In order to improve our understanding of the components that reflect functionally important processes during reward anticipation and consumption, we used principle components analyses (PCA) to separate and quantify averaged ERP data obtained from each stage of a modified monetary incentive delay (MID) task. Although a small number of recent ERP studies have reported that reward and loss cues potentiate ERPs during anticipation, action preparation, and consummatory stages of reward processing, these findings are inconsistent due to temporal and spatial overlap (...) between the relevant electrophysiological components. Our results show three components following cue presentation are sensitive to incentive cues (N1, P3a, P3b). In contrast to previous research, reward‐related enhancement occurred only in the P3b, with earlier components more sensitive to break‐even and loss cues. During feedback anticipation, we observed a lateralized centroparietal negativity that was sensitive to response hand but not cue type. We also show that use of PCA on ERPs reflecting reward consumption successfully separates the reward positivity from the independently modulated feedback‐P3. Last, we observe for the first time a new reward consumption component: a late negativity distributed over the left frontal pole. This component appears to be sensitive to response hand, especially in the context of monetary gain. These results illustrate that the time course and sensitivities of electrophysiological activity that follows incentive cues do not follow a simple heuristic in which reward incentive cues produce enhanced activity at all stages and substages. (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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In a quantum universe with a strong arrow of time, it is standard to postulate that the initial wave function started in a particular macrostate---the special low-entropy macrostate selected by the Past Hypothesis. Moreover, there is an additional postulate about statistical mechanical probabilities according to which the initial wave function is a ''typical'' choice in the macrostate. Together, they support a probabilistic version of the Second Law of Thermodynamics: typical initial wave functions will increase in entropy. Hence, there are two (...) sources of randomness in such a universe: the quantum-mechanical probabilities of the Born rule and the statistical mechanical probabilities of the Statistical Postulate. I propose a new way to understand time's arrow in a quantum universe. It is based on what I call the Thermodynamic Theories of Quantum Mechanics. According to this perspective, there is a natural choice for the initial quantum state of the universe, which is given by not a wave function but by a density matrix. The density matrix plays a microscopic role: it appears in the fundamental dynamical equations of those theories. The density matrix also plays a macroscopic / thermodynamic role: it is exactly the projection operator onto the Past Hypothesis subspace. Thus, given an initial subspace, we obtain a unique choice of the initial density matrix. I call this property "the conditional uniqueness" of the initial quantum state. The conditional uniqueness provides a new and general strategy to eliminate statistical mechanical probabilities in the fundamental physical theories, by which we can reduce the two sources of randomness to only the quantum mechanical one. I also explore the idea of an absolutely unique initial quantum state, in a way that might realize Penrose's idea of a strongly deterministic universe. (shrink)

In this paper, I introduce an intrinsic account of the quantum state. This account contains three desirable features that the standard platonistic account lacks: (1) it does not refer to any abstract mathematical objects such as complex numbers, (2) it is independent of the usual arbitrary conventions in the wave function representation, and (3) it explains why the quantum state has its amplitude and phase degrees of freedom. -/- Consequently, this account extends Hartry Field’s program outlined in Science Without Numbers (...) (1980), responds to David Malament’s long-standing impossibility conjecture (1982), and establishes an important first step towards a genuinely intrinsic and nominalistic account of quantum mechanics. I will also compare the present account to Mark Balaguer’s (1996) nominalization of quantum mechanics and discuss how it might bear on the debate about “wave function realism.” In closing, I will suggest some possible ways to extend this account to accommodate spinorial degrees of freedom and a variable number of particles (e.g. for particle creation and annihilation). -/- Along the way, I axiomatize the quantum phase structure as what I shall call a “periodic difference structure” and prove a representation theorem as well as a uniqueness theorem. These formal results could prove fruitful for further investigation into the metaphysics of phase and theoretical structure. -/- (For a more recent version of this paper, please see "The Intrinsic Structure of Quantum Mechanics" available on PhilPapers.). (shrink)

The mathematical structure of realist quantum theories has given rise to a debate about how our ordinary 3-dimensional space is related to the 3N-dimensional configuration space on which the wave function is defined. Which of the two spaces is our (more) fundamental physical space? I review the debate between 3N-Fundamentalists and 3D-Fundamentalists and evaluate it based on three criteria. I argue that when we consider which view leads to a deeper understanding of the physical world, especially given the deeper topological (...) explanation from the unordered configurations to the Symmetrization Postulate, we have strong reasons in favor of 3D-Fundamentalism. I conclude that our evidence favors the view that our fundamental physical space in a quantum world is 3-dimensional rather than 3N-dimensional. I outline lines of future research where the evidential balance can be restored or reversed. Finally, I draw lessons from this case study to the debate about theoretical equivalence. (shrink)

If the Past Hypothesis underlies the arrows of time, what is the status of the Past Hypothesis? In this paper, I examine the role of the Past Hypothesis in the Boltzmannian account and defend the view that the Past Hypothesis is a candidate fundamental law of nature. Such a view is known to be compatible with Humeanism about laws, but as I argue it is also supported by a minimal non-Humean "governing'' view. Some worries arise from the non-dynamical and time-dependent (...) character of the Past Hypothesis as a boundary condition, the intrinsic vagueness in its specification, and the nature of the initial probability distribution. I show that these worries do not have much force, and in any case they become less relevant in a new quantum framework for analyzing time's arrows---the Wentaculus. Hence, the view that the Past Hypothesis is a candidate fundamental law should be more widely accepted than it is now. (shrink)

In a quantum universe with a strong arrow of time, we postulate a low-entropy boundary condition to account for the temporal asymmetry. In this paper, I show that the Past Hypothesis also contains enough information to simplify the quantum ontology and define a unique initial condition in such a world. First, I introduce Density Matrix Realism, the thesis that the quantum universe is described by a fundamental density matrix that represents something objective. This stands in sharp contrast to Wave Function (...) Realism, the thesis that the quantum universe is described by a wave function that represents something objective. Second, I suggest that the Past Hypothesis is sufficient to determine a unique and simple density matrix. This is achieved by what I call the Initial Projection Hypothesis: the initial density matrix of the universe is the normalized projection onto the special low-dimensional Hilbert space. Third, because the initial quantum state is unique and simple, we have a strong case for the \emph{Nomological Thesis}: the initial quantum state of the universe is on a par with laws of nature. This new package of ideas has several interesting implications, including on the harmony between statistical mechanics and quantum mechanics, the dynamic unity of the universe and the subsystems, and the alleged conflict between Humean supervenience and quantum entanglement. (shrink)

A century after the discovery of quantum mechanics, the meaning of quantum mechanics still remains elusive. This is largely due to the puzzling nature of the wave function, the central object in quantum mechanics. If we are realists about quantum mechanics, how should we understand the wave function? What does it represent? What is its physical meaning? Answering these questions would improve our understanding of what it means to be a realist about quantum mechanics. In this survey article, I review (...) and compare several realist interpretations of the wave function. They fall into three categories: ontological interpretations, nomological interpretations, and the sui generis interpretation. For simplicity, I will focus on non-relativistic quantum mechanics. (shrink)

If there are fundamental laws of nature, can they fail to be exact? In this paper, I consider the possibility that some fundamental laws are vague. I call this phenomenon 'fundamental nomic vagueness.' I characterize fundamental nomic vagueness as the existence of borderline lawful worlds and the presence of several other accompanying features. Under certain assumptions, such vagueness prevents the fundamental physical theory from being completely expressible in the mathematical language. Moreover, I suggest that such vagueness can be regarded as (...) 'vagueness in the world.' For a case study, we turn to the Past Hypothesis, a postulate that (partially) explains the direction of time in our world. We have reasons to take it seriously as a candidate fundamental law of nature. Yet it is vague: it admits borderline (nomologically) possible worlds. An exact version would lead to an untraceable arbitrariness absent in any other fundamental laws. However, the dilemma between fundamental nomic vagueness and untraceable arbitrariness is dissolved in a new quantum theory of time's arrow. (shrink)

The Great Divide in metaphysical debates about laws of nature is between Humeans, who think that laws merely describe the distribution of matter, and non-Humeans, who think that laws govern it. The metaphysics can place demands on the proper formulations of physical theories. It is sometimes assumed that the governing view requires a fundamental / intrinsic direction of time: to govern, laws must be dynamical, producing later states of the world from earlier ones, in accord with the fundamental direction of (...) time in the universe. In this paper, we propose a minimal primitivism about laws of nature (MinP) according to which there is no such requirement. On our view, laws govern by constraining the physical possibilities. Our view captures the essence of the governing view without taking on extraneous commitments about the direction of time or dynamic production. Moreover, as a version of primitivism, our view requires no reduction / analysis of laws in terms of universals, powers, or dispositions. Our view accommodates several potential candidates for fundamental laws, including the principle of least action, the Past Hypothesis, the Einstein equation of general relativity, and even controversial examples found in the Wheeler-Feynman theory of electrodynamics and retrocausal theories of quantum mechanics. By understanding governing as constraining, non-Humeans who accept MinP have the same freedom to contemplate a wide variety of candidate fundamental laws as Humeans do. (shrink)

Although expected utility theory has proven a fruitful and elegant theory in the finite realm, attempts to generalize it to infinite values have resulted in many paradoxes. In this paper, we argue that the use of John Conway's surreal numbers shall provide a firm mathematical foundation for transfinite decision theory. To that end, we prove a surreal representation theorem and show that our surreal decision theory respects dominance reasoning even in the case of infinite values. We then bring our theory (...) to bear on one of the more venerable decision problems in the literature: Pascal's Wager. Analyzing the wager showcases our theory's virtues and advantages. To that end, we analyze two objections against the wager: Mixed Strategies and Many Gods. After formulating the two objections in the framework of surreal utilities and probabilities, our theory correctly predicts that (1) the pure Pascalian strategy beats all mixed strategies, and (2) what one should do in a Pascalian decision problem depends on what one's credence function is like. Our analysis therefore suggests that although Pascal's Wager is mathematically coherent, it does not deliver what it purports to, a rationally compelling argument that people should lead a religious life regardless of how confident they are in theism and its alternatives. (shrink)

A strongly deterministic theory of physics is one that permits exactly one possible history of the universe. In the words of Penrose (1989), "it is not just a matter of the future being determined by the past; the entire history of the universe is fixed, according to some precise mathematical scheme, for all time.” Such an extraordinary feature may appear unattainable in a world like ours. In this paper, I show that it can be achieved in a simple way and (...) discuss its implications for metaphysics and philosophy of science, including natural properties, free will, explanation, and modality. First, I propose a precise definition of strong determinism. Next, I discuss its philosophical ramifications and a toy example. Finally, I provide a realistic example of a strongly deterministic (and simple) physical theory---the Everettian Wentaculus. A surprising consequence is that whether or not our world is strongly deterministic may be empirically underdetermined. (shrink)

This chapter contains sections titled: References.

This paper focuses on the question of What kind of engineering ethics (EE) is needed to develop holistic engineers who can practice and promote the principles of sustainable development? -/- It is argued that, given the existence of other models, an approach to EE, as argued for at EESD 2016, centred on “training engineers for handling ethical dilemmas in sustainability contexts” (Lundqvist and Svanstrom 2016) is inadequate to address the sustainability challenge facing engineers.. We contend that while EE is now (...) a diverse and fragmented field sociological tools can be used to understand this diversity. A framework is offered for understanding different approaches. This is used as the basis for arguing for a more extended and broad approach which allows us to focus on the relationship between social structure and human action and the need for “adequate social institutions and structures” (Becker 2012: 28) to enable ethical action. Thus engineers not should only understand the constraints and enablers emanating from the environments in which they work but can also strive for change in these environments. (shrink)

Two of the most difficult problems in the foundations of physics are (1) what gives rise to the arrow of time and (2) what the ontology of quantum mechanics is. I propose a unified 'Humean' solution to the two problems. Humeanism allows us to incorporate the Past Hypothesis and the Statistical Postulate into the best system, which we then use to simplify the quantum state of the universe. This enables us to confer the nomological status to the quantum state in (...) a way that adds no significant complexity to the best system and solves the ''supervenient-kind problem'' facing the original version of the Past Hypothesis. We call the resultant theory the Humean unification. It provides a unified explanation of time asymmetry and quantum entanglement. On this theory, what gives rise to time's arrow is also responsible for quantum phenomena. The new theory has a separable mosaic, a best system that is simple and non-vague, less tension between quantum mechanics and special relativity, and a higher degree of theoretical and dynamical unity. The Humean unification leads to new insights that can be useful to Humeans and non-Humeans alike. (shrink)

What is the quantum state of the universe? Although there have been several interesting suggestions, the question remains open. In this paper, I consider a natural choice for the universal quantum state arising from the Past Hypothesis, a boundary condition that accounts for the time-asymmetry of the universe. The natural choice is given not by a wave function but by a density matrix. I begin by classifying quantum theories into two types: theories with a fundamental wave function and theories with (...) a fundamental density matrix. The Past Hypothesis is compatible with infinitely many initial wave functions, none of which seems to be particularly natural. However, once we turn to density matrices, the Past Hypothesis provides a natural choice---the normalized projection onto the Past Hypothesis subspace in the Hilbert space. Nevertheless, the two types of theories can be empirically equivalent. To provide a concrete understanding of the empirical equivalence, I provide a novel subsystem analysis in the context of Bohmian theories. Given the empirical equivalence, it seems empirically underdetermined whether the universe is in a pure state or a mixed state. Finally, I discuss some theoretical payoffs of the density-matrix theories and present some open problems for future research. (Bibliographic note: the thesis was submitted for the Master of Science in mathematics at Rutgers University.). (shrink)

While philosophers and scientists sometimes suggest (or take for granted) that consciousness is an essential condition for free will and moral responsibility, there is surprisingly little discussion of why consciousness (and what sorts of conscious experience) is important. We discuss some of the proposals that have been offered. We then discuss our studies using descriptions of humanoid robots to explore people’s attributions of free will and responsibility, of various kinds of conscious sensations and emotions, and of reasoning capacities, and examine (...) the relationships between these attributions. Our initial results suggest that people’s attributions of free will are strongly influenced by their attributions of conscious emotions, such as happiness and disappointment, including Strawsonian emotions, such as pride and regret. These results provide some support for an intriguing proposal: Free will requires the capacity to make decisions that really matter to the agent, and for anything to really matter to the agent, she must be able to consciously experience the good and bad effects of the decisions she makes—to suffer and regret, or to enjoy and feel proud of, their outcomes. (shrink)

In this short survey article, I discuss Bell’s theorem and some strategies that attempt to avoid the conclusion of non-locality. I focus on two that intersect with the philosophy of probability: (1) quantum probabilities and (2) superdeterminism. The issues they raised not only apply to a wide class of no-go theorems about quantum mechanics but are also of general philosophical interest.

In this chapter I consider various potential challenges to free will from the modern mind sciences. After motivating the importance of considering these challenges, I outline the argument structure for such challenges: they require simultaneously establishing a particular condition for free will and an empirical challenge to that condition. I consider several potential challenges: determinism, naturalism, and epiphenomenalism, and explain why none of these philosophical challenges is bolstered by new discoveries from neuroscience and psychology. I then respond to relevant empirical (...) challenges to the role of consciousness and rationality in action. (shrink)

Physical laws are strikingly simple, although there is no a priori reason they must be so. I propose that nomic realists of all types (Humeans and non-Humeans) should accept that simplicity is a fundamental epistemic guide for discovering and evaluating candidate physical laws. This principle of simplicity clarifies and addresses several problems of nomic realism and simplicity. A consequence is that the oft-cited epistemic advantage of Humeanism over non-Humeanism disappears, undercutting an influential epistemological argument for Humeanism. Moreover, simplicity is shown (...) to be more tightly connected to lawhood than to mere truth. (shrink)

I offer analyses of free will in terms of a complex set of psychological capacities agents possess to varying degrees and have varying degrees of opportunities to exercise effectively, focusing on the under-appreciated but essential capacities for imagination. For an agent to have free will is for her to possess the psychological capacities to make decisions—to imagine alternatives for action, to select among them, and to control her actions accordingly—such that she is the author of her actions and can deserve (...) credit or blame for them. For an agent to act of her own free will is for her to have had (reasonable) opportunity to exercise these capacities in making her decision and acting. There is a long philosophical tradition of treating free will as the set of capacities that, when properly functioning, allow us to make decisions that contribute to our leading a good or flourishing life. On this view, free will is a psychological accomplishment. Free will allows us to be the causal source of our actions in a way that is compatible with determinism and naturalism. (shrink)

It is often called “the problem of free will and determinism,” as if the only thing that might challenge free will is determinism and as if determinism is obviously a problem. The traditional debates about free will have proceeded accordingly. Typically, incompatibilists about free will and determinism suggest that their position is intuitive or commonsensical, such that compatibilists have the burden of showing how, despite appearances, the problem of determinism is not really a problem. Compatibilists, in turn, tend to proceed (...) as if showing that determinism is not a problem thereby shows that we have free will, as if determinism is the only thing that might threaten free will. In this chapter, I reject both of these elements of the traditional debate; the question of whether we have free will should neither begin nor end with the so-called problem of determinism. I present and discuss evidence from a variety of studies that suggests that incompatibilism is not particularly intuitive. Most people do not have to be talked out of incompatibilism but rather talked into it. This provides some reasons—though certainly not decisive reasons—to think that compatibilism is true. I conclude by pointing out that, even if compatibilism were true, it would not dissolve the problem of free will, because there are problems other than determinism that need to be confronted—namely, challenges to free will suggested by current and “future science,” including neuroscience and psychology. The threats to free will suggested by these sciences are distinct from the traditional threat of determinism, and they are the ones that “ordinary persons” find intuitively threatening to free will. In fact, I will argue that the reason incompatibilism about free will and determinism appears to be intuitive is that determinism is often and easily misunderstood to involve these distinct threats to free will—threats that suggest that our rational, conscious mental activity is bypassed in the process of our making decisions and coming to act. (shrink)

Realism about quantum theory naturally leads to realism about the quantum state of the universe. It leaves open whether it is a pure state represented by a wave function, or an impure one represented by a density matrix. I characterize and elaborate on Density Matrix Realism, the thesis that the universal quantum state is objective but can be impure. To clarify the thesis, I compare it with Wave Function Realism, explain the conditions under which they are empirically equivalent, consider two (...) generalizations of Density Matrix Realism, and answer some frequently asked questions. I end by highlighting an implication for scientific realism. (shrink)

We argue, contra Joshua Knobe in a companion chapter, that most people have an understanding of free will and responsible agency that is compatible with a naturalistic vision of the human mind. Our argument is supported by results from a new experimental philosophy study showing that most people think free will is consistent with complete and perfect prediction of decisions and actions based on prior activity in the brain (a scenario adapted from Sam Harris who predicts most people will find (...) it inconsistent with free will). We explain why most people are "theory-lite" about the nature of mind and free will--they are not committed to substantive theories of the underlying causal structure of mind, such as Knobe's "transcendence vision". Rather, we suggest a "causal competition principle"--that an agent's actions will be deemed unfree when they are perceived to be fully caused by factors that do not include her reasons. This principle explains why people, including some scientists, perceive neuroscientific explanations as threatening free will when they are described in terms of neural processes fully causing actions to the exclusion of agents' reasons or reasoning processes. (shrink)

One of the most difficult problems in the foundations of physics is what gives rise to the arrow of time. Since the fundamental dynamical laws of physics are (essentially) symmetric in time, the explanation for time's arrow must come from elsewhere. A promising explanation introduces a special cosmological initial condition, now called the Past Hypothesis: the universe started in a low-entropy state. Unfortunately, in a universe where there are many copies of us (in the distant ''past'' or the distant ''future''), (...) the Past Hypothesis is not enough; we also need to postulate self-locating (de se) probabilities. However, I show that we can similarly use self-locating probabilities to strengthen its rival---the Fluctuation Hypothesis, leading to in-principle empirical underdetermination and radical epistemological skepticism. The underdetermination is robust in the sense that it is not resolved by the usual appeal to 'empirical coherence' or 'simplicity.' That is a serious problem for the vision of providing a completely scientific explanation of time's arrow. (shrink)

I argue that the traditional free will debate has focused too much on whether free will is compatible with determinism and not enough on whether free will is compatible with specific causal explanations for our actions, including those offered by empirical psychology. If free will is understood as a set of cognitive and volitional capacities, possessed and exercised to varying degrees, then psychology can inform us about the extent to which humans (as a species and as individuals) possess those capacities (...) and manage to exercise them across various situations. While recent work on the role of consciousness in action has been misinterpreted to suggest its role is illusory, recent work in social psychology presents a more viable challenge to our free will. The extent to which we can act on reasons we would accept or can know why we are doing what we do appears to be much less than we presume. Further work is necessary, of course, and it will need to involve both philosophical analysis and psychological investigation. Questions regarding the nature of human freedom and responsibility clearly require the conceptual resources of philosophy and the empirical resources of psychology. (This chapter was written in 2008 for the never published Oxford Handbook on Philosophy of Psychology.). (shrink)

What exists at the fundamental level of reality? On the standard picture, the fundamental reality contains (among other things) fundamental matter, such as particles, fields, or even the quantum state. Non-fundamental facts are explained by facts about fundamental matter, at least in part. In this paper, I introduce a non-standard picture called the "cosmic void” in which the universe is devoid of any fundamental material ontology. Facts about tables and chairs are recovered from a special kind of laws that satisfy (...) strong determinism. All non-fundamental facts are completely explained by nomic facts. I discuss a concrete example of this picture in a strongly deterministic version of the many-worlds theory of quantum mechanics. I discuss some philosophical and scientific challenges to this view, as well as some connections to ontological nihilism. (shrink)

Why do thinkers hostile or agnostic toward Christianity find in its apocalyptic doctrines—often seen as bizarre—appealing tools for interpreting politics? This article tackles that puzzle. First, i...

Philosophers working in the nascent field of ‘experimental philosophy’ have begun using methods borrowed from psychology to collect data about folk intuitions concerning debates ranging from action theory to ethics to epistemology. In this paper we present the results of our attempts to apply this approach to the free will debate, in which philosophers on opposing sides claim that their view best accounts for and accords with folk intuitions. After discussing the motivation for such research, we describe our methodology of (...) surveying people’s prephilosophical judgments about the freedom and responsibility of agents in deterministic scenarios. In two studies, we found that a majority of participants judged that such agents act of their own free will and are morally responsible for their actions. We then discuss the philosophical implications of our results as well as various difficulties inherent in such research. (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)

This paper is a rejoinder to Michael Almeida's reply to my chapter "Unrestricted Actualization and Divine Providence" in Oxford Studies in Philosophy of Religion Volume 9 (where his reply also appears).

We expect the laws of nature that describe the universe to be exact, but what if that isn't true? In this popular science article, I discuss the possibility that some candidate fundamental laws of nature, such as the Past Hypothesis, may be vague. This possibility is in conflict with the idea that the fundamental laws of nature can always and faithfully be described by classical mathematics. -/- [Bibliographic note: this article is featured on the magazine website under a different title (...) as "The fuzzy law that could break the idea of a mathematical universe" and on the magazine cover as "The Flaw at the Heart of Reality: Why precise mathematical laws can never fully explain the universe." It is a popular version of the article "Nomic Vagueness" that can be found on arXiv: 2006.05298.]. (shrink)

Free will is a set of capacities for conscious choice and control of actions and is essential for moral responsibility. While determinism is traditionally discussed as the main potential challenge to free will and responsibility, other potential challenges exist and need to be considered by philosophers and scientists. The cognitive sciences are relevant to free will both to study how people understand free will and potential challenges to it, and to study whether these challenges are supported by relevant scientific evidence.

The combination of sex and horror may be disquieting to many, but the two are natural (if perhaps gruesome) bedfellows. In fact, sex and horror coincide with such regularity in contemporary horror fiction that the two concepts appear to be at least partially intertwined. The sex–horror relationship is sometimes connotative rather than overt; examples of this relationship range from the seduction overtones of 'Nosferatu' and the juxtaposition of nudity and horror promised by European exploitation filmmakers to the sadomasochistic iconography of (...) 'Hellraiser'. In other cases, sex and horror are balanced in a manner that thoroughly blurs the distinction between porn and horror. The sustained presence of sex-horror in film suggests that these two elements fit together and the combination is a source of pleasure (entertainment, fascination, intellectual stimulation and so forth) for many. Yet sex-horror is broadly perceived to be disturbing and these negative reactions indicate that sex-horror is a source of trepidation, moral disdain or disgust for some. Thus, it appears that sex-horror inspires directly competing responses. One might conclude that sex-horror itself is paradoxical; that it holds two directly oppositional meanings simultaneously. However, as I will illustrate in this chapter, these dual responses are not as contradictory as they might first appear to be. (shrink)

What is the proper metaphysics of quantum mechanics? In this dissertation, I approach the question from three different but related angles. First, I suggest that the quantum state can be understood intrinsically as relations holding among regions in ordinary space-time, from which we can recover the wave function uniquely up to an equivalence class (by representation and uniqueness theorems). The intrinsic account eliminates certain conventional elements (e.g. overall phase) in the representation of the quantum state. It also dispenses with first-order (...) quantification over mathematical objects, which goes some way towards making the quantum world safe for a nominalistic metaphysics suggested in Field (1980, 2016). Second, I argue that the fundamental space of the quantum world is the low-dimensional physical space and not the high-dimensional space isomorphic to the ``configuration space.'' My arguments are based on considerations about dynamics, empirical adequacy, and symmetries of the quantum mechanics. Third, I show that, when we consider quantum mechanics in a time-asymmetric universe (with a large entropy gradient), we obtain new theoretical and conceptual possibilities. In such a model, we can use the low-entropy boundary condition known as the Past Hypothesis (Albert, 2000) to pin down a natural initial quantum state of the universe. However, the universal quantum state is not a pure state but a mixed state, represented by a density matrix that is the normalized projection onto the Past Hypothesis subspace. This particular choice has interesting consequences for Humean supervenience, statistical mechanical probabilities, and theoretical unity. (shrink)

If an asymmetry in time does not arise from the fundamental dynamical laws of physics, it may be found in special boundary conditions. The argument normally goes that since thermodynamic entropy in the past is lower than in the future according to the Second Law of Thermodynamics, then tracing this back to the time around the Big Bang means the universe must have started off in a state of very low thermodynamic entropy: the Thermodynamic Past Hypothesis. In this paper, we (...) consider another boundary condition that plays a similar role, but for the decoherent arrow of time, i.e. the subsystems of the universe are more mixed in the future than in the past. According to what we call the Entanglement Past Hypothesis, the initial quantum state of the universe had very low entanglement entropy. We clarify the content of the Entanglement Past Hypothesis, compare it with the Thermodynamic Past Hypothesis, and identify some challenges and open questions for future research. (shrink)

It is a truism that where one starts from and the direction one goes determines where one ends up. This is no less true in philosophy than elsewhere, and certainly no less true in matters dealing with the relationship between God’s foreknowledge and human free actions. In what follows I will argue that the incompatibilist view that Fischer and others stalwartly defend results from the particular starting point they choose, and that if one adopts a different starting point about divine (...) knowledge the logical incompatibility they envision and philosophically anguish over evaporates. (shrink)

In this popular article, I suggest that the task of interpreting quantum mechanics becomes easier if we reject the view that the quantum universe must be described by a wave function. We should zoom out from the wave function and represent the universe with something more coarse-grained, one that naturally arises from considerations about the Past Hypothesis. The new proposal is called the Wentaculus.

Philosophical debates about free will have focused on determinism—a potential ‘threat from behind’ because determinism entails that there are conditions in the distant past that, in accord with the laws of nature, are sufficient for all of our decisions. Neuroscience is consistent with indeterminism, so it is better understood as posing a ‘threat from below’: If our decision-making processes are carried out by neural processes, then it might seem that our decisions are not based on our prior conscious deliberations or (...) reasoning. The response to this threat will require a neurophilosophical theory of mind that makes sense of the causal role of our conscious reasons and reasoning. Without such a theory, our conscious self seems bypassed by the neural processes in our brains, and this view seems to explain why many scientists assume that neuroscience challenges free will. However, I argue that most people are amenable to the possibility of a future theory of mind that is physicalist (if not reductionist), yet preserves much of our ordinary experience and understanding of conscious decision-making and self-control. I outline such a theory using the resources of causal interventionism. I argue that this view is best understood as a minimal revision to our understanding of free will, rather than an elimination of it. And I argue that this view has more reasonable and effective implications for our moral and legal practices than an eliminativist or skeptical theory of free will. (shrink)

Cyborg and prosthetic technologies frame prominent posthumanist approaches to understanding the nature of race. But these frameworks struggle to accommodate the phenomena of racial passing and racial travel, and their posthumanist orientation blurs useful distinctions between racialized humans and their social contexts. We advocate, instead, a humanist approach to race, understanding racial hierarchy as an industrial technology. Our approach accommodates racial passing and travel. It integrates a wide array of research across disciplines. It also helpfully distinguishes among grounds of racialization (...) and conditions facilitating impacts of such racialization. (shrink)

In his recent book Is a Good God Logically Possible? and article by the same name, James Sterba argued that the existence of significant and horrendous evils, both moral and natural, is incompatible with the existence of God. He advances the discussion by invoking three moral requirements and by creating an analogy with how the just state would address such evils, while protecting significant freedoms and rights to which all are entitled. I respond that his argument has important ambiguities and (...) that consistent application of his moral principles will require that God remove all moral and natural evils. This would deleteriously restrict not only human moral decision making, but also the knowledge necessary to make moral judgments. He replies to this critique by appealing to the possibility of limited divine intervention, to which I rejoin with reasons why his middle ground is not viable. (shrink)

Imagine that you are part of the editorial board of a young bioethics journal committed to publishing open access (OA) and to ensuring accessibility to high quality and innovative scholarship. To support junior and interna- tional scholars who might not otherwise find places for their work in the leading Western bioethics journals, you do not charge author fees. Imagine also that you have no financial resources to pay for a professional website, auto- mated submissions manager, or even a part-time coordina- (...) tor: Your government has cut all grants for journals, you cannot go to industry for private funding because of the evident risk of apparent conflicts of interest, and your strapped-for-cash institution cannot afford to offer you any support. If one of the major publishers were to approach you to sign a deal, the temptation would be strong to accept. However, this would likely mean putting aside your ideals: It would be impossible to stay a “Green OA” publication (i.e., free of author publication charges) or supportive of junior and international scholars (because of pressures to “increase credibility” through artificially high rejection rates, for example). (shrink)

Philosophers often suggest that their theories of free will are supported by our phenomenology. Just as their theories conflict, their descriptions of the phenomenology of free will often conflict as well. We suggest that this should motivate an effort to study the phenomenology of free will in a more systematic way that goes beyond merely the introspective reports of the philosophers themselves. After presenting three disputes about the phenomenology of free will, we survey the (limited) psychological research on the experiences (...) relevant to the philosophical debates and then describe some pilot studies of our own with the aim of encouraging further research. The data seem to support compatibilist descriptions of the phenomenology more than libertarian descriptions. We conclude that the burden is on libertarians to find empirical support for their more demanding metaphysical theories with their more controversial phenomenological claims. (shrink)

It is commonly held that professors in university communities should not profess but should uphold the ideals of presuppositionless investigation, unbiased presentation of materials, and open dialogue. In particular it is believed that professors professing in the classroom is inconsistent with being a truly Socratic professor. I argue that this is a misreading of Socrates' claim not to know (be barren), but rather is a result of three myths: the myths of neutrality, of expressionism, and of denigration, and that when (...) these are properly debunked, professing in the classroom which seeks to engage, challenge, and empower students is proper for a truly Socratic professor. Our goal is not to make disciples of our students, but to enable students to advance reflectively beyond us. (shrink)

How do brains create all our different colors, pains, and other conscious qualities? These various qualia are the most essential aspects of consciousness. Yet standard neuroscience (primarily based on synaptic information processing) has not found the synaptic-firing codes, sometimes described as the “spike code,” to account for how these qualia arise and how they unite to form complex perceptions, emotions, et cetera. Nor is it clear how to get from these abstract codes to the qualia we experience. But electromagnetic field (...) (versus synaptic) approaches to how qualia arise have been offered in recent years by Pockett, McFadden, Jones, Bond, Ward and Guevera, Keppler and Shani, Hunt and Schooler, et cetera. These EM-field approaches show promise in offering more viable accounts of qualia. Yet, until now, they have not been evaluated together. We review various EM field theories of qualia, highlight their strengths and weaknesses, and contrast these theories with standard neuroscience approaches. -/- . (shrink)

Our commonsense notion of reality is supported by two critical assumptions for which we have little understanding: The conscious experience which underpins the observations integral to the scientific method and language, which is the method by which all theories, scientific or otherwise, are communicated. This book examines both of these matters in detail and arrives at a new theoretical foundation for understanding how nature undertakes the task of building the universe. -/- Creating Reality is a synthesis of Darwin’s The Origin (...) of Species and Douglas Hofstadter’s Gödel, Escher, Bach (GEB). It is an intellectual journey that addresses the most profound questions facing science and philosophy today and delivers the greatest transformation in the way we view the world since Darwin’s masterpiece. The book is targeted at anyone up for the cerebral challenge of thinking deeply about how we make sense of the world and our existence. The book is thoroughly researched and referenced, drawing from the most highly credential sources. -/- When we take stock of where we are in our understanding of nature, it seems that three important questions stand out for which we have few answers. More than just questions, they represent gaps in our comprehension of what makes the universe tick. These are the thematic focal points of this book: -/- • What is the nature of belief? (An examination of truth as a function of language). • What is consciousness? • What is the relationship between mathematics and the physical world? -/- The exploration of these three questions unravels the mystery behind the principal means by which we come to have knowledge of the world. So our journey begins by asking the more generic question: How do we come to know the world? The book makes no assumptions about this thing called ‘reality’ and takes a fresh look at the presuppositions underlying commonsense notions of reality. (shrink)

Despite its apparent complexity, our world seems to be governed by simple laws of physics. This volume provides a philosophical introduction to such laws. I explain how they are connected to some of the central issues in philosophy, such as ontology, possibility, explanation, induction, counterfactuals, time, determinism, and fundamentality. I suggest that laws are fundamental facts that govern the world by constraining its physical possibilities. I examine three hallmarks of laws-simplicity, exactness, and objectivity-and discuss whether and how they may be (...) associated with laws of physics. (shrink)