

Machine learning algorithms may radically improve our ability to diagnose and treat disease. For moral, legal, and scientific reasons, it is essential that doctors and patients be able to understand and explain the predictions of these models. Scalable, customisable, and ethical solutions can be achieved by working together with relevant stakeholders, including patients, data scientists, and policy makers.

An overview of the current epistemic literature concerning conspiracy theories, as well as indications for future research avenues on the topic.

In real-time, Twitter strongly imprints world events, popular culture, and the day-to-day; Twitter records an ever growing compendium of language use and change; and Twitter has been shown to enable certain kinds of prediction. Vitally, and absent from many standard corpora such as books and news archives, Twitter also encodes popularity and spreading through retweets. Here, we describe Storywrangler, an ongoing, day-scale curation of over 100 billion tweets containing around 1 trillion 1-grams from 2008 to 2020. For each day, we (...) break tweets into 1-, 2-, and 3-grams across 150+ languages, record usage frequencies, and generate Zipf distributions. We make the data set available through an interactive time series viewer, and as downloadable time series and daily distributions. We showcase a few examples of the many possible avenues of study we aim to enable including how social amplification can be visualized through ‘contagiograms’. (shrink)

Graduates' employability indicates the excellent education and relevant preparation they obtained from their respective degrees. Tracer studies have enabled higher education institutions to profile their graduates while also reflecting on the quality of education they provide. With the foregoing, a tracer study determined the demographic and academic profile of teacher education graduates from 2017 to 2020 in a state university in the West Philippines. It also ascertained the advanced studies they attended after college, their employment data, the relevance of college (...) preparation with their current employment, difficulties they encountered while securing employment and in their present job, and recommendations to strengthen the teacher education program. The study utilized a descriptive survey research design with 80 non-random samples chosen based on availability. The survey was based on the Philippine Commission on Higher Education with modifications elucidated from previous studies. Results showed that graduates took the teacher education program with a strong passion for the teaching profession. More graduates received honors and awards, passed the licensure examinations for teachers, attended advanced studies for professional development, and are employable. Besides, the graduates’ college preparation is relevant to their current employment. Further, difficulties and problems encountered and recommendations to strengthen the teacher education program were noted. These findings may serve as a baseline for curriculum review and give suggestions for future tracer studies. (shrink)

Consistent materialists are almost bound to suggest that , if it exists at all, is no more than epiphenomenal. A correct understanding of the real requires that everything we do and say is no more than a product of whatever processes are best described by physics, without any privileged place, person, time or scale of action. Consciousness is a myth, or at least a figment. Plotinus was no materialist: for him, it is Soul and Intellect that are more real than (...) the phenomena we misdescribe as material. Nor does he suppose that consciousness depends on language (as Stoics and modern materialists have sometimes said): wordless experience is actually superior. And much of what counts towards our present consciousness is to be discarded. It is better not to remember most of what now seems more significant to us; better to discard images; better that the intellect be than , losing any sense of separation between subject and object. The goal of the Plotinian intellectual is to join , but it is a mark of the good dancer that she is not conscious of what she does. There is therefore a strange confluence between Plotinus and modern materialists: our experience at least is transitory, deceitful, epiphenomenal, and is to be encountered when we have shed our illusions. (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 neutral and nearly neutral theories of molecular evolution are sometimes characterized as theories about drift alone, where drift is described solely as an outcome, rather than a process. We argue, however, that both selection and drift, as causal processes, are integral parts of both theories. However, the nearly neutral theory explicitly recognizes alleles and/or molecular substitutions that, while engaging in weakly selected causal processes, exhibit outcomes thought to be characteristic of random drift. A narrow focus on outcomes obscures the (...) significant role of weakly selected causal processes in the nearly neutral theory. (shrink)

Artificial intelligence is man's attempt to use software to emulate the intelligence of human beings. But the complexity of the human neurological system formed in the course of evolution is impossible to replicate: "Human languages and societies are complex systems, indeed complex systems of many complex systems," so much so that their mathematical modeling is impossible. Barry Smith, philosopher and professor at the University at Buffalo. shows no uncertainty about this. His latest book written with Jobst Landgrebe, a mathematician (...) and entrepreneur in the AI field, leaves no doubt – starting with the title: Why machines will never rule the world (Routledge 2023). The book was presented in Turin during an evening organized by the Fondazione CRT and the Bruno Leoni Institute, in which Smith was interviewed based on questions developed by generative Ai. We have accepted the challenge to conduct an interview parallel to the one done with GPT4. (shrink)