In this paper, a 3 DOF gyrscope position control have been designed and controlled using optimal control theory. An input torque has been given to the first axis and the angular position of the second axis have been analyzed while the third axis are kept free from rotation. The system mathematical model is controllable and observable. Linear Quadratic Integral (LQI) and Linear Quadratic State Feedback Regulator (LQRY) controllers have been used to improve the (...) performance of the system. Comparison of the system with the proposed controllers for tracking a desired step and random angular position have been done using Matlab/Simulink Toolbox and a promising results has been analyzed. (shrink)

In this paper, modelling design and analysis of a triple inverted pendulum have been done using Matlab/Script toolbox. Since a triple inverted pendulum is highly nonlinear, strongly unstable without using feedback control system. In this paper an optimal control method means a linear quadratic regulator and pole placement controllers are used to stabilize the triple inverted pendulum upside. The impulse response simulation of the open loop system shows us that the pendulum is unstable. The comparison of (...) the closed loop impulse response simulation of the pendulum with LQR and pole placement controllers results that both controllers have stabilized the system but the pendulum with LQR controllers have a high overshoot with long settling time than the pendulum with pole placement controller. Finally the comparison results prove that the pendulum with pole placement controller improve the stability of the system. (shrink)

Integration sustainability outcomes give attention to construction ecology in the design review of urban environments to comply with Earth’s System that is composed of integral parts of the (i.e., physical, chemical and biological components). Naturally, exchange patterns of industrial ecology have consistent and periodic cycles to preserve energy flows and materials in Earth’s System. When engineering topology is affecting internal and external processes in system networks, it postulated the valence of the first-level spatial outcome (i.e., project compatibility success). These instrumentalities (...) are dependent on relating the second-level outcome (i.e., participant security satisfaction). The construction ecology-based topology (i.e., as feedback energy system) flows from biotic and abiotic resources in the entire Earth’s ecosystems. These spatial outcomes are providing an innovation, as entails a wide range of interactions to state, regulate and feedback “topology” to flow as “interdisciplinary equilibrium” of ecosystems. The interrelation dynamics of ecosystems are performing a process in a certain location within an appropriate time for characterizing their unique structure in “equilibrium patterns”, such as biosphere and collecting a composite structure of many distributed feedback flows. These interdisciplinary systems regulate their dynamics within complex structures. These dynamic mechanisms of the ecosystem regulate physical and chemical properties to enable a gradual and prolonged incremental pattern to develop a stable structure. The engineering topology of construction ecology for integration sustainability outcomes offers an interesting tool for ecologists and engineers in the simulation paradigm as an initial form of development structure within compatible computer software. This approach argues from ecology, resource savings, static load design, financial other pragmatic reasons, while an artistic/architectural perspective, these are not decisive. The paper described an attempt to unify analytic and analogical spatial modeling in developing urban environments as a relational setting, using optimization software and applied as an example of integrated industrial ecology where the construction process is based on a topology optimization approach. (shrink)

In this paper, modelling design and analysis of a triple inverted pendulum have been done using Matlab/Script toolbox. Since a triple inverted pendulum is highly nonlinear, strongly unstable without using feedback control system. In this paper an optimal control method means a linear quadratic regulator and pole placement controllers are used to stabilize the triple inverted pendulum upside. The impulse response simulation of the open loop system shows us that the pendulum is unstable. The comparison of (...) the closed loop impulse response simulation of the pendulum with LQR and pole placement controllers results that both controllers have stabilized the system but the pendulum with LQR controllers have a high overshoot with long settling time than the pendulum with pole placement controller. Finally the comparison results prove that the pendulum with pole placement controller improve the stability of the system. (shrink)

In the late 19th century Husserl studied our internal sense of time passing, maintaining that its deep connections into experience represent prima facie evidence for it as the basis for all investigations in the sciences: Phenomenology was born. Merleau-Ponty focused on perception pointing out that any theory of experience must in accord with established aspects of biology i.e. embodied. Recent analyses suggest that theories of experience require non-reductive, integrative information, together with a specific property connecting them to experience. Here we (...) elucidate a new class of information states with just such properties found at the loci of control of complex biological systems, including nervous systems. Complexity biology concerns states satisfying self-organized criticality. Such states are located at critical instabilities, commonly observed in biological systems, and thought to maximize information diversity and processing, and hence to optimize regulation. Major results for biology follow: why organisms have unusually low entropies; and why they are not merely mechanical. Criticality states form singular self-observing systems, which reduce wave packets by processes of perfect self-observation associated with feedback gain g=1. Analysis of their information properties leads to identification of a new kind of information state with high levels of internal coherence, and feedback loops integrated into their structure. The major idea presented here is that the integrated feedback loops are responsible for our ‘sense of self’, and also the feeling of continuity in our sense of time passing. Long-range internal correlations guarantee a unique kind of non-reductive, integrative information structure enabling such states to naturally support phenomenal experience. Being founded in complexity biology, they are ‘embodied’; they also fulfill the statement that ‘The self is a process’, a singular process. High internal correlations and RenéThom-style catastrophes support non-digital forms of information, gestalt cognition, and information transfer via quantum teleportation. Criticality in complexity biology can ‘embody’ cognitive states supporting gestalts, and phenomenology’s senses of ‘self,’ time passing, existence and being. (shrink)

In this paper, the stability control of the inverted pendulum on a cart with a disturbance forces has been done using observer based and full state feedback H2 controllers. The Lagrangian equation has been used to model the system equation of motions and linearized the system to the unstable upward position. Comparison of the system stability has been simulated by comparing the proposed controllers using Matlab/Scripts and a promising results has been analyzed successfully.

This paper offers a short survey of linear systems Proportional-Integral-Observer design. This observer has the capacity to estimate simultaneously the states and unknown inputs which include disturbances or model uncertainties appearing on the system. The design of state and output estimation using PO and state, output and disturbance estimation using PIO is done using Matlab/Simulink successfully. The simulation is done for estimating using PO and PIO and the results proved that estimates the state variables and output (...) correctly when there is no disturbance in the plant and there is a constant steady-state error in estimation after leading a constant disturbance into the plant for both state variables and plant output for the Proportional Observer and there is ability to estimate state variables, disturbance and system output correctly with or without the disturbance in plant for the Proportional Integral Observer. (shrink)

This paper offers a short survey of linear systems Proportional-Integral-Observer design. This observer has the capacity to estimate simultaneously the states and unknown inputs which include disturbances or model uncertainties appearing on the system. The design of state and output estimation using PO and state, output and disturbance estimation using PIO is done using Matlab/Simulink successfully. The simulation is done for estimating using PO and PIO and the results proved that estimates the state variables and output (...) correctly when there is no disturbance in the plant and there is a constant steady-state error in estimation after leading a constant disturbance into the plant for both state variables and plant output for the Proportional Observer and there is ability to estimate state variables, disturbance and system output correctly with or without the disturbance in plant for the Proportional Integral Observer. (shrink)

This paper presents the application of optimal control problem in modeling of stirred tank heater temperature control. The analysis of the open loop system shows that the system is not efficient without a controller. Linear Quadratic Gaussian (LQG) and Linear Quadratic Integral (LQI) controllers are used to increase the performance of the system. Comparison of the closed loop system with the proposed controllers have been done with Matlab/Simulink Toolbox and a promising results have been analyzed.

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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Steam turbine generator is an electromechanical system which converts heat energy to electrical energy. In this paper, the modeling, design and analysis of a simple steam turbine generator have done using Matlab/Simulink Toolbox. The open loop system have been analyzed to have an efficiency of 76.92 %. Observer based & linear quadratic regulator (LQR) controllers have been designed to improve the generating voltage. Comparison of this two proposed controllers have been done for increasing the performance improvement to (...) generate a 220 Dc volt. The simulation result shows that the steam turbine generator with observer based controller has a small percentage overshoot with minimum settling time than the steam turbine generator with LQR controller and the open loop system. Finally, the steam turbine generator with observer based controller shows better improvement in performance than the steam turbine generator with LQR controller. (shrink)

In this paper, the design of a low cost portable ventilator with performance analysis have been done to solve the scarcity of respiratory ventilators for COVID-19 patients. The materials used to build the system are: DC motor, rotating disc and pneumatic piston. The system input is the patient heart beat and the output is volume of air to the patient lung with adjusted breathing rate. This ventilator adjusts the breathing rate to the patient depending on his heart beat rate. The (...) performance analysis of this system have been done using Proportional Integral Derivative (PID) and Full State Feedback H2 controllers. Comparison of the system with the proposed controllers have been done using a step change and a random change of the patient heart beat and a promising result have been analyzed successfully. (shrink)

In this paper, the design of a low cost portable ventilator with performance analysis have been done to solve the scarcity of respiratory ventilators for COVID-19 patients. The materials used to build the system are: DC motor, rotating disc and pneumatic piston. The system input is the patient heart beat and the output is volume of air to the patient lung with adjusted breathing rate. This ventilator adjusts the breathing rate to the patient depending on his heart beat rate. The (...) performance analysis of this system have been done using Proportional Integral Derivative (PID) and Full State Feedback H2 controllers. Comparison of the system with the proposed controllers have been done using a step change and a random change of the patient heart beat and a promising result have been analyzed successfully. (shrink)

A general definition of consciousness is: ‘consciousness is a mental aspect of a system or a process, which is a conscious experience, a conscious function, or both depending on the context’, where the term context refers to metaphysical views, constraints, specific aims, and so on. One of the aspects of visual consciousness is the visual subjective experience (SE) or the first person experience that occurs/emerges in the visual neural-network of thalamocortical system (which includes dorsal and ventral visual pathways and frontal (...) cortex) during dynamic interactions among widely distributed neuronal groups. In this article, however, consciousness and SE are interchangeably used unless noted. Consciousness can be either access (reportable) or phenomenal consciousness. For access consciousness, the interactions are between feed forward stimulus dependent signals and fronto-parietal feedback attentional signals. The necessary ingredients for access (reportable) consciousness are (i) wakefulness, (ii) reentrant interactions among neural populations, (iii) fronto-parietal and thalamic-reticular-nucleus attentional signals that modulate consciousness, (iv) working memory that retains information for consciousness, (v) stimulus at or above threshold level, and (vi) neural-network proto-experiences (PEs) that are superposed SEs embedded in a neural-network. Attention and the ability to report are not necessary for phenomenal consciousness. The neural source for the arousal system is the ascending reticular activating system in the brain stem, which brings the thalamocortical neural networks to wakeful state as a baseline for consciousness to occur. Reentrant interactions among neural populations bind stimulus attributes (such as location and features) and entail consciousness. Attention could be the results of reentry and competitive interactions, and modulates the stimulus related feed forward signal and consciousness. The ‘sources’ of attention may be thalamic reticular nucleus for bottom-up or frontal cortex for top-down direction. The ‘target’ of visual attention is ‘V4/V8/VO’ for Red-Green (R-G) channel. The neural correlates of the psychophysical entity R-G channel appear to be ‘V4/V8/VO’-neural-network (retina → LGN ↔ V1 ↔ V2 ↔ ‘V4/V8/VO’, and areas for attention, memory, and wakefulness). The psychophysical Red-Green Channel, its neurophysiological correlates V4/V8/VO-neural-network, and related experience (such as redness) are integrated. The dual-aspect-dual-mode PE-SE framework (Vimal, J Integr Neurosci 7:49–73, 2008) was used to address the explanatory gap problem of materialism. Neural-network and related SEs are the results of the co-evolution and co-development of the material aspect (mass, charge, spin, force, quanta, and space-time) and the mental aspect of fundamental particles (strings or elementary particles (fermions and bosons)). Their mental aspects are considered as the carriers of superposed multiple possible experiences (SEs/PEs) in unexpressed form. These possibilities are actualized when neural-networks are formed via neural Darwinism, and a specific SE is selected by a matching process when the necessary ingredients of consciousness/SE are satisfied. A simple experimental design is suggested to address the necessary and sufficient attributes of consciousness. (shrink)

Following media-theoretical studies that have characterized digitization as a process of all-encompassing cybernetization, this paper will examine the timely and critical potential of Günther Anders’s oeuvre vis-à-vis the ever-increasing power of cybernetic devices and networks. Anders has witnessed and negotiated the process of cybernetization from its very beginning, having criticized its tendency to automate and expand, as well as its circular logic and ‘integral power’, including disruptive consequences for the constitution of the political and the social. In this vein, Anders’s (...) works, particularly his magnum opus Die Antiquiertheit des Menschen [The Obsolescence of Man], sheds new light on the technologically organized milieus of the contemporary digital regime and also highlights a new form of cybernetic ‘conformism’. The goal of the essay is therefore, not only to emphasize the contemporary nature of Anders’s thought but also to use it to frame a critique of current neo-technocratic and, ultimately, post-political concepts, such as ‘algorithmic regulation’, ‘smart states’, ‘direct technocracy’, and ‘government as platform’. This essay argues that cybernetic capitalism is causing what Anders terms ‘ Unfestgelegtheit’ to disappear; that is, we are losing the originary possibility of technologically structuring our world in alternative ways, particularly given the determinist character of current technologies. (shrink)

The article deals with relations between the individual and human rights on the one hand, and the State on the other, in the context of the Constitution of the Republic of Poland. The author poses the question whether the idea of subordination of the State to the individual is really a central idea of that constitution. He puts forward many arguments against such suggestion. These arguments relate, above all, to the arrangement of the constitution: a chapter concerning human (...) rights is chapter II, while chapter I deals with foundation of the State; the goals of the State are specified in the preamble including the following initial phrase “the existence and future of Poland as our Homeland” and in Article 5 where human rights are as subject of protection by the State is mentioned after independence and integrity of [its] territory; a general concept of human rights protection adopted in the constitution is dominated by the structures typical of law in its objective sense; the way of regulation admissible limitations on human rights differs from international standards; possibility of claiming human rights is constitutionally guaranteed, mostly by constitutional complaint which is above all aimed at correction of legal system, rather than claiming of rights by the individual; Article 1 (“The Republic of Poland shall be the common good of all its citizens”) interpreted as referring to Article 1 paragraph 1 of the April Constitution of 1935, one of the main ideas of which was precedence of the State over the individual. He also analyses the arguments in favour of the recognition of the idea of subordination of the State. Nevertheless, they cannot be accepted as resolving the question of whether it is a central idea of the constitution. These arguments include in particular: the principle of subsidiarity contained in the preamble, even if it has not been appropriately emphasized there; recognition of inherent and inalienable dignity of the person, but it was not until Article 30 that this provision has been contained and it does not determine the relations between the human dignity and rights and the State. The author suggests that the only conclusive way to justify the subordination of the State in relation to the individual as a central idea of the constitution is by means of Article 1. Taking into account, above all, preparatory work, we should reject the interpretation of that article referring to the April (1935) Constitution. Essential interpretative context may be found in preparatory work and social teachings of the Catholic Church, referred to therein. In that case, the common good means the entirety of the conditions of social life which favour the human development. These conditions include above all the respect for human dignity. Such interpretation of Article 1 gives priority to proposals on what the State should be to serve the individual rather than to safeguard obligations of citizens in relation to the State. (shrink)

In this paper, an electromechanical mass lifter system is designed, analyzed and compare using optimal and robust control theories. LQR and μ -synthesis controllers are used to improve the lift displacement by comparison method for tracking the desired step and sinusoidal wave signals input. Finally, the comparison simulation result prove the effectiveness of the electromechanical mass lifter system with μ -synthesis controller for improving the rise time, percentage overshoot, settling time and peak value of tracking the desired step displacement signal (...) and improving the peak value for tracking the desired sinusoidal displacement signal with a good performance. (shrink)

Ambient assisted living technologies are increasingly presented and sold as essential smart additions to daily life and home environments that will radically transform the healthcare and wellness markets of the future. An ethical approach and a thorough understanding of all ethics in surveillance/monitoring architectures are therefore pressing. AAL poses many ethical challenges raising questions that will affect immediate acceptance and long-term usage. Furthermore, ethical issues emerge from social inequalities and their potential exacerbation by AAL, accentuating the existing access gap between (...) high-income countries and low and middle-income countries. Legal aspects mainly refer to the adherence to existing legal frameworks and cover issues related to product safety, data protection, cybersecurity, intellectual property, and access to data by public, private, and government bodies. Successful privacy-friendly AAL applications are needed, as the pressure to bring Internet of Things devices and ones equipped with artificial intelligence quickly to market cannot overlook the fact that the environments in which AAL will operate are mostly private. The social issues focus on the impact of AAL technologies before and after their adoption. Future AAL technologies need to consider all aspects of equality such as gender, race, age and social disadvantages and avoid increasing loneliness and isolation among, e.g. older and frail people. Finally, the current power asymmetries between the target and general populations should not be underestimated nor should the discrepant needs and motivations of the target group and those developing and deploying AAL systems. Whilst AAL technologies provide promising solutions for the health and social care challenges, they are not exempt from ethical, legal and social issues. A set of ELSI guidelines is needed to integrate these factors at the research and development stage. (shrink)

The key to the measurement problem is the entity at the heart of Everett's formulation, the state of the memory, defined as the record of observations. In humans, the integrated synthesis defines the perceptual reality, a projective, three-dimensional representation of the world. This 'world hologram' is the conscious point of view, the mind in Lockwood's interpretation, the 'phenomenal perspective'. As Everett demonstrates, the collapse dynamics operates only judged by the state of the memory; the physical observer remains in (...) a superposed state. An operational mind-body property dualism is defined. This field of information is multiply instantiated in the many worlds of the unitary wave function. As these are superposed and coincident, the net result is a single world hologram. The physical frame of reference on this view is the superposition of the class of instantiating worlds, a second-logical-type phenomenon. By definition determinate only where defined by observations, this is the physical ontology of Everett's relative state. Collapse on observation is inherent. The evidence is the retrodiction of the holographic universe. This is the cosmology of the relative state. As it is determinate solely where defined by the world hologram that delineates the outer boundary, entropy is defined solely by this surface. The quasi-classical world is the cosmology in the absolute state. The incompatible dynamics of quantum mechanics operate in these two different types of physical frames of reference. The linear dynamics is the time evolution of the quasi-classical worlds. On observation, judged by the state of the world hologram, the class of instantiating worlds is redefined, becoming the class of worlds in which the observed outcome occurred. Collapse effectively operates. The holographic universe of the mind updates. The dynamics operate at different levels of logical type. The measurement problem is a category error. (shrink)

Steam turbine generator is an electromechanical system which converts heat energy to electrical energy. In this paper, the modelling, design and analysis of a simple steam turbine generator have done using Matlab/Simulink Toolbox. The open loop system have been analyzed to have an efficiency of 76.92 %. Observer based & linear quadratic regulator (LQR) controllers have been designed to improve the generating voltage. Comparison of this two proposed controllers have been done for increasing the performance improvement to (...) generate a 220 Dc volt. The simulation result shows that the steam turbine generator with observer based controller has a small percentage overshoot with minimum settling time than the steam turbine generator with LQR controller and the open loop system. Finally, the steam turbine generator with observer based controller shows better improvement in performance than the steam turbine generator with LQR controller. (shrink)

Electromagnetic suspension system (EMS) is mostly used in the field of high-speed vehicle. In this paper, a space exploring vehicle quarter electromagnetic suspension system is modelled, designed and simulated using linear quadratic optimal control problem. Linear quadratic Gaussian and linear quadratic integral controllers are designed to improve the body travel of the vehicle using bump road profile. Comparison between the proposed controllers is done and a promising simulation result have been analyzed.

A hydraulic actuator is a system that can provide a large power amplification in industries and factories. In this paper, mass lifter hydraulic actuator system to a desired displacement is designed using optimal control theory. MPC and LQR controllers are used to design and improve the performance of the hydraulic actuator. The hydraulic actuator system is linearized using Taylor series linearization method and designed using Matlab/Simulink tool. Comparison of the hydraulic actuator with MPC and LQR controllers using three desired output (...) displacement signals (step, sine wave and white noise) is done and simulation results have been analyzed successfully. For the desired step input signal, the hydraulic actuator system with MPC controller lower rise and settling times with small percentage overshoot as compared to the hydraulic actuator system with LQR controller and for the desired sine wave signal, the hydraulic actuator system with MPC controller almost track the desired sine wave input signal correctly as compared to the hydraulic actuator system with LQR controller. While for the desired white noise input signal, the hydraulic actuator system with MPC controller have tried to track the desired white noise input signal with small variation in amplitude as compared to the hydraulic actuator system with LQR controller. Finally the comparative simulation results prove the effectiveness of the proposed hydraulic actuator system with MPC controller. (shrink)

In this paper, a metal cutting machine position control have been designed and simulated using Matlab/Simulink Toolbox successfully. The open loop response of the system analysis shows that the system needs performance improvement. Static output feedback and full state feedback H 2 controllers have been used to increase the performance of the system. Comparison of the metal cutting machine position using static output feedback and full state feedback H 2 controllers have been done to (...) track a set point position using step and sine wave input signals and a promising results have been analyzed. (shrink)

Abstract: Heart diseases are increasing daily at a rapid rate and it is alarming and vital to predict heart diseases early. The diagnosis of heart diseases is a challenging task i.e. it must be done accurately and proficiently. The aim of this study is to determine which patient is more likely to have heart disease based on a number of medical features. We organized a heart disease prediction model to identify whether the person is likely to be diagnosed with a (...) heart disease or not using the medical features of the person. We used many different algorithms of machine learning such as Gaussian Mixture, Nearest Centroid, MultinomialNB, Logistic RegressionCV, Linear SVC, Linear Discriminant Analysis, SGD Classifier, Extra Tree Classifier, Calibrated ClassifierCV, Quadratic Discriminant Analysis, GaussianNB, Random Forest Classifier, ComplementNB, MLP Classifier, BernoulliNB, Bagging Classifier, LGBM Classifier, Ada Boost Classifier, K Neighbors Classifier, Logistic Regression, Gradient Boosting Classifier, Decision Tree Classifier, and Deep Learning to predict and classify the patient with heart disease. A quite helpful approach was used to regulate how the model can be used to improve the accuracy of prediction of heart diseases in any person. The strength of the proposed model was very satisfying and was able to predict evidence of having a heart disease in a particular person by using Deep Learning and Random Forest Classifier which showed a good accuracy in comparison to the other used classifiers. The proposed heart disease prediction model will enhances medical care and reduces the cost. This study gives us significant knowledge that can help us predict the person with heart disease. The dataset was collected from Kaggle depository and the model is implemented using python. (shrink)

Endocrinologists apply the idea of feedback loops to explain how hormones regulate certain bodily functions such as glucose metabolism. In particular, feedback loops focus on the maintenance of the plasma concentrations of glucose within a narrow range. Here, we put forward a different, organicist perspective on the endocrine regulation of glycaemia, by relying on the pivotal concept of closure of constraints. From this perspective, biological systems are understood as organized ones, which means that they are constituted of a (...) set of mutually dependent functional structures acting as constraints, whose maintenance depends on their reciprocal interactions. Closure refers specifically to the mutual dependence among functional constraints in an organism. We show that, when compared to feedback loops, organizational closure can generate much richer descriptions of the processes and constraints at play in the metabolism and regulation of glycaemia, by making explicit the different hierarchical orders involved. We expect that the proposed theoretical framework will open the way to the construction of original mathematical models, which would provide a better understanding of endocrine regulation from an organicist perspective. (shrink)

In sensorimotor integration, representation involves an anticipatory model of the action to be performed. This model integrates efferent signals (motor commands), its reafferent consequences (sensory consequences of an organism’s own motor action), and other afferences (sensory signals) originated by stimuli independent of the action performed. Representation, a form of internal modeling, is invoked to explain the fact that behavior oriented to the achievement of future goals is relatively independent from the immediate environment. Internal modeling explains how a cognitive system achieves (...) its goals despite variations in the environment with insufficient and noisy sensory–perceptual data. In a self that acts intentionally on the environment, knowledge is dependent upon the necessity to guide actions directed toward an aim. The self-inner model, a representation of internal and external environments (including reafferent and afferent messages) and also of the behavior plans and desirable future states (aims) and efferent intentions (motor planning and motor command messages), is intrinsically linked to a thinking capacity, which is supposed to emerge from the binding of multiple influences. Thinking emerges when higher behavior strategies are considered possible and capable of leading to aims or the fulfillment of intentions. In this model, symbolization processes are projective and anticipatory and, in this way, beyond present referents. Symbolization occurs linked to action planning, command, and regulation in mental simulation. Meaning is related to an inner sense of a self that acts over the environment. (shrink)

Abstract: Heart diseases are increasing daily at a rapid rate and it is alarming and vital to predict heart diseases early. The diagnosis of heart diseases is a challenging task i.e. it must be done accurately and proficiently. The aim of this study is to determine which patient is more likely to have heart disease based on a number of medical features. We organized a heart disease prediction model to identify whether the person is likely to be diagnosed with a (...) heart disease or not using the medical features of the person. We used many different algorithms of machine learning such as Gaussian Mixture, Nearest Centroid, MultinomialNB, Logistic RegressionCV, Linear SVC, Linear Discriminant Analysis, SGD Classifier, Extra Tree Classifier, Calibrated ClassifierCV, Quadratic Discriminant Analysis, GaussianNB, Random Forest Classifier, ComplementNB, MLP Classifier, BernoulliNB, Bagging Classifier, LGBM Classifier, Ada Boost Classifier, K Neighbors Classifier, Logistic Regression, Gradient Boosting Classifier, Decision Tree Classifier, and Deep Learning to predict and classify the patient with heart disease. A quite helpful approach was used to regulate how the model can be used to improve the accuracy of prediction of heart diseases in any person. The strength of the proposed model was very satisfying and was able to predict evidence of having a heart disease in a particular person by using Deep Learning and Random Forest Classifier which showed a good accuracy in comparison to the other used classifiers. The proposed heart disease prediction model will enhances medical care and reduces the cost. This study gives us significant knowledge that can help us predict the person with heart disease. The dataset was collected from Kaggle depository and the model is implemented using python. (shrink)

The Report presents insights which illuminates the intertwinements of European regulatory policies and global governance arrangements. By pinning down the exact nature of the interaction between these two levels, the EU’s dilemma becomes obvious: On the one hand, stronger global governance can be a chance, through which the EU can clarify its own raison d’être of increased integration to the wider world. On the other hand, the design of the European project is being challenged by more assertive global structures. This (...) is especially the case in relation to the WTO regime, which is constraining the decisional autonomy of the EU, regarding the appropriateness of its content and its external effects. Thus, the regulation of services in the EU and the WTO are discussed in the first section of this report. Section two focuses on labour standards, which are analysed from different angles in order to clarify the functions of the WTO and the ILO, multinational companies as well as other private actors within this specific field. The final section deals with the legitimacy problematic of transnational governance. Table of contents: Introduction Christian Joerges and Poul F. Kjaer Section One: Freedom of Services Chapter 1 The Multiple Understandings of Conflict between Trade in Services and Labour Protection Alexia Herwig Chapter 2 Competing in Markets, not Rules: The Conflict over the Single Services Market Susanne K. Schmidt Chapter 3 Competitiveness and Labour Protection: A Comment Markus Krajewski Section Two: Labour Standards Chapter 4 WTO and ILO: Can Social Responsibility be maintained in International Trade? Josef Falke Chapter 5 Reframing RECON: Perspectives on Transnationalisation and Post-national Democracy from Labour Law Claire Methven O’Brien Chapter 6 Transnational Governance and Human Rights: The Obligations of Private Actors in the Global Context Regina Kreide Section Three: The Legitimacy of Transnational Governance Chapter 7 Legitimacy through Precaution in European Regulation of GMOs? From the Standpoint of Governance as Analytical Perspective Maria Weimer Chapter 8 The Justice Deficit of the EU and other International Organisations Jürgen Neyer Chapter 9 Towards Normative Legitimacy of the World Trade Order Alexia Herwig and Thorsten Hüller Chapter 10 From Utopia to Apology – The Return to Inter-state Justice in Normative IR Scholarship: Comments on Neyer and Herwig & Hüller Jens Steffek. (shrink)

Emotion is conscious experience. It is the affective aspect of consciousness. Emotion arises from sensory stimulation and is typically accompanied by physiological and behavioral changes in the body. Hence an emotion is a complex reaction pattern consisting of three components: a physiological component, a behavioral component, and an experiential (conscious) component. The reactions making up an emotion determine what the emotion will be recognized as. Three processes are involved in generating an emotion: (1) identification of the emotional significance of a (...) sensory stimulus, (2) production of an affective state (emotion), and (3) regulation of the affective state. Two opposing systems in the brain (the reward and punishment systems) establish an affective value or valence (stimulus-reinforcement association) for sensory stimulation. This is process (1), the first step in the generation of an emotion. Development of stimulus-reinforcement associations (affective valence) serves as the basis for emotion expression (process 2), conditioned emotion learning acquisition and expression, memory consolidation, reinforcement-expectations, decision-making, coping responses, and social behavior. The amygdala is critical for the representation of stimulus-reinforcement associations (both reward and punishment-based) for these functions. Three distinct and separate architectural and functional areas of the prefrontal cortex (dorsolateral prefrontal cortex, orbitofrontal cortex, anterior cingulate cortex) are involved in the regulation of emotion (process 3). The regulation of emotion by the prefrontal cortex consists of a positive feedback interaction between the prefrontal cortex and the inferior parietal cortex resulting in the nonlinear emergence of emotion. This positive feedback and nonlinear emergence represents a type of working memory (focal attention) by which perception is reorganized and rerepresented, becoming explicit, functional, and conscious. The explicit emotion states arising may be involved in the production of voluntary new or novel intentional (adaptive) behavior, especially social behavior. (shrink)

Efforts to bridge emotion theory with neurobiology can be facilitated by dynamic systems (DS) modeling. DS principles stipulate higher-order wholes emerging from lower-order constituents through bidirectional causal processes cognition relations. I then present a psychological model based on this reconceptualization, identifying trigger, self-amplification, and self-stabilization phases of emotion-appraisal states, leading to consolidating traits. The article goes on to describe neural structures and functions involved in appraisal and emotion, as well as DS mechanisms of integration by which they interact. These mechanisms (...) include nested feedback interactions, global effects of neuromodulation, vertical integration, action-monitoring, and synaptic plasticity, and they are modeled in terms of both functional integration and temporal synchronization. I end by elaborating the psychological model of emotion–appraisal states with reference to neural processes. (shrink)

Objective Manic and depressive phases of bipolar disorder (BD) show opposite psychomotor symptoms. Neuronally, these may depend on altered relationships between sensorimotor network (SMN) and subcortical structures. The study aimed to investigate the functional relationships of SMN with substantia nigra (SN) and raphe nuclei (RN) via subcortical-cortical loops, and their alteration in bipolar mania and depression, as characterized by psychomotor excitation and inhibition. -/- Method In this resting-state functional magnetic resonance imaging (fMRI) study on healthy (n = 67) and (...) BD patients (n = 100), (1) functional connectivity (FC) between thalamus and SMN was calculated and correlated with FC from SN or RN to basal ganglia (BG)/thalamus in healthy; (2) using an a-priori-driven approach, thalamus-SMN FC, SN-BG/thalamus FC, and RN-BG/thalamus FC were compared between healthy and BD, focusing on manic (n = 34) and inhibited depressed (n = 21) patients. -/- Results (1) In healthy, the thalamus-SMN FC showed a quadratic correlation with SN-BG/thalamus FC and a linear negative correlation with RN-BG/thalamus FC. Accordingly, the SN-related FC appears to enable the thalamus-SMN coupling, while the RN-related FC affects it favoring anti-correlation. (2) In BD, mania showed an increase in thalamus-SMN FC toward positive values (ie, thalamus-SMN abnormal coupling) paralleled by reduction of RN-BG/thalamus FC. By contrast, inhibited depression showed a decrease in thalamus-SMN FC toward around-zero values (ie, thalamus-SMN disconnection) paralleled by reduction of SN-BG/thalamus FC (and RN-BG/thalamus FC). The results were replicated in independent HC and BD datasets. -/- Conclusions These findings suggest an abnormal relationship of SMN with neurotransmitters-related areas via subcortical-cortical loops in mania and inhibited depression, finally resulting in psychomotor alterations. (shrink)

Psychopaths appear to be ‘creatures apart’ – grandiose, shameless, callous and versatile in their violence. I discuss biological underpinnings to their pale affect, their selective inability to discern fear and sadness in others and a predatory orienting towards images that make most startle and look away. However, just because something is biologically underpinned does not mean that it is innate. I show that while there may be some genetic determination of fearlessness and callous-unemotionality, these and other features of the personality (...) may arise from developmental failures in the interpersonal reception of their emotions, needs and their sense of self. One is unlikely to be able to own inner experiences if shamed for having them, or if, having them, one does not know how to regulate and soothe. So psychopaths may learn to attend away and suppress them. Rather than a fully inherited difficulty, they may have become unable to reflect on inner states, so meta-emotions and self-reflective emotions like guilt and shame do not fully arise. They retain enough sensitivity to know their difference, and hide. I suggest that psychopaths are characterised by a nested sense of self, arising from the surprising effect of shame on these seemingly shameless characters. They do not have an integrated sense of self across context or across time or in relation to a generalised social other. With a nested sense of self, diminished intensity and scope of affective experience (in both directly experienced and vicarious forms) they lack textured access to a personal, owned and integrated past. Thus they lack the kind of access to the past required for a motivationally compelling planning of the future. They lack the emotional investment in the future that enables us to overcome the motivation to act opportunistically and myopically. These individuals live strangely in time. They have a fugitive sense of self and live nimbly among many pasts. They present an elegant and coherent mask to the person they are addressing in the moment and generate possible futures without conviction. (shrink)

This paper introduces several new classes of mathematical structures that have close connections with physics and with the theory of dynamical systems. The most general of these structures, called generalized stochastic systems, collectively encompass many important kinds of stochastic processes, including Markov chains and random dynamical systems. This paper then states and proves a new theorem that establishes a precise correspondence between any generalized stochastic system and a unitarily evolving quantum system. This theorem therefore leads to a new formulation of (...) quantum theory, alongside the Hilbert-space, path-integral, and quasiprobability formulations. The theorem also provides a first-principles explanation for why quantum systems are based on the complex numbers, Hilbert spaces, linear-unitary time evolution, and the Born rule. In addition, the theorem suggests that by selecting a suitable Hilbert space, together with an appropriate choice of unitary evolution, one can simulate any generalized stochastic system on a quantum computer, thereby potentially opening up an extensive set of novel applications for quantum computing. (shrink)

The brain is considered to be the primary generator and regulator of emotions; however, afferent signals originating throughout the body are detected by the autonomic nervous system (ANS) and brainstem, and, in turn, can modulate emotional processes. During stress and negative emotional states, levels of cardiorespiratory coherence (CRC) decrease, and a shift occurs toward sympathetic dominance. In contrast, CRC levels increase during more positive emotional states, and a shift occurs toward parasympathetic dominance. Te dynamic changes in CRC that accompany (...) different emotions can provide insights into how the activity of the limbic system and afferent feedback manifest as emotions. The authors propose that the brainstem and CRC are involved in important feedback mechanisms that modulate emotions and higher cortical areas. That mechanism may be one of many mechanisms that underlie the physiological and neurological changes that are experienced during pranayama and meditation and may support the use of those techniques to treat various mood disorders and reduce stress. (shrink)

Autism has been defined as a disorder of social cognition, interaction and communication where ritualistic, repetitive behaviors are commonly observed. But how should we understand the behavioral and cognitive differences that have been the main focus of so much autism research? Can high-level cognitive processes and behaviors be identified as the core issues people with autism face, or do these characteristics perhaps often rather reflect individual attempts to cope with underlying physiological issues? Much research presented in this volume will point (...) to the latter possibility, i.e. that people on the autism spectrum cope with issues at much lower physiological levels pertaining not only to Central Nervous Systems (CNS) function, but also to peripheral and autonomic systems (PNS, ANS) (Torres, Brincker, et al. 2013). The question that we pursue in this chapter is what might be fruitful ways of gaining objective measures of the large-scale systemic and heterogeneous effects of early atypical neurodevelopment; how to track their evolution over time and how to identify critical changes along the continuum of human development and aging. We suggest that the study of movement variability—very broadly conceived as including all minute fluctuations in bodily rhythms and their rates of change over time (coined micro-movements (Figure 1A-B) (Torres, Brincker, et al. 2013))—offers a uniquely valuable and entirely objectively quantifiable lens to better assess, understand and track not only autism but cognitive development and degeneration in general. This chapter presents the rationale firstly behind this focus on micro-movements and secondly behind the choice of specific kinds of data collection and statistical metrics as tools of analysis (Figure 1C). In brief the proposal is that the micro-movements (defined in Part I – Chapter 1), obtained using various time scales applied to different physiological data-types (Figure 1), contain information about layered influences and temporal adaptations, transformations and integrations across anatomically semi-independent subsystems that crosstalk and interact. Further, the notion of sensorimotor re-afference is used to highlight the fact that these layered micro-motions are sensed and that this sensory feedback plays a crucial role in the generation and control of movements in the first place. In other words, the measurements of various motoric and rhythmic variations provide an access point not only to the “motor systems”, but also access to much broader central and peripheral sensorimotor and regulatory systems. Lastly, we posit that this new lens can also be used to capture influences from systems of multiple entry points or collaborative control and regulation, such as those that emerge during dyadic social interactions. (shrink)

The potential for Large Language Models (LLMs) to attain technological singularity—the point at which artificial intelligence (AI) surpasses human intellect and autonomously improves itself—is a critical concern in AI research. This paper explores the feasibility of current LLMs achieving singularity by examining the philosophical and practical requirements for such a development. We begin with a historical overview of AI and intelligence amplification, tracing the evolution of LLMs from their origins to state-of-the-art models. We then proposes a theoretical framework to (...) assess whether existing LLM technologies could satisfy the conditions for singularity, with a focus on Recursive Self-Improvement (RSI) and autonomous code generation. We integrate key component technologies, such as Reinforcement Learning from Human Feedback (RLHF) and Direct Preference Optimization (DPO), into our analysis, illustrating how these could enable LLMs to independently enhance their reasoning and problem-solving capabilities. By mapping out a potential singularity model lifecycle and examining the dynamics of exponential growth models, we elucidate the conditions under which LLMs might self-replicate and rapidly escalate their intelligence. We conclude with a discussion of the ethical and safety implications of such developments, underscoring the need for responsible and controlled advancement in AI research to mitigate existential risks. Our work aims to contribute to the ongoing dialogue on the future of AI and the critical importance of proactive measures to ensure its beneficial development. (shrink)

Schröedinger’s question “what is life?” was a real challenge for the scientific community and this still remains as an opened question, because in spite of the important advances in various scientific branches like philosophy, biology, chemistry and physics,, each of them assesses life from its particular point of view to explain the life’ characteristic features, so not a coherent and well structured general model of life was reported. In this paper life is approached from informational perspective, starting from earlier Draganeacu's (...) philosophic concepts, showing that actually life is structured by matter and information. Therefore, it is analyzed carbon-matter properties on the basis of which the living structures are composed, giving rise not only of a considerable number of carbon-based compounds, but serving now beside silicon, as an useful material for micro/nanostructure applications. Such specific properties refers to the high ability of carbon to associate/dissociate in chemical reactions regulated/facilitated by informational (Bit unit) YES/NO bistable mechanisms to form macro/small molecules with complementary properties, reactive info-functional pathways of transduction, relaying, amplification, integration, spreading, modulation, activation and positive/negative feedback reactions, like in the informational microelectronic/microsystems circuits. It is argued that the negentropy invoked earlier in Schrödinger's analysis is a consequence of informational-assisted structuration/organization of the cell and human organism. From the analysis of inter/intra-communication mechanisms in the cell and comparing with the outcomes described by the Informational Model of Human Body, it is deduced that, the living organisms operate on the basis of three main streaming circuits assuring the living functions: (1) the metabolic matter-related circuit; (2) the operative informational circuit; (3) the epigenetic informational circuit for the gradual integration of information in the central informational structure – DNA. It is founded on these bases the Informational Model of the Living Structures, and the Informational System of the Living Structures (ISLS), with similar functions on the entire living scale size, from unitary to multicellular living structures, composed by seven informational systems, namely [CASI (center of acquisition and storing of information), CDC (center of decision and command), IRSS (info-reactive sentient system), MIS (maintenance info-system), GTS (genetic transmission system), IGG (info-genetic generator) and IC (info-connection)]ISLS, and are identified the specific functions of each of them. The living structures operate thus like self-“polarized" bipolar info-matter informational devices by means of the stand-by metabolic matter-related circuit, and react/respond to the external/internal informational stimuli, which modulate their functionality, returning an external reaction signal (“attitude"), for adaptation and survival. (shrink)

The abstract basis of modern computation is the formal description of a finite state machine, the Universal Turing Machine, based on manipulation of integers and logic symbols. In this contribution to the discourse on the computer-brain analogy, we discuss the extent to which analog computing, as performed by the mammalian brain, is like and unlike the digital computing of Universal Turing Machines. We begin with ordinary reality being a permanent dialog between continuous and discontinuous worlds. So it is with (...) computing, which can be analog or digital, and is often mixed. The theory behind computers is essentially digital, but efficient simulations of phenomena can be performed by analog devices; indeed, any physical calculation requires implementation in the physical world and is therefore analog to some extent, despite being based on abstract logic and arithmetic. The mammalian brain, comprised of neuronal networks, functions as an analog device and has given rise to artificial neural networks that are implemented as digital algorithms but function as analog models would. Analog constructs compute with the implementation of a variety of feedback and feedforward loops. In contrast, digital algorithms allow the implementation of recursive processes that enable them to generate unparalleled emergent properties. We briefly illustrate how the cortical organization of neurons can integrate signals and make predictions analogically. While we conclude that brains are not digital computers, we speculate on the recent implementation of human writing in the brain as a possible digital path that slowly evolves the brain into a genuine (slow) Turing machine. (shrink)

Purpose. Our study aims at developing a conceptual model of transdisciplinary synthesis of philosophical-anthropological, sociopolitical and epistemological aspects of co-evolution of the scientific and technical designs of High Hume class and the socio-cultural / political context in the process of anthropo-socio-cultural genesis. The relevance of the topic is justified by the technologization of all spheres of human existence and the emergence of High Hume class technologies, which can be called technology-driven equally. As a result, the concepts of "bio-power" and "biopolitics" (...) have become ones of the most frequently mentioned in modern philosophical and anthropological discourse and attract increasing attention of philosophers, sociologists, and, in the last decadecades, experts in the field of practical political science and economics (Foucault, Agamben, Žižek, Kebnik, Nadesan, etc.). Theoretical basis. It is problem-theoretical research; We synthesize the results of our publications in recent years. We proceed from the fact that the main question of the informational phase of the development of a technogenic civilization lies in the rationalization and technologization of the evolutionary process, i.e. in the removal of the fundamental ontological antinomy “Evolution versus Reasonable Design”, as a result for modern neoliberal political democracy, biopower and its theoretical understanding (biopolitics) are effective tools and technologies to form of optimal trends of the global evolutionary process, in the framework of this ideological system. We have chosen the comparative conceptual analysis combining with the results of the content analysis of Web publications by the main method of the study. Originality of the research is in the fact that the central core of such a model is the use of a conceptual and terminological apparatus for describing the mechanisms of the progressive evolution of complex systems, known as the “triple spiral” by Ledeisdorf-Itskovich. This allowed us to integrate the bio-power phenomenon into the general scheme of a stable evolutionary strategy of a technogenic civilization. The conclusions. We justified the transformation of biopolitics into the main factor in the global evolution of self-organizing human-sized systems, including the biosphere as a whole. This is achieved through the creation of a specific (bio) ethical system of imperatives and the activities of individuals in relation to themselves and other agents of social actions. Bioethics with a trail of associated conceptual areas (biosociology, bioeconomics, biohistory, etc.) turned out to be the only rationalized regulator of the process of biological and sociocultural evolution. The triple spiral biotechnology – bioeconomy – bioenergy as the material substance of the life of technological civilization is reflected in the ideal world as a triad of bioethics – biosociology – biopolitics. Both triads form closed cycles of evolutionary transformations that transmit and amplify the initial momentum of transformations on each other through a cascade mechanism with positive feedback. (shrink)

Let us start by some general definitions of the concept of complexity. We take a complex system to be one composed by a large number of parts, and whose properties are not fully explained by an understanding of its components parts. Studies of complex systems recognized the importance of “wholeness”, defined as problems of organization (and of regulation), phenomena non resolvable into local events, dynamics interactions in the difference of behaviour of parts when isolated or in higher configuration, etc., in (...) short, systems of various orders (or levels) not understandable by investigation of their respective parts in isolation. In a complex system it is essential to distinguish between ‘global’ and ‘local’ properties. Theoretical physicists in the last two decades have discovered that the collective behaviour of a macro-system, i.e. a system composed of many objects, does not change qualitatively when the behaviour of single components are modified slightly. Conversely, it has been also found that the behaviour of single components does change when the overall behaviour of the system is modified. There are many universal classes which describe the collective behaviour of the system, and each class has its own characteristics; the universal classes do not change when we perturb the system. The most interesting and rewarding work consists in finding these universal classes and in spelling out their properties. This conception has been followed in studies done in the last twenty years on second order phase transitions. The objective, which has been mostly achieved, was to classify all possible types of phase transitions in different universality classes and to compute the parameters that control the behaviour of the system near the transition (or critical or bifurcation) point as a function of the universality class. This point of view is not very different from the one expressed by Thom in the introduction of Structural Stability and Morphogenesis (1975). It differs from Thom’s program because there is no a priori idea of the mathematical framework which should be used. Indeed Thom considers only a restricted class of models (ordinary differential equations in low dimensional spaces) while we do not have any prejudice regarding which models should be accepted. One of the most interesting and surprising results obtained by studying complex systems is the possibility of classifying the configurations of the system taxonomically. It is well-known that a well founded taxonomy is possible only if the objects we want to classify have some unique properties, i.e. species may be introduced in an objective way only if it is impossible to go continuously from one specie to another; in a more mathematical language, we say that objects must have the property of ultrametricity. More precisely, it was discovered that there are conditions under which a class of complex systems may only exist in configurations that have the ultrametricity property and consequently they can be classified in a hierarchical way. Indeed, it has been found that only this ultrametricity property is shared by the near-optimal solutions of many optimization problems of complex functions, i.e. corrugated landscapes in Kauffman’s language. These results are derived from the study of spin glass model, but they have wider implications. It is possible that the kind of structures that arise in these cases is present in many other apparently unrelated problems. Before to go on with our considerations, we have to pick in mind two main complementary ideas about complexity. (i) According to the prevalent and usual point of view, the essence of complex systems lies in the emergence of complex structures from the non-linear interaction of many simple elements that obey simple rules. Typically, these rules consist of 0–1 alternatives selected in response to the input received, as in many prototypes like cellular automata, Boolean networks, spin systems, etc. Quite intricate patterns and structures can occur in such systems. However, what can be also said is that these are toy systems, and the systems occurring in reality rather consist of elements that individually are quite complex themselves. (ii) So, this bring a new aspect that seems essential and indispensable to the emergence and functioning of complex systems, namely the coordination of individual agents or elements that themselves are complex at their own scale of operation. This coordination dramatically reduces the degree of freedom of those participating agents. Even the constituents of molecules, i.e. the atoms, are rather complicated conglomerations of subatomic particles, perhaps ultimately excitations of patterns of superstrings. Genes, the elementary biochemical coding units, are very complex macromolecular strings, as are the metabolic units, the proteins. Neurons, the basic elements of cognitive networks, themselves are cells. In those mentioned and in other complex systems, it is an important feature that the potential complexity of the behaviour of the individual agents gets dramatically simplified through the global interactions within the system. The individual degrees of freedom are drastically reduced, or, in a more formal terminology, the factual space of the system is much smaller than the product of the state space of the individual elements. That is one key aspect. The other one is that on this basis, that is utilizing the coordination between the activities of its members, the system then becomes able to develop and express a coherent structure at a higher level, that is, an emergent behaviour (and emergent properties) that transcends what each element is individually capable of. (shrink)

The extended dual-aspect monism framework of consciousness, based on neuroscience, consists of five components: (1) dual-aspect primal entities; (2) neural-Darwinism: co-evolution and co-development of subjective experiences (SEs) and associated neural-nets from the mental aspect (that carries the SEs/proto-experiences (PEs) in superposed and unexpressed form) and the material aspect (mass, charge, spin and space-time) of fundamental entities (elementary particles), respectively and co-tuning via sensorimotor interaction; (3) matching and selection processes: interaction of two modes, namely, (a) the non-tilde mode that is the (...) material and mental aspect of cognition (memory and attention) related feedback signals in a neural-network, which is the cognitive nearest past approaching towards present; and (b) the tilde mode that is the material and mental aspect of the feed forward signals due to external environmental input and internal endogenous input, which is the nearest future approaching towards present and is a entropy-reversed representation of non-tilde mode; (4) the segregation and integration of information, and (5) the necessary ingredients of SEs (such as wakefulness, attention, re-entry, working memory, stimulus at or above threshold level, and neural-net PEs). This framework leads to structural and functional coherence between the mind and the brain, bridges the explanatory gap (the gap between SEs and their neural-correlates), and leads to our mundane subjective experiences. This extended dual-aspect monism (eDAM) framework (Vimal, 2008, 2010, 2013, 2015a, 2015b) could be the fundamental basis of various religions and philosophies. This is a Western perspective. On the other hand, Eastern perspectives emphasize the practical methods for achieving altered experience at samadhi state. An important corollary of these methods (such as yogic method) is the sublimation of negative aspects of seven groups of self-protective energy system (desire, anger, ego, greed, attachment, jealousy, and selfish-love) into their positive aspects. Their negative aspects create war and suffering, whereas their positive aspects advance science and technology, family values, peace, and happiness. Here, the Western perspective framework is extended to include the concepts of the sublimation process to encompass Eastern perspectives. The four elements (war, suffering, peace, and happiness) are ubiquitous in both space and time because they are essential contributors to the variations for natural selection in our evolutionary system. The sublimation process optimizes the system: minimizes war and suffering, maximizes peace and happiness, and enhances family values and individual progress. This is consistent with both Eastern and Western perspectives. (shrink)

Climatology is a paradigmatic complex systems science. Understanding the global climate involves tackling problems in physics, chemistry, economics, and many other disciplines. I argue that complex systems like the global climate are characterized by certain dynamical features that explain how those systems change over time. A complex system's dynamics are shaped by the interaction of many different components operating at many different temporal and spatial scales. Examining the multidisciplinary and holistic methods of climatology can help us better understand the nature (...) of complex systems in general. -/- Questions surrounding climate science can be divided into three rough categories: foundational, methodological, and evaluative questions. "How do we know that we can trust science?" is a paradigmatic foundational question (and a surprisingly difficult one to answer). Because the global climate is so complex, questions like "what makes a system complex?" also fall into this category. There are a number of existing definitions of `complexity,' and while all of them capture some aspects of what makes intuitively complex systems distinctive, none is entirely satisfactory. Most existing accounts of complexity have been developed to work with information-theoretic objects (signals, for instance) rather than the physical and social systems studied by scientists. -/- Dynamical complexity, a concept articulated in detail in the first third of the dissertation, is designed to bridge the gap between the mathematics of contemporary complexity theory (in particular the formalism of "effective complexity" developed by Gell-Mann and Lloyd [2003]) and a more general account of the structure of science generally. Dynamical complexity provides a physical interpretation of the formal tools of mathematical complexity theory, and thus can be used as a framework for thinking about general problems in the philosophy of science, including theories, explanation, and lawhood. -/- Methodological questions include questions about how climate science constructs its models, on what basis we trust those models, and how we might improve those models. In order to answer questions about climate modeling, it's important to understand what climate models look like and how they are constructed. Climate model families are significantly more diverse than are the model families of most other sciences (even sciences that study other complex systems). Existing climate models range from basic models that can be solved on paper to staggeringly complicated models that can only be analyzed using the most advanced supercomputers in the world. I introduce some of the central concepts in climatology by demonstrating how one of the most basic climate models might be constructed. I begin with the assumption that the Earth is a simple featureless blackbody which receives energy from the sun and releases it into space, and show how to model that assumption formally. I then gradually add other factors (e.g. albedo and the greenhouse effect) to the model, and show how each addition brings the model's prediction closer to agreement with observation. After constructing this basic model, I describe the so-called "complexity hierarchy" of the rest of climate models, and argue that the sense of "complexity" used in the climate modeling community is related to dynamical complexity. -/- With a clear understanding of the basics of climate modeling in hand, I then argue that foundational issues discussed early in the dissertation suggest that computation plays an irrevocably central role in climate modeling. "Science by simulation" is essential given the complexity of the global climate, but features of the climate system--the presence of non-linearities, feedback loops, and chaotic dynamics--put principled limits on the effectiveness of computational models. This tension is at the root of the staggering pluralism of the climate model hierarchy, and suggests that such pluralism is here to stay, rather than an artifact of our ignorance. Rather than attempting to converge on a single "best fit" climate model, we ought to embrace the diversity of climate models, and view each as a specialized tool designed to predict and explain a rather narrow range of phenomena. Understanding the climate system as a whole requires examining a number of different models, and correlating their outputs. This is the most significant methodological challenge of climatology. -/- Climatology's role contemporary political discourse raises an unusually high number of evaluative questions for a physical science. The two leading approaches to crafting policy surrounding climate change center on mitigation (i.e. stopping the changes from occurring) and adaptation (making post hoc changes to ameliorate the harm caused by those changes). Crafting an effective socio-political response to the threat of anthropogenic climate change, however, requires us to integrate multiple perspectives and values: the proper response will be just as diverse and pluralistic as the climate models themselves, and will incorporate aspects of both approaches. I conclude by offering some concrete recommendations about how to integrate this value pluralism into our socio-political decision making framework. (shrink)

The brain is composed of electrically excitable neuronal networks regulated by the activity of voltage-gated ion channels. Further portraying the molecular composition of the brain, however, will not reveal anything remotely reminiscent of a feeling, a sensation or a conscious experience. In classical physics, addressing the mind–brain problem is a formidable task because no physical mechanism is able to explain how the brain generates the unobservable, inner psychological world of conscious experiences and how in turn those conscious experiences steer the (...) underlying brain processes toward desired behavior. Yet, this setback does not establish that consciousness is non-physical. Modern quantum physics affirms the interplay between two types of physical entities in Hilbert space: unobservable quantum states, which are vectors describing what exists in the physical world, and quantum observables, which are operators describing what can be observed in quantum measurements. Quantum no-go theorems further provide a framework for studying quantum brain dynamics, which has to be governed by a physically admissible Hamiltonian. Comprising consciousness of unobservable quantum information integrated in quantum brain states explains the origin of the inner privacy of conscious experiences and revisits the dynamic timescale of conscious processes to picosecond conformational transitions of neural biomolecules. The observable brain is then an objective construction created from classical bits of information, which are bound by Holevo’s theorem, and obtained through the measurement of quantum brain observables. Thus, quantum information theory clarifies the distinction between the unobservable mind and the observable brain, and supports a solid physical foundation for consciousness research. (shrink)

The essay brings a summation of human efforts seeking to understand our existence. Plato and Kant & cognitive science complete reduction of philosophy to a neural mechanism, evolved along elementary Darwinian principles. Plato in his famous Cave Allegory explains that between reality and our experience of it there exists a great chasm, a metaphysical gap, fully confirmed through particle-wave duality of quantum physics. Kant found that we have two kinds of perception, two senses: By the spatial outer sense we perceive (...) phenomena, objects in space. Our temporal inner sense lets us perceive our inner state, noumena . Kant's two senses are fully confirmed through bilateral brain duality of cognitive science. The bilateral brain serves inner, temporal sense, logic & noumena in the left hemisphere. The right brain half is for the outer, spatial sense, geometry & phenomena. We form a whole system, a bilateral interior cosmos, a kind of world model, expressing what may lie beyond the metaphysical gap. In the right brain we build a phenomenal cosmos, to resemble the outer environment. In the brain's left hemisphere a noumenal cosmos, a model of our private world including Saint Teresa of Avila's castillo interior. The cosmos is regularly updated with novel sense data integrated into our memory banks. This was recognized early by Helmholtz (1860s). Our lives, health & well-being depend on us keeping our interior cosmos in good order. This used to be seen as saving one's precious soul from perdition. While we endeavour to keep our phenomenal cosmos neat & orderly by protecting the environment from harm, our noumenal cosmos to be livable requires us to engage in ethical conduct. This bilateral cosmos is responsible for our common sense judgment power, that we depend on for being able to lead a good & benign life. The 200 million neurons of BA10 in the prefrontal lobe have global access to the interior cosmos, & apply massive feedback to identify environmental conditions rapidly. The global access also gives conscious presence of the individual to itself, all that is present in the interior cosmos, for total freedom of action. In the left brain private ego, we are guarded by faith in divine mercy, & guided to choose the best course of action, able to survive under the most adverse conditions. For this, we receive directions from the Holy Ghost in Saint Teresa's castillo interior. (shrink)

In this study, the performance improvement of a payload angle deflection of a gantry crane has been studied and simulated using MATLAB/Simulink toolbox successfully. H2 optimal and observer based controllers has been used to minimize the payload angular deflection by controlling the trolley position. The gantry crane has been compared with the proposed controllers to track the reference trolley position using step and sine wave signals and a promising results have been achieved.

In this paper, I argue that the ecological approach to perception provides resources to overcome the causal argument against disjunctivism. According to the causal argument, since the brain states that proximally cause the perceptual experience and the corresponding hallucinatory one can be of the same type, there would be no good reason to reject that the perceptual experience and the corresponding hallucinatory experience have fundamentally the same nature. Disjunctivism concerning the nature of the experience would then be false. I identify (...) three assumptions that support the causal argument: the indistinguishability assumption, the linearity assumption, and the duplication assumption. According to the ecological approach to disjunctivism, these assumptions should be rejected, opening up room for a version of disjunctivism that I call 'Ecological Disjunctivism'. Perceptual episodes are extended over time and are supervenient to the organism-environment system. They can be distinguished from the 'corresponding' hallucinations because the former results from a controlled process of attunement to the environment, whereas hallucinations are passive and insensible to the exploratory activities of the perceptual system. Finally, ecological disjunctivism, since it is immune to the causal argument, is more advantageous than negative and positive disjunctivism. (shrink)

OBJETIVO -/- O estudante de Zootecnia e de Veterinária, quando se depara com a produção animal, um dos pilares importantes é a reprodução, uma vez que é a perpetuação da espécie, seja para gerar filhas de uma vaca campeã em produção leiteira e de um touro com rusticidade e com aptidão produtiva de corte, ou mesmo para reposição de um plantel, o mesmo deve estar consciente de que esse ramo é de extrema responsabilidade, já que estará intimamente lidando com a (...) vida e com um investimento que pode gerar lucros em demasia para a propriedade ou, se mal feito o manejo da reprodução, trazer sérios transtornos para a mesma. -/- Nesse trabalho, o estudante revisará os sucessos da puberdade e estacionalidade reprodutiva relacionando-os com os processos endócrinos e os fatores que afetam sua manifestação como os nutricionais, para compreender a maneira ao qual podem ser manipuladas. -/- -/- • _____INTRODUÇÃO -/- A puberdade marca o início da vida reprodutiva do animal, permitindo integrar o indivíduo ao seu ciclo produtivo. A estacionalidade é uma característica de adaptação que algumas espécies desenvolveram para fazer garantir a eficiência da reprodução e a sobrevivência dos filhotes. -/- -/- • _____PUBERDADE -/- A puberdade é atingida quando o animal é capaz de produzir e liberar gametas viáveis e funcionais (férteis). Na fêmea esse fato ocorre na primeira ovulação, que geralmente coincide com a manifestação do comportamento do cio; e nos machos durante a primeira ejaculação com espermatozoides viáveis. -/- Do ponto de vista da produção animal, puberdade prematura ou precoce, é importante para poder permitir a incorporação dos animais ao ciclo produtivo o mais rapidamente possível. No caso de touros holandeses, por exemplo, é desejável que produzam sêmen precocemente para incorporá-los a prova de progênie; nas fêmeas, entretanto, deve-se considerar que nem sempre é conveniente usar o primeiro ciclo ou cio para reprodução. É o caso das marrãs (porcas primíparas), onde é benéfico esperar até o segundo ou terceiro estro para aumentar o tamanho da ninhada. Também pode ser vantajoso esperar que o indivíduo alcance sua maturidade sexual, que ocorre quando a fêmea consegue se reproduzir sem sofrer efeitos adversos. A ovelha nascida na primavera, por exemplo, pode engravidar no outono seguinte e dar à luz no primeiro ano de vida, mas seu crescimento pode ser afetado; o mesmo ocorre com a novilha, em que o acasalamento precoce pode promover distorcia por falta de desenvolvimento pélvico. -/- A puberdade é um processo gradual e está intimamente relacionada à taxa de crescimento e ao metabolismo energético. O recém-nascido usa energia para funções vitais, principalmente termorregulação; esse feito se deve ao fato de os jovens possuírem uma superfície corporal muito elevada em relação ao seu volume. Durante o desenvolvi-mento subsequente dos tecidos também há prioridade no uso de nutrientes, que inicialmente favorecem o desenvolvimento do tecido ósseo e muscular, e uma vez que estes atingem determinado tamanho de acordo com as condições genéticas do indivíduo, inicia-se o desenvolvimento do tecido adiposo, que é indicativa de um reservatório de energia. É importante ressaltar que existe uma interação entre a genética e o meio ambiente, de forma que o potencial genético só será expresso se o meio ambiente for favorável. -/- Para que a ovulação ocorra, é necessário considerar o funcionamento do eixo hipotálamo-hipófise-gonodal. O aumento da frequência pulsátil do GnRH hipotalâmico e em consequência do LH hipofisário provoca a maturação do folículo em nível gonodal, o que aumenta a produção de estrógenos. O aumento dos estrogênios causa, por feedback positivo no hipotálamo, a liberação do pico pré-ovulatório de LH e, consequentemente, a ovulação. Na fase pré-púbere, a frequência dos pulsos de GnRH e LH é muito baixa e insuficiente para provocar a maturação folicular, pois o hipotálamo é inibido e, portanto, não ocorre ovulação. -/- A geração pulsátil de GnRH no momento reprodutivo adequado para desencadear o início da puberdade depende de uma rede neural complexa que, além dos neurônios GnRH, inclui outros neurônios e células da glia; ele também integra vários sinais internos e externos para o corpo. A morfologia dos neurônios GnRH também é única, uma vez que seus dendritos também podem funcionar como axônios, dando-lhes uma função distinta. A geração de pulsos também indica a necessidade de sincronização entre subpopulações de neurônios GnRH, que, acima de tudo, parece ser extrínseca a esses neurônios e envolve múltiplos hormônios e neurotransmissores -/- Se dois níveis de conexões aferentes são considerados, estima-se que cada neurônio de GnRH pode ser conectado a cerca de cinco milhões de outros neurônios; milhares de genes, então, podem estar envolvidos no processo da puberdade. A importância funcional e hierárquica de cada um desses genes no controle dos neurônios GnRH, juntamente com outros fatores neuronais e gliais, pode diferir entre as espécies. Existem, no entanto, componentes fundamentais que parecem ser comuns a todos os mamíferos e que se situam nos níveis hierárquicos mais elevados, ajudando a compreender a progressão do processo puberal. Assim, todas as espécies de mamíferos estudadas, por exemplo, têm aglomerados de neurônios kisspeptinérgicos (que secretam kisspeptina), envolvidos na regulação da secreção tônica e secreção cíclica de GnRH, que também se classifica como o elemento mais alto na hierarquia desse complexo neuronal após considerar os neurônios GnRH. -/- Sabe-se que o eixo hipotálamo-hipofisário-gonodal está ativo desde as primeiras fases da vida do indivíduo, mesmo antes do nascimento em certas espécies. A secreção de GnRH, no entanto, é suprimida mais tarde no desenvolvimento e permanece dessa forma até o período pré-púbere, quando será reativada gradualmente. -/- Por várias décadas, a supressão e reinicialização dos pulsos de GnRH foi atribuída a uma hipótese conhecida como teoria gonadostat que afirma que o centro tônico do hipotálamo é inibido devido à sua sensibilidade ao mecanismo de feedback negativo dos esteroides gonodais, é aumentado; portanto, o GnRH e a consequente secreção de gonadotrofinas (FSH e LH) são insuficientes para a ocorrência da maturação folicular e espermatogênese. Essa sensibilidade diminui progressivamente à medida que a puberdade se aproxima. -/- Sabe-se agora que existem fatores não gonodais que agem em paralelo com os esteroides para mediar mudanças no feedback negativo que também são específicos da espécie. -/- Na fêmea, o centro gerador de pulso cíclico também deve ser considerado, o qual é responsável por iniciar a primeira ovulação. O centro cíclico é composto por uma segunda subpopulação de neurônios GnRH que é reativada por meio de uma complexa interação entre vários sistemas neuronais inibitórios (que devem reduzir progressiva-mente sua influência) e outros sistemas excitatórios, que, por sua vez, operam por meio de diferentes neurotransmissores, como o ácido γ-amino-butírico (GABA) e seus receptores, glutamato, óxido nítrico e neuropeptídio Y (NPY). Esses fatores, juntamente com as alterações morfológicas observadas nos neurônios do GnRH à medida que a puberdade se aproxima, e com as interações e sinais aferentes das células gliais, levam a um padrão de progressão linear que culminará na reativação do centro cíclico. Esse processo era conhecido anteriormente como teoria da maturação central e faz parte das mudanças que configuram o processo para chegar à puberdade. A elevação nas concen-trações de estradiol subsequente à reativação gradual do centro gerador de pulso tônico GnRH provavelmente permitirá a maturação final do centro cíclico. -/- A forma como cada organismo estabelece o momento certo para iniciar as mudanças que levam à puberdade é conhecido; a existência de algum mecanismo neurobiológico que constitui um relógio interno pode ser considerada. No entanto, esse mecanismo afetaria principalmente o desenvolvimento neuronal no nível central; também seria difícil compará-lo com a maneira pela qual fatores externos ao indivíduo afetam o início da puberdade. Nessa perspectiva, um sistema que permita receber informações completas sobre o crescimento e desenvolvimento do indivíduo poderia ser mais prático. Os mediadores desse sistema incluem o hormônio do crescimento, IGF-I, leptina e outros substratos metabólicos. A leptina em particular, que sinaliza as reservas de tecido adiposo, é um dos elementos mais importantes e, embora não determine quando começa a puberdade, se atua como fator permissivo para que o processo progrida, uma vez que excede um nível limite. A consideração do estágio de desenvolvimento do animal para o início da puberdade era anteriormente conhecida como o peso corporal crítico ou teoria do lipostato. É importante considerar que as três teorias mencionadas não são exclusivas. -/- O mecanismo da puberdade nos machos é semelhante ao já descrito; entretanto, deve-se lembrar que no macho o centro cíclico não está ativo. À medida que a puberdade se aproxima, o crescimento testicular é desencadeado e, em ruminantes e suínos, o pênis que estava preso à mucosa prepucial é gradualmente liberado. -/- -/- • _____FATORES QUE INFLUENCIAM A PUBERDADE -/- Os animais podem manifestar a puberdade de três formas diferentes. Pode ser tardia e o animal demorar para estar apto a reprodução; precoce e o animal entrar na vida reprodutiva antes do esperado ou pode ser normal e o animal estar com boa conformação e idade. Para tanto, alguns fatores podem interferir à manifestação da puberdade pelos animais como a genética, idade e peso, nutrição, fotoperíodo e o próprio manejo adotado. -/- -/- Genética -/- O genótipo afeta a idade da puberdade, pois algumas raças são anteriores a outras. Nos bovinos, as raças europeias atingem a puberdade antes dos zebuínos, isto é, uma novilha ou novilho da raça holandesa atinge a puberdade primeiro que os animais da mesma idade e do mesmo peso da raça nelore, por exemplo. -/- Da mesma forma, as porcas da raça chinesa Meishan atingem a puberdade por volta dos 115 dias de idade, metade da idade das raças brancas. As ovelhas de raças de corte, da mesma forma, são mais precoces que os produtores de lã. As raças pequenas, da mesma forma, são geralmente mais precoces, pelo menos em bovinos (jersey x guzerá) e em caninos. Os híbridos, por outro lado, apresentam puberdade mais precoce que os puros, devido ao efeito da heterose. Por este motivo, em certas espécies são utilizadas linhas híbridas. -/- -/- Idade e peso -/- A tabela 1 mostra a idade média de início da puberdade em espécies domésticas. O peso vivo (PV) adulto é mais relevante para a idade na puberdade nos ruminantes, enquanto em suínos é menos decisivo. A tabela também apresenta a porcentagem de peso corporal necessária para a puberdade ocorrer de forma natural. -/- -/- Tabela 1: Idade e peso a puberdade das espécies domésticas -/- Espécie -/- Fêmea (meses) -/- Macho (meses) -/- PV adulto (%) -/- Gado holandês -/- 11 (8-15) -/- 11 (7-18) -/- 30-40 -/- Gado brahman -/- 19 -/- 17 -/- 45-60 -/- Caprinos e ovinos -/- 7 (4-14) -/- 7 (6-9) -/- 40-60 -/- Suínos -/- 6 (5-7) -/- 7 (5-8) -/- 75 -/- Equinos -/- 18 (12-19) -/- 14 (10-24) -/- - -/- Caninos -/- 12 (6-24) -/- 9 (5-12) -/- - -/- Felinos -/- 8 (4-12) -/- 9 (8-10) -/- - -/- Fonte: VALENCIA, 2018. -/- Nutrição -/- Como a puberdade está relacionada à taxa de crescimento, os animais que recebem uma nutrição adequada e balanceada apresentarão puberdade em uma idade mais jovem, ou seja, mais precocemente; ao contrário, a puberdade será tardia nos animais que sofreram restrição alimentar, que estão desnutridos ou que tiveram seu crescimento afetado por doenças infecciosas ou parasitárias. A superalimentação também não é recomendada, pois pode alterar tanto os sinais que são recebidos pelo hipotálamo quanto sua resposta a eles. -/- Logo, o manejo alimentar adotado deve estar de acordo com as normas estabeleci-das pelos especialistas na área, principalmente no tocante as exigências nutricionais que devem servir de regra na propriedade. Sendo assim, os animais entrarão em puberdade com as taxas de alta qualidade o que afetará positivamente na prole futura e dará retorno lucrativo ao proprietário. -/- -/- Época do ano (Fotoperíodo) -/- Em fêmeas de espécies sazonais, como ovelhas e cabras, existem certos requisitos de fotoperíodo que devem ser atendidos para que a puberdade ocorra. Nessas espécies, um período de exposição a dias longos é necessário, seguido por outro de exposição a dias curtos. Na verdade, os cordeiros e cabritos nascidos fora da estação, mesmo que tenham atingido o peso necessário, terão que esperar até o outono seguinte (a estação reprodutiva) para atingir a puberdade. Os machos, por outro lado, não estão sujeitos a essas limitações nos requisitos fotoperiódicos para apresentar a puberdade. -/- Em novilhas nascidas no outono, por outro lado, a puberdade ocorre antes de um ano de idade, no verão seguinte ou no início do outono, mais cedo do que nas nascidas na primavera, devido à exposição a longos dias durante os primeiros seis meses do ano após seu nascimento aceleram seu crescimento. Em gatos, o aumento do fotoperíodo também acelera o início da puberdade. -/- Em ovelhas e novilhas, a primeira ovulação que ocorre ao entrar na puberdade é silenciosa; ou seja, não é acompanhada de sinais comportamentais de cio como a micção frequente, inchamento da vulva, uma montando a outra e deixando-se montar etc., pois para que esse comportamento se manifeste, o sistema nervoso necessita de uma pré-sensibilização com progesterona que não estará presente até o próximo ciclo, após o desenvolvimento do corpo lúteo vindo desta primeira ovulação. -/- -/- Sociossexual -/- A interação de indivíduos da mesma espécie ou a presença ou ausência de sinais de bioestimulação, como feromônios, pode afetar o período de puberdade. A puberdade, por exemplo, é atrasada em porcas criadas individualmente em comparação com porcas criadas em grupo. Além disso, na porca, ovelha e cabra, a exposição ao macho estimula as fêmeas e a puberdade aparece mais precocemente. -/- -/- Manejo -/- Certas práticas de manejo podem acelerar a puberdade, especialmente no período pré-púbere. Em porcas próximas à puberdade, por exemplo, o estresse causado por procedimentos, como o transporte de um local para outro ou a exposição ao macho, faz com que apareça o estro em torno de sete dias após a realização do manejo mencionado. -/- -/- • _____ESTACIONALIDADE REPRODUTIVA -/- A estacionalidade ou sazonalidade reprodutiva é uma estratégia evolutiva que se desenvolveu em algumas espécies; tende a tornar a reprodução mais eficiente. Nos países de latitudes distantes do equador, o objetivo é que as crias nasçam na primavera, época do ano mais favorável, graças à abundância de alimentos e às amenas condições climáticas. No caso da ovelha, cuja gestação dura cinco meses, para que os partos ocorram na primavera, ela deve engravidar no outono (figura 1), quando os dias são curtos; enquanto a égua, tendo uma gestação de aproximadamente 11 meses, deve conceber na primavera, quando os dias são longos; assim, o parto ocorrerá na primavera do ano seguinte (figura 2). -/- -/- Figura 1: Esquema ilustrativo da estacionalidade reprodutiva na espécie ovina. Fonte: PIRES et al., 2011. -/- -/- Esta característica evolutiva desenvolvida pela seleção natural na maioria das espécies silvestres e ainda é conservado por algumas espécies domésticas, como ovelhas, cabras, cavalos e gatos. Em bovinos e suínos, ao contrário, a domesticação levou à perda quase total da estacionalidade reprodutiva. -/- A estacionalidade reprodutiva é codificada nos genes; significa então que a seleção natural favoreceu a propagação de genes que permitiam acoplar a hora do nascimento com a melhor época do ano, por isso passou a ser considerada um método anticoncepcional natural. -/- -/- Figura 2: ciclo reprodutivo anual em espécies estacionais; onde são apresentados os períodos de gestação e a forma como se agrupam os nascimentos, independentemente da época reprodutiva da espécie, em vermelho as fêmeas estão apresentando estro ou cio. Fonte: VALENCIA, 2018. -/- -/- Fotoperíodo -/- Para sincronizar o período fértil com a época mais favorável do ano, a maioria das espécies sazonais usa o fotoperíodo (quantidade de luz diária ao longo do ano). -/- Este sinal ambiental é seguro, confiável e se repete a cada ano. Ovinos e caprinos se reproduzem na época do ano em que os dias são curtos e os equinos quando são longos. O grau de sazonalidade depende da origem da raça. As raças nativas de países localizados em latitudes elevadas (> 50°,ovelhas: soay, blackface, suffolk; cabras: saanen, alpino francês, toggenburg; equinos: puro-sangue, hanoveriano) terão uma estacionalidade mais acentuada do que as latitudes menores ou mediterrâneas (ovelhas: merino; cabras: murciana granadina; equinos: quarto de milha). Também existem raças de latitudes próximas ao Equador cuja estacionalidade é baixa ou nula (ovelhas: raças de pelo, crioulas; cabras: raças africanas e asiáticas) (tabela 2). -/- Para a maioria das raças de ovinos e caprinos, a estação reprodutiva começa no final do verão e início do outono; caracteriza-se pela apresentação de ciclos estrais sucessivos, e termina no final do inverno, quando se inicia o anestro, que se caracteriza pela ausência de ovulação. Nos equinos, ocorre o contrário, uma vez que a estação reprodutiva ocorre na primavera e no verão. -/- -/- Tabela 2: Relação entre a origem da raça e o grau de estacionalidade ou sazonalidade -/- Espécie -/- Alta -/- Média -/- Baixa -/- Ovinos -/- Suffolk, raças britânicas de lã e corte -/- Merino -/- Pelibuey, crioulas -/- Caprinos -/- Saanen, alpino, toggenburg -/- Murciana granadina -/- Crioula -/- Equinos -/- Puro-sangue, hanoveriano, quarto de milha -/- - -/- Crioula, burros -/- Fonte: VALENCIA, 2018. -/- -/- Mecanismo neuroendócrino da estacionalidade -/- Durante o período de anestro, o fotoperíodo exerce efeito inibitório sobre o centro tônico do GnRH no hipotálamo, diminuindo a frequência de pulso. Consequentemente, a pulsatilidade do LH também diminui, que agora é incapaz de induzir a maturação folicular, o aumento dos estrogênios, o pico pré-ovulatório de LH e, portanto, a ovulação. -/- Isso ocorre porque durante o anestro a sensibilidade do hipotálamo ao mecanismo de feedback negativo dos estrogênios e de outros fatores de origem não gonodal é aumentada. Ao aproximar-se da estação reprodutiva, a sensibilidade hipotalâmica diminui e o aumento da pulsatilidade do GnRH causa as mudanças que culminam na ovulação. Portanto, o mecanismo endócrino do anestro estacional é semelhante ao do anestro pré-púbere e de alguns outros tipos de anestro. -/- A estacionalidade é um bom exemplo da interação entre o meio ambiente e o sistema neuroendócrino, pois o organismo é capaz de traduzir um sinal externo ambiental, como o fotoperíodo, em um sinal hormonal interno, que neste caso é a melatonina. -/- A glândula pineal secreta melatonina durante as horas de escuridão. Os animais sazonais apresentam um ritmo reprodutivo endógeno, que é regulado por janelas de fotossensibilidade, determinadas por mudanças na duração do dia. O sinal luminoso é captado pela retina e conduzido, via nervo, pelo trato retino-hipotalâmico até o núcleo supraquiasmático, que funciona como o relógio biológico do corpo. Daí o sinal viaja para o núcleo para-ventricular, depois para o gânglio cervical e, finalmente, para a glândula pineal, que responde secretando melatonina (figura 3). -/- Nas ovelhas, a estação reprodutiva começa quando a duração do dia diminui e, naturalmente, a noite aumenta; na égua, ocorre quando os dias se alongam. -/- A primavera não é necessariamente a melhor época do ano em todas as regiões do globo. Nas latitudes tropicais, a primavera coincide com a seca e não com a abundância de forragem, aspecto a ser levado em consideração ao programar a reprodução. -/- Outro ponto importante a considerar é que as raças europeias sazonais mantêm sua estacionalidade no Brasil. -/- -/- Figura 3: Mecanismo do fotoperíodo em ovinos e a melatonina. Fonte: HAFEZ, 2004. -/- -/- Estacionalidade no macho -/- O macho é menos afetado que a fêmea pelas mudanças típicas de cada época do ano, já que sua função reprodutiva não é necessariamente interrompida durante o anestro ou repouso sexual, embora a produção de hormônios reprodutivos, tamanho e tônus testicular, a libido, as características qualitativas e quantitativas do ejaculado e a fertilidade do esperma podem ser diminuídas. O nível de afetação depende do grau de sazonalidade da raça e da latitude. Por fim, os efeitos do fotoperíodo devem ser separados dos nutricionais, que também variam com a época do ano. -/- -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- -/- BEARDEN, Henry Joe et al. Reproducción animal aplicada. México: Manual Moderno, 1982. -/- BROOKS, P. H.; COLE, D. J. A. The effect of the presence of a boar on the attainment of puberty in gilts. Reproduction, v. 23, n. 3, p. 435-440, 1970. -/- CARDOSO, Daniel; DE PAULA NOGUEIRA, Guilherme. Mecanismos neuroendócrinos envolvidos na puberdade de novilhas. Arquivos de Ciências Veterinárias e Zoologia da Unipar, v. 10, n. 1, 2007. -/- CHEMINEAU, P. et al. Induction and persistence of pituitary and ovarian activity in the out-of-season lactating dairy goat after a treatment combining a skeleton photoperiod, melatonin and the male effect. Reproduction, v. 78, n. 2, p. 497-504, 1986. -/- CLARKE, Iain J. et al. Kisspeptin and seasonality in sheep. Peptides, v. 30, n. 1, p. 154-163, 2009. -/- CORTEEL, J. M. 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Blackwell Science Ltd, 1998. -/- -/- -/- FIXAÇÃO DO ASSUNTO -/- -/- 1. Defina o que é puberdade e como ela manifesta-se no corpo. -/- -/- -/- 2. Diferencie puberdade de maturidade sexual. -/- -/- -/- 3. Quais são os fenômenos que devem ser observados em fêmeas que estão entrando na puberdade? -/- -/- -/- 4. Qual o papel do GnRH e do IGF-I sobre a puberdade? -/- 5. Um produtor possui duas ovelhas e um carneiro reprodutor, as ovelhas possuem idade e peso, mas não manifestaram seu primeiro cio, quais elementos que você recomenda ao produtor para induzir a ciclicidade dessas fêmeas? -/- -/- -/- 6. De forma geral, quais os fatores que podem afetar a entrada na puberdade dos animais? -/- -/- -/- 7. Defina estacionalidade reprodutiva. -/- -/- -/- 8. O que é fotoperíodo e qual sua importância para a reprodução dos animais domésticos? -/- -/- -/- 9. Defina as relações existentes entre a origem da raça e o grau de estacionalidade e como tais teorias se aplicam ao rebanho brasileiro. -/- -/- -/- 10. Qual o papel da glândula pineal para a estacionalidade reprodutiva? -/- -/- -/- 11. Por que os machos são menos afetados pela sazonalidade reprodutiva do que as fêmeas? -/- -/- -/- 12. Sabendo-se sobre os termos de puberdade e estacionalidade e as características de ambos nas espécies domésticas, pede-se: um criador deseja obter 5 novas crias ovinas e 5 caprinas em seu plantel até o final do ano, para tanto ele ainda possui um ano e está na estação do verão, sabendo-se sobre a estacionalidade dessas espécies elabore um projeto reprodutivo de modo que essas 10 fêmeas possam gerar uma cria cada até a primavera. -/- -/- Dados: 10 fêmeas gerando 10 crias. 1 macho ovino e 1 caprino. Fêmeas com 1 ano de idade (2º cio) e peso corporal = 55% do peso adulto. Verão de 2020 para parir na primavera de 2020. (shrink)

A multilevel consultative approach to governmental decision-making is increasingly being adopted in the European Union. On the back of this shift, it is prudent to consider the use of such consultative approaches in reforming digital copyright law. The adoption of a multilevel consultative approach has the potential to significantly benefit European Member States and increase political integration in Europe. Such an approach can address the complex dispersion of power amongst different levels of public institutions in the European Union and support (...) effective decision-making. The 2014 Charter for Multilevel Governance (‘Charter’) established a sophisticated governance framework to enhance operational and institutional cooperation and decision-making mechanisms among European Member States. Subsequently, the Charter and the concept of multilevel consultation formed an important facet of the European Union’s review of copyright regulation. The objective of this article is to evaluate the merits of a multilevel consultative approach by analysing its use in the European Union digital copyright law review process. (shrink)

In the brain the relations between free neurons and the conditioned ones establish the constraints for the informational neural processes. These constraints reflect the systemenvironment state, i.e. the dynamics of homeocognitive activities. The constraints allow us to define the cost function in the phase space of free neurons so as to trace the trajectories of the possible configurations at minimal cost while respecting the constraints imposed. Since the space of the free states is a manifold or a non orthogonal (...) space, the minimum distance is not a straight line but a geodesic. The minimum condition is expressed by a set of ordinary differential equation ( ODE ) that in general are not linear. In the brain there is not an algorithm or a physical field that regulates the computation, then we must consider an emergent process coming out of the neural collective behavior triggered by synaptic variability. We define the neural computation as the study of the classes of trajectories on a manifold geometry defined under suitable constraints. The cost function supervises pseudo equilibrium thermodynamics effects that manage the computational activities from beginning to end and realizes an optimal control through constraints and geodetics. The task of this work is to establish a connection between the geometry of neural computation and cost functions. To illustrate the essential mathematical aspects we will use as toy model a Network Resistor with Adaptive Memory (Memristors).The information geometry here defined is an analog computation, therefore it does not suffer the limits of the Turing computation and it seems to respond to the demand for a greater biological plausibility. The model of brain optimal control proposed here can be a good foundation for implementing the concept of "intentionality",according to the suggestion of W. Freeman. Indeed, the geodesic in the brain states can produce suitable behavior to realize wanted functions and invariants as neural expressionsof cognitive intentions. (shrink)

The term “Complex Systems Biology” was introduced a few years ago [Kaneko, 2006] and, although not yet of widespread use, it seems particularly well suited to indicate an approach to biology which is well rooted in complex systems science. Although broad generalizations are always dangerous, it is safe to state that mainstream biology has been largely dominated by a gene-centric view in the last decades, due to the success of molecular biology. So the one gene - one trait approch, (...) which has often proved to be effective, has been extended to cover even complex traits. This simplifying view has been appropriately criticized, and the movement called systems biology has taken off. Systems biology [Noble, 2006] emphasizes the presence of several feedback loops in biological systems, which severely limit the range of validity of explanations based upon linear causal chains (e.g. gene → behaviour). Mathematical modelling is one the favourite tools of systems biologists to analyze the possible effects of competing negative and positive feedback loops which can be observed at several levels (from molecules to organelles, cells, tissues, organs, organisms, ecosystems). Systems biology is by now a well-established field, as it can be inferred by the rapid growth in number of conferences and journals devoted to it, as well as by the existence of several grants and funded projects.Systems biology is mainly focused upon the description of specific biological items, like for example specific organisms, or specific organs in a class of animals, or specific genetic-metabolic circuits. It therefore leaves open the issue of the search for general principles of biological organization, which apply to all living beings or to at least to broad classes. We know indeed that there are some principles of this kind, biological evolution being the most famous one. The theory of cellular organization also qualifies as a general principle. But the main focus of biological research has been that of studying specific cases, with some reluctance to accept (and perhaps a limited interest for) broad generalizations. This may however change, and this is indeed the challenge of complex systems biology: looking for general principles in biological systems, in the spirit of complex systems science which searches for similar features and behaviours in various kinds of systems. The hope to find such general principles appears well founded, and I will show in Section 2 that there are indeed data which provide support to this claim. Besides data, there are also general ideas and models concerning the way in which biological systems work. The strategy, in this case, is that of introducing simplified models of biological organisms or processes, and to look for their generic properties: this term, borrowed from statistical physics, is used for those properties which are shared by a wide class of systems. In order to model these properties, the most effective approach has been so far that of using ensembles of systems, where each member can be different from another one, and to look for those properties which are widespread. This approach was introduced many years ago [Kauffman, 1971] in modelling gene regulatory networks. At that time one had very few information about the way in which the expression of a given gene affects that of other genes, apart from the fact that this influence is real and can be studied in few selected cases (like e.g. the lactose metabolism in E. coli). Today, after many years of triumphs of molecular biology, much more has been discovered, however the possibility of describing a complete map of gene-gene interactions in a moderately complex organism is still out of reach. Therefore the goal of fully describing a network of interacting genes in a real organism could not be (and still cannot be) achieved. But a different approach has proven very fruitful, that of asking what are the typical properties of such a set of interacting genes. Making some plausible hypotheses and introducing some simplifying assumptions, Kauffman was able to address some important problems. In particular, he drew attention to the fact that a dynamical system of interacting genes displays selforganizing properties which explain some key aspects of life, most notably the existence of a limited number of cellular types in every multicellular organism (these numbers are of the order of a few hundreds, while the number of theoretically possible types, absent interactions, would be much much larger than the number of protons in the universe). In section 3 I will describe the ensemble based approach in the context of gene regulatory networks, and I will show that it can describe some important experimental data. Finally, in section 4 I will discuss some methodological aspects. (shrink)