At least since Anaximander’s apeiron, there have been philosophical questions about what, if anything, preceded the gods. But, as far as I know, the precise question that I address in this essay was first explicitly asked by Ronald W. Hepburn, in his essay ‘Restoring the Sacred: Sacred as a Concept of Aesthetics’. In his essay, Hepburn is interested in the actual and potential relationships between religious and aesthetic uses of the concept of the sacred. Which leads him (...) to the question: Does the concept have a valid meaning – an aesthetic meaning, say – that is logically independent of (and therefore might have preceded) the religious one, which seems most strongly associated with the metaphysical belief that God or the gods exist? In other words, is the sacred older than the gods? While he does not provide a definitive answer, Hepburn adumbrates his view on whether this claim is correct. In this essay, I set out my own answer within the guidelines that Hepburn’s sketch has laid out. (shrink)

Argues that information, in the animal behaviour or evolutionary context, is correlation/covariation. The alternation of red and green traffic lights is information because it is (quite strictly) correlated with the times when it is safe to drive through the intersection; thus driving in accordance with the lights is adaptive (causative of survival). Daylength is usefully, though less strictly, correlated with the optimal time to breed. Information in the sense of covariance implies what is adaptive; if an animal can infer what (...) the information implies, it increases its chances of survival. (shrink)

No-one can read far into our subject without finding an author linking aesthetic experience and freedom in one sense or another: Kant, notably of course, but also Schopenhauer, Schiller, and many more. In this article I want first [A] to remind you in a sentence or two of those by now classic ways of connecting concepts of freedom and aesthetic experience, and then [B] to outline some thoughts of my own. Section [C] opens up in more detail a less frequented (...) and less well-charted topic: basically, the many- layered nature of much aesthetic experience, and how that can involve freedom in an ‘improvisatory’ contribution by the apprec iator. Each layer can be thought of as containing a ‘given’—the product of earlier syntheses, plus a new component, in its turn, to be synthesized, whether historical, scientific, religious, or other. This probably occurs most of all in the aesthetic appreciation of nature, since art offers some controlling, ‘mastering’ of the appreciator’s response. (shrink)

The idea of aesthetic disinterestedness has been a central concept in aesthetics since the late eighteenth century. This exchange offers a contemporary reconsideration of disinterestedness from different sides of the question.

Applied ontologies have been used more and more frequently to enhance systems engineering. In this paper, we argue that adopting principles of ontological realism can increase the benefits that ontologies have already been shown to provide to the systems engineering process. Moreover, adopting Basic Formal Ontology (BFO), an ISO standard for top-level ontologies from which more domain specific ontologies are constructed, can lead to benefits in four distinct areas of systems engineering: (1) interoperability, (2) standardization, (3) testing, and (4) data (...) exploitation. Reaping these benefits in a model-based systems engineering (MBSE) context requires utilizing an ontology’s vocabulary when modeling systems and entities within those systems. If the chosen ontology abides by the principles of ontological realism, a semantic standard capable of uniting distinct domains, using BFO as a hub, can be leveraged to promote greater interoperability among systems. As interoperability and standardization increase, so does the ability to collect data during the testing and implementation of systems. These data can then be reasoned over by computational reasoners using the logical axioms within the ontology. This, in turn, generates new data that would have been impossible or too inefficient to generate without the aid of computational reasoners. (shrink)

This is a largely expository review of Thomas Polger’s and Laurence Shapiro’s The Multiple Realization Book (Oxford Press 2016).

Reply to Ronald de Sousa and Douglas W. Heinrichs.

FISIOLOGIA DO PARTO E DA LACTAÇÃO ANIMAL -/- ANIMAL REPRODUCTION: PHISIOLOGY OF PARTURITION AND ANIMAL LACTATION -/- Emanuel Isaque Cordeiro da Silva Departamento de Zootecnia da UFRPE WhatsApp: (82)98143-8399 -/- 1. INTRODUÇÃO O sucesso biológico do processo de reprodução culmina com a sobrevivência das crias. Durante a gestação, o feto desenvolve-se no útero materno protegido das influências externas, e obtendo os nutrientes e o oxigênio através da mãe. O parto é o processo biológico que marca o fim da gestação e (...) o início da vida extrauterina do animal. Para garantir a sobrevivência do recém-nascido o parto deve ser um processo controlado para que se inicie unicamente quando o feto tiver alcançado desenvolvimento suficiente que lhe permita enfrentar a vida extrauterina. Após o nascimento, a secreção de leite pela glândula mamária proporciona ao neonato tanto os nutrientes necessários para seu desenvolvimento como as defesas (imunoglobulinas) que lhe protegerão contra as possíveis infecções durante as primeiras fases de sua vida. Parto e lactação constituem a última etapa de um ciclo reprodutivo completo nas fêmeas dos animais domésticos, estando ambos os processos regulados e sincronizados por complexas mudanças hormonais na mãe. Estas mudanças são, em última análise, provocadas e governadas pelo próprio feto ou recém-nascido, o qual acomoda as respostas maternas às suas necessidades garantindo a sua sobrevivência. 2. O PARTO O parto é definido como o processo fisiológico pelo qual ocorre a expulsão de um ou mais fetos maduros, bem como das membranas fetais existentes no útero materno. Este processo é desencadeado por uma interação complexa entre as hormonas maternas (fatores maternos) e fetais (fatores fetais). Para que se realize a expulsão do feto é necessário que o útero deixe de ser um órgão quiescente, essencial para a manutenção da gestação, para ser um órgão contrátil. Ao mesmo tempo, o cérvix ou colo uterino, que durante a gestação permanece firmemente fechado para impedir a expulsão prematura do feto e evitar a entrada de agentes infecciosos, relaxa e dilata para facilitar a passagem do feto na hora do parto. Esta modificação na atividade do útero e do colo uterino, ocorrem como consequência das mudanças hormonais que o organismo materno experimenta à medida que a data do parto se aproxima. 2.1 Fatores maternos A gestação dos animais domésticos ocorre com elevada concentração de progesterona que, dependendo da espécie animal, é secretada seja pelo corpo lúteo do ovário (vaca, porca e cabra) ou pela placenta (ovelha e égua). A progesterona desempenha um papel fundamental durante a gestação, inibindo as contrações da musculatura lisa do útero (miométrio), permitindo assim a acomodação do feto durante o seu crescimento. Os estrogênios, estimulantes da atividade contrátil do miométrio, mantêm-se a baixas concentrações durante a maior parte da gestação. À medida que se aproxima o momento do parto, os níveis destes hormônios esteroides modificam-se, produzindo-se a diminuição nos níveis circulantes da progesterona ao mesmo tempo que se incrementam os valores sanguíneos dos estrogênios (figura 1). A redução dos níveis de progesterona suprime a sua ação inibitória sobre a atividade contrátil do miométrio, permitindo que se manifestem os efeitos estimulantes dos estrogênios sobre este órgão. A concentração de estrogênios começa a aumentar geralmente no final da gestação, atingindo os seus valores máximos no momento do parto (figura 1). O aumento da concentração de estrogênios favorece a atividade contrátil espontânea do útero ao: a) estimular a síntese de proteínas contráteis; b) aumentar, sob medida, a sensibilidade do miométrio uterino à ação estimulante das prostaglandinas; c) induzir a formação de receptores de oxitocina no útero. -/- Figura 1. Níveis de progesterona e estrógenos durante a gestação e parto das espécies ovina, caprina, suína e bovina. Fonte: HAFEZ, 2013. Os estrogênios estimulam a síntese e secreção de prostaglandina (PGF2a), que constitui o elemento essencial para o início do parto devido aos efeitos que esta substância provoca. Assim, nas fêmeas, cujos níveis de progesterona gestacional dependem da presença do corpo lúteo, a secreção de PGF, origina a regressão deste (luteólise), com a consequente diminuição da progesterona a níveis basais. Além disso, a PGF2a origina contrações de crescente intensidade no útero sensibilizado pela ação dos estrogênios. Esta ação contrátil da PGF2a deve-se a um aumento da concentração de cálcio intracelular das fibras musculares uterinas. A PGF2a também está envolvida no relaxamento do colo do útero, inibindo a formação de colágeno cervical ao mesmo tempo que estimula a síntese de enzimas (colagenase) que degradam a matriz de colágeno formado no início da gestação. A dilatação do colo do útero está também associada à pressão que o feto exerce sobre o mesmo e, no caso da porca, a relaxina pode também estar envolvida. Esta hormona é também de grande importância para a preparação do parto em todas as espécies animais, uma vez que é responsável pelo relaxamento dos ligamentos e músculos que rodeiam o canal pélvico para favorecer a separação da sínfise púbica durante a expulsão do feto. Nos grandes animais (vaca, égua) as mudanças que ocorrem nos tecidos e ligamentos pélvicos são muito evidentes e constituem um sintoma de parto iminente. O início do parto, ou primeira fase do parto, caracteriza-se pelo aumento das contrações uterinas provocadas pela PGF2a coincidindo com a dilatação do colo uterino para permitir a passagem do feto para o canal do parto, momento em que começa a segunda fase do parto. A distensão vaginal que produz-se para a passagem do feto pelo canal do parto origina um estímulo nervoso que viaja através da medula espinal para o hipotálamo, onde se encontram os neurônios responsáveis pela síntese de oxitocina. As terminações nervosas destes neurónios são projetadas para o lobo posterior da hipófise (neurohipófise), onde a oxitocina é secretada para ser, posteriormente , transportada pela circulação sanguínea. Este reflexo neuroendócrino chamado reflexo de Ferguson determina a secreção súbita de oxitocina, provocando o aumento tanto na intensidade como na frequência das contrações uterinas necessárias para a expulsão final do feto. O papel da oxitocina é ativar a conclusão do processo de expulsão, uma vez que esta hormona não está envolvida no início do parto. A alteração mais significativa entre a gestação e o parto é a alteração na atividade contrátil do miométrio uterino. Esta mudança é devido às alterações hormonais que ocorrem na mãe quando a gestação chegou a fim. No entanto, para que estes mecanismos maternos sejam acionados, é necessário que o feto indique de alguma forma à mãe o seu estado de desenvolvimento, de modo que o nascimento realize-se quando o feto estiver preparado para enfrentar a vida extrauterina. 2.2 Fatores fetais A destruição experimental da hipófise e/ou das glândulas adrenais do feto origina o prolongamento da gestação nos animais domésticos. Pelo contrário, a administração exógena de cortisol (corticosteroides adrenais), ou do seu precursor hipofisário (ACTH), à circulação fetal provoca, em poucas horas, o início do parto. Estes fatos evidenciam a importância do eixo hipófise-adrenal do feto para desencadear o início do parto (figura 2). Figura 2. Mecanismos fetais que controlam o parto em ovelhas. Fonte: LIGGINS et al, 1972. No final da gestação, o feto maduro apresenta um aumento da concentração de corticosteroides plasmáticos devido ao efeito estimulante da hormona adrenocorticotróide (ACVH) secretada pela hipófise fetal sobre as glândulas adrenais do feto. Os corticosteroides fetais por sua vez estimulam as enzimas placentárias para transformar a progesterona em estrogênio. O resultado final é a diminuição dos níveis de progesterona ao mesmo tempo que se eleva a concentração de estrogênios que, por sua vez, estimulam a libertação de PGF2a responsável pelas contrações uterinas. Este raciocínio explica algumas doenças caracterizadas por gestação prolongada em ovelhas, como ocorre na África do Sul, onde estes animais são obrigados, durante as épocas de seca, a ingerir as folhas de um arbusto chamado Salsola tuberculate. O prolongamento da gestação ocorre quando estas folhas são ingeridas durante o último terço da gestação cujos efeitos estão relacionados com a supressão do eixo hipotálamo-hipófise, com o qual as adrenais não recebem o estímulo necessário (ACTH) para a síntese e liberação de corticoides. O efeito contrário é observado nas cabras da raça Angorá, nas quais se produzem, com relativa frequência, partos prematuros que podem estar relacionados com um desenvolvimento precoce das glândulas adrenais. Isto significa que, nos animais domésticos, o feto determina a data do parto. O sinal hormonal que indica à mãe o grau de maturidade do feto é o desenvolvimento do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal que origina o aumento na secreção de corticoides fetais que são os responsáveis por desencadear as alterações hormonais no organismo materno necessárias para iniciar o parto. A figura 2 mostra como a remoção da hipófise e as adrenais do feto prolongam a gestação, enquanto a administração exógena de ACTH ou corticoides (cortisol) ao feto originam um parto prematuro. O momento em que ocorre o aumento da concentração plasmática de corticoides no feto varia de acordo com a espécie: de 25 a 30 dias antes do parto na vaca, de 7 a 10 dias na porca e de 2 a 3 dias na ovelha. 2.3 Desenvolvimento e fases do parto O parto inicia-se com o início das contrações peristálticas e regulares do miométrio uterino ao mesmo tempo que o colo do útero se dilata progressivamente. Nas fêmeas que gestam um único feto (monotecas), as contrações começam na extremidade anterior do córneo uterino, enquanto que nas espécies que gestam vários fetos (politocas) as contrações começam pela extremidade cervical para começar a expulsar o feto que se encontra mais próximo do cérvix. Durante o parto são reconhecidas três fases: 1. Fase preparatória - Na qual as contrações uterinas estimulam a rotação do feto (fêmeas monotecas) para adotar a posição dorsal (extremidades anteriores e cabeça forçadas contra o cérvix) que lhe permite oferecer a menor resistência para sua expulsão. A PGF2a provoca as contrações miometriais e a dilatação do cérvix, deslocando o feto contra e através desta estrutura. 2. Fase de expulsão - A passagem do feto através do colo uterino e da vagina causam a completa dilatação destas estruturas, originando a secreção de oxitocina (reflexo de Ferguson), que provoca contrações de maior frequência e intensidade. Por sua vez, estas contrações uterinas são reforçadas pela pressão e contração dos músculos abdominais, chegando estes últimos a ser a força principal (forças de expulsão) envolvida no processo de expulsão do feto. O cordão umbilical rompe-se bem ao levantar-se a mãe ou pelos movimentos do recém-nascido. 3. Fase de expulsão da placenta - Após o parto, as contrações rítmicas do útero continuam a facilitar a expulsão da(s) placenta(s). O tempo necessário para este processo varia de acordo com a espécie animal. Este processo é rápido na égua, já que a separação do corion (membrana fetal) de sua inserção uterina ocorre durante a expulsão do feto, com o qual o parto deve ser concluído rapidamente ou, caso contrário, o potro se asfixiaria. Nos ruminantes, a expulsão da placenta cotiledonaria é um processo mais lento que exige a separação dos cotilédones (membrana fetal) das carúnculas do útero. Por conseguinte, a troca de nutrientes e oxigênio entre a mãe e o feto continua até que este tenha sido totalmente expelido, devido ao cordão umbilical destes animais ser bastante longo. Nas fêmeas politocas, como a porca, geralmente as placentas de vários leitões são expulsadas no final, quando os leitões já foram expelidos, se bem que o último leitão poderá ser expelido durante a expulsão da massa placentária. 3. LACTAÇÃO A lactação constitui o processo que define os mamíferos como classe biológica. O desenvolvimento pós-natal dos mamíferos vai depender, em grande medida, dos nutrientes e defesas fornecidos pela mãe através da secreção de leite (imunoglobulinas). Assim, uma vez concluído o desenvolvimento gestacional do feto, a glândula mamária irá substituir, de certa forma, a função nutritiva e protetora da placenta durante a gestação. 3.1 Anatomia funcional da glândula mamária A estrutura funcional da glândula mamária é muito semelhante em todos os mamíferos, embora o tamanho, forma e número de glândulas varia dependendo da espécie animal. As glândulas mamárias desenvolvem-se como estruturas pares cujo número varia de um par (égua, cabra e ovelha), dois pares (vaca) até sete ou nove (porca). A localização das glândulas também difere sendo inguinal em vaca, égua, cabra e ovelha, enquanto que na porca, cadela e gata se estendem por todo o comprimento do tórax e abdômen. Nos animais domésticos em geral as glândulas mamárias recebem o nome de úberes. Tomando como modelo a vaca, a glândula mamária se organiza em duas estruturas: o estroma, formado por tecido conjuntivo procedente dos ligamentos suspensório medial, localizado entre os dois pares de glândulas, dando suporte à segunda estrutura que é o tecido secretor. Este é formado por acúmulos de células secretoras formando estruturas ocas chamadas alvéolos, que são as unidades fundamentais secretoras de leite. Os alvéolos estão circulados internamente por células epiteliais (secretoras) e rodeados externamente por células mioepiteliais contráteis, cuja contração origina a ejeção do leite (figura 3). O agrupamento de vários alvéolos adjacentes formam um lobo secretor. Figura 3. Diagrama de um agregado de alvéolos na glândula mamária de uma cabra. Fonte: COWIE et al, 1980. Os lobos expelem a secreção através de ductos que, por sua vez, drenam os ductos galactóforas (ductos lácteos) de maior diâmetro, para desembocar em áreas especializadas em armazenar o leite chamadas cisternas (vaca, cabra). Finalmente, a cisterna abre-se para o exterior através do canal papilar da teta. A presença do músculo liso na teta permite-lhe agir como esfíncter para impedir que o leite seja expelido passivamente do interior da glândula. O mamilo/teta é provido de numerosos receptores sensitivos cuja excitação durante a ordenha ou amamentação vai desencadear estímulos nervosos de grande importância para a manutenção da lactação. 3.2 Desenvolvimento da glândula mamária (mamogênese) A glândula mamária difere das demais glândulas do organismo no escasso desenvolvimento que apresenta no nascimento da fêmea, o qual não se inicia até que esta não atinja a puberdade. O início da atividade cíclica do ovário (puberdade) dá origem à síntese de estrogênios (fase folicular do ciclo estral) e progesterona (fase lútea). Os estrogênios originam o alongamento e ramificação dos ductos e a formação de pequenas massas esféricas de células (os futuros alvéolos). Embora este desenvolvimento seja dependente do estrogênio, é também necessária a ação sinérgica da prolactina, hormona do crescimento (GH) e corticoides adrenais, como demonstrado pelos estudos realizados em ratos aos quais foi removida a hipófise, glândulas suprarrenais e ovários (figura 4). A função da progesterona no desenvolvimento da glândula mamária é estimular o crescimento do lobo-alveolar, mas como no caso anterior também requer a ação conjunta dos hormônios acima mencionados. Figura 4. Hormonas relacionadas com o crescimento da glândula mamária e início da secreção de leite na rata hipofisectomizada-adrenoectomizada-ovariectomizada. Fonte: COWIE, 1980. O desenvolvimento da glândula, durante cada ciclo estral, vai depender da duração da fase folicular (níveis elevados de estrogênio), já que nas restantes fases do ciclo, quando os níveis de estrogênio são baixos, os ductos sofrem uma ligeira regressão. Nas espécies com ciclos curtos (rata), em que a fase folicular do ciclo é predominante, enquanto a fase lútea é quase inexistente, verifica-se um grande desenvolvimento dos ductos; enquanto que aquelas que apresentam um corpo lúteo funcional de longa duração (cadela e primatas), além do crescimento dos ductos, mostram um grande desenvolvimento lóbulo-alveolar semelhante ao que ocorre na gestação. É durante a gestação que o sistema alveolar sofre uma hipertrofia considerável, resultando em lobos proeminentes e no desenvolvimento da luz interna dos alvéolos, fato que é evidente na maioria dos animais domésticos por volta da metade do período gestacional. Em algumas espécies, as células que circundam interiormente os alvéolos contêm produtos secretores, indicando que a glândula mamária já está preparada para a fase da lactação. O desenvolvimento glandular durante a gestação deve-se ao efeito conjunto da progesterona e dos estrogênios com as hormonas hipofisárias acima mencionadas: prolactina, hormona do crescimento (GH) e adrenocorticotropina (ACTH). A proporção entre estrogênios e progesterona varia de acordo com a espécie, mas geralmente é necessária uma maior concentração de progesterona (proveniente do corpo lúteo ou da placenta). Quanto às hormonas hipofisárias, a prolactina desempenha um papel fundamental na diferenciação da glândula mamária (mesmo a baixas concentrações) ao estimular o desenvolvimento do epitélio secretor dos alvéolos. A GH favorece o crescimento dos ductos e a ACTH estimula a secreção de corticoides nas adrenais que, por sua vez, favorecem de forma generalizada o crescimento das glândulas. 3.3 Secreção da glândula mamária (lactogênese) A lactogênese, ou o processo pelo qual se produz a síntese e secreção do leite pela glândula mamária, começa no final da gestação coincidindo com o desencadeamento do parto. O primeiro leite formado imediatamente antes ou depois do parto é denominado colostro. No entanto, a lactação não pode desenvolver- se completamente até que se inicie o processo de parto. Isto deve-se ao fato de que o processo de lactação resulta de uma interação complexa de hormonas que preparam a glândula mamária para a secreção do leite. Os requisitos hormonais mínimos para o início da lactogênese são: aumento da secreção de estrogênios, prolactina e corticoides, juntamente com a diminuição da concentração de progesterona, perfis hormonais que estão intimamente relacionados com o desencadeamento do parto. Isto deve-se ao fato de que a progesterona inibe a atividade lactogênica da prolactina bloqueando a formação dos seus receptores na glândula mamária durante a gestação impedindo, assim, a prolactina de sintetizar os componentes fundamentais do leite. Pelo contrário, o aumento da concentração de estrogênios no final da gestação (figura 1, na seção do parto) estimula a síntese, o armazenamento e a secreção hipofisária de prolactina. Assim, apesar da glândula mamária estar preparada para iniciar a secreção de leite, muito antes da data prevista para o parto, a elevada concentração de progesterona (existente durante esse período de gestação) impede a fase láctea (saída do leite pelas tetas) de ocorrer antes da expulsão do feto. Desta forma, o feto poderá beneficiar das vantagens que o fornecimento do colostro materno irá trazer para a sua sobrevivência (imunização, nutrição e favorecimento da exoneração do mecônio). O aumento da concentração de estrogênios nos dias que antecederem o parto resulta num rápido aumento das concentrações plasmáticas de prolactina e corticoides. A prolactina é a hormona lactogênica mais importante na síntese dos componentes do leite. No entanto, para que esta hormona possa exercer a sua função, é necessária a participação dos corticoides, já que os mesmos são os responsáveis pelo desenvolvimento das organelas citoplasmáticas (retículo endoplasmático rugoso e aparelho de Golgi) onde se realiza a síntese do leite. No desenvolvimento da lactogênese, para além da prolactina e dos corticoides, participam também outras hormonas como a insulina, a tiroxina e o hormônio do crescimento. A insulina estimula a proliferação de novas células epiteliais na glândula mamária, enquanto a tiroxina, embora não seja essencial para a lactação, pode influenciar no volume de leite produzido pela fêmea (alta produção leiteira). Por último, a hormona do crescimento favorece, em geral, a lactação, existindo atualmente um interesse considerável no uso desta hormona para promover a produção adicional de leite em vacas através da sua administração exógena (trabalho e projeto desenvolvido pela professora titular e médica-veterinária do IFPB Campus Sousa Marianne Christina Velaqua). 3.3.1 Síntese e secreção dos componentes do leite Os principais constituintes do leite são: proteínas (caseína, alfa-lactalbumina, albumina sérica e imunoglobulinas), açúcares (lactose), gorduras (principalmente sob a forma de triglicerídeos), vitaminas, minerais e citrato (no caso dos ruminantes). As proteínas (caseína e alfa-lactalbumina) são sintetizadas no retículo endoplasmático rugoso e posteriormente embaladas em vesículas secretoras do aparelho de Golgi para serem liberadas da célula para a luz alveolar mediante um processo de exocitose. A lactose é o principal açúcar do leite que, além disso, atua regulando a pressão osmótica do mesmo de modo que o volume de leite que a glândula mamária segrega está diretamente relacionado com a quantidade de lactose presente. A síntese da lactose ocorre no aparelho de Golgi pela condensação de glicose e galactose; esta reação é catalisada por uma enzima (lactose sintetase) presente na membrana do aparelho de Golgi que, por sua vez, é ativada pela proteína alfa-lactalbumina. Esta proteína só aparece na glândula mamária e é essencial para a síntese da lactose, o que demonstra que este açúcar é exclusivamente formado no leite. A lactose é também embalada junto com o cálcio, o fosfato e as proteínas nas vesículas secretoras para ser expulsada ao lúmen alveolar por exocitose. As imunoglobulinas (anticorpos IgA) são formadas pelas células plasmáticas, derivadas dos linfócitos B do sangue, como consequência da exposição da mãe a diferentes microrganismos. Estes anticorpos passam para a glândula mamária por migração dessas células a partir dos tecidos adjacentes. Os triglicerídeos são sintetizados no citoplasma e no retículo endoplasmático liso a partir de ácidos graxos provenientes da circulação sanguínea; em seguida, unem-se formando glóbulos de gordura que se dirigem até o vértice da membrana plasmática para serem finalmente expelidos para a luz do alvéolo, rodeados pela membrana, formando assim uma dispersão de glóbulos de gordura (figura 5). Figura 5. Estrutura de três células alveolares durante a síntese do leite. Fonte: COWIE, 1980. Do ponto de vista quantitativo, a caseína e os triglicerídeos constituem as proteínas e as fontes de energia, respectivamente, mais importantes do leite. Por último, o citrato é um intermediário do metabolismo da glicose que ocorre em grande concentração no leite dos ruminantes. Este composto é também englobado no interior das vesículas secretoras, junto com os outros compostos, para sua expulsão à luz alveolar. A composição do leite varia dependendo da espécie animal, e difere também até entre a mesma espécie. Estas variações estão relacionadas com a raça, idade, estágio de lactação e estado nutricional do animal. O teor de gordura no leite de ovelhas, porcas, cadelas e gatas varia entre 7 e 10%. No gado leiteiro estes valores variam de 3,5 a 5,5%, dependendo da raça. Em relação às cabras, os valores de gordura são muito semelhantes aos das vacas, enquanto o leite das éguas é o que tem menor teor de gordura (tabela 1). Espécie Gordura Proteína Lactosa Cinzas/Cálcio Gata 7,1 10,1 4,2 0,5 Vaca holandesa 3,5 3,1 4,9 0,7 Cadela 9,5 9,3 3,1 1,2 Cabra 3,5 3,1 4,6 0,8 Égua 1,6 2,4 6,1 0,5 Tabela 1. Composição do leite em várias espécies (%). Fonte: JACOBISON, 1984. 3.4 Manutenção da lactação (galactopoiese) A capacidade da glândula mamária de secretar um grande volume de leite começa em/ou imediatamente antes do parto, para aumentar no período pós-parto durante um tempo variável e, posteriormente, diminuir de forma gradual. Em geral, existe um paralelismo entre a atividade secretora da glândula e a procura de leite por parte do lactente. Isto deve-se ao fato de sucção pelo lactente, ou a extração por ordenha, que constituem o fator fundamental para a manutenção da lactação. A sucção estimula a lactação de duas formas: a) reduzindo os efeitos inibitórios da pressão intramamária produzida pela acumulação de leite, e b) estimulando intensamente a secreção de hormonas necessárias para manter a síntese e secreção de leite nos alvéolos. As hormonas que desempenham um papel fundamental na manutenção da lactação são: I) a prolactina, que é responsável pela estimulação da síntese e secreção de leite nas células epiteliais nos alvéolos, e 2) a oxitocina, que provoca a contração das células musculares que circundam externamente os alvéolos e os ductos (células mioepiteliais). A libertação de ambos os hormônios ocorre como resultado de um reflexo neuroendócrino originado pela estimulação do mamilo. 3.4.1 Secreção reflexa de prolactina A secreção de prolactina é regulada por dois fatores hipotalâmicos: a dopamina, que inibe a secreção de prolactina e um fator cuja identidade não está bem definida, conhecido como fator liberador de prolactina (PRF)que estimula a liberação deste hormônio. O estímulo sensorial originado como sequência da estimulação do mamilo, pela sucção do lactente, é transportado através da medula espinhal para o hipotálamo, onde atua na inibição da dopamina ou estimulando a secreção do PRF para desencadear a secreção de prolactina da adenohipófise para a circulação sanguínea (figura 6). Figura 6. Reflexos neuroendócrinos secretores de prolactina e oxitocina. Fonte: HAFEZ, 2000. A prolactina estimula a secreção dos componentes do leite para a luz dos alvéolos, afim de repor o volume de leite extraído durante a última ordenha ou sucção. Ao mesmo tempo, a prolactina induz a síntese das proteínas, incluindo a alfa-lactalbumina para estimular novamente a síntese da lactosa, bem como as enzimas necessárias para a produção dos triglicerídeos. Desta forma, a secreção de prolactina originada pelo lactente durante o aleitamento proporciona um mecanismo simples para combinar o volume de produção de leite com as necessidades do lactente. A quantidade de prolactina liberada durante cada período de sucção depende do número de crias, da duração do estímulo e dos intervalos de tempo decorridos entre os períodos de sucção (ou ordenha). No caso das vacas leiteiras, as ordenhas são geralmente realizadas de doze em doze horas, intervalo de tempo suficiente para manter a lactogênese. Os valores plasmáticos de prolactina aumentam imediatamente após o início da ordenha, mas os valores mais elevados são obtidos cerca de meia hora após o início do estímulo (ordenha ou sucção). A secreção de prolactina e a produção de leite são influenciadas de alguma forma pelo fotoperíodo, uma vez que, em alguns animais se comprovou como o aumento do número de horas de exposição à luz dá origem a um aumento da concentração de prolactina circulante, bem como uma maior produção de leite (entre 6 e 10%) (trabalho e projeto elaborado pelos estudantes do curso técnico em agropecuária e da graduação em Medicina Veterinária do IFPB Campus Sousa sob a coordenação e orientação da profa. Me. Esp. Marianne C. Velaqua). 3.4.2 Reflexo da ejeção do leite A sucção do mamilo pelo lactente estimula os receptores sensoriais presentes nesta estrutura, originando a geração de impulsos nervosos que são transmitidos pelas vias nervosas ascendentes da medula espinhal para os corpos celulares produtores de oxitocina no hipotálamo. O estímulo desencadeia a síntese e liberação de um bolo de oxitocina através das terminações nervosas dos núcleos hipotalâmicos para a neurohipófise, da qual é transmitida, através do sangue, para a glândula mamária, provocando a contração das células mioepiteliais que rodeiam os alvéolos (figura 6). Além da estimulação direta do mamilo provocada pela sucção, qualquer estímulo relacionado à ordenha é capaz de gerar o reflexo da ejeção, por exemplo: os estímulos sensoriais auditivos (ruído dos cubos na hora da ordenha), visuais (ambiente da sala de ordenha), táteis (lavagem manual dos mamilos antes da ordenha) e os estímulos olfatórios que se produzem em torno do animal. O desencadeamento do reflexo de ejeção pelos estímulos sensoriais, que não estão diretamente relacionados com a sucção ou ordenha, indica a possível participação de centros superiores do sistema nervoso central para controlar a secreção de oxitocina. Esta teoria é baseada em que os estímulos relacionados com situações de estresse em animais de estimação (medo, ansiedade, frio, etc.) inibem a ejeção do leite. A contração das células mioepiteliais gera um aumento da pressão intra-alveolar mamária, provocando o deslocamento do leite para os ductos maiores da glândula. Este efeito é popularmente conhecido como diminuição do leite e constitui um mecanismo fisiológico muito eficaz para controlar a expulsão do leite para o mamilo, assegurando que a ejeção do leite se realize unicamente quando o lactente o demanda. O efeito estimulante da oxitocina é de grande importância já que a maior parte do leite se encontra nos alvéolos e nos ductos, com o qual, a ausência deste hormônio provocaria um lento movimento do leite para a cisterna do úbere e, portanto, uma menor quantidade de leite. Assim, quando os alvéolos e ductos menores são contraídos, ocorre o relaxamento dos ductos principais, bem como da cisterna (ruminantes) e do mamilo, o que dá origem a um aumento destas estruturas para alojar o volume de leite expelido. Como resultado da volumosa ejeção do leite dos alvéolos e ductos menores, ocorre um aumento da pressão intramamária de modo que o lactente terá que vencer a resistência do esfíncter do mamilo para poder extrair o leite. A produção de leite pela glândula mamária diminui gradualmente à medida que os intervalos de tempo entre os dois períodos de amamentação do lactente diminuem e os estímulos necessários para manter as concentrações de prolactina e oxitocina na circulação sanguínea. A diminuição ou cessação da secreção de leite, geralmente coincide com a mudança na alimentação das crias (desmame) para passar à dieta característica da espécie. 3.5 Colostro O colostro é o primeiro leite que se forma na glândula mamária coincidindo com o parto. A ingestão de colostro por recém-nascidos é de grande importância para a sua sobrevivência, não só pelo seu elevado valor nutritivo, mas também pelo seu teor em imunoglobulinas (IgA) que lhe confere a imunização passiva necessária para o proteger contra patologias. Em algumas espécies (homem, coelho e cobaia) grande parte dos anticorpos passam para a circulação do feto através da placenta durante a gestação. Nos animais domésticos (vaca, égua, ovelha, cabra, porco) as características da placenta (número de camadas entre a circulação materna e fetal) não permitem a passagem destas proteínas. Como resultado, a imunização das crias nestas espécies animais vai depender da transferência das imunoglobulinas através do colostro. O epitélio intestinal dos recém-nascidos permite a passagem destas imunoglobulinas durante as primeiras 24 a 48 horas de vida. Passado este tempo, o epitélio torna-se impermeável à passagem dos anticorpos, fato que põe em evidência a importância que tem para os animais recém-nascidos e desprovidos de defesas a ingestão do colostro durante os primeiros dias. A composição do colostro caracteriza-se (em relação ao leite normal) por um teor mais elevado de proteínas, vitaminas, minerais e uma menor concentração de lactose. A composição do colostro muda gradualmente durante os primeiros três dias após o parto para se transformar em leite normal. 4. RESUMO E PRIMEIRAS CONCLUSÕES O parto, ou processo fisiológico pelo qual se expulsa o feto, é o resultado da maturação sequencial de um sistema de comunicação hormonal. A sequência inicia-se no sistema nervoso central do feto de onde os sinais são transmitidos e amplificados, através da hipófise, para as glândulas adrenais fetais, as quais respondem ao estímulo mediante a secreção de cortisol. O aumento da concentração de cortisol por parte do feto indica que este conseguiu o desenvolvimento necessário para enfrentar a vida extrauterina e, portanto, é hora de interromper a gestação. O cortisol atua sobre a placenta para aumentar a secreção de estrogênios que, por sua vez, estimulam a síntese e a liberação de prostaglandinas. O resultado é a diminuição da progesterona, que é a hormona encarregada de manter a gestação ao inibir as contrações espontâneas do útero, impedindo assim a expulsão prematura do feto. O útero, sob os efeitos da prostaglandina, começa a contrair-se ao mesmo tempo que o colo uterino amolece e dilata progressivamente (fase preparatória do parto). A passagem do feto ao canal do parto origina a secreção reflexa de oxitocina (fase de expulsão), causando contrações de maior frequência e intensidade que culminam com a expulsão do feto. Finalmente, as contrações uterinas continuam durante algum tempo até que finalmente é expulsa a placenta (fase de expulsão da placenta). O desenvolvimento da glândula mamária durante a gestação e a subsequente capacidade desta estrutura para secretar leite, coincidindo com o parto, oferece aos animais pertencentes à classe biológica dos mamíferos a vantagem de alimentar as suas crias para assegurar a sua sobrevivência durante as primeiras fases do seu desenvolvimento e, portanto, a continuidade da espécie. A lactação constitui um dos processos fisiológicos mais complexos em consequência do grande número de hormonas que, segregadas de forma coordenada, controlam as diferentes fases pelo que atravessa este processo: I) mamogênese ou desenvolvimento dos dutos e estruturas lóbulo-alveolares durante a gestação; 2) lactogênese ou síntese láctea por células epiteliais e sua secreção para a luz alveolar coincidindo com o parto, e 3) galactopoiese ou manutenção da síntese e secreção do leite como consequência da sua extração da glândula mamária seja pela sucção da cria ou pela ordenha. -/- Emanuel Isaque Cordeiro da Silva – Departamento de Zootecnia da UFRPE. Recife, 2020. -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- BEIGHLE, D. E. The effect of gestation and lactation on bone calcium, phosphorus and magnesium in dairy cows. Journal of the South African Veterinary Association, v. 70, n. 4, p. 142-146, 1999. BRACKELL, B. G.; JR SEIDEL, G. E.; SEIDEL, S. 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TRANSPORTE DE GAMETAS, FERTILIZAÇÃO E SEGMENTAÇÃO -/- • _____OBJETIVO -/- O entendimento do desenvolvimento embrionário nos estágios iniciais, desde a deposição dos espermatozoides na fêmea, passando pela fertilização deste no ovócito e na formação do zigoto, é de suma importância para diferenciar especialistas em reprodução e manejo reprodutivo no mercado de trabalho e, também, durante a vida acadêmica. Compreender os processos que levam à formação do zigoto na fêmea é essencial para avaliar a capacidade reprodutiva dos animais e, mediante técnicas, (...) avaliar o trato reprodutivo da fêmea e o desenvolvimento do embrião até a formação do feto e, por fim, em um novo animal sadio na propriedade. Com esse trabalho, o estudante de veterinária ou zootecnia, que deseja se aprofundar na fisiologia da reprodução animal, identificará os mecanismos que são envolvidos no transporte dos gametas, bem como os processos que estes últimos devem completar para alcançar a fertilização e para desencadear as divisões iniciais do embrião. -/- • _____INTRODUÇÃO -/- A fertilização ou fecundação é o processo pelo qual os gametas masculino (espermatozoide) e feminino (ovócito) se fundem para gerar um novo indivíduo. Seu êxito depende da culminação adequada dos diferentes processos que devem sofrer os gametas durante sua maduração e percurso; do transporte oportuno destes no trato reprodutivo da fêmea, assim como de uma série de adaptações dos órgãos genitais internos da mãe. A segmentação refere-se às primeiras divisões celulares do embrião. -/- • _____TRANSPORTE DO OVÓCITO -/- O ovócito que é liberado na ovulação, e que se encontra coberto pelas células do cumulus (figura 1), é capturado pela fímbria do infundíbulo ao aderir aos cílios. Esse processo é altamente eficaz, inclusive em espécies onde os ovários possuem várias formações globosas, por exemplo nas porcas, onde os ovidutos capturam entre 95 e 100% dos ovócitos que são ovulados. As contrações das camadas musculares do oviduto e o movimento intenso dos cílios da mucosa faz com que as secreções fluam em direção ao útero, transportando assim o complexo cumulus-ovócito. Esse transporte é relativamente rápido até alcançar a junção da ampola com o istmo (que é considerado o local de fertilização do espermatozoide e ovócito) a partir do qual se torna lento. Devido a fêmea estar em estro, o processo está sob controle endócrino, isto é, controle hormonal através do estradiol. Nas fêmeas domésticas, ao contrário das mulheres, o transporte ao longo do oviduto é extremamente eficiente, pois os embriões passam para o útero sem dificuldade, de modo que gestações ectópicas (tubárias ou em cavidade) são quase inexistentes. A égua, frequentemente, retém por muito tempo os ovócitos não fertilizados no oviduto, provavelmente devido a não secreção de substâncias (como a prostaglandina E) que poderiam favorecer sua passagem, como se propõe que aconteça com os embriões. A figura 2 apresenta um ovócito com suas respectivas estruturas. Figura 1: ovócitos de uma vaca madurados in vitro. Nota-se as células do cumulus que os recobre. -/- Figura 2: estruturas do ovócito de uma ovelha que se encontra na etapa de ovócito secundário, depois da ovulação. Elaborado pelo autor. • _____TRANSPORTE ESPERMÁTICO -/- Para que os espermatozoides sejam capazes de fertilizar o ovócito, deverão sofrer uma série de mudanças bioquímicas e morfológicas ao longo de sua passagem pelo aparelho reprodutor tanto masculino como feminino. Uma vez produzidos na parede do túbulo seminífero, os espermatozoides são liberados em direção ao lúmen tubular e transportados passivamente para uma estrutura ramificada conhecida como rede testicular (rete testis). Dessa rede são conduzidos em direção ao epidídimo passando através de 10 a 20 ductos eferentes localizados no polo superior do testículo. O epidídimo é dividido em três seções denominadas cabeça, corpo e cauda; é constituído por um só ducto longo e tortuoso que continua com o canal deferente. Ao final desemboca nas ampolas seminais, no ducto ejaculatório e na uretra. As funções do epidídimo são as de maduração, transporte e armazenamento dos espermatozoides. O transporte através do epidídimo é lento, aproximadamente de 10 dias em touros, e segue sendo passivo. Os espermatozoides tomados da cabeça do epidídimo são ainda imaturos e incapazes de fertilizar, enquanto os armazenados na cauda são completamente maduros. Durante o trânsito pelo epidídimo os espermatozoides adquirem motilidade e o potencial para fertilizar, o acrossomo é remodelado e a gota citoplasmática migra para o flagelo e é liberada. Quando um macho ejacula com muita frequência, é possível observar espermatozoides com gota citoplasmática no sêmen, já que não há tempo suficiente para que completem sua maduração. Os espermatozoides são expulsados fora do organismo durante a cópula, na masturbação ou em emissões espontâneas. Na ejaculação, os espermatozoides que se encontram suspensos nos fluidos do testículo e do epidídimo, misturam-se ao chegar na uretra com as secreções das glândulas acessórias para formar o sêmen. Essas secreções denominadas plasma seminal, proporcionam substâncias para manter o metabolismo energético das células espermáticas, e integram suas membranas elementos que impedem uma capacitação prematura. Durante a cópula, o sêmen é depositado na vagina ou no útero, variando entre as espécies (tabela 1). Na monta natural, geralmente, o serviço ocorre no momento propício, já que está definido pela fase do ciclo estral em que a fêmea é receptiva ao macho. No entanto, na inseminação artificial, é o macho que deverá determinar o momento ideal, e para isso é importante considerar a vida média dos gametas, ao qual é muito curta no caso dos ovócitos (tabela 1). -/- Tabela 1: local de depósito do sêmen, volume da ejaculação e vida média dos gametas. Espécie Local de deposição Volume (ml) Velocidade de ejaculação Vida média do ovócito Vida média do espermatozoide Bovinos Intravaginal 2 1 – 3 seg 8 h 30 – 48 h Caninos Intravaginal 2 – 30 (10 média) 6 – 45 min 48 – 72 h 9 – 11 d Equinos Intrauterina 50 – 200 20 – 60 seg 6 – 8 h 72 – 120 h Humanos Intravaginal 3 - - 5 – 6 d Ovinos Intravaginal 1 1 – 2 seg 16 – 24 h 30 – 48 h Suínos Intrauterina 200 – 400 5 – 20 min 8 – 10 h 24 – 48 h Onde d = dias; h = horas. A vida fértil do ovócito é muito curta, portanto, o momento do serviço é de grande importância para obter altos índices de fertilização. -/- Independentemente do local em que os espermatozoides sejam depositados no aparelho reprodutor feminino, serão expostos às secreções genitais e sofrem uma série de mudanças em seu trajeto até o local de fertilização antes de penetrar no ovócito. Nas espécies em que o sêmen é depositado na parte cranial da vagina, uma parte do mesmo penetra através da cérvix, enquanto outra parte é eliminada do aparelho genital da fêmea, em pouco tempo, através do fluxo retrógrado. O meio vaginal não é adequado e imobiliza os espermatozoides em pouco tempo, pelo qual deverão entrar no útero onde o ambiente é mais propício. O transporte espermático na fêmea é o resultado da alta contratilidade, do movimento ciliar e o fluido do aparelho genital durante o estro, ao qual está sob controle endócrino e do sistema nervoso. Esse transporte é favorecido pelas características especiais do muco estral, cujas moléculas formam uma espécie de canais que facilitam a passagem dos espermatozoides. Pelo contrário, durante a fase lútea seu transporte é dificultado. Além do meio vaginal, a cérvix também atua como barreira natural para limitar a passagem dos espermatozoides, diminuindo assim a possibilidade de polispermia. Funciona, também, como um filtro que seleciona os espermatozoides aptos dos que não o são, uma vez que somente os primeiros possuem uma motilidade vigorosa que lhes permite passar pelo muco altamente hidratado. Na vaca a cérvix é considerada como um reservatório espermático. Quando atravessam a cérvix, os espermatozoides seguem sua deslocação tanto por movimento próprio como pelas contrações uterinas e tubárias. Nas espécies em que o local de depósito do sêmen do macho na fêmea é intrauterino, como equinos, a principal barreira que os espermatozoides enfrentam é a união ou junção útero-tubárica. A união entre o útero e o oviduto (istmo do oviduto) serve como reservatório funcional dos espermatozoides nas espécies domésticas. Poucos minutos depois da cópula, é possível encontrar alguns espermatozoides no oviduto, que é conhecido como fase de transporte rápido. No entanto, esses espermato-zoides não são os que participam do processo de fertilização e podem apresentar certas anormalidades. Existe um segundo tipo de transporte denominado fase sustentada, a qual consiste na migração prolongada dos espermatozoides em direção as partes mais craniais do aparelho genital feminino, que conduzem à colonização do reservatório funcional e na liberação gradual dos espermatozoides dos reservatórios espermáticos, incluindo este último. O reservatório do istmo fornece aos espermatozoides um ambiente propício, protegendo-os contra a fagocitose, prolongando assim a sua viabilidade. Aqui os esper-matozoides permanecem aderidos a superfície das células ciliadas do epitélio até a finalização de sua capacitação, depois da qual são liberados quando alteram seu padrão de motilidade flagelada, fenômeno conhecido como hipermotilidade, e migram em ondas em direção ao local da fertilização. Dos milhões de espermatozoides ejaculados, somente alguns milhares alcançarão o istmo do oviduto e um número sumamente pequeno será encontrado nas imediações do ovócito no momento da fertilização. -/- • _____CAPACITAÇÃO ESPERMÁTICA E REAÇÃO ACROSSÔMICA -/- A capacitação é um processo gradual e essencial para a fertilização. Os espermato-zoides devem passar por um dado tempo de “incubação” no aparelho genital da fêmea e sofrer uma série de mudanças antes de serem capazes de fecundar o ovócito. A capacita-ção dos espermatozoides começa quando eles entram em contato com as secreções do aparelho genital da fêmea e termina no istmo do oviduto. Durante esse percurso a superfície da cabeça do espermatozoide se modifica já que algumas moléculas como o colesterol são removidas da membrana plasmática, aumentando sua fluidez e alterando suas propriedades bioquímicas. Entre outras coisas, essa reorganização dos lipídios facilita a entrada de cálcio extracelular pelos canais iônicos e ocasiona a desestabilização da membrana, tornando-a mais fusogênica. Também são eliminados outros fatores (conhecidos genericamente como fatores descapacitantes) que expõem receptores membranais indispensáveis para a realização da união entre o espermatozoide e o ovócito durante a fertilização. Os espermatozoides capacitados apresentam um padrão de hipermotilidade e uma maior atividade metabólica, características que devem obter para que sejam capazes de penetrar as camadas do ovócito. A capacitação é necessária para que ocorra a reação acrossômica. A reação acrossomal ou acrossômica (RA) é um fenômeno de exocitose que é desencadeada pela ligação entre as proteínas e receptores localizados na membrana do espermatozoide e a zona pelúcida do ovócito (figura 3). Envolve a fusão da membrana plasmática do espermatozoide com a membrana externa de seu acrossomo; formando, assim, pequenas vesículas, cujo conteúdo de enzimas hidrolíticas, como a hialuronidase e a acrosina, é liberado em direção ao seu exterior, facilitando a penetração da zona pelúcida. A adesão do espermatozoide à zona pelúcida é específica da espécie e depende de glicoproteínas presentes na membrana dos ovócitos maduros; a cabeça do espermatozoide se une com essas glicoproteínas mediante receptores específicos e atravessam em direção oblíqua a zona pelúcida até chegar ao espaço perivitelino. Nos mamíferos, particularmente em roedores e nos humanos, algumas dessas glicoproteínas são conhecidas como ZP1, ZP2 e ZP3. Pensa-se que a união da membrana espermática a esta última é o que desencadeia a reação acrossomal. Posteriormente, as vilosidades do ovócito entram em contato com o espermatozoide e a membrana presente na secreção equatorial da cabeça do espermatozoide, que tem proteínas fusogênicas específicas, une-se a membrana plasmática do ovócito, fusionando-se e permitindo a entrada do núcleo espermático ao citoplasma (figura 4). A capacitação dos espermatozoides é fundamental para o êxito da fertilização, uma vez que apenas os aptos estarão perfeitos e íntegros para que a união e percepção das glicoproteínas presentes nos mesmos possam ocorrer de forma ideal para a penetração deste no ovócito, fertilizá-lo e formar um zigoto. Figura 3: estrutura do espermatozoide. Nota: a membrana é acrossomal e não acrossonal. Elaborado pelo autor. -/- Figura 4: eventos que ocorrem durante a fertilização. A – depois de passar através das células do cumulus, o espermatozoide entra em contato com a zona pelúcida, onde receptores da membrana plasmática reconhecem as proteínas da zona pelúcida; B – é desencadeada, então, a reação acrossomal; C – para que o espermatozoide penetre na zona pelúcida; D – ao atravessar a zona pelúcida e entrar no espaço perivitelino, a cabeça do espermatozoide entra em contato com a membrana vitelina; ambas membranas se fusionam graças ao reconhecimento de proteínas fusogênicas que estão no segmento equatorial. E – ocorre, então, que o núcleo do espermatozoide penetra no citoplasma do ovócito; uma das consequências da fusão da membrana com a cabeça do espermatozoide é a reação cortical, em que os grânulos corticais do ovócito liberam seu conteúdo em direção ao espaço perivitelino, o que resulta na alteração da estrutura da zona pelúcida e da membrana vitelina para bloquear a polispermia. Elaborado pelo autor. • _____CONSEQUÊNCIAS DA PENETRAÇÃO -/- Bloqueio da polispermia -/- A fusão das membranas dos gametas durante a penetração permite a entrada da fosfolipase C zeta (PLCζ) – fator solúvel que provém do espermatozoide – que desencadeia liberação e oscilações de Ca2+ no retículo endoplasmático. Isso, por sua vez, provoca a migração e fusão dos grânulos corticais, com a consequente liberação de enzimas, que mudam tanto a estrutura da zona pelúcida (por exemplo a inativação de ZP3), como a da membrana vitelina. Desse modo, impede-se que outros espermatozoides as penetrem, evitando assim a polispermia (figura 5). -/- Figura 5: os grânulos corticais que encontram-se na periferia do citoplasma, debaixo da superfície da membrana do ovócito, migram e fusionam-se sobre a mesma, liberando seu conteúdo no espaço perivitelino imediatamente depois da penetração do espermatozoide. A – como conse-quência, tanto a membrana vitelina como a zona pelúcida são modificadas, impedindo a entrada de mais espermatozoides, o que evita a polispermia. B – o ovócito retoma, então, sua segunda divisão meiótica, que ocasiona a expulsão do segundo corpúsculo polar, e na formação dos pronúcleos feminino e masculino. C – continuando, os pronúcleos migram, suas membranas se dissolvem e os cromossomos de ambos se condensam e se unem. Completa-se, assim, a singamia e forma-se, então, o zigoto. Elaborado pelo autor baseado nos livros de embriologia e fisiologia da reprodução conforme vida bibliografia. -/- Ativação do ovócito e formação de pronúcleos -/- Na maioria das fêmeas domésticas, com exceção da cadela, o ovócito encontra-se suspenso na metáfase II da segunda meiose no momento da ovulação. A entrada da PLCζ do espermatozoide no citoplasma do ovócito, e a consequente liberação de Ca2+, faz com que o ovócito se ative, terminando a segunda divisão meiótica e expulse o segundo corpo polar. Posteriormente, o material nuclear do ovócito se reorganiza para formar o pronú-cleo feminino. Entretanto, a membrana nuclear do espermatozoide se dissolve, a cromatina descondensa-se, as protaminas são substituídas por histonas, e se forma uma nova membrana nuclear, dando lugar ao pronúcleo masculino. -/- Singamia -/- Uma vez que os pronúcleos feminino e masculino são formados, migram para o centro do ovócito, aproximam-se, suas membranas se dispersam e os cromossomos paternos e maternos se associam, com o qual recupera a condição diploide e dá origem ao zigoto (figura 5). -/- • _____DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO -/- Poucas horas após a fertilização ocorre a primeira divisão do zigoto em duas, depois em 4, 8, 16 e 32 células, denominadas blastômeros. Essas divisões mitóticas são conhecidas como divisões de segmentação ou clivagem (figura 6), uma vez que são realizadas sem aumento do citoplasma, de modo que com cada divisão os blastômeros se tornam menores. A partir das 16 células o embrião se chama mórula, e é visto como uma massa celular compacta. A compactação deve-se a informação de proteínas de ligação entre os blastômeros. O embrião acumula líquido em seu interior, formando uma cavidade denominada blastocele. Esse processo é conhecido como blastulação; o embrião, assim, passa a ser chamado de blastocisto. Nessa etapa é possível diferenciar duas populações de células embrionárias: a massa celular interna, embrioblasto ou botão embrionário (que dará origem ao embrião), e a massa celular externa, células superficiais ou trofoblasto, do qual se originam a maioria das membranas fetais. Ao continuar a multiplicação das células e a acumulação de líquido, o blastocisto aumenta de tamanho, convertendo-se em blastocisto expandido. A zona pelúcida torna-se mais fina e, finalmente, o embrião eclode; isto é, o embrião é liberado da zona pelúcida. -/- • _____FERTILIZAÇÕES ATÍPICAS -/- Polispermia -/- É a penetração de dois ou mais espermatozoides no óvulo. Esta condição é letal nos mamíferos, já que o número cromossômico desse zigoto é maior que 2n, o envelheci-mento do ovócito da porca, como consequência do serviço tardio, favorece a apresentação da polispermia, por isso, é comum ver números de nascimentos de média de 10 a 12 leitões por parição nessa espécie. Nas aves, no entanto, a penetração de mais de um espermatozoide é normal, embora apenas um pronúcleo masculino se formará, fundindo-se com o feminino. -/- Figura 6: etapas do processo de segmentação/clivagem. Fonte: aula de reprodução da professora Domenica Palomaris, UFT. -/- Ginogênese -/- É o desenvolvimento de um embrião a partir de um óvulo normal fecundado por um espermatozoide, mas sem a fusão dos cromossomos masculinos com os da fêmea. A função do espermatozoide, nesse caso, é a de ativação do ovócito para que este inicie seu desenvolvimento, mas não há fusão com o núcleo do espermatozoide. Ocorre em plantas, em nematódeos e em algumas espécies de peixes, por exemplo a Poecilia formosa, espécie em que os ovócitos das fêmeas são ativados por machos de outra espécie relacio-nada. -/- Partenogênese -/- Consiste no desenvolvimento do embrião sem a participação do espermatozoide. Ocorre em alguns insetos, o zangão, por exemplo, é partenogenético. Também pode apresentar-se em perus, cujos embriões são machos e, geralmente, morrem antes da eclosão. -/- • _____GÊMEOS -/- Existem dois tipos de gêmeos: idênticos ou monozigóticos e os não idênticos ou dizigóticos. -/- Idênticos ou monozigóticos -/- Originam-se do mesmo zigoto, sendo assim, possuem o mesmo genótipo e um fenótipo similar e, portanto, são do mesmo sexo. Em laboratório é possível gerá-los ao seccionar uma mórula em duas ou mais partes, por meio de um micromanipulador. Uma vez que possuem o mesmo genótipo, os produtos resultantes são clones. -/- Não idênticos ou dizigóticos -/- Provêm da fertilização de dois óvulos distintos por espermatozoides diferentes. Possuem, portanto, genótipos e fenótipos diferentes, e podem ser de sexo diferente. -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- ALBERTS, Bruce et al. Biologia molecular da célula. Artmed Editora, 2010. AUSTIN, Colin Russell; SHORT, Roger Valentine. Reproduction in Mammals, Book I: Germ Cells and Fertilization. 1982. BEARDEN, Henry Joe et al. Reproducción animal aplicada. México: Manual Moderno, 1982. BOSCH, P.; WRIGHT JR, R. W. The oviductal sperm reservoir in domestic mammals. Archivos de medicina veterinaria, v. 37, n. 2, p. 95-105, 2005. CAPALLEJAS, Roberto Brito; RODRÍGUEZ, Lourdes Tagle. Fisiología de la reproducción animal: con elementos de biotecnología. Editorial Félix Varela, 2010. 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Capacitation of mammalian spermatozoa in vivo, with a specific focus on events in the Fallopian tubes. Molecular Reproduction and Development: Incorporating Gamete Research, v. 67, n. 2, p. 243-250, 2004. GALINA, Carlos; VALENCIA, Javier. Reproducción de los animales domésticos. 2006. HOPPER, Richard M. (Ed.). Bovine reproduction. John Wiley & Sons, 2014. HYTTEL, Poul; SINOWATZ, Fred; VEJLSTED, Morten. Embriologia veterinária. Elsevier Brasil, 2012. KÖLLE, Sabine; REESE, Sven; KUMMER, Wolfgang. New aspects of gamete transport, fertilization, and embryonic development in the oviduct gained by means of live cell imaging. Theriogenology, v. 73, n. 6, p. 786-795, 2010. MCKINNON, Angus O. et al. (Ed.). Equine reproduction. John Wiley & Sons, 2011. OLIVERA, Martha et al. El espermatozoide, desde la eyaculación hasta la fertilización. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias, v. 19, n. 4, p. 426-436, 2006. PLANT, Tony M.; ZELEZNIK, Anthony J. (Ed.). Knobil and Neill's physiology of reproduction. New York: Academic Press, 2014. RODRIGUEZ-MARTINEZ, Heriberto. Role of the oviduct in sperm capacitation. Theriogenology, v. 68, p. S138-S146, 2007. SAAVEDRA LEOS, María Dolores. Estudio de la composición de los gránulos corticales y del oolema de ovocitos porcinos y bovinos madurados y fecundados in vitro. Proyecto de investigación:, 2010. SENGER, Phillip L. et al. Pathways to pregnancy and parturition. Current Conceptions, Inc, 2004. SUAREZ, Susan S. The oviductal sperm reservoir in mammals: mechanisms of formation. Biology of Reproduction, v. 58, n. 5, p. 1105-1107, 1998. VALENCIA MÉNDEZ, Javier de J. Fisiología de la reproducción porcina. 1986. -/- FIXAÇÃO DO ASSUNTO -/- 1. Defina e diferencie fertilização e segmentação. -/- 2. Disserte sobre o transporte do ovócito. Por que no istmo o transporte do ovócito se torna lento? -/- 3. Fale sobre a eficiência do transporte do gameta no trato genital da fêmea e sobre a retenção de ovócitos pela égua. -/- 4. Defina as células do cumulus e explique seu papel sobre o ovócito. -/- 5. Quais as estruturas que compõem o ovócito? Qual a função de cada uma? -/- 6. Todos os ovócitos das fêmeas domésticas são iguais? Justifique. -/- 7. Disserte sobre o papel dos hormônios e das secreções sobre o transporte do ovócito no trato genital da fêmea. -/- 8. Disserte sobre o transporte do espermatozoide. Por que há transporte rápido e lento dos espermatozoides? -/- 9. Fale sobre o local de deposição do sêmen nas espécies domésticas e como esse influen-cia na eficiência da reprodução. -/- 10. Por que a vida média do espermatozoide canino é maior que as outras espécies? -/- 11. Quais as mudanças que os espermatozoides precisam sofrer para conseguir êxito na fertilização e por quê? -/- 12. Defina fase de transporte rápido, fase sustentada e hipermotilidade. Qual a importân-cia de cada um? -/- 13. Como ocorre a reação acrossômica? -/- 14. O que é polispermia e como ocorre seu bloqueio? 15. Como ocorre a ativação do ovócito e como se formam os pronúcleos? -/- 16. O que é e qual a importância da singamia? -/- 17. Disserte sobre as divisões de segmentação e qual a importância destas para o êxito da reprodução. -/- 18. Defina e diferencia mórula e blastocisto. -/- 19. Defina e diferencie ginogênese e partenogênese. -/- 20. Qual o papel endócrino e quais hormônios e enzimas atuam sobre o transporte de gametas, sobre a fertilização e sobre a segmentação? (shrink)

Arthura Kaufmanna filozofia prawa wyrasta przede wszystkim z neokantyzmu aksjologicznego reprezentowanego przez „późnego” Gustava Radbrucha, którego uważał on za najważniejszego ze swych nauczycieli, oraz z hermeneutyki filozoficznej Hansa-Georga Gadamera. W późniejszym okresie znaczący wpływ na Kaufmanna wywarł Charles S. Peirce, którego pracami posiłkował się opracowując problematykę analogii (wiążąc ją z opracowanym przez Pierca zagadnieniem abdukcji) oraz ontologii relacji. Niektóre wątki poglądów Kaufmanna nawiązują do egzystencjalizmu Karla Jaspersa oraz antropologii Karla Löwitha. Obecne są także inspiracje tomistyczne i arystotelesowskie. Jest to filozofia (...) prawa o charakterze maksymalistycznym. Kaufmann wpisuje się w sięgającą starożytności tradycję uprawiania filozofii, w której stawia się pytania o całość; filozofia pyta o to, co to jest "byt w ogóle", byt "w całości"; filozofia prawa stawia pytania o to, co to jest prawo "w całości", prawo "w ogóle" . Podejmuje wprost fundamentalne zagadnienia należące do zasadniczych dziedzin filozoficznych – epistemologiczne, ontologiczne, etyczne, nie stroniąc także od zagadnień z zakresu logiki. Uprawiana przez niego filozofia ma charakter systemowy, co sprawia, że jej zrozumienie zakłada ujęcie całości propozycji. Sam Kaufmann uważa, że systemy filozofii prawa należą już do historii, jednak ta uwaga jest o tyle jedynie trafna w odniesieniu do niego samego, że jego filozofia prawa – w zgodzie z jego deklaracjami – nie zmierza do „gotowych rozwiązań” konkretnych kwestii prawnych, ale zmierza do ukształtowania pewnego sposobu refleksji nad prawem. Jego koncepcja jest ważnym głosem w sporze klasycznego pozytywizmu z koncepcjami niepozytywistycznymi. Za prawo w pełnym tego słowa znaczeniu uznaje konkretne rozstrzygnięcie, co niewątpliwie łączy jego podejście z amerykańskim realizmem prawnym. Rekonstruowana przez Kaufmanna struktura procesu „urzeczywistniania” prawa, dokonywana w kontekście i na użytek kultury prawnej typu kodeksowego, kontynentalnego, uwyraźnia obecność elementów typowych dla kultury prawa precedensowego –wnioskowanie od przypadku do przypadku. Jednocześnie za istotny problem każdego porządku normatywnego uznaje uogólnienie. Jest to znamienny teoretyczny wyraz narastającej świadomości współwystępowania obok siebie zasadniczych elementów każdego z tych typów kultur prawnych. Kaufmann trafnie dostrzega, że w konkretnym rozstrzygnięciu są obecne elementy normatywne wykraczające poza to, co jest zawarte w aktach normatywnych. Podobnie jak Ronald Dworkin, Kaufmann wskazuje, że dokonujący rozstrzygnięcia, czy tego chce, czy nie, „stosuje” szereg elementów normatywnych spoza aktów normatywnych. Analizy prowadzą do wniosku, że propozycja Kaufmanna zawodzi, gdy przechodzi on do ontologicznych uogólnień, przede wszystkim przez brak uwzględnienia w swych podstawach takich punktów odniesienia, które są zewnętrzne wobec badanego procesu „urzeczywistniania” prawa. To, czym jest osoba, determinowane jest systemem prawnym i kulturą, w której prawo funkcjonuje. Przy takim ujęciu Kaufmann nie osiąga jednego z ważnych celów, do którego zmierzał, nie wskazuje kryteriów pozwalających stwierdzić, czy stopniowa – dokonywana zgodnie z odkrytymi przez hermeneutykę filozoficzną wymaganiami poprawnego rozumienia – zmiana normatywnego sensu systemu prawnego zmierza ku „ustawowemu bezprawiu”, czy też nie. (shrink)

[Ronald de Sousa] Taking literally the concept of emotional truth requires breaking the monopoly on truth of belief-like states. To this end, I look to perceptions for a model of non-propositional states that might be true or false, and to desires for a model of propositional attitudes the norm of which is other than the semantic satisfaction of their propositional object. Those models inspire a conception of generic truth, which can admit of degrees for analogue representations such as emotions; (...) belief-like states, by contrast, are digital representations. I argue that the gravest problem-objectivity-is not insurmountable. /// [Adam Morton ] It is accuracy rather than truth itself that is valuable. Emotional truth is a dubious though attractive notion, but emotional accuracy is much easier to make sense of. My approach to accuracy goes via an account of what makes a story accurate. Stories can be accurate but not true, and emotions can be accurate whether or not they are true. The capacity for emotional accuracy, for emotions that fit a person's situation, is an aspect of emotional intelligence, which is as important an aspect of rational human agency as the intelligent formation of beliefs and desires. (shrink)

This paper explores the evolution of consciousness and subjectivity through a biological framework for understanding the universe. It posits that functional patterns in biological systems mirror cosmic mathematical principles, defining our objective reality. Similar to wave and Fibonacci patterns in different physical phenomena, biological patterns are intrinsic to all things and can be quantified using Dedre Gentner’s approach to analogy. For example, Earth’s ocean currents and the melting and freezing of Antarctica resemble the circulatory system and heart, while the production (...) of music from instruments is analogous to ribosomal protein synthesis. Shelves, tables, and chairs function like cytosol by holding objects in space, and a coffee cup mirrors red blood cell distribution. These analogies reveal a universal order rooted in biology’s functional patterns, essential for shaping the emergence and evolution of life. The paper traces the development of consciousness from its rudimentary cellular states to complex human cognition, highlighting the role of biologically-patterned environments in driving evolutionary changes. Organisms that recognized and organized according to these patterns evolved as “pattern recognition engines” crucial for survival—thus, Life (survival) being the primary measure of consciousness. Humans advanced this capacity, gaining cognitive freedom by insulating themselves from environmental constraints, but faced increased subjectivity complexity. Consciousness, while inherently subjective and necessary for cognitive development, evolves in humans to understand objective reality and its biological nature, so to understand and navigate complexities of subjectivity. Ultimately, the paper asserts consciousness is the ability to recognize and adhere to life-sustaining patterns and principles. Successful adherence deems them worthy of continued existence, while failure leads to demise. Parallels with historical concepts like Atman and Brahman in Hinduism suggest ancient recognition of the correspondence between human and universal patterns. This ancient understanding, coupled with modern scientific evidence, reveals the interconnectedness and intrinsic biological nature of reality. (shrink)

Over the centuries, magicians have developed extensive knowledge about the manipulation of the human mind—knowledge that has been largely ignored by psychology. It has recently been argued that this knowledge could help improve our understanding of human cognition and consciousness. But how might this be done? And how much could it ultimately contribute to the exploration of the human mind? We propose here a framework outlining how knowledge about magic can be used to help us understand the human mind. Various (...) approaches—both old and new—are surveyed, in terms of four different levels. The first focuses on the methods in magic, using these to suggest new approaches to existing issues in psychology. The second focuses on the effects that magic can produce, such as the sense of wonder induced by seeing an apparently impossible event. Third is the consideration of magic tricks—methods and effects together—as phenomena of scientific interest in their own right. Finally, there is the organization of knowledge about magic into an informative whole, including the possibility of a science centered around the experience of wonder. (shrink)

We show that early vision can use monocular cues to rapidly complete partially-occluded objects. Visual search for easily detected fragments becomes difficult when the completed shape is similar to others in the display; conversely, search for fragments that are difficult to detect becomes easy when the completed shape is distinctive. Results indicate that completion occurs via the occlusion-triggered removal of occlusion edges and linking of associated regions. We fail to find evidence for a visible filling-in of contours or surfaces, but (...) do find evidence for a "functional" filling-in that prevents the constituent fragments from being rapidly accessed. As such, it is only the completed structures—and not the fragments themselves—that serve as the basis for rapid recognition. (shrink)

When looking at a scene, observers feel that they see its entire structure in great detail and can immediately notice any changes in it. However, when brief blank fields are placed between alternating displays of an original and a modified scene, a striking failure of perception is induced: identification of changes becomes extremely difficult, even when changes are large and made repeatedly. Identification is much faster when a verbal cue is provided, showing that poor visibility is not the cause of (...) this difficulty. Identification is also faster for objects mentioned in brief verbal descriptions of the scene. These results support the idea that observers never form a complete, detailed representation of their surroundings. In addition, results also indicate that attention is required to perceive change, and that in the absence of localized motion signals it is guided on the basis of high-level interest. (shrink)

Our visual experience of the world is one of diverse objects and events, each with particular colors, shapes, and motions. This experience is so coherent, so immediate, and so effortless that it seems to result from a single system that lets us experience everything in our field of view. But however appealing, this belief is mistaken: there are severe limits on what can be visually experienced. -/- For example, in a display for air-traffic control it is important to track all (...) moving items. For a single item, this can be done without problem. Three or four can also be tracked, although some degree of effort may be needed. As the number is increased further, accurate tracking becomes more and more difficult—and eventually, impossible. Performance is evidently affected by a factor within the observer which enables certain kinds of perception to occur, but is limited in some way. This factor is generally referred to as attention. -/- At various times, attention has been associated with clarity of perception, intensity of perception, consciousness, selection, or the allocation of a limited “resource” enabling various operations (see Hatfield, 1998). During the past several decades, considerable progress has been achieved by focusing on the idea of selection (Broadbent, 1982). In particular, attention can be productively viewed as contingently selective processing. This can be embodied in various ways by various processes—there need not be a single quantity identified with all forms of attention, or a single site where it operates (Allport, 1993; Tsotsos, 2011). Although “paying attention” is often considered to be a unitary operation, it may simply refer to the control of one or more selective processes, ideally in a co-ordinated way. While this view has some cost in terms of conceptual simplicity, it can help make sense of a large set of phenomena. -/- This article surveys several of the major issues in our understanding of attention and how it relates to perception. It focuses on vision, since many—if not all—considerations are similar for all sensory modalities, and the level of understanding achieved in this domain is currently the most advanced. (shrink)

There is currently a significant amount of interest in understanding and developing theories of realization. Naturally arguments have arisen about the adequacy of some theories over others. Many of these arguments have a point. But some can be resolved by seeing that the theories of realization in question are not genuine competitors because they fall under different conceptual traditions with different but compatible goals. I will first describe three different conceptual traditions of realization that are implicated by the arguments under (...) discussion. I will then examine the arguments, from an older complaint by Norman Malcolm against a familiar functional theory to a recent argument by Thomas Polger against an assortment of theories that traffic in inherited causal powers, showing how they can be resolved by situating the theories under their respective conceptual traditions. (shrink)

Five aspects of visual change detection are reviewed. The first concerns the concept of change itself, in particular the ways it differs from the related notions of motion and difference. The second involves the various methodological approaches that have been developed to study change detection; it is shown that under a variety of conditions observers are often unable to see large changes directly in their field of view. Next, it is argued that this “change blindness” indicates that focused attention is (...) needed to detect change, and that this can help map out the nature of visual attention. The fourth aspect concerns how these results affect our understanding of visual perception—for example, the implication that a sparse, dynamic representation underlies much of our visual experience. Finally, a brief discussion is presented concerning the limits to our current understanding of change detection. (shrink)

Functional reduction follows two familiar steps: a definition of a higher-level or special science property in terms of a functional role, then a statement describing a physical property that plays or occupies that role. But Kim (2005) adds a third step, namely, an explanation regarding how the physical property occupies the functional role. I think Kim is correct. But how is the third step satisfied? An examination of the pertinent scientific explanations reveals that the third step is best satisfied by (...) a multiple-subject, part-whole explanation, which is to say, a decomposition of the occupier’s causal capacities or relations. This is true even in cases wherein role and occupant properties are identical, for an occupier’s causal capacities are always underwritten by a part-whole explanation. As a consequence, functional reduction is transformed into a larger picture that at bottom always contains multiple layers of distinct, nonidentical properties that divide between parts and their whole systems. I call it “Part-Based Functional Reduction.” My aim is to develop this larger picture of reduction. (shrink)

Inner speech is commonly understood as the conscious experience of a voice within the mind. One recurrent theme in the scientific literature is that the phenomenon involves a representation of overt speech, for example, a representation of phonetic properties that result from a copy of speech instructions that were ultimately suppressed. I propose a larger picture that involves some embodied objects and their misperception. I call it “the Body Error Theory,” or BET for short. BET is a form of illusionism, (...) but the particular version I favor is a cross-modal illusion. Newly described here, my hypothesis is that the experience of inner speech arises from a mix of interoception and audition. Specifically, there is the detection of slight but well-confirmed activities in the speech musculature that occur during inner speech, which helps to transform representations of normal but quiet nonverbal sounds that inevitably occur during inner speech, from breathing to background noise, into a mistaken perception of inner speech. Simply put, activities in the speech musculature mix with sounds to create the appearance of speech sounds, which thus explains the “voice within the mind.” I also show how BET’s cross-modal system fits with standard information processing accounts for speech monitoring and how it accommodates the central insights of leading theories of inner speech. In addition, I show how BET is supported by data from experience-sampling surveys and how it can be empirically tested against its rivals. (shrink)

D. C. Matthew argues that although integration offers blacks social and economic benefits, it also creates the conditions for phenotypic devaluation that leads to harm against black self-worth and servile behavior. Therefore, he advises against integration because the resulting self-worth harms outweigh the benefits of integration. I argue that Matthew’s cost-benefit calculation against integration lacks the requisite evidence, and amounts to a luxury belief that will result in more harm. Moreover, his interpretation of behavior — which he construes as being (...) indicative of a lack of self-worth — is unfounded. Further, his cost-benefit calculation results in socially reactionary sexual policing and ideological purity tests. (shrink)

Traditionally, vision science and information/data visualization have interacted by using knowledge of human vision to help design effective displays. It is argued here, however, that this interaction can also go in the opposite direction: the investigation of successful visualizations can lead to the discovery of interesting new issues and phenomena in visual perception. Various studies are reviewed showing how this has been done for two areas of visualization, namely, graphical representations and interaction, which lend themselves to work on visual processing (...) and the control of visual operations, respectively. The results of these studies have provided new insights into aspects of vision such as grouping, attentional selection and the sequencing of visual operations. More generally yet, such results support the view that the perception of visualizations can be a useful domain for exploring the nature of visual cognition, inspiring new kinds of questions as well as casting new light on the limits to which information can be conveyed visually. (shrink)

This paper discusses several key issues concerning consciousness and human vision. A brief overview is presented of recent developments in this area, including issues that have been resolved and issues that remain unsettled. Based on this, three Hilbert questions are proposed. These involve three related sets of issues: the kinds of visual experience that exist, the kinds of visual attention that exist, and the ways that these relate to each other.

We present a rigorous way to evaluate the visual perception of correlation in scatterplots, based on classical psychophysical methods originally developed for simple properties such as brightness. Although scatterplots are graphically complex, the quantity they convey is relatively simple. As such, it may be possible to assess the perception of correlation in a similar way. Scatterplots were each of 5.0 extent, containing 100 points with a bivariate normal distribution. Means were 0.5 of the range of the points, and standard deviations (...) 0.2 of this range. Precision was determined via an adaptive algorithm to find the just noticeable differences (jnds) in correlation, i.e., the difference between two side-by-side scatterplots that could be discriminated 75% of the time. Accuracy was measured by direct estimation, using reference scatterplots with fixed upper and lower values, with a test scatterplot adjusted so that its correlation appeared to be halfway between these. This process was recursively applied to yield several further estimates. Results of the discrimination tests show jnd(r) = k (1/b – r), where r is the Pearson correlation, and parameters 0 < k, b < 1. Integration yields a subjective estimate of correlation g(r) = ln(1 – br) / ln(1– b). The values of b found via discrimination closely match those found via direct estimation. As such, it appears that the perception of correlation in a scatterplot is completely described by two related performance curves, specified by two easily-measured parameters. (shrink)

In this chapter we will deal with “mechanizing” induction, i.e. with ways in which theoretical computer science approaches inductive generalization. In the field of Machine Learning, algorithms for induction are developed. Depending on the form of the available data, the nature of these algorithms may be very different. Some of them combine geometric and statistical ideas, while others use classical reasoning based on logical formalism. However, we are not so much interested in the algorithms themselves, but more on the philosophical (...) and theoretical foundations they share. Thus in the first of two parts, we will examine different approaches and inductive assumptions in two particular learning settings. While many machine learning algorithms work well on a lot of tasks, the interpretation of the learned hypothesis is often difficult. Thus, while e.g. an algorithm surprisingly is able to determine the gender of the author of a given text with about 80 percent accuracy [Argamon and Shimoni, 2003], for a human it takes some extra effort to understand on the basis of which criteria the algorithm is able to do so. With that respect the advantage of approaches using logic are obvious: If the output hypothesis is a formula of predicate logic, it is easy to interpret. However, if decision trees or algorithms from the area of inductive logic programming are based purely on classical logic, they suffer from the fact that most universal statements do not hold for exceptional cases, and classical logic does not offer any convenient way of representing statements which are meant to hold in the “normal case”. Thus, in the second part we will focus on approaches for Nonmonotonic Reasoning that try to handle this problem. Both Machine Learning and Nonmonotonic Reasoning have been anticipated partially by work in philosophy of science and philosophical logic. At the same time, recent developments in theoretical computer science are expected to trig- ger further progress in philosophical theories of inference, confirmation, theory revision, learning, and the semantic and pragmatics of conditionals. We hope this survey will contribute to this kind of progress by building bridges between computational, logical, and philosophical accounts of induction. (shrink)

One of the more powerful impressions created by vision is that of a coherent, richly-detailed world where everything is present simultaneously. Indeed, this impression is so compelling that we tend to ascribe these properties not only to the external world, but to our internal representations as well. But results from several recent experiments argue against this latter ascription. For example, changes in images of real-world scenes often go unnoticed when made during a saccade, flicker, blink, or movie cut. This "change (...) blindness" provides strong evidence against the idea that our brains contain a picture-like representation of the scene that is everywhere detailed and coherent. (shrink)

Selective access and integration underlie much of our visual experience. This article describes several of the experimental techniques used to investigate these processes, and some of the major results achieved in our understanding of their operation.

This essay explains Donald Hoffman's Interface Theory of Perception using The Biological Framework for a Mathematical Universe proposed by Ronald Williams. According to Hoffman, what we perceive is more like a “desktop interface with icons representing complex underlying processes, rather than a direct window into the true nature of the world." The theory of a biological framework for a mathematical universes suggests that these complex underlying processes of “the desktop interface with icons” contain correspondences to biological systems. For example, (...) “the desktop icons” of the ocean’s arctic currents and the melting and freezing of Antartica contain “complex underlying processes” which mirror the processes of a circulatory system and beating heart. While indeed we do interpret reality from a superficial perspective as Hoffman suggests, our cognitive abilities are enhanced enough to recognize correspondences to these patterns pertaining to these biological systems which reveal the true nature of the world/universe/reality and thus highlight our evolved perceptual systems which can enable us how to recognize these patterns and organize ourselves to them in order to best survive it. Another example of a “desktop icon” is human society—the order and properties of human society contain “complex underlying processes” that are analogous to the order and properties of cellular society—thus “socioeconomic problems” can be understood through cellular economic problems. Moreover, the solution to the cellular economic problem is the solution to the socioeconomic problem. (shrink)

This paper explores the evolution of consciousness and subjectivity through a biological framework for understanding the universe. It posits that functional patterns in biological systems mirror cosmic mathematical principles, defining our objective reality. Similar to wave and Fibonacci patterns in different physical phenomena, biological patterns are intrinsic to all things and can be quantified using Dedre Gentner’s approach to analogy. For example, Earth’s ocean currents and the melting and freezing of Antarctica resemble the circulatory system and heart, while the production (...) of music from instruments is analogous to ribosomal protein synthesis. Shelves, tables, and chairs function like cytosol by holding objects in space, and a coffee cup mirrors red blood cell distribution. These analogies reveal a universal order rooted in biology’s functional patterns, essential for shaping the emergence and evolution of life. The paper traces the development of consciousness from its rudimentary cellular states to complex human cognition, highlighting the role of biologically-patterned environments in driving evolutionary changes. Organisms that recognized and organized according to these patterns evolved as “pattern recognition engines” crucial for survival—thus, Life (survival) being the primary measure of consciousness. Humans advanced this capacity, gaining cognitive freedom by insulating themselves from environmental constraints, but faced increased subjectivity complexity. Consciousness, while inherently subjective and necessary for cognitive development, evolves in humans to understand objective reality and its biological nature, so to understand and navigate complexities of subjectivity. Ultimately, the paper asserts consciousness is the ability to recognize and adhere to life-sustaining patterns and principles. Successful adherence deems them worthy of continued existence, while failure leads to demise. Parallels with historical concepts like Atman and Brahman in Hinduism suggest ancient recognition of the correspondence between human and universal patterns. This ancient understanding, coupled with modern scientific evidence, reveals the interconnectedness and intrinsic biological nature of reality. (shrink)

Large changes in a scene often become difficult to notice if made during an eye movement, image flicker, movie cut, or other such disturbance. It is argued here that this _change blindness_ can serve as a useful tool to explore various aspects of vision. This argument centers around the proposal that focused attention is needed for the explicit perception of change. Given this, the study of change perception can provide a useful way to determine the nature of visual attention, and (...) to cast new light on the way that it is?and is not?involved in visual perception. To illustrate the power of this approach, this paper surveys its use in exploring three different aspects of vision. The first concerns the general nature of _seeing_. To explain why change blindness can be easily induced in experiments but apparently not in everyday life, it is proposed that perception involves a _virtual representation_, where object representations do not accumulate, but are formed as needed. An architecture containing both attentional and nonattentional streams is proposed as a way to implement this scheme. The second aspect concerns the ability of observers to detect change even when they have no visual experience of it. This _sensing_ is found to take on at least two forms: detection without visual experience (but still with conscious awareness), and detection without any awareness at all. It is proposed that these are both due to the operation of a nonattentional visual stream. The final aspect considered is the nature of visual attention itself?the mechanisms involved when _scrutinizing_ items. Experiments using controlled stimuli show the existence of various limits on visual search for change. It is shown that these limits provide a powerful means to map out the attentional mechanisms involved. (shrink)

Experiments are presented showing that visual search for Mueller-Lyer (ML) stimuli is based on complete configurations, rather than component segments. Segments easily detected in isolation were difficult to detect when embedded in a configuration, indicating preemption by low-level groups. This preemption—which caused stimulus components to become inaccessible to rapid search—was an all-or-nothing effect, and so could serve as a powerful test of grouping. It is shown that these effects are unlikely to be due to blurring by simple spatial filters at (...) early visual levels. It is proposed instead that they are due to more sophisticated processes that rapidly bind contour fragments into spatially-extended assemblies. These results support the view that rapid visual search cannot access the primitives formed at the earliest stages of visual processing; rather, it can access only higher-level, more ecologically-relevant structures. (shrink)

For scatterplots with gaussian distributions of dots, the perception of Pearson correlation r can be described by two simple laws: a linear one for discrimination, and a logarithmic one for perceived magnitude (Rensink & Baldridge, 2010). The underlying perceptual mechanisms, however, remain poorly understood. To cast light on these, four different distributions of datapoints were examined. The first had 100 points with equal variance in both dimensions. Consistent with earlier results, just noticeable difference (JND) was a linear function of the (...) distance away from r = 1, and the magnitude of perceived correlation a logarithmic function of this quantity. In addition, these laws were linked, with the intercept of the JND line being the inverse of the bias in perceived magnitude. Three other conditions were also examined: a dot cloud with 25 points, a horizontal compression of the cloud, and a cloud with a uniform distribution of dots. Performance was found to be similar in all conditions. The generality and form of these laws suggest that what underlies correlation perception is not a geometric structure such as the shape of the dot cloud, but the shape of the probability distribution of the dots, likely inferred via a form of ensemble coding. It is suggested that this reflects the ability of observers to perceive the information entropy in an image, with this quantity used as a proxy for Pearson correlation. (shrink)

Scene Perception is the visual perception of an environment as viewed by an observer at any given time. It includes not only the perception of individual objects, but also such things as their relative locations, and expectations about what other kinds of objects might be encountered. -/- Given that scene perception is so effortless for most observers, it might be thought of as something easy to understand. However, the amount of effort required by a process often bears little relation to (...) its underlying complexity. A closer look shows that scene perception is a highly complex activity, and that any account of it must deal with several difficult issues: What exactly is a scene? What aspects of it do we represent? And what are the processes involved? Finding the answers to these questions has proven to be extraordinarily difficult. (shrink)

Objectives: The study determined the competencies of teachers and performance of learners in 2017-2018 National Achievement Test. It identified the influence of teachers’ competencies on performance of learners. Methods: It employed descriptive-correlational and explanatory designs and it involved three divisions in Northern Mindanao region, Philippines. Findings: The Grade 10 and 6 teachers have possessed very satisfactory competencies across areas, while the Grade 10 and Grade 6 learners had a low mastery and very low mastery, respectively. Furthermore, there was no significant (...) relationship between the competencies of teachers and the performance of learners, while their competencies did not significantly influence the performance of learners. Conclusion: Teachers were deemed competent in all areas and learners had not acquired most of the competency standards of the curricula. Hence, no matter how competent teachers are, this would not contribute significantly to improving the performance of learners in the National Achievement Test. Thus, competencies of teachers cannot determine the performance of learners. (shrink)

A set of visual search experiments tested the proposal that focused attention is needed to detect change. Displays were arrays of rectangles, with the target being the item that continually changed its orientation or contrast polarity. Five aspects of performance were examined: linearity of response, processing time, capacity, selectivity, and memory trace. Detection of change was found to be a self-terminating process requiring a time that increased linearly with the number of items in the display. Capacity for orientation was found (...) to be about 5 items, a value comparable to estimates of attentional capacity. Observers were able to filter out both static and dynamic variations in irrelevant properties. Analysis also indicated a memory for previously-attended locations. These results support the hypothesis that the process needed to detect change is much the same as the attentional process needed to detect complex static patterns. Interestingly, the features of orientation and polarity were found to be handled in somewhat different ways. Taken together, these results not only provide evidence that focused attention is needed to see change, but also show that change detection itself can provide new insights into the nature of attentional processing. (shrink)

Rensink, O’Regan, and Clark (1997) drew attention to the phenomenon of change blindness, in which even large changes can be difficult to notice if made during the appearance of motion transients elsewhere in the image. This article provides a sketch of the events that inspired that article as well as its subsequent impact on psychological science and on society at large.

An overview is presented of the ways that change blindness has been applied to the study of various issues in perception and cognition. Topics include mechanisms of change perception, allocation of attention, nonconscious perception, and cognitive beliefs. Recent work using change blindness to investigate these topics is surveyed, along with a brief discussion of some of the ways that these approaches may further develop over the next few years.

This essay explores the creation and evolution of life and consciousness through the lens of a biological framework for understanding the universe. The theory posits that the patterns inherent in biological systems mirror the underlying mathematical principles of the cosmos. Thus, every pattern that manifests from the universe’s “parent-pattern” contains a fundamental biological-pattern inherent to its function, revealing the objective nature and purpose of that thing. Examples include the way ocean currents resemble a circulatory system and how socioeconomic phenomena mimic (...) cellular order. These correspondences suggest that life and consciousness are products of the universe’s biologically-patterned processes, and understanding these patterns is crucial for humanity's survival, especially as human society and environment becomes more complex—requiring a truer understanding of reality reality and how to organize themselves within it. The paper further argues that historical and philosophical concepts, such as Atman and Brahman in the Upanishads, Pnimiyut and Chitzoniyut in Kabbalah (Judaism), Batin and Zahir in Sufism (Islam), and many more align with this framework. The essay emphasizes that aligning human society with these biological patterns, as seen in biomimicry, is necessary for continued survival and harmony with the universe. The essay provides scientific studies and analogies supporting these ideas, illustrating how biological patterns are reflected across different domains of knowledge. (shrink)

Four experiments investigated the extent to which abstract quantitative information can be conveyed by basic visual features. This was done by asking observers to estimate and discriminate Pearson correlation in graphical representations where the first data dimension of each element was encoded by its horizontal position, and the second by the value of one of its visual features; perceiving correlation then requires combining the information in the two encodings via a common abstract representation. Four visual features were examined: luminance, color, (...) orientation, and size. All were able to support the perception of correlation. Indeed, despite the strikingly different appearances of the associated stimuli, all gave rise to performance that was much the same: just noticeable difference was a linear function of distance from complete correlation, and estimated correlation a logarithmic function of this distance. Performance differed only in regards to the level of noise in the feature, with these values compatible with estimates of channel capacity encountered in classic experiments on absolute perceptual magnitudes. These results suggest that quantitative information can be conveyed by visual features that are abstracted at relatively low levels of visual processing, with little representation of the original sensory property. It is proposed that this is achieved via an abstract parameter space in which the values in each perceptual dimension are normalized to have the same means and variances, with perceived correlation based on the shape of the joint probability density function of the resultant elements. (shrink)

As observers, we generally have a strong impression of seeing everything in front of us at any moment. But compelling as it is, this impression is false – there are severe limits to what we can consciously experience in everyday life. Much of the evidence for this claim has come from two phenomena: change blindness (CB) and inattentional blindness (IB). -/- CB refers to the failure of an observer to visually experience changes that are easily seen once noticed. This can (...) happen even if the changes are large, constantly repeat, and the observer has been informed that they will occur. A related phenomenon is IB – the failure to visually experience an object or event when attention is directed elsewhere. For example, observers may fail to notice an unexpected object that enters their visual field, even if this object is large, appears for several seconds, and has important consequences for the selection of action. -/- Both phenomena involve a striking failure to report an object or event that is easily seen once noticed. As such, both are highly counterintuitive, not only in the subjective sense that observers have difficulty believing they could fail so badly at seeing but also in the objective sense that these findings challenge many existing ideas about how we see. But as counterintuitive as these phenomena are, progress has been made in understanding them. Indeed, doing so has allowed us to better understand the limitations of human perception in everyday life and to gain new insights into how our visual systems create the picture of the world that we experience each moment our eyes are open. (shrink)

I critically evaluate the influential new wave account of theory reduction in science developed by Paul Churchland and Clifford Hooker. First, I cast doubt on claims that the new wave account enjoys a number of theoretical virtues over its competitors, such as the ability to represent how false theories are reduced by true theories. Second, I argue that the genuinely novel claim that a corrected theory must be specified entirely by terms from the basic reducing theory is in fact too (...) restrictive for scientific practice and should be rejected. Basic theories co-evolve with nonbasic theories in a mutually interactive way, and thus the basic theories incorporate the concepts and concerns of nonbasic theories. Third, I show that once its ontological consequences are duly noted, the reductive part the new wave account collapses into the classical theory developed within the logical empiricist tradition. As such, it still falls prey to standard anti-reductionist argument based upon multiple realizability and the cross-classification of special science and physical science terms. (shrink)

This paper explores the extent to which a scientific framework for visualization might be possible. It presents several potential parts of a framework, illustrated by application to the visualization of correlation in scatterplots. The first is an extended-vision thesis, which posits that a viewer and visualization system can be usefully considered as a single system that perceives structure in a dataset, much like "basic" vision perceives structure in the world. This characterization is then used to suggest approaches to evaluation that (...) take advantage of techniques used in vision science. Next, an optimal-reduction thesis is presented, which posits that an optimal visualization enables the given task to be reduced to the most suitable operations in the extended system. A systematic comparison of alternative designs is then proposed, guided by what is known about perceptual mechanisms. It is shown that these elements can be extended in various ways—some even overlapping with parts of vision science. As such, a science of some kind appears possible for at least some parts of visualization. It would remain distinct from design practice, but could nevertheless assist with the design of visualizations that better engage human perception and cognition. (shrink)

I resolve an argument over “flat” versus “dimensioned” theories of realization. The theories concern, in part, whether realized and realizing properties are instantiated by the same individual (the flat theory) or different individuals in a part-whole relationship (the dimensioned theory). Carl Gillett has argued that the two views conflict, and that flat theories should be rejected on grounds that they fail to capture scientific cases involving a dimensioned relation between individuals and their constituent parts. I argue on the contrary that (...) the two types of theory complement one another, even on the same range of scientific cases. I illustrate the point with two popular functionalist versions of flat and dimensioned positions – causal-role functionalism and a functional analysis by decomposition – that combine into a larger picture I call “comprehensive functional realization.” I also respond to some possible objections to this synthesis of functionalist views. (shrink)

This article discusses several key issues concerning the study of attention and its relation to visual perception, with an emphasis on behavioral and experiential aspects. It begins with an overview of several classical works carried out in the latter half of the 20th century, such as the development of early filter and spotlight models of attention. This is followed by a survey of subsequent research that extended or modified these results in significant ways. It covers current work on various forms (...) of induced blindness and on the capabilities of nonattentional processes. It also includes proposals about how a "just-in-time" allocation of attention can create the impression that we see our surroundings in coherent detail everywhere, as well as how the failure of such allocation can result in various perceptual deficits. The final section examines issues that have received little consideration to date, but may be important for new lines of research in the near future. These include the prospects for a better characterization of attention, the possibility of more systematic explanations, factors that may significantly modulate attentional operation, and the possibility of several kinds of visual attention and visual experience. (shrink)

In this chapter I consider the place of the topic of racial and ethnic urban residential segregation factors into political philosophy. I begin with a short history of residential segregation and the ghetto, and their role in systems of racial domination and oppression, and remarks on the general neglect of this topic in contemporary political philosophy, including in nonideal political philosophy, which proports to take on examples of real-world injustices and inequalities. I then examine, from the standpoint of liberal-egalitarian political (...) theory, what segregation, as a concept, entails, and its harms to individuals, communities, and societies. Segregation in all its forms (residential, educational, and employment, as well as in political and legal systems) is an instance of injustice and inequality and a major component of processes that maintain injustice and inequality, so it requires correction and rectification of some sort. Desegregation and integration are typically forwarded as solutions to the ills and injustices of segregation. They seem synonymous, but are they? To answer this question, I survey the prominent conceptualizations of both during the civil rights movement and the contemporary debate over those terms and political theoretical positions. In the conclusion I outline my partial defense of the idea of integration. (shrink)

It has often been assumed that when we use vision to become aware of an object or event in our surroundings, this must be accompanied by a corresponding visual experience (i.e., seeing). The studies reported here show that this assumption is incorrect. When observers view a sequence of displays alternating between an image of a scene and the same image changed in some way, they often feel (or sense) the change even though they have no visual experience of it. The (...) subjective difference between sensing and seeing is mirrored in several behavioral differences, suggesting that these are two distinct modes of conscious visual perception. (shrink)

Knill, Kersten, & Mamassian (Chapter 6) provide an interesting discussion of how the Bayesian formulation can be used to help investigate human vision. In their view, computational theories can be based on an ideal observer that uses Bayesian inference to make optimal use of available information. Four factors are important here: the image information used, the output structures estimated, the priors assumed (i.e., knowledge about the structure of the world), and the likelihood function used (i.e., knowledge about the projection of (...) the world onto the sensors). Knill & Kersten argue that such a framework not only helps analyze a perceptual task, but can also help investigators to define it. Two examples are provided (the interpretation of surface contour and the perception of moving shadows) to show how this approach can be used in practice. As the authors admit, most (if not all) perceptual processes are ill-suited to a "strong" Bayesian approach based on a single consistent model of the world. Instead, they argue for a "weak" variant that assumes Bayesian inference to be carried out in modules of more limited scope. But how weak is "weak"? Are such approaches suitable for only a few relatively low-level tasks, or can they be applied more generally? Could a weak Bayesian approach, for example, explain how we would recognize the return of Elvis Presley? The formal modelling of human perception To help get a fix on things, it is useful to examine the fate of an earlier attempt to formalize human perception: the application of information theory. It was once hoped that this theory—a close cousin of the Bayesian formulation—would provide a way to uncover information-handling laws that were largely independent of physical implementation. In this approach, the human nervous system was assumed to have.. (shrink)

Visual analytics (VA) combines the strengths of human and machine intelligence to enable the discovery of interesting patterns in challenging datasets. Historically, most attention has been given to developing the machine component—for example, machine learning or the human-computer interface. However, it is also essential to develop the abilities of the analysts themselves, especially at the beginning of their careers. -/- For the past several years, we at the University of British Columbia (UBC)—with the support of The Boeing Company—have experimented with (...) various ways of preparing undergraduate students for VA. Although inspired by the need to prepare students to become visual analysts, the result turned out to be fairly general in scope, applicable to other analytical approaches, as well as more general research. In hindsight, this makes considerable sense. Although the visual component of VA is necessary, it is insufficient; many analytical activities at the human end involve nonvisual skills, such as effective decision-making and the ability to quickly focus on the relevant parts of a problem. -/- The result of this experimentation is a third-year undergraduate course titled Cognitive Systems 303 (COGS 303) that focuses on “VA unplugged”—that is, on developing investigative abilities prior to training on the VA systems themselves. It was felt that if students focused on developing basic analytical habits of thought prior to learning VA systems, these habits would be reinforced by subsequent practice on “live” systems. (shrink)

Human vision briefly retains a trace of a stimulus after it disappears. This trace—iconic memory—is often believed to be a surrogate for the original stimulus, a representational structure that can be used as if the original stimulus were still present. To investigate its nature, a flicker-search paradigm was developed that relied upon a full scan (rather than partial report) of its contents. Results show that for visual search it can indeed act as a surrogate, with little cost for alternating between (...) visible and iconic representations. However, the duration over which it can be used depends on the type of task: some tasks can use iconic memory for at least 240 ms, others for only about 190 ms, while others for no more than about 120 ms. The existence of these different limits suggests that iconic memory may have multiple layers, each corresponding to a particular level of the visual hierarchy. In this view, the inability to use a layer of iconic memory may reflect an inability to maintain feedback connections to the corresponding representation. (shrink)