Mainstream teleosemantics is the view that mental representation should be understood in terms of biological functions, which, in turn, should be understood in terms of selection processes. One of the traditional criticisms of teleosemantics is the problem of novel contents: how can teleosemantics explain our ability to represent properties that are evolutionarily novel? In response, some have argued that by generalizing the notion of a selection process to include phenomena such as operant conditioning, and the neural (...) class='Hi'>selection that underlies it, we can resolve this problem. Here, we do four things: we develop this suggestion in a rigorous way through a simple example, we draw on recent neurobiological research to support its empirical plausibility, we defend the move from a host of objections in the literature, and we sketch how the picture can be extended to help us think about more complex “conceptual” representations and not just perceptual ones. (shrink)

A common misunderstanding of the selected effects theory of function is that natural selection operating over an evolutionary time scale is the only functionbestowing process in the natural world. This construal of the selected effects theory conflicts with the existence and ubiquity of neurobiological functions that are evolutionary novel, such as structures underlying reading ability. This conflict has suggested to some that, while the selected effects theory may be relevant to some areas of evolutionary biology, its relevance to neuroscience (...) is marginal. This line of reasoning, however, neglects the fact that synapses, entire neurons, and potentially groups of neurons can undergo a type of selection analogous to natural selection operating over an evolutionary time scale. In the following, I argue that neural selection should be construed, by the selected effect theorist, as a distinct type of function-bestowing process in addition to natural selection. After explicating a generalized selected effects theory of function and distinguishing it from similar attempts to extend the selected effects theory, I do four things. First, I show how it allows one to identify neural selection as a distinct function-bestowing process, in contrast to other forms of neural structure formation such as neural construction. Second, I defend the view from one major criticism, and in so doing I clarify the content of the view. Third, I examine drug addiction to show the potential relevance of neural selection to neuroscientific and psychological research. Finally, I endorse a modest pluralism of function concepts within biology. (shrink)

Metacontrast is a visual illusion in which the visibility of a target stimulus is virtually lost when immediately followed by a nonoverlapping mask stimulus. For a colored target, metacontrast is color-selective, with target visibility markedly reduced when the mask and target are the same color, but only slightly reduced when the colors differ. This study investigated neural correlates of color-selective metacontrast for cone-opponent red and green stimuli in the human V1, V2, and V3 using functional magnetic resonance imaging. (...) class='Hi'>Neural activity was suppressed when the target was rendered less visible by the same-colored mask, and the suppression was localized in the cortical region retinotopically representing the target, correlating with the perceptual topography of visibility/invisibility rather than the physical topography of the stimulus. Retinotopy-based group analysis found that activity suppression was statistically significant for V2 and V3 and that its localization to the target region was statistically significant for V2. These results suggest that retinotopic color representations in early visual areas, especially in V2, are closely linked to the visibility of color. (shrink)

In this chapter, we discuss a selection of current views of the neural correlates of consciousness (NCC). We focus on the different predictions they make, in particular with respect to the role of prefrontal cortex (PFC) during visual experiences, which is an area of critical interest and some source of contention. Our discussion of these views focuses on the level of functional anatomy, rather than at the neuronal circuitry level. We take this approach because we currently understand more (...) about experimental evidence at this coarse level and because these results are appropriate for arbitrating between current theoretical frameworks. We discuss the Two-Visual-Systems Hypothesis (Milner & Goodale 1995; 2006), Local Recurrency (Lamme 2010; Lamme 2006), Higher Order (Lau 2008; Lau & Rosenthal 2011) and Global Workspace theories (Baars 1997; Baars 2005; Dehaene & Naccache 2001; Dehaene 2014). Despite the apparent stark differences between conscious and unconscious perceptual processing, available evidence suggests that their neural substrates must be largely shared. This indicates that the difference in neural activity between conscious and unconscious perceptual processing is likely to be subtle and highly specialized. We argue that current experimental evidence about the involvement of specific activity in prefrontal cortex supports the higher order neural theory of consciousness. In consequence, imaging techniques that focus only on marked differences between conscious and unconscious level of activity are likely to be insensitive to the relevant neural activity patterns that underlie conscious experiences. Finally, it follows from the evidence we discuss that the functional advantages of conscious over unconscious perceptual processing may be more limited than commonly thought. (shrink)

Many human decisions and behaviors in daily life entail a cost-benefit analysis. From selecting what to eat for dinner to determining the career to pursue, we more or less assess the cost and benefit of each choice. Given the frequent occurrences of cost-benefit thinking in our minds, some intriguing questions arise: how do the cost-benefit thinking processes emerge? How does the brain function to generate such thoughts? Although these inquiries have yet to be thoroughly answered, scientists are adding new clues (...) to our knowledge, such as the neural representation of our subjective cost-benefit judgments. (shrink)

Using Kantian starting points, we develop a notion of ‘pre-determinant intentionality,’ which refers to the intentionality of judgments that support objective truth-claims. We show how the weight-selections of neural networks can be taken to involve this form of intentionality. We argue that viewing weight selection or ‘internodal and meta-internodal selection’ as involving pre-determinant intentionality allows us to better conceptualize the coordination of computational systems. In particular, it allows us to better conceptualize the coordination of computational activity concerned (...) with the promotion of learning in neural networks.. (shrink)

A network of gene regulation organized in a hierarchical and combinatorial manner is crucially involved in the development of the neural network, and has to be considered one of the main substrates of genetic change in its evolution. Though qualitative features may emerge by way of the accumulation of rather unspecific quantitative changes, it is reasonable to assume that at least in some cases specific combinations of regulatory parts of the genome initiated new directions of evolution, leading to novel (...) capabilities of the brain. These notions are applied, in this paper, to the evolution of the capability of cognition-based human empa­thy. It is suggested that it has evolved as a secondary effect of the evolution of strategic thought. Development of strategies depends on abstract representations of one’s own pos­sible future states in one’s own brain to allow assessment of their emotional desirability, but also on the representation and emotional evaluation of possible states of others, allowing anticipation of their behaviour. This is best achieved if representations of others are con­nected to one’s own emotional centres in a manner similar to self-representations. For this reason, the evolution of the human brain is assumed to have established representations with such linkages. No group selection is involved, because the quality of strategic thought affects the fitness of the individual. A secondary effect of this linkage is that both the actual states and the future perspectives of others elicit vicarious emotions, which may contribute to the motivations of altruistic behaviour. (shrink)

We argue that recent empirical findings and theoretical models shed new light on the nature of attention. According to the resulting amplification view, attentional phenomena can be unified at the neural level as the consequence of the amplification of certain input signals of attention-independent perceptual computations. This way of identifying the core realizer of attention evades standard criticisms often raised against sub-personal accounts of attention. Moreover, this approach also reframes our thinking about the function of attention by shifting the (...) focus from the function of selection to the function of amplification. (shrink)

Multivariate pattern analysis, or MVPA, has become one of the most popular analytic methods in cognitive neuroscience. Since its inception, MVPA has been heralded as offering much more than regular univariate analyses, for—we are told—it not only can tell us which brain regions are engaged while processing particular stimuli, but also which patterns of neural activity represent the categories the stimuli are selected from. We disagree, and in the current paper we offer four conceptual challenges to the use of (...) MVPA to make claims about neural representation. Our view is that the use of MVPA to make claims about neural representation is problematic. (shrink)

Abstract: Heart attacks, or myocardial infarctions, are a leading cause of mortality worldwide. Early prediction and accurate analysis of potential risk factors play a crucial role in preventing heart attacks and improving patient outcomes. In this study, we conduct a comprehensive review of datasets related to heart attack analysis and prediction. We begin by examining the various types of datasets available for heart attack research, encompassing clinical, demographic, and physiological data. These datasets originate from diverse sources, including hospitals, research institutions, (...) and public health agencies. Our analysis aims to identify common features, data quality, and potential biases in these datasets. Next, we explore the predictive modeling techniques employed in heart attack prediction. Machine learning algorithms, such as decision trees, support vector machines, and deep neural networks, have gained prominence in predicting heart attacks. We discuss the strengths and limitations of these methods and highlight recent advancements in predictive modeling. Furthermore, we delve into the critical risk factors associated with heart attacks. Factors such as age, gender, hypertension, diabetes, and cholesterol levels are examined for their significance in predicting cardiac events. We also investigate the role of lifestyle factors, including smoking, diet, and physical activity, in heart attack risk assessment. Additionally, this review addresses the importance of data preprocessing and feature engineering in improving prediction accuracy. Feature selection methods, missing data handling, and data scaling techniques are discussed to enhance the robustness of heart attack prediction models. In conclusion, this comprehensive dataset review provides valuable insights into the state of heart attack analysis and prediction. It serves as a resource for researchers and healthcare professionals seeking to better understand the datasets available for heart attack research and the methods employed for accurate prediction. Ultimately, our efforts in dataset analysis and predictive modeling contribute to the advancement of preventive cardiology and the reduction of heart attack-related morbidity and mortality. (shrink)

Symmetry in biological and physical systems is a product of self-organization driven by evolutionary processes, or mechanical systems under constraints. Symmetry-based feature extraction or representation by neural networks may unravel the most informative contents in large image databases. Despite significant achievements of artificial intelligence in recognition and classification of regular patterns, the problem of uncertainty remains a major challenge in ambiguous data. In this study, we present an artificial neural network that detects symmetry uncertainty states in human observers. (...) To this end, we exploit a neural network metric in the output of a biologically inspired Self- Organizing Map Quantization Error (SOM-QE). Shape pairs with perfect geometry mirror symmetry but a non-homogenous appearance, caused by local variations in hue, saturation, or lightness within and/or across the shapes in a given pair produce, as shown here, a longer choice response time (RT) for “yes” responses relative to symmetry. These data are consistently mirrored by the variations in the SOM-QE from unsupervised neural network analysis of the same stimulus images. The neural network metric is thus capable of detecting and scaling human symmetry uncertainty in response to patterns. Such capacity is tightly linked to the metric’s proven selectivity to local contrast and color variations in large and highly complex image data. (shrink)

Advancements in cloud technologies have increased the infrastructural needs of data centers due to storage needs and processing of extensive dimensional data. Many service providers envisage anomaly detection criteria to guarantee availability to avoid breakdowns and complexities caused due to large-scale operations. The streaming log data generated is associated with multi-dimensional complexity and thus poses a considerable challenge to detect the anomalies or unusual occurrences in the data. In this research, a hybrid model is proposed that is motivated by deep (...) belief criteria and meta-heuristics. Using Search-and-Rescue—BrainStorm Optimization (SAR-BSO), a hybrid feature selection (FS) and deep belief network classifier is used to localize and detect anomalies for streaming data logs. The significant contribution of the research lies in FS, which is carried out using SAR-BSO which increases the detection power of the model as it selects the most significant variables by minimizing redundant features. The evaluation of accuracy is efficiently improved when compared with the predictable methods, such as Extract Local Outlier Factor (ELOF), Track-plus, Hybrid Distributed Batch Stream (HDBS), IForestASD, DBN, BSO-based Feature Selection with DBN, Genetic Algorithm-Deep Belief Network (GA-DBN), Mutual Information-Deep Belief Network (MI-DBN), information entropy-Deep Belief Network(I + DBN), Flat Field-Deep Belief Network (FF + DBN), African Vulture Optimization Algorithm-Deep Belief Network(AVOA + DBN), Gorilla Troop Optimizer-Deep Belief Network(GTO-DBN), and SARO-based Feature Selection with DBN. Further, the accurate detection of the anomalies in the data stream is established by the Deep Belief Neural Network (DBN) classifier. The model’s efficacy is determined using Apache, Hadoop, HDFS, Spark, and Linux datasets and evaluated against existing similar models. The model efficiency is provided using multiple evaluation metrics and is found effective. From the experimentation, the accuracy of the proposed model is found to be 93.3, 95.4, 93.6, 94.2, and 93.5% respectively for the dataset such as Apache, Hadoop, HDFS, spark, and Linux. This enhancement in accuracy is due to the selection of optimal features by the proposed SAR-BSO algorithm. (shrink)

Importance: Patients with remitted major depressive disorder (MDD) were previously found to display abnormal functional magnetic resonance imaging connectivity (fMRI) between the right superior anterior temporal lobe (RSATL) and the subgenual cingulate cortex and adjacent septal region (SCSR) when experiencing self-blaming emotions relative to emotions related to blaming others (eg, "indignation or anger toward others"). This finding provided the first neural signature of biases toward overgeneralized self-blaming emotions (eg, "feeling guilty for everything"), known to have a key role in (...) cognitive vulnerability to MDD. It is unknown whether this neural signature predicts risk of recurrence, a crucial step in establishing its potential as a prognostic biomarker, which is urgently needed for stratification into pathophysiologically more homogeneous subgroups and for novel treatments. -/- Objective: To use fMRI in remitted MDD at baseline to test the hypothesis that RSATL-SCSR connectivity for self-blaming relative to other-blaming emotions predicts subsequent recurrence of depressive episodes. -/- Design, setting, and participants: A prospective cohort study from June 16, 2011, to October 10, 2014, in a clinical research facility completed by 75 psychotropic medication-free patients with remitted MDD and no relevant comorbidity. In total, 31 remained in stable remission, and 25 developed a recurring episode over the 14 months of clinical follow-up and were included in the primary analysis. Thirty-nine control participants with no personal or family history of MDD were recruited for further comparison. -/- Main outcomes and measures: Between-group difference (recurring vs stable MDD) in RSATL connectivity, with an a priori SCSR region of interest for self-blaming vs other-blaming emotions. -/- Results: We corroborated our hypothesis that during the experience of self-blaming vs other-blaming emotions, RSATL-SCSR connectivity predicted risk of subsequent recurrence. The recurring MDD group showed higher connectivity than the stable MDD group (familywise error-corrected P < .05 over the a priori SCSR region of interest) and the control group. In addition, the recurring MDD group also exhibited RSATL hyperconnectivity with the right ventral putamen and claustrum and the temporoparietal junction. Together, these regions predicted recurrence with 75% accuracy. -/- Conclusions and relevance: To our knowledge, this study is the first to provide a robust demonstration of an fMRI signature of recurrence risk in remitted MDD. Additional studies are needed for its further optimization and validation as a prognostic biomarker. (shrink)

Scientists, philosophers, and even the lay public commonly accept that schizophrenia stems from a biological or internal ‘dysfunction.’ However, this assessment is typically accompanied neither by well-defined criteria for determining that something is dysfunctional nor empirical evidence that schizophrenia satisfies those criteria. In the following, a concept of biological function is developed and applied to a neurobiological model of schizophrenia. It concludes that current evidence does not warrant the claim that schizophrenia stems from a biological dysfunction, and, in fact, that (...) unusual neural structures associated with schizophrenia may have functional or adaptive significance. The fact that current evidence is ambivalent between these two possibilities (dysfunction versus adaptive function) implies that schizophrenia researchers should be much more cautious in using the ‘dysfunction’ label than they currently are. This has implications for both psychiatric treatment as well as public perception of mental disorders. (shrink)

This selective review explores biologically inspired learning as a model for intelligent robot control and sensing technology on the basis of specific examples. Hebbian synaptic learning is discussed as a functionally relevant model for machine learning and intelligence, as explained on the basis of examples from the highly plastic biological neural networks of invertebrates and vertebrates. Its potential for adaptive learning and control without supervision, the generation of functional complexity, and control architectures based on self-organization is brought forward. Learning (...) without prior knowledge based on excitatory and inhibitory neural mechanisms accounts for the process through which survival-relevant or task-relevant representations are either reinforced or suppressed. The basic mechanisms of unsupervised biological learning drive synaptic plasticity and adaptation for behavioral success in living brains with different levels of complexity. The insights collected here point toward the Hebbian model as a choice solution for “intelligent” robotics and sensor systems. Keywords: Hebbian learning; synaptic plasticity; neural networks; self-organization; brain; reinforcement; sensory processing; robot control . (shrink)

Enactivism has the potential to provide a sense of teleology in purpose-directed action, but without violating the principles of efficient causation. Action can be distinguished from mere reaction by virtue of the fact that some systems are self-organizing. Self-organization in the brain is reflected in neural plasticity, and also in the primacy of motivational processes that initiate the release of neurotransmitters necessary for mental and conscious functions, and which guide selective attention processes. But in order to flesh out the (...) enactivist approach in a way that is plausible and not merely an epiphenomenon, it is necessary to confront the problem of causal closure in a serious way. Atoms and molecules in the brain do not violate the normal causal principles that govern them in other contexts. The theory of self-organizing dynamical systems must be developed in a way that is compatible with causal closure rather than contradicting it. (shrink)

Is there some general reason to expect organisms that have beliefs to have false beliefs? And after you observe that an organism occasionally occupies a given neural state that you think encodes a perceptual belief, how do you evaluate hypotheses about the semantic content that that state has, where some of those hypotheses attribute beliefs that are sometimes false while others attribute beliefs that are always true? To address the first of these questions, we discuss evolution by natural (...) class='Hi'>selection and show how organisms that are risk-prone in the beliefs they form can be fitter than organisms that are risk-free. To address the second question, we discuss a problem that is widely recognized in statistics – the problem of over-fitting – and one influential device for addressing that problem, the Akaike Information Criterion (AIC). We then use AIC to solve epistemological versions of the disjunction and distality problems, which are two key problems concerning what it is for a belief state to have one semantic content rather than another. (shrink)

Abstract: In this paper an Artificial Neural Network (ANN) model, for predicting the Letters from twenty dissimilar fonts for each letter. The character images were, initially, based on twenty dissimilar fonts and each letter inside these twenty fonts was arbitrarily distorted to yield a file of 20,000 distinctive stimuli. Every stimulus was transformed into 16 simple numerical attributes (arithmetical moments and edge amounts) which were then ascended to be suitable into a range of numeral values from 0 to 15. (...) We naturally chose, arbitrarily, 1,000 distinctive stimuli for this research. We made certain that the scattering remnants the similar after selecting the one thousand stimuli. In this research, a neural network tool (Just NN) was used for the purpose of predicting to classify every of a huge number of black and white four-sided pixel displays as one of the 26 capital letters in the English language. (shrink)

The thresholds of human observers detecting line targets improve significantly when the targets are presented in a spatial context of collinear inducing stimuli. This phenomenon is referred to as spatial facilitation, and may reflect the output of long-range interactions between cortical feature detectors. Spatial facilitation has thus far been observed with luminance-defined, achromatic stimuli on achromatic backgrounds. This study compares spatial facilitation with line targets and collinear, edge-like inducers defined by luminance contrast to spatial facilitation with targets and inducers defined (...) by color contrast. The results of a first experiment show that achromatic inducers facilitate the detection of achromatic targets on gray and colored backgrounds, but tend to suppress the detection of chromatic targets. Chromatic inducers facilitate the detection of chromatic targets on gray and colored backgrounds, but tend to suppress the detection of achromatic targets. Chromatic spatial facilitation appears to be strongest when inducers and background are isoluminant. The results of a second experiment show that spatial facilitation with chromatic targets and inducers requires a longer exposure duration of the inducers than spatial facilitation with achromatic targets and inducers, which is already fully effective at an inducer exposure of 30 ms only. The findings point towards two separate mechanisms for spatial facilitation with collinear form stimuli: one that operates in the domain of luminance, and one that operates in the domain of color contrast. These results are consistent with neural models of boundary and surface formation which suggest that achromatic and chromatic visual cues are represented on different cortical surface representations that are capable of selectively attracting attention. Multiple copies of these achromatic and chromatic surface representations exist corresponding to different ranges of perceived depth from an observer, and each can attract attention to itself. Color and contrast differences between inducing and test stimuli, and transient responses to inducing stimuli, can cause attention to shift across these surface representations in ways that sometimes enhance and sometimes interfere with target detection. (shrink)

Rainfall prediction is one of the challenging tasks in weather forecasting. Accurate and timely rainfall prediction can be very helpful to take effective security measures in dvance regarding: on-going construction projects, transportation activities, agricultural tasks, flight operations and flood situation, etc. Data mining techniques can effectively predict the rainfall by extracting the hidden patterns among available features of past weather data. This research contributes by providing a critical analysis and review of latest data mining techniques, used for rainfall prediction. In (...) our proposed system we propose a new forecasting method that uses a Convolutional Neural Network monthly rainfall for a selected location. In our proposed system we are going to forecast the rainfall result based on the mean square error, mean absolute error and root mean square error, which we get in train and test of the dataset based deep learning technique. (shrink)

We present a theory of human artistic experience and the neural mechanisms that mediate it. Any theory of art has to ideally have three components. The logic of art: whether there are universal rules or principles; The evolutionary rationale: why did these rules evolve and why do they have the form that they do; What is the brain circuitry involved? Our paper begins with a quest for artistic universals and proposes a list of ‘Eight laws of artistic experience’ -- (...) a set of heuristics that artists either consciously or unconsciously deploy to optimally titillate the visual areas of the brain. One of these principles is a psychological phenomenon called the peak shift effect: If a rat is rewarded for discriminating a rectangle from a square, it will respond even more vigorously to a rectangle that is longer and skinnier that the prototype. We suggest that this principle explains not only caricatures, but many other aspects of art. Example: An evocative sketch of a female nude may be one which selectively accentuates those feminine form-attributes that allow one to discriminate it from a male figure; a Boucher, a Van Gogh, or a Monet may be a caricature in ‘colour space’ rather than form space. Even abstract art may employ ‘supernormal’ stimuli to excite form areas in the brain more strongly than natural stimuli. Second, we suggest that grouping is a very basic principle. The different extrastriate visual areas may have evolved specifically to extract correlations in different domains , and discovering and linking multiple features into unitary clusters -- objects -- is facilitated and reinforced by direct connections from these areas to limbic structures. In general, when object-like entities are partially discerned at any stage in the visual hierarchy, messages are sent back to earlier stages to alert them to certain locations or features in order to look for additional evidence for the object . Finally, given constraints on allocation of attentional resources, art is most appealing if it produces heightened activity in a single dimension rather than redundant activation of multiple modules. This idea may help explain the effectiveness of outline drawings and sketches, the savant syndrome in autists, and the sudden emergence of artistic talent in fronto-temporal dementia. In addition to these three basic principles we propose five others, constituting a total of ‘eight laws of aesthetic experience’. (shrink)

The aim of this article is to discuss the conditions under which functional neuroimaging can contribute to the study of higher cognition. We begin by presenting two case studies—on moral and economic decision making—which will help us identify and examine one of the main ways in which neuroimaging can help advance the study of higher cognition. We agree with critics that functional magnetic resonance imaging (fMRI) studies seldom “refine” or “confirm” particular psychological hypotheses, or even provide details of the (...) class='Hi'>neural implementation of cognitive functions. However, we suggest that neuroimaging can support psychology in a different way—namely, by selecting among competing hypotheses of the cognitive mechanisms underlying some mental function. One of the main ways in which neuroimaging can be used for hypothesis selection is via reverse inferences, which we here examine in detail. Despite frequent claims to the contrary, we argue that successful reverse inferences do not assume any strong or objectionable form of reductionism or functional locationism. Moreover, our discussion illustrates that reverse inferences can be successful at early stages of psychological theorizing, when models of the cognitive mechanisms are only partially developed. (shrink)

According to what Birch (2022) calls the theory-heavy approach to investigating nonhuman-animal consciousness, we select one of the well-developed theories of consciousness currently debated within contemporary cognitive science and investigate whether animals exhibit the neural structures or cognitive abilities posited by that theory as sufficient for consciousness. Birch argues, however, that this approach is in general problematic because it faces what he dubs the dilemma of demandingness—roughly, that we cannot use theories that are based on the human case to (...) assess consciousness in nonhuman animals and vice versa. We argue here that, though this dilemma may problematize the application of many current accounts of consciousness to nonhuman animals, it does not challenge the use of standard versions of the higher-order thought theory (“HOTT”) of consciousness, according to which a creature is in a conscious mental state just in case it is aware of being in that state via a suitable higher-order thought (“HOT”). We show this in two ways. First, we argue that, unlike many extant theories of consciousness, HOTT is typically motivated by a commonsense, and more importantly, neutral condition on consciousness that applies to humans and animals alike. Second, we offer new empirical and theoretical reasons to think that many nonhuman animals possess the relevant HOTs necessary for consciousness. Considering these issues not only reveals the explanatory power of HOTT and some of its advantages over rival accounts, but also enables us to further extend and clarify the theory. (shrink)

The nature of “the self” has been one of the central problems in philosophy and more recently in neuroscience. This raises various questions: Can we attribute a self to animals? Do animals and humans share certain aspects of their core selves, yielding a trans-species concept of self? What are the neural processes that underlie a possible trans-species concept of self? What are the developmental aspects and do they result in various levels of self-representation? Drawing on recent literature from both (...) human and animal research, we suggest a trans-species concept of self that is based upon what has been called a “core-self” which can be described by self-related processing as a specific mode of interaction between organism and environment. When we refer to specific neural networks, we will here refer to the underlying system as the “core-SELF.” The core-SELF provides primordial neural coordinates that represent organisms as living creatures—at the lowest level this elaborates interoceptive states along with raw emotional feelings while higher medial cortical levels facilitate affective-cognitive integration . Developmentally, SRP allows stimuli from the environment to be related and linked to organismic needs, signaled and processed within core-self structures within subcorical-cortical midline structures that provide the foundation for epigenetic emergence of ecologically framed, higher idiographic forms of selfhood across different individuals within a species. These functions ultimately operate as a coordinated network. We postulate that core SRP operates automatically, is deeply affective, and is developmentally and epigenetically connected to sensory-motor and higher cognitive abilities. This core-self is mediated by SCMS, embedded in visceral and instinctual representations of the body that are well integrated with basic attentional, emotional and motivational functions that are apparently shared between humans, non-human mammals, and perhaps in a proto-SELF form, other vertebrates. Such a trans-species concept of organismic coherence is thoroughly biological and affective at the lowest levels of a complex neural network, and culturally and ecologically molded at higher levels of neural processing. It allows organisms to selectively adapt to and integrate with physical and social environments. Such a psychobiologically universal, but environmentally diversified, concept may promote novel trans-species studies of the core-self across mammalian species. (shrink)

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

Capacity of conscious agents to perform genuine choices among future alternatives is a prerequisite for moral responsibility. Determinism that pervades classical physics, however, forbids free will, undermines the foundations of ethics, and precludes meaningful quantification of personal biases. To resolve that impasse, we utilize the characteristic indeterminism of quantum physics and derive a quantitative measure for the amount of free will manifested by the brain cortical network. The interaction between the central nervous system and the surrounding environment is shown to (...) perform a quantum measurement upon the neural constituents, which actualize a single measurement outcome selected from the resulting quantum probability distribution. Inherent biases in the quantum propensities for alternative physical outcomes provide varying amounts of free will, which can be quantified with the expected information gain from learning the actual course of action chosen by the nervous system. For example, neuronal electric spikes evoke deterministic synaptic vesicle release in the synapses of sensory or somatomotor pathways, with no free will manifested. In cortical synapses, however, vesicle release is triggered indeterministically with probability of 0.35 per spike. This grants the brain cortex, with its over 100 trillion synapses, an amount of free will exceeding 96 terabytes per second. Although reliable deterministic transmission of sensory or somatomotor information ensures robust adaptation of animals to their physical environment, unpredictability of behavioral responses initiated by decisions made by the brain cortex is evolutionary advantageous for avoiding predators. Thus, free will may have a survival value and could be optimized through natural selection. (shrink)

In this paper it is analyzed from the informational perspective the relation between mind and body, an ancient philosophic issue defined as a problem, which still did not receive up to date an adequate solution. By introducing/using the concept of information, it is shown that this concept includes two facets, one of them referring to the common communications and another one referring to a hidden/structuring matter-related information, effectively acting in the human body and in the living systems, which determines the (...) dynamic inter-change of information between specific structures of the organism by electric/electronic/chemical agents and genetic/epigenetic processes. It is shown that the maintenance of body, permanently and obligatory depending on the external matter (foods, air, water) resources, needed to provide both the structuring/restructuring basic material and energy, determines the necessary existence of an info-managing system, administrating the internal mechano-chemical/physical processes. As a natural consequence, such a system should organize and assure own survival by an effective informational operability to detect the external food resources, to select the appropriate interest information and to decide as a function of circumstances. One important component in such an informational system is memory, allowing to dispose of the reference informational data for analysis/comparison and the selection between good and bad binary possible decisions. The memory receives and stores therefore signals from external reality and from the body itself, referring to the emotional reaction, digestion status, creation, and inherited predilections, within specific info-neural communication circuits between the brain and body execution/sensitive organs, the human body appearing as an integrated info-matter self-managed dynamic system. The specific body components memorize information with different degrees of info-integration: short/long-term integration, emotive/action reaction, info-abilities, culminating with the integration in the chromosomal structures by epigenetic processes. The new acquired information is transgenerationally transmissible, and is manifested as new traits, showing the adaptation capability of the human and close relation between mind and body. Analyzing the results of such a mind-body informational model in comparison with the earlier assumed/proposed/asserted archaic, Greek and Occidental philosophies, which represent only partial aspects of this relation, it is shown that this informational model, elaborated in terms of information on the basis of scientific reasons and arguments, constitutes a general, realist, and coherent model of the mind-body relation, able to integrate and/or explain most of the others. (shrink)

Recent research into the nature of self in artificial and biological systems raises interest in a uniquely determining immutable sense of self, a “metaphysical ‘I’” associated with inviolable personal values and moral convictions that remain constant in the face of environmental change, distinguished from an object “me” that changes with its environment. Complementary research portrays processes associated with self as multimodal routines selectively enacted on the basis of contextual cues informing predictive self or world models, with the notion of the (...) constant, per-vasive and invariant sense of self associated with a multistable attractor set aiming to ensure personal integrity against threat of disintegrative change. This paper proposes that an immutable sense of self emerges as a global attractor which can be described as a project ideal self-situation embodied in frontal medial processes during more or less normal adolescent development, and that thereafter serves to orient agency in the more or less free development of embodied potentials over the life course in effort to realize project conditions, phenomenally identified with the felt pull towards this end as purpose of and source of meaning in life. So oriented, life-long self-development aims to embody solutions to problems at different timescales depending on this embodied purpose, ultimately in the service of evolutionary processes securing organism populations against threats of disintegrative change over timespans far beyond that of the individual. After characterizing the target sense of self, research circling this target is briefly surveyed. Self as global project and developmental neural correlates are proposed. Then, the paper discusses some implications for research in biological and artificial systems. Building from earlier work in cognitive neurorobotics, discussion affirms the value of reinforcement rituals including prayer in metaphysical self-development, considers implications for value alignment and rights associated with free will in the context of artificial intelligence and robot religion, and concludes by emphasizing the importance of self-development toward project ideals as source of meaning in life in the current social-political environment. (shrink)

From the earliest times, American ethics, the rules for the moral \& intellectual life of the West, used to be founded upon the two principles of self-reliance and good neighborliness. Here we consider the underlying functions of neural brain circuits, organic structures that have evolved adaptively by Darwinian rules subject to selection pressure. In the left brain resides our self-reliant private Ego, making plans, launching initiatives. Your public Ego dwells in the right brain, looking around, meeting with your (...) friendly neighbor. A main component is our bilateral interior cosmos, providing us with all the detailed information about our environment as well as the universe at large. (shrink)

In the late summer of 1998, the authors, a cognitive scientist and a logician, started talking about the relevance of modern mathematical logic to the study of human reasoning, and we have been talking ever since. This book is an interim report of that conversation. It argues that results such as those on the Wason selection task, purportedly showing the irrelevance of formal logic to actual human reasoning, have been widely misinterpreted, mainly because the picture of logic current in (...) psychology and cognitive science is completely mistaken. We aim to give the reader a more accurate picture of mathematical logic and, in doing so, hope to show that logic, properly conceived, is still a very helpful tool in cognitive science. The main thrust of the book is therefore constructive. We give a number of examples in which logical theorizing helps in understanding and modeling observed behavior in reasoning tasks, deviations of that behavior in a psychiatric disorder (autism), and even the roots of that behavior in the evolution of the brain. (shrink)

Teleosemantics has a problem: it holds that to have a mind one must have a history, often a long evolutionary history. The solution to the problem is for teleosemanticists to give up on natural selection as the source of natural norms (functions) for neural structures, and to find a different source of natural norms which is not essentially history-involving. Such a source in fact exists, in cybernetic governance. This paper argues for the existence of natural norms derived from (...) cybernetic governance, parallel to natural norms derived from natural selection but distinct from them, and shows how such norms could save teleosemantics from its over-emphasis on history. (shrink)

Introduction: This article discusses the brain hierarchical organization/evolution as a consequence of the information-induced brain development, from the perspective of the Informational Model of Consciousness. Analysis: In the frame of the Informational Model of Consciousness, a detailed info-neural analysis ispresented, concerning the specific properties/functions of the informational system of the human body composed by the Center of Acquisition and Storing of Information, Center of Decision and Command, Info-Emotional Center, Maintenance Informational System, Genetic Transmission System, Info Genetic Generator and Info- (...) Connection center, in relation with the neuro-connected brain areas, with a special attention to the Info-Connection and its specific properties. Besides a meticulous analysis of the info-connections/neuro-functions of these centers, a special attention was paid to limbic/cingulate cortex activities. Defined as a trust/confidence center, additional features are highlighted in correlation with the activity of the anterior cingulate cortex, consisting in the intervention/moderation of amygdala emotional signals, conflicting opposite YES/NO data and error elimination in the favor of the organism adaptation/survival, the intervention in the certainty/uncertainty balance to select a suitable pro-life information (antientropic effect), in moderation of pain and in the stimulation of the empathic inter-human relations/communication. Representing the correspondence between the informational subsystems and the brain area map, itis shown that the up/down integration of information by epigenetic mechanisms and the down/ up evolution are correlated. Results: The analysis of the functions of the anterior cingulate opens new gates of investigations concerning the involved intimate mechanisms at the level of cell microstructure, specifically on the compatibility with quantum assisted processes admitted by the Informational Model of Consciousness and the quantum-based models The discussion on the information integration/codification by epigenetic mechanisms shows that this process starts from the superior levels of brain conscious info-processing areas and progressively advances to the automatic/autonomic inferior levels ofthe informational system, under insistent/repetitive cues/stress conditions, pointing out an hierarchical functional/anatomical structure of the brain organization. Additional arguments are discussed, indicating thatthe down/up progressive scale representation is a suggestive illustration of the brain evolution, induced/assisted/determined by information, accelerated at humans by the antientropic functions of the Info-Connection center. Conclusions: The hierarchical organization of the brain is a consequence of the integration process of information, defining its development accordingly to the adaptation requirements for survival during successive evolution stages of the organism, information playing a determinant/key role. (shrink)

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

Cardiotocography data uncertainty is a critical task for the classification in biomedical field. Constructing good and efficient classifier via machine learning algorithms is necessary to help doctors in diagnosing the state of fetus heart rate. *e proposed neutrosophic diagnostic system is an Interval Neutrosophic Rough Neural Network framework based on the backpropagation algorithm. It benefits from the advantages of neutrosophic set theory not only to improve the performance of rough neural networks but also to achieve a better performance (...) than the other algorithms. *e experimental results visualize the data using the boxplot for better understanding of attribute distribution. *e performance measurement of the confusion matrix for the proposed framework is 95.1, 94.95, 95.2, and 95.1 concerning accuracy rate, precision, recall, and F1-score, respectively. WEKA application is used to analyse cardiotocography data performance measurement of different algorithms, e.g., neural network, decision table, the nearest neighbor, and rough neural network. *e comparison with other algorithms shows that the proposed framework is both feasible and efficient classifier. Additionally, the receiver operation characteristic curve displays the proposed framework classifications of the pathologic, normal, and suspicious states by 0.93, 0.90, and 0.85 areas that are considered high and acceptable under the curve, respectively. Improving the performance measurements of the proposed framework by removing ineffective attributes via feature selection would be suitable advancement in the future. Moreover, the proposed framework can also be used in various real-life problems such as classification of coronavirus, social media, and satellite image. (shrink)

Bài viết xác định các yếu tố có tác động lớn tới rủi ro tài chính tại các doanh nghiệp sản xuất niêm yết trên sàn chứng khoán Việt Nam dựa trên phương pháp chọn biến LASSO và xây dựng mô hình học máy dự báo rủi ro tài chính. Kết quả nghiên cứu cho thấy, mô hình LASSO đã xác định 5 chỉ số tài chính ảnh hưởng đến rủi ro tài chính mà các doanh nghiệp rủi ro gặp (...) phải trong suốt 5 năm (2017-2021) gồm: Hệ số khả năng thanh toán ngắn hạn (Tài sản ngắn hạn/Nợ ngắn hạn); Số vòng quay tổng tài sản (Doanh thu thuần/Tổng tài sản); ROA (Lợi nhuận sau thuế/Tổng tài sản); Tỷ lệ Nợ dài hạn trên Tổng tài sản; Tỷ lệ Nợ ngắn hạn trên Tổng nợ phải trả. Mạng nơron nhân tạo (Artificial Neural Network - ANN) cho thấy, Hiệu quả cao nhất trong việc dự đoán tình hình rủi ro tài chính. Từ đó, đề xuất một số giải pháp và chính sách cho các doanh nghiệp. [By LASSO variable selection method and machine learning to predict financial risk, the paper aims to discover factors that have a major impact on financial risk in manufacturing enterprises listed on the Vietnamese stock exchange. Research results indicates that the LASSO model identifies 5 financial indicators affecting financial risks which risky businesses faced during 5 years (2017-2021), they are Short-term solvency ratio (Short-term assets/Short-term liabilities); Total asset turnover (Net revenue/Total assets); ROA (Profit after tax/Total assets); Long-term debt to total asset ratio; Short-term debt to total debt ratio. Artificial Neural Network (ANN) shows the highest efficiency in predicting financial risk. From those finding, the paper proposes some solutions and policies for businesses.]. (shrink)

I defend a theory of mental representation that satisfies naturalistic constraints. Briefly, we begin by distinguishing (i) what makes something a representation from (ii) given that a thing is a representation, what determines what it represents. Representations are states of biological organisms, so we should expect a unified theoretical framework for explaining both what it is to be a representation as well as what it is to be a heart or a kidney. I follow Millikan in explaining (i) in terms (...) of teleofunction, explicated in terms of natural selection. -/- To explain (ii), we begin by recognizing that representational states do not have content, that is, they are neither true nor false except insofar as they both “point to” or “refer” to something, as well as “say” something regarding whatever it is they are about. To distinguish veridical from false representations, there must be a way for these separate aspects to come apart; hence, we explain (ii) by providing independent theories of what I call f-reference and f-predication (the ‘f’ simply connotes ‘fundamental’, to distinguish these things from their natural language counterparts). -/- Causal theories of representation typically founder on error, or on what Fodor has called the disjunction problem. Resemblance or isomorphism theories typically founder on what I’ve called the non-uniqueness problem, which is that isomorphisms and resemblance are practically unconstrained and so representational content cannot be uniquely determined. These traditional problems provide the motivation for my theory, the structural preservation theory, as follows. F-reference, like reference, is a specific, asymmetric relation, as is causation. F-predication, like predication, is a non-specific relation, as predicates typically apply to many things, just as many relational systems can be isomorphic to any given relational system. Putting these observations together, a promising strategy is to explain f-reference via causal history and f-predication via something like isomorphism between relational systems. -/- This dissertation should be conceptualized as having three parts. After motivating and characterizing the problem in chapter 1, the first part is the negative project, where I review and critique Dretske’s, Fodor’s, and Millikan’s theories in chapters 2-4. Second, I construct my theory about the nature of representation in chapter 5 and defend it from objections in chapter 6. In chapters 7-8, which constitute the third and final part, I address the question of how representation is implemented in biological systems. In chapter 7 I argue that single-cell intracortical recordings taken from awake Macaque monkeys performing a cognitive task provide empirical evidence for structural preservation theory, and in chapter 8 I use the empirical results to illustrate, clarify, and refine the theory. (shrink)

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

Based on the wealth of scientific evidence and concepts, this theory has been formed, and its essence is as follows: 1. From the physical properties of the mind and those of the brain (the alive, processing brain), it can be concluded that the mind occurs, exists, and functions with the brain (Chapter 1) and that it is the composite of all neural information-processing processes (Chapter 2). 2. Qualia—mental phenomena that appear phenomenally in our mind and that we can consciously (...) experience, such as the vision of a house, the sound of a song, and the odor of a rose in our mind—are physical phenomena. They are governed by physical laws and are physically predictable. Specifically, they are neural-process–associated physical phenomena. (Chapters 3 & 4) 3. From the physical properties of qualia and those of special kinds of neural-process signaling patterns, which are neural information and non-material, it can be concluded that qualia are special kinds of neural-process signaling patterns, called special signaling patterns. (Chapter 5) 4. From the physical properties of consciousness and those of a special kind of reentrant signaling state, which is the neural information of the consciousness neural process and is non-material, it can be concluded that consciousness is a special kind of reentrant signaling state. 5. The fact that qualia and conscious awareness and conscious experiences of the qualia occur in only the final-stage sensory perception neural processes and the highest-level cognitive and executive neural processes, which are the latest-evolved neural processes, and never occur in the more primitive neural processes, such as the brainstem, cerebellum, and basal ganglia, or over the whole brain randomly, indicates that they are not haphazardly occurring phenomena but are evolved phenomena of the nervous system. (Chapter 5 & Chapter 6) 6. Because a neural process that performs a certain function (such as perceiving a vision) without a quale occurring and a neural process that performs that same function (such as perceiving the same vision) with a quale occurring have different information in the processes, they have different signaling patterns (to convey different information). Therefore, they have different physical effects on other neural processes, at least from the different effects of different signaling patterns. Qualia thus have physical effects. Also, because we do have conscious awareness and conscious experiences of qualia, qualia must certainly induce the consciousness neural process to function to be consciously aware of and to consciously experience the qualia. Therefore, because the consciousness neural process is a physical process, qualia cause changes in a physical process and thus have physical effects. (Chapter 5) Similarly, it can be concluded that consciousness (conscious awareness and conscious experiences) has physical effects. (Chapter 6) Therefore, qualia and consciousness are evolved neural functions that have physical effects. 7. Because a function requires resources in building, maintaining, and operating the function and may have some negative effects, if its overall effects do not help increase the survival chances of the animals that have the function, those animals and the function will likely become extinct in the evolutionary process. This is especially true for a major function in a critical organ, such as in the case of qualia and consciousness in the brain. The fact that qualia and consciousness still exist today indicates that they have been selected to remain in the evolutionary process. This means that their overall effects must help increase the survival chances of the species that have them. Qualia and consciousness, in the form that they are—phenomenal qualia and phenomenal consciousness, or qualia and consciousness that appear phenomenally in our mind—are thus evolved functions to help increase the survival chances of the species, including humans, that have them. This is the scientific answer to the other part of the hard problem of consciousness: Why do qualia and consciousness in the form of phenomenal qualia and phenomenal consciousness occur in this universe? This is also the scientific answer to one of the most basic questions of our lives: Why do “we” exist? (Chapter 5 & Chapter 6). (shrink)

Cardiovascular diseases (CVD) represent a significant cause of morbidity and mortality worldwide, necessitating early detection for effective intervention. This research explores the application of machine learning (ML) algorithms in predicting cardiovascular diseases with enhanced accuracy by integrating optimization techniques. By leveraging data-driven approaches, ML models can analyze vast datasets, identifying patterns and risk factors that traditional methods might overlook. This study focuses on implementing various ML algorithms, such as Decision Trees, Random Forest, Support Vector Machines, and Neural Networks, optimized (...) through techniques like hyperparameter tuning, cross-validation, and feature selection to improve prediction accuracy. (shrink)

Cardiovascular diseases (CVD) represent a significant cause of morbidity and mortality worldwide, necessitating early detection for effective intervention. This research explores the application of machine learning (ML) algorithms in predicting cardiovascular diseases with enhanced accuracy by integrating optimization techniques. By leveraging data-driven approaches, ML models can analyze vast datasets, identifying patterns and risk factors that traditional methods might overlook. This study focuses on implementing various ML algorithms, such as Decision Trees, Random Forest, Support Vector Machines, and Neural Networks, optimized (...) through techniques like hyperparameter tuning, cross-validation, and feature selection to improve prediction accuracy. (shrink)

Theory of everything must include consciousness. In this Part I of the series of three articles, we introduce the subjective experience (SE) and/or proto‐experience (PE) aspect of consciousness in classical physics, where PEs are precursors of SEs. In our dualaspect‐ dual‐mode PE‐SE framework, it was hypothesized that fundamental entities (strings or elementary particles: fermions and bosons) have two aspects: (i) material aspect such as mass, charge, spin, and space‐time, and (ii) mental aspect, such as experiences. There are three competing hypotheses: (...) (1) superposition based H1 (SEs/PEs are superposed in the mental aspect of entities; when a specific stimulus is presented to the neural‐network, the associated specific SE is selected by the matching and selection process and experienced by this network), (2) superposition‐then‐integration based H2 (only PEs are superposed, which are integrated by neural‐Darwinism leading to specific SEs) and (3) integration based H3 (each entity has its own PE, which keeps on transforming appropriately as matter evolves from elementary particles to neuralnetworks; it is a dual‐aspect panpsychism). We found that the followings, in classical physics, are invariant under the PE‐SE transformation: electromagnetic strength tensor, electromagnetic stress‐energy tensor, the electromagnetic theory (Maxwell's equations), Newtonian gravitational field, the entropic force, Special and General Theory of Relativity. Our analysis suggests that (i) SEs are embedded in space‐time geometry for the structure of space‐time (empty space or the vacuum without matter). (ii) For matter field, SEs can move with spatiotemporal coordinates of matter because it is in the mental aspect of matter as both mental and material aspects are always together in the dual‐aspect‐dual‐mode optimal PE‐SE framework. (iii) Our specific SE is the result of matching and selection processes and can change with space and time. For example, the experience redness has V4/V8/VO‐red‐green neural‐network with rednessstate as neural correlates. When a subject moves, the specific SE redness also moves with the subject’s correlated neural‐network. In addition, SEs can change with time as stimuli change. In other words, SEs in a subject change with space‐time. We conclude that it is possible to introduce the SE/PE aspect of consciousness in classical physics. In Parts II and III, the SE aspect of consciousness will be introduced in orthodox quantum physics and modern quantum physics (such as loop quantum gravity and string theory), respectively. Thus, the introduction of the SE aspect of consciousness in physics leads us to unify consciousness with known four fundamental forces, which entails towards a theory of everything. (shrink)

In this thesis I present a new paradigm in human evolutionary theory: the relevance of track-ways reading (TWR) to the evolution of human cognition, culture and communication. Evidence is presented that strongly indicates hominins were exploiting conspecific track-ways 4 million years ago. For a non-olfactory ape that was a specialized forager in open, featureless wetland environments, they were the only viable natural signs to exploit for safety, orienteering, and recognizable social markers. Due to the unique cognitive demands of reading track-ways, (...) as compared to scent-trails all other animals use to find each other and preferred prey species, social TWR triggered the evolution of a unique faculty for narrative elsewhere-and-when cognition in the hominin mind. Two million years later, this narrative faculty was entrenched enough to enable the rather sudden ‘explosion’ of co-operative Oldowan Lithic Culture that began at 2.6mya. This cultural adaptation was a highly successful response to catastrophic environmental change. Thereafter selection for encephalization to increase neural capacity to store and co-operatively exploit socio-ecological knowledge gained from the hominin narrative faculty (via co-evolving, increasingly efficient modes of intentional communication) drove all further biological and cultural developments in the hominin trajectory towards H.sapiens and behavioural modernity. (shrink)

FISIOLOGIA DO CICLO ESTRAL DOS ANIMAIS -/- Departamento de Zootecnia – UFRPE Embrapa Semiárido e IPA -/- • _____OBJETIVO -/- O cio ou estro é a fase reprodutiva dos animais, onde as fêmeas apresentam receptividade sexual seguida de ovulação. Para tanto, é necessário entender a fisiologia do estro para a realização do manejo reprodutivo dos animais. Em geral, as fêmeas manifestam comportamentos fora do comum quando estão ciclando, tais comportamentos devem ser observados para que não percam o pico de ovulação (...) e, consequentemente, para que não perca o momento de monta ou inseminação para emprenhar o animal. Neste trabalho, o estudante compreenderá o ciclo estral identificando as diferenças entre as espécies domésticas, para considerá-las na manipulação do mesmo. -/- • _____INTRODUÇÃO -/- As fêmeas dos mamíferos domésticos apresentam, em sua vida reprodutiva, even-tos recorrentes conhecidos como ciclos estrais que se caracterizam por uma série de alte-rações ovarianas, genitais, endócrinas e comportamentais. Esses ciclos são o fundamento da reprodução e possuem a finalidade de que ocorra a ovulação de forma sincronizada com o acasalamento para conduzir a uma gestação. A compreensão deste é de suma im-portância para alcançar uma boa eficiência produtiva nas propriedades pecuárias; consi-derando que a oportunidade de gestar os animais se limita a períodos, em geral, muito curtos, que ocorrem em cada ciclo. Assim que as fêmeas atingem a puberdade, em bovinos entre 11 e 19 meses, inicia-se a apresentação dos ciclos estrais, o que geralmente indica o início da receptividade sexual, também chamada de "estro" ou "cio", por ser a fase mais fácil de reconhecer devido ao qual a fêmea busca, atrai e aceita a montaria do macho. Todavia, para uma melhor eficiência reprodutiva, as fêmeas que apresentarem o primeiro cio não devem ser colocadas à disposição do macho ou da IA, uma vez que ela ainda não possui o aporte e a condição corporal ideal para conseguir gestar; logo para serem colocadas à reprodução devem estar ao terceiro estro ou possuir entre 60 a 70% do seu peso vivo adulto. Depois da receptividade ocorre um período em que a fêmea não atrai nem aceita o macho. Assim, um ciclo estral é definido como o período entre um estro e o seguinte. Quando durante o ciclo estral ocorre uma cópula fértil, as fêmeas passam a uma fase de anestro fisiológico, causado pela gestação, em que cessa o ciclo estral e passam a não apresentarem atividade sexual. Nas espécies sazonais (cabras, éguas e ovelhas), a manifestação dos ciclos estrais também é limitada pela época do ano em que as fêmeas apresentam um anestro sazonal. Essas espécies sazonais ou estacionais apresentam cio durante a época em que os dias apresentam a presença de luz por mais tempo; isto é, dias mais longos. Deve-se considerar que a ciclicidade feminina pode ser alterada por eventos patológicos como processos infecciosos, persistência do corpo lúteo, desnutrição e estresse, entre outros. -/- • _____CONTROLE ENDÓCRINO DO CICLO ESTRAL -/- As mudanças ovarianas, genitais e comportamentais que ocorrem ao longo dos ciclos estrais são controladas pelo sistema endócrino e são o resultado de uma complexa interação entre hipotálamo, hipófise, ovário e útero. Vários hormônios participam desse processo, dos quais serão descritos a importância e a participação dos mais relevantes (figura 1). -/- Figura 1: Interação hormonal do eixo hipotálamo-hipófise-gonodal. No lado esquerdo, com linhas contínuas, os principais hormônios são exemplificados quando há um folículo pré-ovulatório. No lado direito, com linhas pontilhadas, os hormônios envolvidos são mostrados quando a estrutura ovariana predominante é o corpo lúteo. Fonte: RANGEL, 2018. A Kisspeptina é um peptídeo hipotalâmico que tem sido denominado regulador central, pois os neurônios que a produzem recebem informações do meio ambiente e do próprio corpo, o que indica o momento ideal para a reprodução. Além de modular a secreção de GnRH durante o ciclo estral, esse hormônio controla tanto o início da puberdade quanto da estacionalidade reprodutiva. Além disso, é inibido durante a lactação, bloqueando a atividade reprodutiva das fêmeas nessa fase. Os neurônios produtores de Kisspeptina possuem receptores de estradiol, que os regulam para modular a liberação tônica e cíclica de GnRH, controlando assim a secreção de gonadotrofina; além disso, foi sugerida a participação de outros hormônios neurotransmissores e neuropeptídios na modulação da secreção de GnRH. Entre eles estão os estimuladores: norepinefrina, serotonina, aminoácidos excitatórios (principal-mente glutamato) e neurotensina. Atuando como inibidores: GABA e opioides endógenos (principalmente o β-endorfina). O GnRH é um neuropeptídio hipotalâmico que estimula a produção e liberação de LH, de forma que um pulso de LH é sempre precedido por um pulso de GnRH. Os estrogênios foliculares têm, por outro lado, um efeito de feedback positivo com o LH, aumentando a produção de GnRH pelo centro cíclico e a formação de seus receptores nos gonadotrópicos da hipófise. Como resultado, a maturação dos folículos ovarianos é alcançada e os picos pré-ovulatórios de estradiol e LH são alcançados. No centro tônico da secreção de GnRH, os estrogênios inibem a liberação desse hormônio quando os animais estão na vida pré-púbere ou nos estágios de anestro, e a sensibilidade a esse feedback negativo diminui durante os estágios reprodutivos. No sentido estrito, a liberação de FSH pelos gonadotrópicos hipofisários não requer a presença do GnRH, que participa antecipadamente do estímulo de sua síntese; o FSH é considerado, então, um hormônio secretado constitutivamente, ou seja, constantemente, a menos que haja um estímulo inibitório. Este estímulo inibitório existe graças aos estrogênios e à inibina, que são produzidos pelos folículos em desenvolvi-mento, especialmente pelo folículo dominante. A progesterona é um hormônio esteroide produzido pelo corpo lúteo (CL) que inibe a secreção de LH. Isso é realizado tanto indiretamente por meio da inibição da secreção de GnRH no nível hipotalâmico, quanto por ação direta no nível da hipófise, uma vez que bloqueia a formação de receptores de GnRH nos gonadotropos. Assim, diminui a frequência dos pulsos de LH, que é mantida em níveis basais capazes de participar da formação e manutenção do corpo lúteo, mas incapaz de causar ovulação. Na vaca, o papel do LH na manutenção do corpo lúteo é controverso, uma vez que alguns autores propõem que apenas o hormônio do crescimento participe para esse fim, pois a administração de inibidores de GnRH quando há corpo lúteo funcional não afeta a secreção de progesterona. Se a fertilização não for alcançada com sucesso, eventualmente o corpo lúteo deve ser destruído por apoptose (processo conhecido como luteólise), para permitir a ocorrência de um novo ciclo estral. Nesse caso, os hormônios participantes são a ocitocina, produzida inicialmente no nível central e posteriormente pelo CL; e a prostaglandina F2alfa (PGF2α), secretada pelo endométrio uterino ao final do diestro; entre ambos os hormônios estabelecerão um mecanismo de feedback positivo até que se complete a luteólise. -/- • _____FREQUÊNCIA DE APRESENTAÇÃO DOS CICLOS ESTRAIS -/- As espécies são classificadas de acordo com a frequência com que apresentam seus ciclos estrais em um dos três grupos existentes (figura 2). -/- Figura 2: classificação das espécies domésticas de acordo com a frequência de apresentação de seus ciclos estrais ao longo do ano. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Tabela 1: tipo e duração do ciclo estral de diferentes espécies Monoéstricas -/- São as espécies que apresentam um único ciclo estral, uma ou duas vezes ao ano, que culmina com um período de anestro, que faz parte do mesmo ciclo. Em geral, a fase de receptividade sexual dessas espécies é muito longa para garantir a fecundação. Dentro desta classificação está a família Canidae, que inclui cães domésticos, lobos e raposas. Os cães domésticos são capazes de se reproduzir em qualquer época do ano, portanto, não são considerados sazonais; apesar disso, observou-se que o estro tende a ocorrer com mais frequência no final do inverno ou início da primavera. Como exceção, a raça de cães Basenji é considerada sazonal, pois eles sempre têm seus ciclos férteis no outono. -/- Poliéstricas estacionais ou sazonais -/- São espécies que para garantir que seus filhotes nasçam na época do ano mais favorável à sua sobrevivência, apresentam uma série de ciclos estrais durante uma estação limitada do ano (figura 3). No final desta estação, os animais entram em anestro sazonal, que termina com o início da próxima estação reprodutiva. Dentro deste grupo estão as espécies que se reproduzem nas épocas do ano em que está aumentando a quantidade de horas-luz por dia ou fotoperíodo crescente (primavera-verão), como equinos e gatos; o último mostra a atividade ovariana entre janeiro e setembro (ou até outubro) nas zonas temperadas. Há outro grupo de espécies que se reproduzem em períodos de fotoperíodo decrescente (outono-inverno), entre as quais estão ovinos e caprinos. -/- Figura 3: classificação das espécies domésticas, de acordo com a estacionalidade de sua reprodutiva. Fonte: RANGEL, 2018. Poliéstricas contínuas -/- As espécies deste grupo são caracterizadas por ciclos estrais durante todo o ano. Dentro desta classificação estão bovinos e suínos. -/- • _____ETAPAS DO CICLO ESTRAL -/- Do ponto de vista das estruturas ovarianas predominantes, o ciclo estral se divide em duas fases: a fase folicular, na qual os folículos ovarianos se desenvolvem e amadurecem, além da ovulação; nas espécies poliéstricas, esta fase começa com a regressão do corpo lúteo do ciclo anterior. A outra é conhecida como fase lútea e refere-se às etapas do ciclo em que o corpo lúteo se forma e tem sua maior funcionalidade. Cada uma dessas fases pode ser dividida em etapas de proestro e estro (fase folicular); e metaestro e diestro (fase lútea) (figura 4). Algumas espécies, adicionalmente, podem apresentar períodos de anestro e interestro, como parte de seus ciclos estrais (figura 4). -/- Figura 4: etapas dos ciclos estrais dos animais domésticos. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Fase folicular -/- É identificada porque os hormônios ovarianos predominantes são os estrogênios (produzidos pelos folículos em crescimento), que desencadeiam o comportamento sexual e fazem com que o aparelho reprodutor passe por algumas adaptações para atrair o macho, preparar-se para a cópula e facilitar o transporte dos gametas. O proestro começa quando as concentrações de progesterona do ciclo anterior baixem para níveis basais devido à regressão do CL; e termina quando o comportamento de receptividade sexual começa. É caracterizado pelo crescimento do folículo dominante da última onda folicular do ciclo anterior; portanto, sua duração depende do grau de desenvolvimento em que o folículo se encontra no momento da luteólise. Nesse estágio, aumenta-se a produção de estradiol e inibina secretada pelo folículo ou folículos que iniciaram seu desenvolvimento durante o final do período de diestro. As concentrações de FSH diminuem no início do proestro; entretanto, eles começam a aumentar à medida que o estro se aproxima. O LH, devido ao efeito do estradiol, passa a aumentar sua frequência de secreção e diminuir a amplitude de seus pulsos, o que acentua a produção de andrógenos pelas células da teca e a capacidade de aromatização das células da granulosa, com o consequente aumento na produção de estradiol. O aumento do estradiol desencadeia a apresentação comportamental do estro que também é conhecido como estágio de cio, calor ou receptividade sexual, uma vez que representa o único período em que a fêmea procura ativamente o macho e aceita a montagem e a cópula. O comportamento sexual pode variar em intensidade entre diferentes espécies. Durante a fase de estro, o(s) folículo(s) em desenvolvimento no ovário adquirem sua maturidade e tamanho pré-ovulatório (figura 5), atingindo as concentrações máximas de estradiol. Um feedback positivo é então exercido entre o estradiol, GnRH e LH, para que ocorra o pico de LH pré-ovulatório que será responsável pela ovulação. -/- Figura 5: folículos ovarianos de porcas. Esquerda: pequenos folículos, estágio de proestro. À direita: folículos pré-ovulatórios, estágio de estro. Fonte: RANGEL, 2018. -/- O estro é a fase do ciclo em que ocorre a ovulação em espécies domésticas, com exceção dos bovinos que ovulam durante o metaestro inicial. A ovulação, por outro lado, manifesta-se espontaneamente na maioria das espécies domésticas, com exceção dos felinos, leporídeos e camelídeos, nos quais a cópula deve ocorrer para induzi-la, por isso são conhecidos como espécies de ovulação induzida (figura 6). Nessas espécies, a cópula provoca um reflexo nervoso que atua no nível hipotalâmico para induzir a liberação de GnRH e, portanto, o pico pré-ovulatório de LH. Existem outras espécies em que a cópula não estimula a ovulação, mas é necessária para induzir a formação do CL (figura 6). Dentro dessas espécies estão ratos e camundongos. -/- Figura 6: classificação das espécies domésticas, segundo a espontaneidade da ovulação e a formação do corpo lúteo. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Em caninos, deve-se considerar que, embora tradicionalmente se diga que a ovulação ocorre dois dias após o início do estro, ela pode ocorrer mais tarde, em alguns casos ocorrendo próximo ao final do estro. Em geral, durante a fase folicular, o útero tem maior suprimento e as glândulas endometriais entram em fase proliferativa, aumentando seu tamanho. Isso faz com que o útero fique mais tônico, ou seja, mais firme, exceto no caso de éguas e carnívoros nos quais os estrogênios fazem com que o útero se encontre com edema e sem tonalidade, enquanto a cérvix aparece relaxada durante o estro. Além disso, o aumento do suprimento de sangue causa hiperemia e congestão do epitélio vaginal e vulvar (figura 7). Para permitir a passagem do esperma, a cérvix se abre e a produção de um muco cervical muito fluido, cristalino e abundante é aumentada; o útero e o oviduto aumentam suas contrações. Nessa última ação participam as prostaglandinas contidas no plasma seminal (PGF₂α e PGE). Na vagina, o número de camadas de células do epitélio começa a aumentar e as células da superfície tornam-se cornificadas. No caso da cadela, a situação hormonal durante a fase folicular é completamente diferente do resto das espécies domésticas (figura 8), uma vez que há altas concentrações de estrógenos durante o proestro, que atingem seu nível máximo 24 a 48 h antes de seu término; ao mesmo tempo, os folículos iniciam sua luteinização, antes de serem ovulados. Essa situação provoca a liberação de progesterona, que começa a aumentar suas concen-trações; à medida que aumenta, as concentrações de estradiol começam a cair. Assim, o estro começa quando os níveis de progesterona atingem uma concentração de cerca de 1 ng/ml. O pico de LH ocorre durante a transição do proestro para o estro e a ovulação ocorre 48 a 60 horas depois; processo que pode se estender de 24 a 96 h. Os níveis de progesterona aumentam após o início do estro, de modo que antes da ovulação estão entre 2 e 4 ng/ml, enquanto as concentrações entre 5 e 10 ng/ml estão relacionadas ao tempo de ovulação. Uma vez que as concentrações de estradiol caem abaixo de 15 pg/ml, o estro é encerrado (figura 8). -/- Figura 7: comparação da aparência vulvar em porcas. O círculo azul indica a vulva de uma porca que não está em estro, enquanto um círculo vermelho mostra uma vulva apresentando hiperemia e edema característicos da fase de estro. Fonte: Acervo pessoal do autor. -/- As altas concentrações de estradiol no proestro são responsáveis pela atração da fêmea pelo macho a partir desta fase, porém, não apresentará comportamento receptivo até o início da fase de estro. Deve-se levar em consideração que algumas cadelas podem não aceitar o macho, apesar de estarem endócrinamente na fase de estro, o que pode ser atribuído às condições de manejo, aos comportamentos adquiridos ou às características hierárquicas, ou ainda a distúrbios relacionados a endocrinologia da reprodução (anorma-lidades hormonais e/ou baixas concentrações de hormônios). No caso das éguas, não há menção à fase de proestro e os eventos que ocorreriam nessa fase estão englobados no estro, que tradicionalmente será denominado fase folicular ou simplesmente estro (figura 9). -/- Figura 8: Endocrinologia do ciclo estral da cadela. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Figura 9: duração das etapas do ciclo estral das éguas. A ovulação ocorre nos últimos 2 dias da fase de estro. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Fase lútea -/- Durante essa fase, o esteroide ovariano predominante é a progesterona, cujo objetivo é manter a gravidez se a fertilização for bem-sucedida. Para isso, os estrogênios pré-ovulatórios favorecem a formação de receptores de progesterona uterina, então a presença da progesterona faz com que as glândulas endometriais entrem em sua fase secretora e iniciem a produção de histiotrofo ou leite uterino, para nutrir o produto que poderia estar potencialmente presente. Já na fase lútea, ocorre redução das concentrações de estrogênio, o que causa diminuição do tônus uterino, hiperemia e edema vulvar. Por fim, a cérvix se fecha e o muco cervical torna-se espesso, pegajoso, opaco e menos abundante, de modo a isolar o útero por fora, evitando a entrada de microrganismos que poderiam comprometer a possível gravidez. O metaestro começa quando a fêmea deixa de aceitar a montaria do macho e termina quando há um CL funcional bem estabelecido. Este estágio corresponde ao período de transição entre a dominância estrogênica e o aumento das concentrações de progesterona. Nesse estágio, as concentrações de FSH são aumentadas pela queda repentina de estradiol e inibina após a ovulação, o que permite o recrutamento da primeira onda folicular. Nesta fase, o ovário contém o corpo hemorrágico, a partir do qual se desenvolverá o CL (figura 10). O corpo hemorrágico tem meia-vida muito curta, pois as células que compõem suas paredes iniciam sua luteinização imediatamente após ou mesmo antes da ovulação. -/- Figura 10: ovários bovinos. Corpo hemorrágico (CH); folículos (F) e corpo lúteo (CL). -/- O diestro, por sua vez, constitui a etapa mais longa do ciclo estral e é caracterizado por um CL que se encontra em sua atividade secretora máxima. Somente no final dessa fase, e se não houver fecundação, o CL sofre luteólise; caso contrário, o CL é mantido de forma a preservar a gestação, prolongando um estado fisiológico semelhante ao do diestro. A imagem 11 esquematiza o ciclo estral da vaca, eventos ovarianos e endócrinos, bem como a duração das etapas do ciclo estral. Nessa fase, a progesterona atinge suas concentrações máximas e exerce efeito negativo na liberação de LH, pois inibe a formação de receptores de GnRH nos gonadotropos hipofisários, bem como a secreção de GnRH pelo hipotálamo. Além disso, observam-se aumentos repetidos da secreção de FSH com o consequente aumento do desenvolvimento folicular e das concentrações plasmáticas de estradiol e inibina. No entanto, os folículos que começam seu desenvolvimento, não conseguem completar sua maturação e sofrem regressão (ondas foliculares). A égua é a única fêmea doméstica que pode ovular naturalmente durante a fase lútea, com uma incidência de ovulação de 10-25% nesta fase. Figura 11: etapas, estruturas ovarianas e endocrinologia do ciclo estral da vaca. Fonte: RANGEL, 2018. -/- No final do diestro, os estrogênios sensibilizam o endométrio, de modo que as células epiteliais formam os receptores de ocitocina. Após uma primeira secreção de ocitocina da neurohipófise e secreções subsequentes originadas do corpo lúteo, um mecanismo de feedback positivo é iniciado para a secreção de PGF2α. O papel da PGF2α é destruir o CL quando não houver fertilização. Deve-se considerar que para o útero ser capaz de produzir PGF2α deve haver um período prévio de exposição à progesterona, durante o qual aumenta o conteúdo de precursores das prostaglandinas no endométrio, como o ácido araquidônico (ácido graxo C20H32O2). O anestro é considerado como um período de inatividade reprodutiva, mesmo quando continua havendo atividade hormonal e desenvolvimento folicular, uma vez que o estímulo é insuficiente para que ocorra a maturação folicular e a ovulação. Ao longo desta fase não haverá alterações comportamentais ou morfológicas nas fêmeas. Nas espécies estacionais ou sazonais, o anestro é muito importante, pois limita a estação reprodutiva de forma que os partos ocorram na época do ano que pode ser mais favorável para a sobrevivência dos filhotes. Em espécies poliéstricas contínuas, o anestro aparecerá em casos de processos fisiológicos como gestação ou amamentação, ou devido a condições patológicas que interrompem a ciclicidade. Em caninos, o anestro é considerado mais uma fase do ciclo estral (figura 12), e é o estágio de transição entre o diestro de um ciclo e o proestro do próximo; na verdade, o anestro é a fase mais longa do ciclo nessa espécie, pois pode durar de 4 a 10 meses, dependendo do indivíduo. Em algumas espécies de animais domésticos, o anestro pode ocorrer pós-parto. O interestro é uma fase de repouso entre as ondas foliculares e é característica do ciclo estral de espécies cuja ovulação é induzida, como os felinos e camelídeos, por exemplo, a lhama e a alpaca. Ao longo desta fase, não há comportamento sexual. Sua apresentação se deve ao fato de a monta não ter ocorrido ou de não ter sido capaz de induzir a ovulação, de modo que os folículos ovarianos regridem, dando origem a um novo recrutamento folicular. No caso dos felinos, foi relatado que até 50% das cópulas simples são insuficientes para causar ovulação. -/- Figura 12: etapas do ciclo estral da cadela. A ovulação ocorre dois dias após o início do cio. Fonte: RANGEL, 2018. -/- • _DURAÇÃO DOS CICLOS ESTRAIS E PARTICULARIDADES POR ESPÉCIE -/- As variações na duração do ciclo estral e as fases presentes entre as diferentes espécies domésticas são indicadas na tabela 2. Em particular, existe uma grande variação entre os indivíduos dependendo da duração das fases do ciclo estral em caninos e felinos, sendo difícil precisar sua duração, já que no caso da cadela o anestro é parte integrante do ciclo; na gata, a duração do ciclo anovulatório é diferente daquele em que ocorreu a ovulação. Assim, em um ciclo anovulatório, a gata pode manifestar períodos de estro de sete dias em média, seguidos de 2 a 19 dias sem estro (período denominado interestro), que são continuados com outro período de estro. Quando ocorre a ovulação e não é fértil, surge uma fase lútea de 35 a 37 dias e às vezes demora mais 35 dias para o animal apresentar um novo estro. Em cadelas, não há estágio de metaestro propriamente dito, pois a ovulação ocorre no início do estro, de forma que, ao término do comportamento sexual, os corpos lúteos já estão formados. Da mesma forma, as gatas não apresentam este estágio, portanto, se ocorrer ovulação, a fase de estro é imediatamente seguida pela fase diestro (figura 13). Figura 13: etapas e endocrinologia do ciclo estral da gata. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Tabela 2: Duração do ciclo estral e suas fases nas diferentes espécies domésticas Espécie Ciclo (dias) Proestro (dias) Estro Metaestro (dias) Diestro (dias) Interestro (dias) Anestro Bovina 21 (17-24) 2 a 3 8-18 h 3 a 5 12 a 14 - Pós-parto (vacas de leite) Lactacional (vacas de corte) Ovina 17 (13-19) 2 24-36 h 2 a 3 12 - Estacional Caprina 21 2 a 3 36 h (24-48) 3 a 5 8 a 15 - Estacional Suína 21 (17-25) 2 24-72 h 2 14 - Lactacional Equina 21 (15-26) - 4-7 d - 14 a 15 - Estacional Canina - 9 (3-20) 9 d (3-20) - 63 ± 5 em gestantes 70 a 80 em vazias - 4 a 10 meses Felina - 1 a 2 7 d (2-19) - 35 a 37 8 (2-19) Estacional (30-90 d) Onde: d = dias. h = horas. -/- O ciclo estral das éguas é dividido apenas em duas fases, folicular e lútea; às vezes também conhecido como estro e diestro, respectivamente (figura 14). No caso de bovinos, a ovulação ocorre durante a fase de metaestro, entre quatro e 16 horas após o término do estro, ou de 30 a 36 horas após o início do estro (figura 15). Uma vez que a ovulação ocorre, e como consequência da queda repentina nas concentrações de estradiol, algumas vacas podem ter uma secreção vulvar sanguinolenta (figura 16). -/- Figura 14: endocrinologia do ciclo estral da égua. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Figura 15: duração das etapas do ciclo estral das vacas. A ovulação ocorre no metaestro ou de 4 a 16 horas depois do término do cio. Fonte: RANGEL, 2018. -/- Figura 16: secreção vulvar sanguinolenta em vaca no estágio de metaestro • ___DESENVOLVIMENTO FOLICULAR -/- Embora o desenvolvimento folicular que leva à ovulação ocorra na fase folicular do ciclo estral e desempenhe um papel essencial no controle do ciclo, durante a fase lútea também ocorre o desenvolvimento folicular, mas os folículos não conseguem realizar sua maturação final e ovulação; mesmo em animais pré-púberes e em animais em anestro, há crescimento folicular. Por isso o desenvolvimento folicular é considerado um processo constante e dinâmico. As fêmeas têm certo número de folículos e ovócitos desde o nascimento, que em geral excede consideravelmente o número de oócitos que serão ovulados ao longo de suas vidas. Aproximadamente 90% dos folículos ovarianos começam a crescer, mas não ovulam e regridem, fato conhecido como atresia folicular. Estima-se que a atresia ocorra em qualquer época de desenvolvimento, mas é mais comum nos estágios dependentes de gonadotrofinas. A razão pela qual as ondas foliculares se desenvolvem durante a fase lútea, culminando na atresia, é que a progesterona produzida pelo corpo lúteo inibe a pulsação de LH. Assim, os folículos dominantes não obtêm suprimento suficiente desse hormônio para completar seu crescimento e ovular, causando sua regressão. Quando os folículos sofrem atresia, cessa a produção de estradiol e inibina, retomando a secreção de FSH, iniciando um novo recrutamento folicular. No final do período de diestro, quando as concentrações de progesterona começam a diminuir devido à luteólise, os estrogênios foliculares estimulam a secreção de LH, que fornece suporte suficiente para o crescimento e maturação dos folículos até que a ovulação seja desencadeada. -/- • ___OVULAÇÃO -/- A ovulação ocorre graças a um processo de remodelação, adelgaçamento e ruptura da parede folicular ao nível do estigma, que é uma área de tecido desprovida de vascularização, que se forma na superfície do folículo ovulatório (figura 17). Nas espécies domésticas, o folículo pode se desenvolver e ovular em qualquer parte da superfície do ovário, com exceção dos equinos, nos quais, devido à conformação anatômica característica do ovário desta espécie, a ovulação sempre ocorre ao nível da fossa de ovulação. O pico de LH que precede a ovulação estimula a síntese e a liberação local de PGE₂ e PGF₂α, bem como o início da produção de progesterona pelas células foliculares. Junto com o pico pré-ovulatório de LH, ocorre aumento da quantidade de fluido folicular, graças ao aumento da permeabilidade vascular da teca (ação estimulada em conjunto com a PGE₂) e ao aumento do suprimento sanguíneo no período pré-ovulatório; entretanto, a pressão intrafolicular não aumenta porque a parede do folículo está distendida. -/- Figura 17: ruptura do estigma folicular durante o processo de ovulação. Fonte: Internet. -/- A ovulação começa com um enfraquecimento da parede folicular, porque a PGF₂α causa a liberação de enzimas lisossomais das células da granulosa do folículo pré-ovulatório. O aumento local da progesterona faz com que as células da teca interna sintetizem colagenase, uma enzima que cliva as cadeias de colágeno do tecido conjuntivo, enfraquecendo a túnica albugínea que constitui a parede folicular. À medida que a parede enfraquece, forma o estigma - projeção avascular - na região apical, o que indica que a ovulação está se aproximando. O estigma é o local onde o folículo se rompe, permitindo a liberação do oócito, que sai envolto pelas células da coroa irradiada e acompanhado pelo fluido contido no antro folicular. -/- • ___CORPO LÚTEO -/- Após a ovulação, as células que permanecem na cavidade folicular desenvolvem um CL, que é considerado uma glândula temporária; sua função essencial é a produção hormonal e só está presente durante o diestro, na gestação e em algumas patologias como a piometra. A luteinização, ou formação do CL, é mediada principalmente pelo LH; no entanto, outros hormônios também estão envolvidos, como o hormônio do crescimento (GH). Assim, o tratamento com GH em animais hipofisectomizados foi encontrado para restaurar a função normal do CL; enquanto em espécies como roedores e caninos, a formação do CL é induzida e mantida pela prolactina, hormônio que não participa com essa finalidade no caso dos ruminantes. Durante a luteinização, os remanescentes das células da granulosa se diferenciam em grandes células lúteas, que são capazes de secretar progesterona continuamente (basal), e possuem grânulos secretores responsáveis pela produção e liberação de ocitocina e relaxina, esta última durante a gestação de algumas espécies. Enquanto as células da teca formam as pequenas células lúteas, que não secretam ocitocina e produzem progesterona em resposta ao LH (tônico). O corpo lúteo é, finalmente, constituído de células luteais grandes e pequenas, fibroblastos, células mioides, células endoteliais e células do sistema imunológico. Outro fator importante para o processo de luteinização é a formação de uma rede vascular, essencial para aumentar o fluxo sanguíneo para o CL. A referida formação vascular é mediada principalmente por dois fatores, fator de crescimento de fibroblastos (FGF), que no estágio inicial do desenvolvimento lúteo estimula a proliferação de células endoteliais pela ação de LH, e fator de crescimento endotélio-vascular (VEGF) que promove a invasão de células endoteliais para a camada de células da granulosa e a organização e manutenção da microvasculatura do CL. A luteólise é um processo essencial para retomar a ciclicidade das fêmeas. Sucede ao final do diestro quando não ocorre a fecundação e consiste na desintegração funcional e estrutural do CL. O primeiro refere-se à queda nas concentrações de progesterona, enquanto o segundo abrange a regressão anatômica da estrutura lútea e a recuperação do tamanho normal do ovário. A desintegração funcional, com a consequente queda nas concentrações de progesterona, ocorre antes que a regressão estrutural seja observada. Caso ocorra a gestação, a vida do CL é prolongada, visto que existem mecanismos que o resgatam de sua regressão. Durante o diestro, a progesterona produzida pelo CL bloqueia inicialmente a ação do estradiol e da ocitocina. Para esse último, causa uma redução no número de receptores de ocitocina endometrial, modificando sua estrutura. Desta forma, não é possível estabelecer um feedback positivo entre a ocitocina e a PGF₂α, que será responsável pela luteólise. No entanto, à medida que o diestro progride, a progesterona esgota seus próprios receptores, de modo que, no final desse estágio, ela perde a capacidade de inibir os receptores de ocitocina. O estradiol ativa, então, o centro de geração de pulso de ocitocina no hipotálamo e começa a induzir o endométrio tanto a formação de seus próprios receptores como os da ocitocina. A ocitocina e o estradiol trabalham juntos para aumentar a atividade e a concentração das enzimas envolvidas na síntese de PGF2α: a fosfolipase (enzima responsável pela liberação de ácido araquidônico de fosfolipídios da membrana celular) e a prostaglandina sintetase (enzima responsável pela transformação do ácido araquidônico em prostaglandina). Dessa forma, a ocitocina hipotalâmica, liberada de forma pulsátil pela neurohipófise, estimula inicialmente a síntese e secreção de PGF2α através do endométrio. A PGF2α possui receptores em grandes células do CL, que aumentam seu número à medida que o ciclo estral progride. Assim, quando a PGF2α endometrial atinge o ovário provoca a liberação de ocitocina lútea, desencadeando um mecanismo local de feedback positivo, que agindo no endométrio aumenta a secreção de PGF2α. Este circuito continua até que se alcance uma frequência de pulsos de PGF2α de aproximadamente cinco pulsos em 24 h, uma frequência que é capaz de desencadear a luteólise. Em equinos, o CL não produz ocitocina; no entanto, as células endometriais os produzem, então a secreção por PGF2α depende do estímulo da ocitocina que vem desta última fonte e da hipófise. Ressalte-se que o CL deve atingir certo grau de maturidade para que possa ser receptivo à ação da PGF2α. Isso é conseguido através da formação de receptores para a PGF2α e desenvolvendo a capacidade de expressar a prostaglandina sintetase, de modo que o CL requer para produzir PGF2α na forma autócrina para atingir a lise. As células endoteliais e as células imunes, típicas do CL, também intervêm no processo de luteólise estrutural. As células endoteliais secretam proteína quimiotática de monócitos (MCP-1), para recrutar macrófagos que migram através do epitélio vascular que foi sensibilizado pela PGF2α. Os macrófagos ativados secretam o fator necrose tumoral alfa (TNFα) que atua sobre as células do corpo lúteo causando apoptose celular. A PGF2α também participa da luteólise funcional, inibindo a síntese de progesterona e reduzindo a síntese e fosforilação da proteína responsável pelo transporte de colesterol para a mitocôndria (StAR). Além disso, a PGF2α induz a produção de endotelina-1 (ET1) pelas células endoteliais encontradas no corpo lúteo, as quais contribuem para uma redução na síntese de progesterona. -/- • ___FATORES QUE AFETAM O CICLO ESTRAL -/- A apresentação dos ciclos estrais é natural e impreterível; no entanto pode ser afetada por fatores ambientais como o fotoperíodo, e fatores específicos do indivíduo como a sociabilidade e amamentação, além dos fatores de manejo como a nutrição e, consequentemente, o ECC das fêmeas e a endocrinologia (hormônios). Todos esses fatores serão explicados a seguir. -/- Fotoperíodo -/- O fotoperíodo é determinado pelo número de horas de luz do dia ao longo do ano e é considerado um dos fatores ambientais mais consistentes e repetíveis. A quantidade diária de horas-luz tem maior efeito nas espécies sazonais para determinar o início da atividade reprodutiva. No entanto, em espécies poliéstricas contínuas, variações anuais na ciclicidade também podem ser observadas, um exemplo disso é a acentuada sazonalidade nos nascimentos de búfalos e zebuínos. Da mesma forma, o momento em que uma bezerra ou leitão nasce afeta a idade em que atinge a puberdade, e a explicação para isso é que o fotoperíodo a que estão expostos impacta seu desenvolvimento. Assim, observou-se que uma maior quantidade de horas de luz do dia (suplementação de quatro horas por dia por cerca de dois meses) pode adiantar o início da puberdade em novilhas. -/- Amamentação -/- Em espécies como suínos e bovinos de corte, o anestro pós-parto é mantido pelo estímulo que a prole exerce sobre a mãe no momento da amamentação. Dessa forma, sob esses estímulos a fêmea deixará de apresentar cio enquanto estiver alimentando as crias (figura 18). Na ação de amamentação, pensa-se que participa o reconhecimento filial, onde intervêm a visão, o olfato e a audição. A verdade é que a participação de estímulos táteis é questionável, visto que foram realizados estudos nos quais a denervação da glândula mamária não antecipou o reinício da ciclicidade em fêmeas que amamentavam seus filhotes. O mecanismo pelo qual a amamentação afeta a atividade reprodutiva está relacionado a um aumento da sensibilidade do hipotálamo ao efeito inibitório do estradiol. Nisso intervêm os fatores como os opioides (endorfinas, encefalinas e dinorfinas) e os glicocorticoides. -/- Figura 18: na esquerda porca amamentando seus filhotes e a direita vaca com o bezerro no pé. -/- Nutrição -/- A função reprodutiva depende da existência de um consumo de energia superior ao necessário para manter as funções fisiológicas essenciais do corpo e as funções de produção, como termorregulação, locomoção, crescimento, manutenção celular ou lactação. Considera-se que o efeito da nutrição na atividade reprodutiva é maior nas fêmeas do que nos machos, devido a uma maior demanda de energia exigida pelas fêmeas para manter uma gestação do começo ao fim (figura 19). Quando o consumo de energia é insuficiente, a função reprodutiva é bloqueada para não comprometer as funções vitais. Desta forma, os animais pré-púberes que sofreram deficiências nutricionais durante o seu crescimento apresentam um atraso no início da sua atividade reprodutiva. Assim, existem sinais metabólicos ao nível do sistema nervoso central, como o IGF-I e a leptina, que indicam ao organismo o grau de desenvolvimento somático do indivíduo. Animais adultos que já iniciaram sua atividade reprodutiva também podem ser afetados pela nutrição, de forma que sua ciclicidade pode ser interrompida por perdas de peso corporal igual ou superior a 20%. Da mesma forma, o reinício da atividade ovariana pós-parto é retardado quando as fêmeas estão submetidas a dietas deficientes em proteínas, energia, minerais etc. -/- Figura 19: comparação das condições corporais em vacas leiteiras. À esquerda: uma vaca com uma condição corporal adequada, que está ciclando normalmente. À direita: vaca em péssimo estado corporal e, portanto, em anestro. -/- As deficiências nutricionais de energia e proteína não afetam diretamente os níveis circulantes de FSH em animais intactos, mas o efeito da desnutrição pode ser mascarado por feedback negativo dos hormônios ováricos sobre a secreção de FSH, uma vez que os animais ovariectomizados com uma boa condição corporal têm maiores concentrações de FSH que os de condição corporal pobre. Em contraste, a secreção de LH é altamente sensível a deficiências nutricionais e a mudanças na condição corporal. O diâmetro do folículo dominante é reduzido quando os animais estão a perder peso, o que se correlaciona com uma diminuição na produção de estradiol, o que diminui a secreção de LH e consequentemente é evitada a maturação folicular terminal e a ovulação, o que os animais entrarem em anestro. No pós-parto, a ciclicidade se recupera quando as concentrações basal e média de LH, bem como a sua frequência de secreção aumenta para exceder o nadir do balanço energético (este último é atingido quando o fornecimento de energia está no ponto mínimo e está excedido pelas exigências de mantença do organismo). O ECC possui relação direta com as taxas reprodutivas dos animais. Em bovinos um ECC ideal é entre 3,5 e 4,5 para o período reprodutivo. Com relação do ECC sobre o estro, estima-se que num rebanho de 100 vacas com ECC 2,5 cerca de 47 entram em cio, e dessas apenas 27 conseguem conceber. Por outro lado, no mesmo rebanho de 100 vacas, mas com ECC igual a 3, cerca de 62 vacas entram em cio normalmente e dessas 40 conseguem engravidar. Já com um ECC 3,5, 68 vacas entram em estro normalmente e dessas 46 conseguem engravidar. -/- Efeitos independentes de gonadotropinas -/- A importância das gonadotropinas no crescimento e maturação folicular já foi revisada neste trabalho; também deve ser mencionado que, além das gonadotropinas, existem outros fatores que podem intervir na regulação do desenvolvimento folicular e da ciclicidade. Um exemplo do anterior é o flushing: manejo nutricional que consiste na suplementação de uma fonte energética de rápida absorção, em que o aumento do número de folículos em desenvolvimento tem inicialmente um controle independente do eixo hipotálamo-hipófise-gonodal e é mediado por fatores que participam do controle do metabolismo energético do animal, que estão intimamente relacionados às mudanças nutricionais. Esses fatores incluem insulina, fator de crescimento semelhante à insulina I (IGF-I) e hormônio do crescimento (GH). O IGF-I é secretado principalmente pelo fígado em resposta à estimulação do GH e é creditado na regulação de muitas das ações do GH, portanto, quando o GH é administrado, as concentrações de insulina e IGF-I estão aumentadas e um aumento no número de folículos ovarianos é observado em suínos, bovinos, caprinos e ovinos. O IGF-I, da mesma forma, modula a secreção de GH por um efeito de feedback negativo, de modo que no início do pós-parto, quando o animal está em balanço energético negativo, as concentrações de insulina e IGF-I diminuem, enquanto as de GH aumentam. A insulina e o IGF-I estimulam a proliferação e esteroidogênese das células da granulosa e da teca no folículo. Outro fator que interfere na manifestação da atividade reprodutiva é a quantidade de gordura corporal. -/- Fatores sociais (sociabilidade) -/- Existem diferentes interações sociais que são capazes de modificar o início da atividade reprodutiva durante o período de transição para a puberdade ou para a estação reprodutiva, ou ainda de sincronização e manifestação dos ciclos estrais. Entre os fatores sociais o efeito fêmea-fêmea foi bem documentado em pequenos ruminantes, onde a introdução de fêmeas ciclando (em cio) a um grupo de fêmeas em anestro estacional adianta a estação reprodutiva induzindo e sincronizando a ovulação. Quando as porcas pré-púberes, por outro lado, são alojadas em pequenos grupos de dois ou três animais, o início da puberdade é retardado em comparação com indivíduos alojados em grupos maiores. A bioestimulação das fêmeas através do contato com um macho é conhecida como efeito macho (figura 20). Foi determinado que imediatamente após a introdução do macho se inicia o desenvolvimento e maturação folicular como uma resposta a um aumento na secreção de LH. Esse efeito será explicado em próximos trabalhos de minha autoria. -/- Estresse -/- Em vários estudos, foi demonstrado que o estresse pode bloquear a ciclicidade, devido ao aumento nas concentrações de corticosteroides ou opioides que causam redução na resposta da hipófise ao GnRH. Alojamentos inadequados, um ambiente social adverso e deficiências no manejo são considerados condições estressantes. -/- Figura 20: efeito do macho sobre as fêmeas (suínos). -/- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS -/- AURICH, Christine. Reproductive cycles of horses. Animal reproduction science, v. 124, n. 3-4, p. 220-228, 2011. AISEN, Eduardo G. Reprodução ovina e caprina. MedVet, 2008. BARTLEWSKI, Pawel M.; BABY, Tanya E.; GIFFIN, Jennifer L. Reproductive cycles in sheep. Animal reproduction science, v. 124, n. 3-4, p. 259-268, 2011. 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The science and practice of pig production. Blackwell Science Ltd, 1998. -/- FIXAÇÃO DO ASSUNTO -/- 1. Disserte sobre o papel do eixo hipotálamo-hipófise-gonadal sobre o ciclo estral dos animais domésticos. -/- 2. Qual a importância do controle endócrino para a apresentação do estro? -/- 3. De acordo com a frequência do ciclo estral, como se classificam as vacas, porcas, éguas, gatas, cadelas, cabras e ovelhas? -/- 4. Defina e diferencia monoéstricas e poliéstricas. -/- 5. Um produtor possui fêmeas em primeiro cio, e deseja introduzi-las na vida reprodutiva. Explique por que não é ideal utilizar fêmeas em primeiro cio na vida reprodutiva? -/- 6. Quais são as etapas do ciclo estral? -/- 7. Defina e diferencia fase folicular e fase lútea. -/- 8. Defina e diferencie os tipos de ovulação e formação do corpo lúteo nas espécies domésticas? -/- 9. Quais os eventos ocorrem durante as fases proestro, estro, metaestro, diestro e inter-estro. -/- 10. Explique por que a égua possui ciclo diferente da vaca? -/- 11. Disserte e diferencie a endocrinologia do ciclo estral da cadela, da égua, da gata e da vaca? -/- 12. Fale sobre o desenvolvimento folicular durante o ciclo estral. -/- 13. Disserte sobre a ovulação das fêmeas domésticas. -/- 14. Defina e diferencie luteinização e luteólise. -/- 15. Disserte sobre os principais fatores que afetam a apresentação e manifestação do ciclo estral. -/- 16. Qual o papel da nutrição e do ECC sobre o ciclo estral? -/- 17. Defina e diferencie efeito fêmea-fêmea e efeito macho sobre a apresentação do estro nas fêmeas. -/- 18. Um produtor de ruminantes possui um rebanho de 10 bezerras, 10 cabritas e 10 cordeiras, todas com 1 mês de idade. Elabore um projeto reprodutivo para que essas fêmeas tenham seu primeiro parto após ciclos estrais normais e sem complicações. -/- Leve em consideração os fatores de idade ao primeiro cio ou a puberdade que é diferente entre as espécies, bem como aos fatores que podem afetar a manifestação do cio. (shrink)

COMPORTAMENTO SEXUAL DOS ANIMAIS OBJETIVO O estudante explicará a conduta sexual de fêmeas e machos de diferentes espécies domésticas para detectar a fase de receptividade sexual, com a finalidade de programar de maneira adequada a monta ou a inseminação artificial. A observação da conduta sexual dos animais é indispensável para o sucesso da estação reprodutiva em uma determinada propriedade. Logo, o estudante obterá o alicerce necessário sobre os pontos teóricos e práticos a serem observados para a seleção dos animais aptos (...) para a reprodução, além dos meios de identificação comportamental dos animais no que se refere a atividade cíclica das fêmeas. • _____INTRODUÇÃO O comportamento sexual característico de fêmeas e machos devem-se, por um lado, ao ambiente endócrino do organismo e, por outro, a uma influência da aprendizagem obtida ao longo da vida. Este comportamento é indispensável para alcançar a cópula em um momento apropriado, a fim de alcançar uma fertilização que culmina com a gestação. Conhecer as características do comportamento reprodutivo das diferentes espécies domésticas é de grande utilidade para poder determinar o momento ideal de serviço nas fêmeas, bem como para avaliar a capacidade reprodutiva dos machos; também serve para detectar algumas alterações que modificam o comportamento sexual normal. No caso das fêmeas, o comportamento sexual distintivo está limitado ao estágio do ciclo estral conhecido como estro, enquanto nos machos, a atividade reprodutiva pode acontecer a qualquer momento. Nas fêmeas e nos machos das espécies sazonais, o comportamento sexual é suprimido ou diminuído, respectivamente, durante as épocas de anestro. Existem espécies em que certas mudanças observáveis no comportamento ou na genitália são suficientes para identificar as fêmeas no cio. Outras espécies, entretanto, requerem necessariamente a presença do macho para poder expressar seu comportamento estral e somente quando ele estiver presente será possível estabelecer o momento em que a fêmea está em estro. Em determinadas propriedades, o macho reprodutor somente é utilizado para cobrir as fêmeas em cio; o trabalho de detecção das fêmeas que pode ser desgastante para o reprodutor é realizado por um outro macho conhecido como rufião. Esse animal não cobre as fêmeas, apenas é utilizado para a observação de fêmeas aptas à monta. É comum que, quando se fala em comportamento sexual, seja dada mais importância à fêmea do que ao macho, pois seu comportamento é aquele que se limita a períodos curtos, além de ser aquele que permitirá a cópula; mas os machos também têm uma participação muito ativa, pois além de atrair e detectar as fêmeas no cio, devem ser capazes de realizar a cópula com sucesso. Através da conduta sexual dos machos é observada sua eficiência reprodutiva, isto é, se ele possui a capacidade de detecção e cobrição padrão esperada de um reprodutor. Se as observações forem negativas, o ideal é a realização de um exame andrológico. • _____ETAPAS DO COMPORTAMENTO SEXUAL O comportamento sexual feminino possui três finalidades: atrair o macho (atração) por meio de sinais e da busca ativa do mesmo, estimular o macho para realizar a cópula (proceptividade), ao qual alcançam exibindo-se ante o mesmo, e facilitar a cópula (receptividade) ao permanecer imóvel, realizando a lordose (figura 1) e o movimento lateral da cauda. Figura 1: reflexo de lordose na vaca e na gata, ambas em cio. Os machos também apresentam três estágios comportamentais; na primeira, procuram ativamente as fêmeas, realizam atividades de cortejo, se aproximam da fêmea e se estimulam sexualmente (fase pré-copulatória) (figura 2). Assim que detectam uma fêmea no cio, realizam a monta, que inclui movimentos pélvicos, penetração e ejaculação (fase copulatória). No final, eles exibem um estágio de descanso e desinteresse pela fêmea no cio, conhecido como estágio pós-copulador ou refratário. Figura 2: comportamento sexual de um macho caprino ante uma fêmea. A etapa pré-copulatória consiste na aproximação do macho, no ato de fugar que é o de cheirar a vulva da fêmea. Quando a fêmea urina o macho cheira e produz o reflexo de flehmen. Por último o macho escoiceia a fêmea para depois realizar a monta na etapa copulatória. • _____ESTIMULAÇÃO SEXUAL A estimulação sexual é um componente essencial para que o comportamento sexual ocorra. Como parte desse estímulo, machos e fêmeas de algumas espécies secretam substâncias voláteis conhecidas como feromônios fora do corpo, que exercem sua ação sobre outros indivíduos da mesma espécie. Essas substâncias são detectadas pelo órgão vomeronasal (figura 3), também conhecido como órgão de Jacobson; localizado no osso vômer, entre o nariz e o céu da boca; que possui dois dutos nasopalatinos cujas aberturas estão localizadas atrás do lábio superior. A superfície desses dutos e do órgão é recoberta por um epitélio com neurônios bipolares sensoriais que captam feromônios e enviam informações, por meio de um estímulo nervoso, ao bulbo olfatório acessório e para o hipotálamo. Para facilitar a entrada de feromônios no órgão vomeronasal, os ruminantes machos e equinos, bem como algumas fêmeas, realizam o reflexo de Flehmen (figura 4), que consiste em um movimento facial em que o lábio superior é levantado para expor a abertura dos dutos nasopalatinos. Determinou-se que as fêmeas produzem feromônios que são secretados na urina, bem como no muco cervical e vaginal, a fim de atrair o macho e promover sua atividade sexual; estimulação conhecida como efeito feminino indireto. Esses feromônios também podem estimular outras fêmeas; na verdade, foi visto que as fêmeas que estão juntas sincronizam a apresentação de seu estro e podem até iniciar a estação reprodutiva juntas. Este fenômeno é conhecido como efeito feminino-feminino ou efeito feminino direto. Figura 3: olfateio da genitália pelo macho. Aqui o macho é atraído pelo feromônio que a fêmea produz e exala pela vagina. Figura 4: movimento do lábio superior típico do reflexo de Flehmen. Os machos sexualmente ativos, por sua vez, também emitem feromônios, que podem ser detectados na urina, na secreção de algumas glândulas sebáceas, nas glândulas ante-orbitais de carneiros e, no caso de porcos, na saliva (figura 5). Essas emissões são dependentes de andrógenos, logo os machos castrados não conseguem produzi-las. Esses feromônios, sinergicamente com as vocalizações e o comportamento do macho, exercem um efeito bioestimulante eficiente conhecido como efeito macho, que é uma alternativa ecológica e econômica para a manipulação do ciclo estral de fêmeas domésticas. O efeito macho tem sido usado com sucesso para esse fim em ovinos, caprinos, suínos e, em menor medida, em bovinos. Figura 5: salivação em reprodutores suínos, com o qual estimulam as fêmeas. Com o efeito macho, é possível causar um aumento na frequência de secreção dos pulsos de LH, o que acelera o início da atividade reprodutiva nas fêmeas durante os períodos pré-púbere, estacional ou pós-parto; também prolonga a estação reprodutiva em fêmeas sazonais. Há não mais de uma década, considerava-se que esse efeito só funcionava em tempos de transição para a estação reprodutiva ou para o anestro; agora sabemos que os machos podem estimular as fêmeas mesmo durante anestro profundo, que ocorre desde que sejam estimulados e exibam comportamento sexual suficiente para interagir com as fêmeas. É importante notar que quando as fêmeas iniciam sua atividade reprodutiva, o efeito macho também pode ser usado para sincronizar a apresentação do cio e da ovulação. O efeito macho é mais eficiente quando é um estímulo novo, pois a introdução de um macho desconhecido, ou com o qual as fêmeas não tiveram contato anterior, é suficiente para causar ciclidade independentemente de estarem em coexistência com outro macho; este detalhe é importante visto que se considerava anteriormente que as fêmeas tiveram que permanecer completamente isoladas de todos os machos por, pelo menos, duas semanas. Foi constatado, inclusive, que toda vez que as fêmeas são expostas a um novo macho, ocorre um aumento na frequência dos pulsos de LH, com a consequente ovulação, ainda que a exposição ao macho não seja permanente ou constante. Foi sugerido que a presença intermitente de machos, algumas horas a cada 12 horas, é suficiente para estimular as fêmeas. Em ovelhas, foi descrito que a ovulação ocorre entre 50 e 56 h após o primeiro contato com o macho, variando de 30 a 72 h, tempo que pode dobrar quando se trata de animais pré-púberes. • _____DEFINIÇÃO DE ESTRO A palavra estro vem do grego oistros, que significa exaltação ou desejo desenfreado e se refere ao comportamento errático e nervoso que as vacas adotam quando são picadas pela mutuca ou mosca do estábulo (família Oestridae). O estro é uma fase reprodutiva que faz parte do ciclo estral das fêmeas de todos os mamíferos domésticos. É a fase mais fácil de reconhecer dentro deste ciclo, porque mudanças características são observadas no comportamento, nos ovários e nos órgãos genitais internos e externos. • _____CARACTERÍSTICAS DO ESTRO O estro é considerado a partir das características comportamentais das fêmeas, é a única fase do ciclo estral em que a fêmea mostra interesse pelo macho, aceitando o acasalamento e a cópula; por isso é definido como o período de receptividade sexual. O sinônimo utilizado com mais frequência é o cio. Se o foco de estudo dessa fase são as alterações que ocorrem no útero, o estro caracteriza a fase proliferativa, já que os estrogênios estão elevados, o que promove a proliferação tanto do endométrio quanto das glândulas endometriais. Nos genitais também ocorrem modificações que visam atrair o macho e favorecer a cópula, entre outras estão a hiperemia e o edema vulvar, além da secreção de muco cervical e vaginal (figura 6). Do ponto de vista dos processos ovarianos, o estro é uma fase que se classifica dentro da fase folicular do ciclo estral, ou seja, quando ocorre o desenvolvimento folicular. Os eventos endócrinos correspondentes podem ser consultados no trabalho sobre a endocrinologia reprodutiva . É necessário ressaltar que na maioria das espécies domésticas o comportamento estral ocorre quando as concentrações de estradiol são elevadas. A exceção pode ser observada na cadela, cujos níveis máximos de estradiol ocorrem durante o proestro, de forma que, quando o estro começa, as concentrações desse hormônio começam a diminuir. Esse declínio continua durante o estro, culminando quando as concentrações de estradiol caem para menos de 15 pg/ml. Isso acontece porque nessa espécie o pico de LH ocorre durante a transição do proestro para o estro, de modo que as concentrações de progesterona chegam a cerca de 1 ng/ml quando o comportamento estral começa e continuam a aumentar durante o estro. Figura 6: muco cristalino e fluido, característico de vacas em estro. • _____FATORES QUE PODEM AFETAR A MANIFESTAÇÃO DO ESTRO É importante lembrar que existem diferenças no grau e na forma em que ocorrem a manifestação e a duração do estro nas espécies animais, além da existência de variações individuais. Ainda temos parâmetros médios que podem ser usados para descrever este período em diferentes espécies. Em bovinos, por exemplo, pode-se fazer uma distinção entre bovinos especializados na produção de carne e bovinos leiteiros, onde a intensidade com que o estro se manifesta é menor no primeiro grupo, principalmente quando se trata de bovinos zebuínos. Em estudos genéticos realizados com bovinos, por outro lado, tem-se considerado que a intensidade da expressão da conduta sexual é uma característica hereditária (h2 = 0,21). Além disso, existe uma grande diversidade de fatores ambientais e sociais que podem modificar a apresentação dos ciclos estrais e a manifestação do comportamento estral. Fotoperíodo O principal regulador da estacionalidade reprodutiva é o fotoperíodo. A influência da mudança das horas do dia na atividade reprodutiva e, portanto, na apresentação do estro é amplamente determinada pela localização geográfica, e é maior à medida que a distância do equador aumenta. O fotoperíodo afeta principalmente as espécies que apresentam estro apenas em uma época do ano, conhecidas como poliéstricas sazonais. Nessas espécies, o fotoperíodo também pode modificar o tempo de início da puberdade. Nutrição Uma deficiência nutricional pode encurtar a estação de acasalamento e até mesmo suspendê-la se a desnutrição for severa. Em bovinos de corte, o reinício da atividade reprodutiva pós-parto ou puberdade também pode ser retardado quando a ingestão nutricional é inadequada. Aspectos sociais A superlotação pode atrasar o início da puberdade em animais jovens ou causar a ausência de ciclos estrais em adultos. Os efeitos fêmea e macho como estimulantes da ciclicidade também devem ser levados em consideração. Hierarquia Observado em cães cujas matilhas têm uma classificação hierárquica bem estabe-lecida, na qual os machos subordinados não têm permissão para acasalar com as fêmeas dominantes. Este comportamento é observado até mesmo em cães domésticos nos quais uma cadela dominante não permite ser montada facilmente, mesmo apresentando estro. Da mesma forma, em bovinos zebuínos, as vacas dominantes não aceitam que outras fêmeas as montem o que pode dificultar a detecção de estro a campo. Tipo de alojamento Quanto mais intensa a acomodação, menor a manifestação do comportamento sexual, pois há menos espaço para os animais interagirem entre si. É menos frequente observar as manifestações de estro se o local onde os animais estão alojados for muito grande e eles tiverem que caminhar grandes extensões para encontrar um animal com o qual possam se relacionar. Problemas nos membros Existem anomalias, principalmente nos membros posteriores, que impedem a fêmea de ter comportamento homossexual ou de aceitar a monta, pois causa dor tanto ao montar quanto ao ser montada. •_DURAÇÃO DO ESTRO E A RELAÇÃO COM O MOMENTO DA OVULAÇÃO Foi estabelecido que o pico de LH pode ser um bom preditor do tempo de ovulação, pois há uma alta correlação entre o tempo decorrido do pico de LH e a ovulação. Na Tabela 1 pode-se ver os períodos de duração do estro e o tempo em que o pico de LH e a ovulação ocorrem nas diferentes espécies domésticas. Tabela 1: momento de ovulação em diferentes espécies domésticas e a relação com o pico de LH. Espécie Duração do estro Ovulação Pico de LH até a ovulação (horas) Bovina 18 h (8 a 18 h) 10 h (4 a 16 h) de finalizado o estro 28 (24 a 32) Ovina 24 a 36 h 18 a 24 h após iniciado o estro 24 a 26 Caprina 36 h (24 a 48 h) 30 a 35 h após o início do estro 28 Suína 48 a 72 h 24 a 48 h após o início do estro 40 Equina 7 d (2 a 12 d) 1 a 2 d antes de finalizar o estro -- Canina 9 d (3 a 20 d) 2 a 3 d do início do estro (pode variar) 48 a 60 Felina 7 d (3 a 16 d) Induzida pela cópula 26 a 28 h depois 24 Onde d = dias; h = horas. Vale ressaltar que em equinos o aumento nas concentrações de LH ocorre gradati-vamente; um pico pré-ovulatório agudo não é visto como no resto da espécie, uma vez que o nível máximo desse hormônio é atingido um a dois dias após a ovulação. No entanto, deve-se entender que, no momento da ovulação, as concentrações de LH são altas o suficiente para desencadear a ovulação, como em qualquer outra espécie. A gata também apresenta uma particularidade no que diz respeito à ovulação, já que é um evento induzido pela cópula que estimula a liberação de LH, duas a quatro horas depois. No entanto, foi relatado que, às vezes, o pico de LH de uma única cópula pode ser insuficiente para induzir um nível adequado de LH, causando ovulação apenas em aproximadamente 50% das fêmeas. Por outro lado, verificou-se que entre 30 e 40% das fêmeas podem ovular espontaneamente. Além dos felinos, outras espécies com ovulação induzida são os leporídeos (por exemplo, o coelho e a lebre), os camelídeos (por exemplo a lhama, a alpaca, a vicunha e a camelo fêmea) e os mustelídeos (por exemplo, o visom, o furão e o arminho). • _____MECANISMOS PARA ATRAIR O MACHO Os mecanismos femininos de atração do macho podem ser divididos em dois tipos, de um lado, alterações na genitália externa, que por sua vez são consequência de processos endócrinos e modificações na genitália interna. Por outro lado, mudanças de comportamento, que por sua vez se dividem em dois tipos: cortejo e acasalamento. Mudanças nas genitais É importante observar que nas fêmeas todas as adaptações genitais são mediadas por altas concentrações de estrogênios, entretanto, é interessante notar que os efeitos podem variar de uma espécie para outra. Um padrão típico é o útero ficar túrgido, uma vez que os estrogênios promovem a contração muscular, aumento do suprimento sanguíneo e proliferação das glândulas endometriais; em éguas, ao contrário, os estrogênios fazem com que o útero fique edemaciado e sem tonalidade, enquanto o colo do útero parece relaxado, observações que devem ser consideradas ao realizar a palpação retal e a ultrassonografia. A imagem ultrassonográfica do útero da égua tem a aparência de uma “roda de vagão” (figura 7). Em carnívoros, o útero também apresenta edema durante o estro. Figura 7: imagem de ultrassom de um corte transversal do útero de uma égua em estro; observa-se edema grau 3, que provoca a típica imagem de “roda de carroça”. Fonte: HV-UFRPE. Outro efeito promovido pelos estrogênios é a produção de um muco cervical cristalino com certa viscosidade, que, mesmo quando ocorre em todos os animais, é mais abundante e característico nas vacas e, posteriormente, nas porcas (figura 6). O muco tem por finalidade favorecer a passagem dos espermatozoides para o útero, bem como reter aqueles que não são viáveis para que sejam fagocitados ou eliminados junto com as secreções vaginais. A secreção da cérvix é composta por glicoproteínas; dois tipos principais são reconhecidos: a sialomucina, que faz parte de um muco viscoso produzido nas áreas basais das criptas cervicais, e a sulfomucina, que é um muco altamente viscoso, um produto das células apicais. No caso da cadela, uma secreção com sangue pode ocorrer através da vulva (figura 8), isso se deve a uma diapedese causada por alta permeabilidade vascular em resposta aos estrogênios. A maioria das fêmeas apresentam esse corrimento durante o proestro e cerca de 70% continuarão com ele durante o estro. Uma proporção muito pequena de cadelas pode até continuar a ter secreção serossanguínea durante o início do diestro. Deve-se considerar que, quando a ausência de sangramento é relatada em cadelas, na verdade, pode ser devido à falta de observação, uma vez que pode ser escasso, ou passar despercebido se a mesma lamber com frequência, se a cor do pelo for escura ou possuir pelos muito longos, ou se for em grandes áreas onde a secreção é difícil de observar. Figura 8: aparência vulvar em cadelas. Esquerda: edema e hiperemia. À direita: secreção vulvar com sangue. O grau de hiperemia e edema vulvar varia nas diferentes espécies, sendo muito evidente nas porcas (figura 9). Em contraste, as gatas não têm receptores de estradiol nos lábios vulvares, razão pela qual não manifestam edema vulvar ou hiperemia. O inchaço acentuado e o alargamento da vulva na cadela são característicos da fase de proestro, devido às peculiaridades hormonais do seu ciclo. Na tabela 2 são mostradas as alterações mais comuns que ocorrem na genitália das diferentes espécies de mamíferos domésticos. Figura 9: aparência vulvar em porcas. Esquerda: vulva normal. À direita: hiperemia e edema típicos da fase de estro. Tabela 2: Mudanças características na genitália interna e externa, que ocorrem durante o estro em diferentes espécies domésticas Espécie Genitais externos Genitais internos Bovina Secreção abundante de muco cristalino. Pouco edema vulvar aparente e hiperemia. Turgor uterino Ovina Pouca secreção de muco abundante. Não há sinais muito evidentes. Turgor uterino Caprina Pouca secreção de muco abundante. Não há sinais muito evidentes. Turgor uterino Suína Pouca secreção de muco abundante. Hiperemia e edema vulvar muito aparente. Turgor uterino Equina Edema vulvar; as dobras dos lábios são frouxas. Vulva hiperêmica e com muco. Útero flácido e edematoso. Colo do útero macio e relaxado Canina Pode haver secreção com sangue. Edema vulvar muito aparente, lábios mais macios e alongados. Útero edematoso Felina Não há sinais evidentes. Turgor uterino Fonte: compilação de vários autores. Mudanças comportamentais Foi demonstrado que o comportamento sexual nas fêmeas é determinado pela secreção de estrogênios, principalmente 17β-estradiol, que percorre a corrente sanguínea como um sinal humoral e atinge o sistema nervoso central ao nível do hipotálamo, que possui um grupo de células entre o quiasma óptico e a região pré-óptica anterior, denominado centro sexual. Esses neurônios são responsáveis por transformar o estímulo humoral em um estímulo nervoso, que por sua vez induz o comportamento sexual. Em espécies como ovinos, e em menor grau os bovinos, observou-se que para a manifestação do comportamento estral ocorrer, o cérebro requer uma exposição prévia à progesterona que o sensibiliza para a ação dos estrogênios, que se dá pelas concentrações do ciclo anterior. Por isso, constatou-se que a primeira ovulação da estação reprodutiva ou puberdade (no caso dos bovinos a primeira ovulação pós-parto) ocorre sem manifestação de estro. É até a segunda ovulação que o comportamento normal do estro será observado. Esta condição é conhecida como ovulação silenciosa ou estro silencioso, e é indetectável para o trabalhador, o produtor e o veterinário, e que possui como principal causa os distúrbios nutricionais. Devido nas fêmeas o comportamento sexual se limitar a um curto período de horas ou dias, enquanto nos machos há poucas variações em seu comportamento sexual, aparentemente é ela quem inicia o comportamento de cortejo. Aparentemente, isso se deve ao fato de que, nos machos, o padrão de secreção de testosterona é constante e mostra apenas leves diminuições fora da estação reprodutiva em espécies sazonais. Nos machos, a testosterona é transformada no cérebro em estradiol para produzir o comportamento reprodutivo. Durante a fase de estro ocorrem manifestações comportamentais comuns a todas as espécies, como as seguintes:  Aumento geral da atividade física, isso se reflete no aumento da locomoção e que é direcionado à busca do macho;  Inquietação e movimento ao menor estímulo;  Ingestão diminuída;  Diminuição da produção de leite;  Aumento gradual da temperatura corporal;  Micção frequente na presença do macho: isso é importante, pois os feromônios responsáveis pela atração do macho estão presentes na urina;  Vocalizações frequentes, típicas de cada espécie;  Atração do macho. Na tabela 3 são apresentadas as características comportamentais mais comuns das fêmeas das diferentes espécies de mamíferos domésticos. Tabela 3: Comportamentos característicos durante o estro em diferentes espécies Espécie Conduta Bovina Monta entre fêmeas (conduta homossexual). Batidas antes da monta (figura 10). Aumento nas vocalizações. Ovina Movimentação da cauda. Pode haver conduta homossexual. Cabeça para trás em busca do macho. Caprina Movimento característico da cauda. Pode haver conduta homossexual. Cabeça para trás em busca do macho. Suína Grunhido característico (grunhido de estro). Falsas lutas. Pode haver pequena conduta homossexual. Orelhas eretas e projetadas para trás. Equina Diminuição da agressividade com o macho. Sem conduta homossexual. Mostra a área genital ante o macho e everte o clitóris. Espelhamento: contrações rítmicas dos lábios vulvares. Canina Reflexos contráteis na vulva e levantamento da cauda, inclinando-se para o lado, na presença do macho. Lambidas frequentes da região vulvar. Felina Inquietação. Chafurdamento. Miados característicos. Esfrega-se contra os objetos. Fonte: compilação de vários autores. O comportamento homossexual em fêmeas foi extensivamente estudado em bovinos (figura 10), por ser um dos sinais mais evidentes e importantes da manifestação do estro; ocorre em cerca de 70% dos animais e sua expressão é altamente influenciada pela hierarquia social do rebanho. Deve-se levar em consideração que os animais que estão em estro precisam interagir uns com os outros para expressar esse comportamento, sendo observada maior atividade quando há cerca de 20 fêmeas em estro. Sabe-se também que o tipo de instalações é imprescindível para a manifestação do comportamento homossexual, visto que os animais encontrados nos piquetes montam mais do que os alojados em instalações intensivas, isto fica ainda mais evidente quando o piso destas últimas é escorregadio. As montas entre fêmeas são observadas com maior frequência à noite, ocorrendo cerca de 70% das montas entre as sete da noite e as sete da manhã, o que se explica pelo fato de que durante estas horas os animais não são submetidos a nenhum manejo rotineiro, como ordenha, alimentação ou limpeza das instalações, além disso, acredita-se que os animais preferem montar nos períodos mais frios do dia, principal-mente em criações tropicais. Em bovinos de corte, sugere-se que tanto a fêmea que monta quanto a que é montada estejam em cio; ao contrário do gado leiteiro, em que se considera que o animal que monta está perto do cio, enquanto o que é montado está em cio. Figura 10: comportamento sexual em bovinos. À esquerda: batendo. À direita: comportamento homossexual. No caso de cadelas, deve-se levar em consideração que o comportamento homossexual está associado à hierarquia e dominância, mas não à manifestação do comportamento estral. Além disso, algumas fêmeas muito dominantes não permanecem imóveis na frente do macho, nem permitem que ele a monte, mesmo quando estão em estro. Na égua, uma característica do cio é o espelhamento, que consiste na abertura e fechamento dos lábios vulvares de forma rítmica, geralmente acompanhada pela eversão do clitóris (figura 11). Este último sempre ocorre durante a micção, mas neste caso a fêmea o faz na presença do macho, mesmo quando ela não está urinando. Uma vez que a fêmea no cio está na frente de um macho, ela exibe um comportamento receptivo; a atitude da fêmea é passiva e se caracteriza em todas as espécies pela imobilidade diante da monta do macho, considerada o sinal definitivo do estro. Em geral, a fêmea também adota uma postura diferenciada conhecida como lordose, pois arqueia as costas para baixo, ao mesmo tempo em que levanta a cauda e inclina-a, levantando também os lábios vulvares para promover a cópula. A descrição acima é muito típica dos ruminantes, da cadela e da gata. Na égua, ao contrário, a posição anterior à cópula implica em curvar a coluna para cima (cifose) e baixar a garupa ou inclinar a pelve. • ____COMPORTAMENTO SEXUAL DOS MACHOS O comportamento sexual do macho é muito importante, pois estima-se que o macho dominante pode ser responsável por até 80% dos nascimentos em um rebanho. Um fator a ser considerado é a libido, definida como a “disposição e entusiasmo” de um macho para tentar montar e servir a uma fêmea. No caso dos bovinos, estima-se que cerca de 21% dos machos em que a libido é avaliada não conseguem reproduzir. Isso se torna ainda mais crítico quando se leva em consideração que a libido baixa é hereditária e reproduzível, além de estar associada à puberdade tardia nas filhas. Figura 11: sinais feitos por éguas no cio. À esquerda: espelhamento. À direita: eversão do clitóris. Nos machos, as montas sem penetração e ejaculação durante a fase de cortejo (conhecidas como montas falsas) são muito importantes para estimular o desejo sexual e aumentar a quantidade e a qualidade do sêmen que mais tarde será ejaculado durante a cópula (figura 12). No caso dos touros, sabe-se que o macho monta na fêmea em média seis vezes antes de realizar a primeira cópula, embora o número de montas falsas seja reduzido nas ejaculações subsequentes. Figura 12: comportamento de um cachaço diante de uma fêmea no cio. À esquerda: olfateio dos flancos e salivação do macho. À direita: ereção e retirada do pênis. Na tabela 4 são listados os comportamentos típicos de machos de espécies de mamíferos domésticos durante o cortejo, detecção de fêmeas no cio e cópula. Tabela 4: Comportamentos característicos durante o cortejo e cópula em machos das diferentes espécies domésticas Espécie Conduta pré-cópula Conduta copulatória Bovina Reflexo de Flehmen; cheira e lambe a vulva; inquietude; esfrega o pescoço ou o focinho na fêmea; tentativa de montas. Salto ou golpe do rim; ejaculação precoce: 1 a 3 segundos pós-penetração. Ovina Reflexo de Flehmen; empurram e monta a fêmea; vocalizações; tentativa de montas; inquietude; mantém-se com os membros anteriores à garupa da fêmea (figura 13). Salto ou golpe do rim; ejaculação precoce: 1 a 2 segundos pós-penetração. Caprina Cheira a urina da fêmea e realiza o reflexo de Flehmen; urina a barba e o peito; apalpa o chão em volta da fêmea; vocalizações; língua dentro e fora da boca; cheira e bate na área genital; se sustenta com os membros anteriores à garupa da fêmea. Salto ou golpe do rim; ejaculação precoce: 1 a 2 segundos pós-penetração. Suína Cheira a região genital e dos flancos (figura 12); tentativas de montas; contato naso-nasal ou naso-genital; vocalizações; range os dentes e move as mandíbulas lateralmente; salivação e micção frequente; morde suavemente as orelhas e a cabeça da fêmea. Ereção depois da monta; contrações testiculares muito aparentes durante a ejaculação; ejaculação lenta: 5 a 20 minutos pós-penetração. Equina Vocalizações; reflexo de Flehmen; morde o pescoço da fêmea. Sinalização; movimento lateral da cauda durante a ejaculação; movimentos de fricção; ejaculação média: 20 a 60 segundos pós-penetração. Canina Tentativas de montas; reprodução. O macho se vira e fica abotoado durante a ejaculação; ejaculação lenta: 10 a 30 minutos, mas pode chegas até 50 pós-penetração. Felina Morde o pescoço da fêmea. A fêmea realiza o “ronco pós-coito” quando o macho desmonta. Fonte: compilação de vários autores. Depois de haver realizado com sucesso um serviço (um acasalamento acompanhado de ejaculação dentro do aparelho reprodutor da fêmea), os machos apresentam a fase pós-copulatória, também conhecida como período refratário, em que mostram desinteresse pela fêmea com quem acabam de realizar serviço. Esta fase tem duração variável entre os indivíduos, mas foi visto que eles podem retomar a atividade pré-copulatória e copulatória mais rapidamente se forem apresentados a uma fêmea diferente, fenômeno conhecido como “efeito Coolidge”. Os machos geralmente são capazes de realizar mais de uma cópula por dia antes de atingir a saciedade sexual. O número de cópulas varia entre espécies e indivíduos, portanto, suínos e equinos realizam em média três montas, enquanto pequenos ruminantes realizam 10 e bovinos até 20. Uma vez saciado, o macho pode parar de montar por um ou mais dias, mesmo que haja estímulo suficiente para induzir o comportamento sexual. Figura 13: monta em ovinos. É mostrado como o macho apoia os membros anteriores na garupa da fêmea. Nessa imagem o macho detectou o cio, por isso está usando um avental para impedir a penetração. • ____DETECÇÃO DE ESTROS (CIOS) A detecção adequada do estro é imprescindível para um bom manejo reprodutivo e produtivo dos animais do rebanho, pois é essencial determinar o momento ideal da monta ou inseminação artificial, que consequentemente atinge bons índices de fertilidade. A falha na detecção do estro (considerada uma das principais causas de perdas econômicas na pecuária), ocorre em função da baixa eficiência, bem como da precisão, dos métodos utilizados. A tabela 5 resume as consequências da falha na detecção do estro em vacas. Tabela 5: Consequências de falhas na eficiência e precisão dos testes utilizados para o diagnóstico de cio em bovinos Falha Eficiência (vacas não detectadas) Precisão (vacas mal detectadas) Aumenta-se Número de fêmeas vazias; Número de dias abertos; Intervalo entre partos. Números de serviços por concepção; Número de doses de sêmen. Diminui-se Número de crias por ano; Produção cárnea ou láctea. Fertilidade por serviço. Fonte: anotações de aulas na UFPB. Para implementar um programa de detecção de estro, é necessário ter alguns requisitos essenciais, como:  A identificação dos animais que deve ser realizada de forma clara de modo que o observador possa distingui-los claramente.  Os registros reprodutivos que permitem estimar a fase do ciclo estral em que os animais se encontram e ajudam a discernir os animais que sabemos que estão perto do cio daqueles que foram inseminados recentemente ou estão prenhes.  Um pessoal qualificado deve observar animais no cio; esse trabalho não pode ser confiado a qualquer pessoa; deve ser realizado por quem conheça bem os sinais de estro da espécie e que saiba considerá-los em conjunto; deve reconhecer, assim mesmo, a evidência da manifestação de comportamento sexual quando o animal estiver fora de seu campo visual. Outro ponto importante nos programas de detecção de estro é a escolha do método para o seu diagnóstico, que deve estar de acordo com aspectos como as características comportamentais da espécie, disponibilidade e facilidade de uso, custos, entre outros. Alguns dos métodos existentes para detecção de cio são descritos abaixo. Detecção visual Este tipo de detecção é baseado na observação a curtas e longas distâncias pela equipe da unidade de produção, em busca de mudanças genitais e comportamentais nas fêmeas; é amplamente utilizado no caso dos bovinos. Foi estudado que a eficiência na detecção visual do estro aumenta em paralelo com o número de observações realizadas por dia. Ou seja, se a observação for realizada apenas durante as atividades rotineiras da exploração, a eficiência será de 50%; quando se realizam duas observações com 12 h de intervalo, a eficiência aumenta para 70%; quando três observações são feitas por dia em intervalos de 8 h, a eficiência chega a 90% e quando a detecção visual é feita constantemente, a eficiência na detecção do estro chega a ficar entre 95 e 100%. No caso dos bovinos, a detecção visual se baseia, entre outros aspectos, na observação do comportamento homossexual, no aparecimento de muco cristalino pela vulva, bem como nas marcas de monta (culote e garupa sujos, direção dos pelos no sacro ao contrário); inquietação, busca pelo macho, inapetência e segregação. Deve-se levar em consideração que nem todas as espécies animais são passíveis de serem detectadas por esse método, pois há espécies em que não há alterações evidentes na genitália e seu comportamento não denota nenhum sinal característico e forte de estar em estro, como é o caso de ovinos, caprinos e equinos; no qual é necessário submetê-los à presença de um macho para poder saber adequadamente o seu estado reprodutivo. Teste de monta Este teste é utilizado especificamente em porcas e consiste em observar a reação à pressão que uma pessoa exerce sobre a garupa e a coluna do animal, considerando que as fêmeas que estão em estro permanecem estáticas, enquanto as que não se movem (figura 14). A eficiência desse teste pode variar consideravelmente, estando a fêmea submetida ou não a algum estímulo do macho. Isso significa que quando o teste é realizado apenas pelo experimentador sem nenhum contato com o macho, a eficiência fica em torno de 48%, ao passo que, se o realizarmos para que a fêmea possa cheirar e ouvir o macho, a eficiência pode chegar a 90%. Se a porca também vê e toca o macho, a porcentagem de eficiência pode ser aumentada em mais 3 a 7%, respectivamente; enquanto é 100% eficiente quando se aloja e interage com o macho. Figura 14: imobilidade durante a prova de monta em porcas. É importante considerar que embora o teste de monta seja usado principalmente em porcas, as fêmeas no cio de quase todas as espécies apresentam uma reação de imobilização quando a garupa é pressionada; elas também movem a cauda para o lado e podem levantar a vulva. Machos auxiliares e rufiões O macho é o mais eficiente em distinguir as fêmeas de sua espécie no cio, pois é capaz de detectar coisas imperceptíveis aos humanos. A utilização de machos auxiliares e/ou rufiões baseia-se na apresentação de um macho às fêmeas e na observação da resposta de todo o grupo. As fêmeas que permitem ser montadas pelo macho e permanecem imóveis são consideradas no cio. A “guarda” ou “auxílio” pode ser realizada duas vezes ao dia, com intervalos de 12 horas entre eles. Para se utilizar o método é fundamental que haja machos inteiros com boa libido, porém, bons reprodutores não devem ser usados para esse fim, pois podem se machucar por uma fêmea que não esteja no momento ideal ou podem ficar exaustos e recusam-se a montar quando seu uso como reprodutores for necessário. Nos equinos essa técnica diagnóstica é a mais utilizada e é conhecida como “provocação”, já que o macho auxiliar é denominado como provocador e deve ser feito diariamente ou em dias alternados durante o período de cio previsto; nesta espécie, as fêmeas podem ser muito agressivas, por isso é comum o uso de uma barreira protetora entre o macho e a fêmea (figura 15). Quando os machos auxiliares são usados, é interessante evitar que ocorra a cópula fértil com as fêmeas, então várias estratégias foram desenvolvidas, principalmente cirúrgicas, para que os machos utilizados possam ser:  Vestidos com um avental (figura 16);  Vasectomizados;  Epididectomizados;  Pênis desviado;  Com fixação peniana em forma de “S”;  Com obliteração do orifício prepucial;  Castrados e com tratamento androgênico. Os rufiões não são considerados machos auxiliares e sim como machos com capacidade de detectar uma fêmea apta para reprodução, porém sem a capacidade de fecundá-la. São utilizados na detecção de estros para monta natural ou inseminação artificial, já que sua presença estimula o cio e a ovulação na fêmea. Já que o animal não possui a capacidade de fecundar a fêmea, a obtenção de rufiões dá-se através de técnicas cirúrgicas como as citadas supra. Figura 15: provocação em equinos (método para instigar e/ou detectar a égua em cio). Figura 16: macho ovino vestido com avental para identificar a ovelha em cio. Fêmeas Em muitas unidades de produção, o uso de fêmeas (com certas características específicas) é preferível ao uso de machos para detecção de cio, pois seu manejo é mais simples e seguro, sua manutenção é menor e não há risco de ocorrência da penetração que pode ser uma fonte de transmissão de doenças. Por exemplo, fêmeas androgenizadas podem ser usadas, tanto tratadas exogenamente, quanto aquelas com pseudo-hermafroditismo ou freemartinismo. Palpação retal É um método muito útil no caso de bovinos e equinos, pois o estado reprodutivo em que o animal se encontra pode ser determinado de acordo com as estruturas ovarianas presentes, a tonicidade do tecido uterino e o tipo de corrimento vaginal que pode ser observado. Nessa técnica, a precisão e a eficiência dependem da experiência da sonda, bem como da correta subdivisão dos animais que são passados a ela para revisão. Ultrassonografia Com o uso do ultrassom em tempo real e sob o mesmo princípio da palpação retal, pode-se determinar o momento do ciclo estral; sua confiabilidade é maior quando comparada à palpação, pois os resultados são menos subjetivos. Medição de mudanças fisiológicas Toda fêmea em cio apresenta ligeiras mudanças fisiológicas nos seguintes aspec-tos:  Sua temperatura aumenta;  A frequência cardíaca aumenta;  A produção leiteira diminui. Essas mudanças, quando medidas repetidamente, são úteis para determinar o momento do estro. Quando as concentrações de progesterona no sangue estão abaixo de 1 ng/ml, indica que a fase lútea daquele animal terminou e que, portanto, está perto de apresentar estro ou que acabou de estar. No caso das cadelas, a dosagem da progesterona tem sido muito valiosa para determinar o momento do início do estro, mas sua interpretação é exatamente o inverso do resto das espécies, quando atinge o nível de 1 ng/ml, sabemos que está prestes a iniciar a receptividade sexual. A citologia vaginal esfoliativa realizada, sobretudo, nas cadelas e tem como princípio determinar o tipo de células presentes no esfregaço vaginal, de acordo com sua morfologia e número. Sua base é que as camadas celulares da mucosa vaginal se multiplicam à medida que o nível de estrogênio aumenta, fazendo com que as células da superfície, que estão em direção ao lúmen, morram e adquiram a aparência folheada ou floculada. Durante a fase estral, entre 80 e 100% das células observadas são superficiais e cornificadas ou escamosas. A confiabilidade do método é muito alta, mas são necessárias amostras seriadas, pois o padrão celular é cíclico e nem sempre uma amostra isolada indica com precisão o estágio do ciclo reprodutivo. Uma ferramenta útil em equinos é observar a tonicidade e coloração do colo do útero e vagina através de um vaginoscópio. As alterações observadas são consequência dos estrogênios e a aparência nos animais em estro é de uma estrutura com secreções, hiperêmicas e edematosas. Também é eficaz para uso em cabras. O aumento da atividade física pode ser medido com um pedômetro, que é um detector eletrônico que é colocado nas patas e mede a atividade motora das fêmeas; transmite um sinal para um computador que registra e representa graficamente os dados. Lembre-se de que os animais no cio apresentam maior mobilidade. Em geral, considera-se que uma fêmea no cio anda pelo menos duas vezes mais que as que não estão. A viscosidade do muco cervical pode ser medida com o estrón, que é um dispositivo usado em bovinos e cuja base é medir a resistência elétrica no fluido vaginal ou impedância, que é diminuída durante o proestro e o estro. Para aumentar a eficiência desta ferramenta é necessário realizar medições repetidas e manter registros individuais. Junto com os métodos descritos aqui, ajudas foram desenvolvidas para tornar a detecção do estro mais eficiente, entre as quais estão: Detectores de monta Esses dispositivos são muito diversificados, a maioria deles são colocados na linha média da garupa da fêmea, logo na frente da inserção da cauda, mas também podem ser colocados no peito ou abaixo do queixo e início da barbela do macho. Sua função é deixar uma marca distinguível ou registrar uma monta no animal que está no cio. Entre eles estão os seguintes. A pintura com giz de cera na altura da garupa, é comum usá-la para que quando uma vaca for montada por outra, a marca fique borrada ou desbotada, indicando que a fêmea está no cio (figura 17). O arnês de marcador que é colocado abaixo do queixo e início da barbela do macho (“Bola de queixo” figura 18) ou no peito, para que ao montar uma fêmea receptiva, pinte sua garupa deixando uma marca facilmente identificável. As manchas de tinta chamadas de patches “kamar” (figura 19), que são colocadas na garupa da fêmea e quando ela é montada por outro animal, o peso faz com que ela quebre o recipiente e libere uma tinta que podemos facilmente observar. O relógio de cio é um dispositivo eletrônico que se conecta à garupa da fêmea e registra o momento em que é montada (figura 20), quando pressionado pelo peso mantido por alguns segundos, emitindo um sinal que é recebido por um computador. Tem sido indicado que a precisão na detecção do estro com este método é muito alta, podendo chegar a 96%. Figura 17: vacas com pintura de giz de cera na linha dorsal, utilizada para diagnóstico do cio. À esquerda vaca não montada. À direita vaca que já foi montada, a qual a marca de giz aparece desbotada. Figura 18: uso do arnês marcador para diagnóstico de cio. À esquerda macho com marcador na barbela. À direita marca no dorso da fêmea realizada pela monta de um macho e que indica que o animal marcado está em cio. Figura 19: pastas de “kamar” para a identificação de fêmeas em cio. Figura 20: relógio de cio, dispositivo eletrônico para a detecção de montas À esquerda foto do dispositivo. À direita, vacas com o dispositivo na garupa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS AURICH, Christine. Reproductive cycles of horses. Animal reproduction science, v. 124, n. 3-4, p. 220-228, 2011. AISEN, Eduardo G. Reprodução ovina e caprina. MedVet, 2008. BARTLEWSKI, Pawel M.; BABY, Tanya E.; GIFFIN, Jennifer L. Reproductive cycles in sheep. Animal reproduction science, v. 124, n. 3-4, p. 259-268, 2011. 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Mechanisms regulating follicular development and selection of the dominant follicle. REPRODUCTION-CAMBRIDGE-SUPPLEMENT-, p. 71-90, 2003. WHITTEMORE, Colin et al. The science and practice of pig production. Blackwell Science Ltd, 1998. FIXAÇÃO DO ASSUNTO 1. O comportamento sexual dos animais é uma particularidade de cada espécie na iniciação da perpetuação da vida e que deve-se a quais fatores e por quê? 2. O que é anestro? É possível revertê-lo? 3. Defina e explique os estágios comportamentais de machos e fêmeas antes, durante e depois da cópula. 4. Defina e diferencia efeito fêmea e efeito macho. 5. Define e explique a estimulação sexual dos animais e como podemos induzi-la? 6. Defina e caracterize o estro das espécies zootécnicas. 7. Quais são os fatores que retardam ou adiantam a manifestação do cio e por quê? 8. Qual a relação direta ou indireta da duração do estro com o momento da ovulação? 9. Quais os mecanismos de atração dos machos? 10. Que mudanças ocorrem nas partes reprodutivas das fêmeas para a atração do macho? 11. Cite o comportamento característico das fêmeas durante o estro que visam a atração do macho para a cópula. 12. Disserte sobre a importância do macho e sobre seu comportamento sexual para o manejo reprodutivo. 13. Qual a importância e quais os meios de detecção do estro nas fêmeas. Como hipótese, você como criador utilizaria qual método de identificação e por quê? 14. Explique as principais diferenças entre machos reprodutores e machos rufiões. Como obter um rufião? (shrink)

Background -/- Previous literature suggests that those with reading disability (RD) have more pronounced deficits during semantic processing in reading as compared to listening comprehension. This discrepancy has been supported by recent neuroimaging studies showing abnormal activity in RD during semantic processing in the visual but not in the auditory modality. Whether effective connectivity between brain regions in RD could also show this pattern of discrepancy has not been investigated. Methodology/Principal Findings -/- Children (8- to 14-year-olds) were given a semantic (...) task in the visual and auditory modality that required an association judgment as to whether two sequentially presented words were associated. Effective connectivity was investigated using Dynamic Causal Modeling (DCM) on functional magnetic resonance imaging (fMRI) data. Bayesian Model Selection (BMS) was used separately for each modality to find a winning family of DCM models separately for typically developing (TD) and RD children. BMS yielded the same winning family with modulatory effects on bottom-up connections from the input regions to middle temporal gyrus (MTG) and inferior frontal gyrus(IFG) with inconclusive evidence regarding top-down modulations. Bayesian Model Averaging (BMA) was thus conducted across models in this winning family and compared across groups. The bottom-up effect from the fusiform gyrus (FG) to MTG rather than the top-down effect from IFG to MTG was stronger in TD compared to RD for the visual modality. The stronger bottom-up influence in TD was only evident for related word pairs but not for unrelated pairs. No group differences were noted in the auditory modality. Conclusions/Significance -/- This study revealed a modality-specific deficit for children with RD in bottom-up effective connectivity from orthographic to semantic processing regions. There were no group differences in connectivity from frontal regions, suggesting that the core deficit in RD is not in top-down modulation. (shrink)

Mitra demonstrates that memory erasure can cause the observer to end up in a different sector of the multiverse with a different destiny, events in the future remote to any possible influence of the observer having radically different probabilities. The concept only applies to an observer defined by a structure of information, so cannot apply to the physical bodies of human observers. However, Everett defines the functional identity of the observer as the contents of the memory, a structure of information, (...) thus in principle Mitra's effect would apply. Here it is shown that not only is this very minimal definition of the observer entirely in accord with the subjective experience of identity of human observers, it is also the only possible definition of a transtemporal observer in a no-collapse universe. With respect to human observers, selective elimination of data is not possible due to the distributed manner in which information is stored in the neural network of the brain, but addition of data works on exactly the same principle. Thus, while it would not be possible to alter the destiny of the observer to reduce the probability of unwanted events to background probability, as in the example Mitra uses to demonstrate the principle, it would be possible to increase the probability of desired events. This would appear to verify certain aspects of folklore which otherwise appear entirely mythical and imaginary. (shrink)

Artificial Psychology (AP) is a highly multidisciplinary field of study in psychology. AP tries to solve problems which occur when psychologists do research and need a robust analysis method. Conventional statistical approaches have deep rooted limitations. These approaches are excellent on paper but often fail to model the real world. Mind researchers have been trying to overcome this by simplifying the models being studied. This stance has not received much practical attention recently. Promoting and improving artificial intelligence helps mind researchers (...) to find a holistic model of mental models. This development achieves this goal by using multiple perspectives and multiple data sets together with interactive, and realistic models. In this book, the methodology of approximate inference in psychological research from a theoretical and practical perspective has been considered. Quantitative variable-oriented methodology and qualitative case-oriented methods are both used to explain the set-oriented methodology and this book combines the precision of quantitative methods with information from qualitative methods. This is a book that many researchers can use to expand and deepen their psychological research and is a book which can be useful to postgraduate students. The reader does not need an in-depth knowledge of mathematics or statistics because statistical and mathematical intuitions are key here and they will be learned through practice. What is important is to understand and use the new application of the methods for finding new, dynamic and realistic interpretations. This book incorporates theoretical fuzzy inference and deep machine learning algorithms in practice. This is the kind of book that we wished we had had when we were students. This book covers at least some of the most important issues in mind research including uncertainty, fuzziness, continuity, complexity and high dimensionality which are inherent to mind data. These are elements of artificial psychology. This book implements models using R software. (shrink)

We present a technique for the analysis of pattern formation by a class of models for the formation of ocular dominance stripes in the striate cortex of some mammals. The method, which employs the adiabatic approximation to derive a set of ordinary differential equations for patterning modes, has been successfully applied to reaction-diffusion models for striped patterns [1]. Models of ocular dominance stripes have been studied [2,3] by computation, or by linearization of the model equations. These techniques do not provide (...) a rationale for the origin of the stripes. We show here that stripe formation is a non-linear property of the models. Our analysis indicates that stripe selection is closely linked to a property in the dynamics of the models which arises from a symmetry between ipsilateral and contralateral synapses to the visual cortex of a given hemisphere. (shrink)

In Emotions, Values & Agency, Christine Tappolet develops a sophisticated, perceptual theory of emotions and their role in wide range of issues in value theory and epistemology. In this paper, we raise three worries about Tappolet's proposal.

The article examines the participation and assistance of the Orthodox Church in solving problems that allowed to give a scientific justification for the cooperation of health care and Orthodox religious institutions, to determine their role in the historical context and structure of modern healthcare in Russia. The article presents an algorithm for organizing sisters of mercy, their system of upbringing. Particular attention is given to the possibility of teaching the course "Foundations of Orthodox Culture" in secular educational institutions. -/- Research (...) materials can serve as a basis for the formation of morally sound positions of medical workers and the population on the main problems of medical activity. -/- Based on the study, the authors published a series of articles in which the experience of the work of the Orthodox Church in the charitable sphere has been summarized. This experience can be used to create new charitable institutions, including those who provided medical assistance. -/- In preparing the article, the authors used concrete historical, civilizational, formational and social methods of research that allowed us to uncover facts, phenomena and processes in the interconnection and unity of the past, present and future. (shrink)