A CYTOCHEMICAL STUDY OF THE NERVOUS-SYSTEM OF THE PROTEOCEPHALIDEAN CESTODE, PROTEOCEPHALUS-POLLANICOLA

The localization and distribution of cholinergic, serotoninergic and peptidergic nerve elements in the proteocephalidean tapeworm, Proteocephalus pollanicola, have been investigated by enzyme histochemistry, and by an indirect immunofluorescence technique interfaced with confocal scanning laser microscopy. Cholinesterase (ChE) activity was localized in the major components of the central nervous system (CNS) and the peripheral nervous system (PNS), including the innervation of the reproductive structures of the worm. Serotoninergic (5-HT) nerves were found in the paired cerebral ganglia, transverse commissure and in the 10 longitudinal nerve cords. Antisera to 17 mammalian regulatory peptides and the invertebrate peptide FMRFamide have been used to explore the peptidergic nervous system of the worm. The most extensive immunostaining occurred with antisera raised to members of the neuropeptide Y superfamily, namely neuropeptide Y (NPY), peptide YY (PYY) and pancreatic polypeptide (PP). In all cases, intense immunoreactivity was found in numerous cell bodies and fibres of both the CNS and PNS, including the innervation of the reproductive apparatus. FMRFamide antisera stained the same structures to a comparable degree as those raised to the NPY superfamily. Cholinergic and peptidergic elements were much more prevalent within the CNS, while the serotoninergic nerve fibres tended to dominate in the PNS. The overlap obtained in staining patterns for the peptidergic and cholinergic components suggests that there may be a certain amount of co-localization of peptides with small-molecule transmitter substances in the same neurone. Weak staining for the tachykinin, substance P and for calcitonin gene-related peptide(CGRP) was confined to the major longitudinal nerve cords.

Structural brain abnormalities in male schizophrenics reflect fronto-temporal dissociation

Background. Many studies have separately reported abnormalities of frontal and temporal lobe structures in schizophrenia, but little is known of structural fronto-temporal associations in this condition. We investigated whether male patients with chronic schizophrenia would show abnormal patterns of correlation between regional brain volumes.

Methods. Structural magnetic resonance images of the brain in 42 patients were compared with 43 matched unaffected controls. We explored the pattern of association between regional brain volumes by correlational analyses, and non-parametrically tested for significance of between-group differences by randomization.

Results. The schizophrenics demonstrated significant volume deficits in several brain regions (left temporal lobe and hippocampus, right dorsolateral prefrontal cortex), and significant volume increases in the ventricular system (third ventricle and left temporal horn of the lateral ventricle). Controls demonstrated large positive correlations (r > 0.4) between prefrontal and temporal lobe regions. By contrast, inter-regional correlations significantly reduced in schizophrenics included those between prefrontal, anterior cingulate and temporal regions, and between posterior cingulate and hippocampus (P < 0.05). The most salient abnormality in patients was a dissociation between prefrontal and superior temporal gyrus volumes (P < 0.01).

Conclusions. These results support the existence of a relative 'fronto-temporal dissociation' in schizophrenia which we suggest may be due to lack of mutually trophic influences during frontal and temporal lobe development.

Scyphozoan jellyfish provide short-term reproductive habitat for hyperiid amphipods in a temperate near-shore environment

Hyperiid amphipods (Order Amphipoda, Suborder Hyperiidea) are known to infest gelatinous zooplankton. However, the temporal backdrop to these associations is less clear, given that data are often gathered during discrete sampling events rather than over time. In general, hyperiids are considered to be pelagic: however, for individuals associated with metagenic jellyfishes in temperate shallow shelf seas, this may not always be the case, as the majority of their gelatinous hosts are present in the water column from spring to the onset of autumn. Here, we explored the temporal patterns of colonisation and overall duration of the association between Hyperia galba and 3 scyphozoan jellyfish species (Aurelia aurita, Cyanea capillata and C. lamarckii) in a temperate coastal system (Strangford Lough, Northern Ireland) during 2010 and 2012. Concomitantly, we used carbon and nitrogen stable isotope ratios to examine whether hyperiid infestation represented a permanent association with their host or was part of a more complex life history. We found that jellyfish were colonised by H. galba ca. 2 mo after they are first observed in the lough and that H. galba reached 100% prevalence in the different jellyfish species shortly before the medusae of each species disappeared from the water column. It is possible that some jellyfish overwintered in deeper water, prolonging the association between H. galba and their hosts. However, all the medusae sampled during the spring and early summer (whether they were newly emerged or had overwintered from the previous season) were not infected with hyperiids, suggesting that such behaviour was uncommon or that individuals had become dissociated from their host during the winter. Further evidence of temporary association came from stable isotope data, where δ13C and δ15N isotope ratios were indicative of feeding outside of their host prior to jellyfish colonisation. In combination, these findings suggest alternating habitat associations for H. galba, with the amphipods spending the majority of the year outside of the 3 scyphozoan species considered here.

Where the Lake Meets the Sea: Strong Reproductive Isolation Is Associated with Adaptive Divergence between Lake Resident and Anadromous Three-Spined Sticklebacks

Contact zones between divergent forms of the same species are often characterised by high levels of phenotypic diversity over small geographic distances. What processes are involved in generating such high phenotypic diversity? One possibility is that introgression and recombination between divergent forms in contact zones results in greater phenotypic and genetic polymorphism. Alternatively, strong reproductive isolation between forms may maintain distinct phenotypes, preventing homogenisation by gene flow. Contact zones between divergent freshwater-resident and anadromous stickleback (Gasterosteus aculeatus L.) forms are numerous and common throughout the species distribution, offering an opportunity to examine these contrasting hypotheses in greater detail. This study reports on an interesting new contact zone located in a tidally influenced lake catchment in western Ireland, characterised by high polymorphism for lateral plate phenotypes. Using neutral and QTL-linked microsatellite markers, we tested whether the high diversity observed in this contact zone arose as a result of introgression or reproductive isolation between divergent forms: we found strong support for the latter hypothesis. Three phenotypic and genetic clusters were identified, consistent with two divergent resident forms and a distinct anadromous completely plated population that migrates in and out of the system. Given the strong neutral differentiation detected between all three morphotypes (mean FST = 0.12), we hypothesised that divergent selection between forms maintains reproductive isolation. We found a correlation between neutral genetic and adaptive genetic differentiation that support this. While strong associations between QTL linked markers and phenotypes were also observed in this wild population, our results support the suggestion that such associations may be more complex in some Atlantic populations compared to those in the Pacific. These findings provide an important foundation for future work investigating the dynamics of gene flow and adaptive divergence in this newly discovered stickleback contact zone.

Genetic assessment of parentage in the caridean rock shrimp Rhynchocinetes typus based on microsatellite markers

Over the past decade, the common rock shrimp, Rhynchocinetes typus H. Milne Edwards, 1837, has been the focus of extensive investigations on mating behaviour. The species is now perceived as a model system for the study of reproductive strategies and sexual conflict in crustaceans displaying external fertilization. Using molecular markers, the current study assesses whether social mating behaviour in common rock shrimp translates into true genetic parentage. In a large mesocosm tank with >200 individuals of both sexes, the analysis of 15 families (22 eggs per female) for three informative microsatellites unambiguously confirmed multiple paternity in 11 instances (73%) involving, in each case, two to four males. Where more than one male was identified siring a particular brood, reproductive skew was apparent towards a single individual. Results suggest that multiple paternity in this species results from subordinate male coercive behaviour, female solicitation of multiple male matings or a combination of both.

Molecular pedigree reconstruction and estimation of evolutionary parameters in a wild Atlantic salmon river system with incomplete sampling: a power analysis

Background: Pedigree reconstruction using genetic analysis provides a useful means to estimate fundamental population biology parameters relating to population demography, trait heritability and individual fitness when combined with other sources of data. However, there remain limitations to pedigree reconstruction in wild populations, particularly in systems where parent-offspring relationships cannot be directly observed, there is incomplete sampling of individuals, or molecular parentage inference relies on low quality DNA from archived material. While much can still be inferred from incomplete or sparse pedigrees, it is crucial to evaluate the quality and power of available genetic information a priori to testing specific biological hypotheses. Here, we used microsatellite markers to reconstruct a multi-generation pedigree of wild Atlantic salmon (Salmo salar L.) using archived scale samples collected with a total trapping system within a river over a 10 year period. Using a simulation-based approach, we determined the optimal microsatellite marker number for accurate parentage assignment, and evaluated the power of the resulting partial pedigree to investigate important evolutionary and quantitative genetic characteristics of salmon in the system.

Results: We show that at least 20 microsatellites (ave. 12 alleles/locus) are required to maximise parentage assignment and to improve the power to estimate reproductive success and heritability in this study system. We also show that 1.5 fold differences can be detected between groups simulated to have differing reproductive success, and that it is possible to detect moderate heritability values for continuous traits (h(2) similar to 0.40) with more than 80% power when using 28 moderately to highly polymorphic markers.

Conclusion: The methodologies and work flow described provide a robust approach for evaluating archived samples for pedigree-based research, even where only a proportion of the total population is sampled. The results demonstrate the feasibility of pedigree-based studies to address challenging ecological and evolutionary questions in free-living populations, where genealogies can be traced only using molecular tools, and that significant increases in pedigree assignment power can be achieved by using higher numbers of markers.

Hypoxia response element-driven cytosine deaminase/5-fluorocytosine gene therapy system:a highly effective approach to overcome the dynamics of tumour hypoxia and enhance the radiosensitivity of prostate cancer cells in vitro

BACKGROUND: We proposed to exploit hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha overexpression in prostate tumours and use this transcriptional machinery to control the expression of the suicide gene cytosine deaminase (CD) through binding of HIF-1alpha to arrangements of hypoxia response elements. CD is a prodrug activation enzyme, which converts inactive 5-fluorocytosine to active 5-fluorouracil (5-FU), allowing selective killing of vector containing cells.

METHODS: We developed a pair of vectors, containing either five or eight copies of the hypoxia response element (HRE) isolated from the vascular endothelial growth factor (pH5VCD) or glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (pH8GCD) gene, respectively. The kinetics of the hypoxic induction of the vectors and sensitization effects were evaluated in 22Rv1 and DU145 cells in vitro.

RESULTS: The CD protein as selectively detected in lysates of transiently transfected 22Rv1 and DU145 cells following hypoxic exposure. This is the first evidence of GAPDH HREs being used to control a suicide gene therapy strategy. Detectable CD levels were sustained upon reoxygenation and prolonged hypoxic exposures. Hypoxia-induced chemoresistance to 5-FU was overcome in both cell lines treated with this suicide gene therapy approach. Hypoxic transfectants were sensitized to prodrug concentrations that were ten-fold lower than those that are clinically relevant. Moreover, the surviving fraction of reoxygenated transfectants could be further reduced with the concomitant delivery of clinically relevant single radiation doses.

CONCLUSIONS: This strategy thus has the potential to sensitize the hypoxic compartment of prostate tumours and improve the outcome of current therapies.

Reproductive success of parasitized males in a marine reef fish

Parasitism is hypothesized to reduce reproductive success in heavily parasitized males because females
may preferentially mate with less parasitized males (parasite-mediated sexual selection) or parasites may compromise
male competitiveness. In marine systems, this hypothesis is largely unexplored. This paper provides the first confirmed record of a copepod ectoparasite (Caligus buechlerae Hewitt 1964) on the common triplefin (Forsterygion lapillum) and evaluates the hypothesis that males parasitized with C. buechlerae experience lower reproductive success than unparasitized males (as determined
by the presence and area of eggs within male nests). We found that 38 % of males we surveyed were infected with
at least one C. buechlerae, with a median of two individuals per infected male. About 32 % of males were defending
eggs, with 62.5 % of those males infected with at least one parasite. Males of greater total length (TL) were both
more likely to be infected and more likely to be defending eggs. However, when statistically accounting for the effects
of TL, parasite infection had no effect on the probability of defending eggs, or the average surface area of eggs when
present. Positive covariation in fish length, the presence of eggs and parasite infection observed here potentially suggest
that the importance of parasitic infection on reproductive success may depend upon the strength of selection for larger male body size. Our study is one of the few studies to investigate the effects of ectoparasites on reproductive success in reef fish and also provides a quantitative measure of infection for a widespread species within New Zealand.

Endocrine disruption in the terrestrial isopod porcellio scaber

Nas últimas décadas tem-se assistido a uma preocupação crescente relativamente às possíveis consequências da exposição a compostosxenóbioticos capazes de modular ou causar disrupção do sistema endócrino, os denominados Compostos Disruptores Endócrinos (CDEs). A maioria dos estudos efectuados tem-se centrado principalmente nos efeitos dos CDEs em vertebrados, enquanto que os seus efeitos em invertebrados têmsido negligenciados, embora este grupo represente mais de 95% de todas asespécies animais. Isópodes como o Porcellio scaber, combinam características associadas às mudas e aos processos reprodutivos mediados por mecanismos endócrinosconhecidos com um modo de vida terrestre, tornando-os potenciais espécies sentinela para estudos de disrupção endócrina (DE) em ambientes terrestres. Neste estudo, isópodes machos adultos, machos e fêmeas juvenis e casais foram expostos a concentrações crescentes dedois CDEs, vinclozolina (Vz) e bisfenol A (BPA). Testou-se a hipótese nula que a Vz e o BPA não interferem com o desenvolvimento e reprodução deste isópode terrestre. Foi investigadaa possível ligação entre os efeitos causados pelos compostos propostos e DE assim como a ligação a outros potenciais mecanismos de toxicidade.Parâmetros como concentração de 20-hidroxiecdisona (20E), muda, crescimento, rácios sexuais ediversos parâmetros reprodutivos foram estudados. Adicionalmente, de modo a estudar os alvos moleculares destes tóxicos, analisou-se a expressão proteica do intestino, hepatopâncreas e testículos do isópode após exposição aos químicos. Os resultados demonstram que a Vz e o BPA estimulam o aumento dos níveis de 20E de um modo dependente da dose. Excepção feita para a concentração mais baixa de BPA testada (10 mg/kg solo), para a qual concentrações significativamente mais altas de 20E foram determinadas, sugerindo a ocorrência dos “efeitos de baixas doses típicos de DE” já demonstrados por outros autores. O BPA também distorceu o rácio sexual favorecendo asfêmeas na concentração mais baixa. A mortalidade devido à ecdise incompleta foi relacionada com o hiper-ecdisonismo nas concentrações mais elevadas de Vz. Mais ainda, a Vz tende a atrasar a muda e o BPA a induzi-la. Não obstante, ambos os compostos provocam toxicidade no desenvolvimento,uma vez que foi encontrada uma diminuição generalizada nos parâmetros de crescimento. Os juvenis mostraram ser mais sensíveis à exposição aos tóxicos que os adultos. Estes compostos provocaram ainda toxicidade reprodutiva, com um decréscimo generalizado do “output” reprodutivo. A toxicidadecausada pelos ecdisteróides e o seu papel na síntese de vitelogenina são alguns dos factores chave que poderão influenciar negativamente a reprodução.A Vz e o BPA afectaram a expressão de proteínas envolvidas nometabolismo energético e induziram várias respostas de stress. Interferiram ainda com proteínas intimamente ligadas com o sucesso reprodutivo. Conclui-se assim,que ambos os CDEs propostos provocam toxicidade nodesenvolvimento e na reprodução de P. scaber, tendo sido evidenciada umaligação a DE. Alvos moleculares de natureza não-endócrina foram também revelados, através da expressão diferencial de algumas proteínaspreviamente descritas para invertebrados aquáticos e mesmo alguns vertebrados.

Determinant factors for the use of imposex in TBT pollution monitoring

Os compostos de tributilestanho (TBT) foram utilizados como biocidas em tintas antivegetativas (AV) e amplamente aplicados, durante décadas, de forma a evitar a bioincrustação em superfícies submersas, principalmente em cascos de embarcações. Os seus efeitos deletérios em organismos não-alvo tornaram-se evidentes após o aparecimento de gastrópodes prosobrâquios com imposex – sobreposição de caracteres sexuais masculinos sobre o tracto reprodutivo das fêmeas. Desde então, a expressão do imposex em prosobrânquios tem sido amplamente utilizada como biomarcador da poluição por TBT. Um dos objectivos da presente tese é avaliar se as mais recentes restrições legais na utilização das tintas AV com compostos organoestânicos (OTs) resultaram numa redução da poluição pelos mesmos na costa continental Portuguesa. Para tal, foi levada a cabo a análise da variação temporal do imposex como biomarcador dos níveis ambientais de TBT e a validação de procedimentos, de modo a seguir de forma precisa a evolução da intensidade deste fenómeno ao longo do tempo. O trabalho de investigação teve início no momento em que a ineficácia da legislação anterior (Directiva 89/677/CEE) na redução da poluição por TBT no litoral Português era reportada na literatura e quando estavam já agendados instrumentos decisivos para a diminuição definitiva deste tipo de poluição: o Regulamento (CE) N.º 782/2003 do Parlamento e do Conselho da União Europeia (UE) que bania as tintas AV baseadas em TBT na sua frota a partir de 1 de Julho de 2003; a "Convenção Internacional sobre o Controlo de Sistemas Antivegetativos Nocivos em Navios” (Convenção AFS), adoptada em 2001 pela Organização Marítima Internacional (OMI), que procurava erradicar os OTs da frota mundial até 2008. Os níveis de imposex e as concentrações de OTs nos tecidos de fêmeas de Nucella lapillus foram medidos em 17 locais de amostragem ao longo da costa Portuguesa em 2003, a fim de se avaliarem os impactos do TBT nas populações desta espécie e de se criar uma base de dados para seguir a sua evolução futura. O índice da sequência do vaso deferente (VDSI), o índice do tamanho relativo do pénis (RPSI) e a percentagem de fêmeas afectadas por imposex (%I) foram utilizados na medição da intensidade deste fenómeno em cada local de amostragem e os seus valores variaram entre 0,20-4,04, 0,0- 42,2% e 16,7-100,0%, respectivamente. Foram encontradas fêmeas estéreis em 3 locais de amostragem, com percentagens a variar entre 4,0 e 6,2%. As concentrações de TBT e dibutilestanho (DBT) nas fêmeas variaram respectivamente entre 23-138 e <10-62 ng Sn.g-1 de peso seco, e o conteúdo em TBT nos tecidos revelou-se significativamente correlacionado com o imposex (nomeadamente com o RPSI e o VDSI). Os níveis de expressão do fenómeno e o conteúdo em OTs nos tecidos, foram superiores na proximidade de portos, confirmando as conclusões obtidas anteriormente por outros autores de que os navios e a actividade dos estaleiros são as principais fontes destes compostos no litoral Português. As infra-estruturas associadas ás principais fontes de OTs – portos, estaleiros e marinas – estão geralmente localizadas no interior de estuários, motivo pelo qual estas áreas têm vindo a ser descritas como as mais afectadas por estes poluentes. Por esta razão, foi levado a cabo o estudo pormenorizado da poluição por TBT na Ria de Aveiro, como caso de estudo representativo da poluição por estes compostos num sistema estuarino em Portugal continental. N. lapillus foi usada como bioindicador para avaliar a tendência temporal da poluição por TBT nesta área entre 1997 e 2007. Foi registada uma diminuição da intensidade do imposex após 2003, embora as melhorias mais evidentes tenham sido observadas entre 2005 e 2007, provavelmente devido à implementação do Regulamento (CE) N.º 782/2003 que proibiu a aplicação de tintas AV com TBT em navios com a bandeira da UE. Apesar desses progressos, as análises ao conteúdo em OTs nos tecidos de fêmeas de N. lapillus e em amostras de água colhidas em 2006 indicaram contaminação recente por TBT na área de estudo, evidenciando assim a permanência de fontes de poluição. A utilização de N. lapillus como bioindicador da poluição por TBT na Ria de Aveiro apresenta algumas limitações uma vez que a espécie não ocorre nas áreas mais interiores da Ria e não vive em contacto com sedimentos. Assim, a informação obtida a partir da sua utilização como bioindicador é fundamentalmente relativa aos níveis de TBT na coluna de água. Foi então necessário recorrer a um bioindicador complementar – Hydrobia ulvae – para melhor avaliar a evolução temporal da poluição por TBT no interior deste sistema estuarino e estudar a persistência de TBT nos sedimentos. Não foi registada uma diminuição dos níveis de imposex em H. ulvae na Ria de Aveiro entre 1998 e 2007, apesar da aplicação do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Pelo contrário, houve um aumento global significativo da percentagem de fêmeas afectadas por imposex e um ligeiro aumento do VDSI, contrastando com o que tem sido descrito para outros bioindicadores na Ria de Aveiro no mesmo período. Estes resultados mostram que a diferente biologia/ecologia das espécies indicadoras determina vias distintas de acumulação de TBT, apontando a importância da escolha do bioindicador dependendo do compartimento a ser monitorizado (sedimento versus água). A ingestão de sedimento como hábito alimentar em H. ulvae foi discutida como sendo a razão para a escolha da espécie como indicadora da contaminação dos sedimentos por TBT. Foram também estudados os métodos mais fiáveis para reduzir a influência de variáveis críticas na medição dos níveis de imposex em H. ulvae. As comparações de parâmetros do imposex baseados em medições do pénis devem ser sempre realizadas sob condições de narcotização bem standardizadas uma vez que este procedimento provoca um aumento significativo do comprimento do pénis (PL) em ambos os sexos. O VDSI, a % e o PL em ambos os sexos revelaram ser fortemente influenciados pelo tamanho dos espécimes: a utilização de fêmeas mais pequenas conduz à subestimação do VDSI, da %I e do PL, enquanto que diferenças no tamanho dos machos provocam variações no índice do comprimento relativo do pénis (RPLI), independentemente dos níveis de poluição por TBT. Existe, portanto, a necessidade de controlar algumas variáveis envolvidas na análise do imposex que mostraram afectar a fiabilidade dos resultados. Uma vez que N. lapillus é o principal bioindicador dos efeitos biológicos específicos do TBT para a área da OSPAR, foi também estudada a influência de algumas variáveis na avaliação dos níveis de imposex nesta espécie, especificamente as relacionadas com o ciclo reprodutor e o tamanho dos espécimes. O estudo do ciclo reprodutor e a variação sazonal/espacial do comprimento do pénis do macho (MPL) incidiu num único local no litoral Português (Areão – região de Aveiro) de forma a avaliar se o RPSI varia sazonal e espacialmente na mesma estação de amostragem e se tais variações influenciam os resultados obtidos em programas de monitorização do imposex. Nos meses de Dezembro de 2005 a Junho de 2007, foram encontrados espécimes de N. lapillus sexualmente maturos e potencialmente aptos para a reprodução. Contudo, foi também evidente um padrão sazonal do ciclo reprodutor – o estado de desenvolvimento da gametogénese nas fêmeas variou sazonalmente e ocorreu uma diminuição do volume da glândula da cápsula e do factor de condição no final do Verão / início do Outono. Contrariamente, a gametogénese nos machos não apresentou variação sazonal significativa, embora os valores mais baixos do factor de condição, do comprimento do pénis e dos volumes de esperma e da próstata tenham também sido registados no final do Verão / início do Outono. Além disso, o MPL mostrou variar, no mesmo local de amostragem, inversamente com a distância aos ninhos de cápsulas ovígeras; um aumento dos valores do MPL foi também observado em espécimes de maior tamanho. Todas estas variações no MPL introduzem desvios nos resultados da avaliação do imposex quando é usado o RPSI. A magnitude do erro envolvido foi quantificada e revelou-se superior em locais com níveis mais elevados de poluição por TBT. Apesar do RPSI ser um índice que fornece informação importante sobre os níveis de poluição por TBT, a sua interpretação deve ser cuidadosa e realizada complementarmente com os outros índices, destacando-se o VDSI como índice mais fiável e com significado biológico mais expressivo. Novas campanhas de monitorização do imposex em N. lapillus foram realizadas ao longo da costa Portuguesa em 2006 e 2008, e os resultados subsequentemente comparados com a base de dados criada em 2003,de forma a avaliar a evolução da poluição por TBT no litoral Português naquele período. Nestes estudos foram aplicados novos procedimentos na monitorização e tratamento dos dados, de forma a minimizar a variação nos índices de avaliação do imposex induzida pelos factores acima descritos, para seguir com maior consistência a tendência da poluição por TBT entre 2003 e 2008. Foi observado um declínio global significativo na intensidade de imposex na área de estudo durante o referido período e a qualidade ecológica da costa Portuguesa, segundo os termos definidos pela Comissão OSPAR, revelou melhorias notáveis após 2003 confirmando a eficácia do Regulamento (CE) N.º 782/2003. Não obstante, as populações de N. lapillus revelaram-se ainda amplamente afectadas por imposex, tendo sido detectadas emissões de TBT na água do mar ao longo da costa em 2006, apesar da restrição anteriormente referida. Estes inputs foram atribuídos principalmente aos navios que à data ainda circulavam com tintas AV com TBT aplicadas antes de 2003, uma vez que a sua utilização nas embarcações foi apenas proibida em 2008. Considerando que o Regulamento (CE) N.º 782/2003 constitui uma antecipação da proibição global da OMI que entrou em vigor em Setembro de 2008, prevê-se, por analogia, que haja uma rápida diminuição da poluição por TBT à escala mundial num futuro próximo. Na sequência desta previsão, é apresentada uma discussão teórica preliminar relativamente ás possíveis estratégias usadas por N. lapillus na recolonização de locais onde, no passado, as populações terão aparentemente sido extintas devido a níveis extremamente elevados de TBT. Estes locais são tipicamente zonas abrigadas junto de infra-estruturas portuárias, cuja recolonização por esta espécie será provavelmente muito lenta dada a mobilidade reduzida dos adultos e o ciclo de vida não apresentar fase larvar pelágica. Foram então equacionadas duas hipotéticas vias de recolonização de zonas abrigadas por espécimes provenientes de populações de costa aberta/exposta: a migração de adultos e/ou a dispersão de juvenis. No entanto, em ambos os casos, estaria implicada a transposição de um problema amplamente descrito na bibliografia: as populações de N. lapillus de costa aberta podem apresentar um fenótipo muito diferente das de zonas abrigadas, podendo inclusivamente variar no número de cromossomas. A recolonização pode portanto não ter sucesso pelo simples facto dos novos recrutas não estarem bem adaptados aos locais a recolonizar. Para analisar este problema, foram estudados tanto a forma da concha de espécimes de N. lapillus ao longo da costa Portuguesa como o respectivo número de cromossomas. Embora a forma da concha tenha revelado diferenças, de acordo com o grau de hidrodinamismo entre as populações de N. lapillus avaliadas, o cariótipo 2n = 26, típico de zonas expostas, foi registado em todos os locais amostrados. Por outro lado, foi também testada em laboratório a possível mortalidade de juvenis em dispersão no interior menos salino dos estuários. Foi então verificada a ocorrência de mortalidade elevada de juvenis expostos a salinidades baixas (=100% após 1 hora a salinidades ≤9 psu), o que também pode comprometer a recolonização de zonas estuarinas menos salinas por esta via. Mesmo assim, os juvenis mostraram um comportamento de flutuação à superfície da água em condições laboratoriais, que pode ser considerado um benefício específico na colonização de áreas mais internas dos estuários, se tal facto vier a ser confirmado em estudos de campo. As conclusões deste estudo contribuem certamente para a descrição do final da “história do TBT” dado que, uma vez controlados alguns factores determinantes no uso do imposex como biomarcador, a avaliação do declínio da poluição por estes compostos, agora esperado à escala global, se torna mais rigorosa.

virtX - Ein rechnergestütztes System zum Training des intraoperativen Einsatzes eines mobilen Bildverstärkers

Hintergrund und Fragestellung: Die korrekte intraoperative Positionierung und Einstellung eines mobilen Bildverstärkers (auch C-Bogen) kann zurzeit theoretisch mit Hilfe von Lehrbüchern erlernt, am Gerät selbst aber nur ohne visuelle Rückmeldung, d.h. ohne ein zur Ausrichtung korrespondierendes Röntgenbild, trainiert werden. Hieraus ergibt sich die Fragestellung, inwiefern das Training der Handhabung und richtigen Einstellung des C-Bogens in verschiedenen Operationsszenarien durch ein C-Bogen Simulationssystem als Teil eines CBT-Systems (Computer Based Training) unterstützt werden kann. Methoden: In Kooperation mit Ärzten aus Unfallchirurgie und Radiologie wurde das computer-basierte Trainingssystem virtX entwickelt. virtX kann dem Nutzer verschiedene Aufgaben zur Einstellung eines C-Bogens stellen und die Ausführung und das Ergebnis bewerten. Die Aufgaben können mit Hilfe eines Autorensystems erstellt und vom Trainierenden in verschiedenen Modi erfüllt werden: im rein virtuellen Modus oder im kombinierten virtuell-realen Modus. Im rein virtuellen Modus steuert der Nutzer den virtuellen C-Bogen in einem virtuellen OP-Saal mittels einer grafisch-interaktiven Benutzungsoberfläche. Im virtuell-realen Modus hingegen wird die Ausrichtung eines realen C-Bogens erfasst und auf den virtuellen C-Bogen übertragen. Während der Aufgabenerfüllung kann der Benutzer zu jeder Zeit ein realitätsnahes, virtuelles Röntgenbild erzeugen und dabei alle Parameter wie Blendenstellung, Röntgenintensität, etc. wie bei einem realen C-Bogen steuern. virtX wurde auf einem dreitägigen Kurs für OP-Personal mit 120 Teilnehmern eingesetzt und auf der Basis von Fragebögen evaluiert. Ergebnisse: Von den Teilnehmern gaben 79 einen ausgefüllten Evaluations-Fragebogen ab. Das Durchschnittsalter der 62 weiblichen und 15 männlichen Teilnehmer (zwei o.A.) lag bei 34 ± 9 Jahren, die Berufserfahrung bei 8,3 ± 7,6 Jahren. 18 Personen (23%) gaben an, gelegentlich mit einem C-Bogen zu arbeiten, 61 (77%) arbeiteten regelmäßig damit. Über 83% der befragten Teilnehmer empfanden virtX als eine sinnvolle Ergänzung zur herkömmlichen Ausbildung am C-Bogen. Das virtuelle Röntgen wurde mit einer Zustimmung von 91% der befragten Teilnehmer als besonders wichtig für das Verständnis der Arbeitsweise eines C-Bogens beurteilt. Ebenso erhielt der kombinierte virtuell-reale Modus mit 84% Zustimmung einen vergleichsweise hohen Stellenwert. Schlussfolgerung: Die Befragung zeichnet ein positives Bild der Akzeptanz des virtX-System als substanzielle Ergänzung zur herkömmlichen Ausbildung am C-Bogen.

On the development of an automatic voice pleasantness classification and intensity estimation system

In the last few years, the number of systems and devices that use voice based interaction has grown significantly. For a continued use of these systems, the interface must be reliable and pleasant in order to provide an optimal user experience. However there are currently very few studies that try to evaluate how pleasant is a voice from a perceptual point of view when the final application is a speech based interface. In this paper we present an objective definition for voice pleasantness based on the composition of a representative feature subset and a new automatic voice pleasantness classification and intensity estimation system. Our study is based on a database composed by European Portuguese female voices but the methodology can be extended to male voices or to other languages. In the objective performance evaluation the system achieved a 9.1% error rate for voice pleasantness classification and a 15.7% error rate for voice pleasantness intensity estimation.

Inbreeding avoidance through kin recognition: choosy females boost male dispersal.

Inbreeding avoidance is predicted to induce sex biases in dispersal. But which sex should disperse? In polygynous species, females pay higher costs to inbreeding and thus might be expected to disperse more, but empirical evidence consistently reveals male biases. Here, we show that theoretical expectations change drastically if females are allowed to avoid inbreeding via kin recognition. At high inbreeding loads, females should prefer immigrants over residents, thereby boosting male dispersal. At lower inbreeding loads, by contrast, inclusive fitness benefits should induce females to prefer relatives, thereby promoting male philopatry. This result points to disruptive effects of sexual selection. The inbreeding load that females are ready to accept is surprisingly high. In absence of search costs, females should prefer related partners as long as delta<r/(1+r) where r is relatedness and delta is the fecundity loss relative to an outbred mating. This amounts to fitness losses up to one-fifth for a half-sib mating and one-third for a full-sib mating, which lie in the upper range of inbreeding depression values currently reported in natural populations. The observation of active inbreeding avoidance in a polygynous species thus suggests that inbreeding depression exceeds this threshold in the species under scrutiny or that inbred matings at least partly forfeit other mating opportunities for males. Our model also shows that female choosiness should decline rapidly with search costs, stemming from, for example, reproductive delays. Species under strong time constraints on reproduction should thus be tolerant of inbreeding.

The role of the hypothalamic kisspeptin/GPR54 system in the control of GnRH neurons

Summary : The hypothalamus represents less than 1 % of the total volume of the brain tissue, yet it plays a crucial role in endocrine regulations. Puberty is defined as a process leading to physical, sexual and psychosocial maturation. The hypothalamus is central to this process, via the activation of GnRH neurons. Pulsatile GnRH secretion, minimal during childhood, increases with the onset of puberty. The primary function of GnRH is to regulate the growth, development and function of testes in boys and ovaries in girls, by stimulating the pituitary gland secretion of luteinizing hormone (LH) and follicle-stimulating hormone (FSH). Several factors contribute to the timing of puberty, including sex and ethnicity, genetics, dietary intake and energy expenditure. Kisspeptins constitute a family of small peptides arising from the proteolytic cleavage of metastin, a peptide with 54 amino acids initially purified from human placenta. These kisspeptins were the subject of much attention following their discovery because of their antimetastatic properties, but it was more recently that their determining role in the reproductive function was demonstrated. It was shown that kisspeptins are ligands of a receptor, GPR54, whose natural inactivating mutation in humans, or knockout in the mouse, lead to infertility. GnRH neurons play a pivotal role in the central regulation of fertility. Kisspeptin greatly increases GnRH release and GnRH neuron firing activity, but the neurobiological mechanisms for these actions are unknown. Gprotein-coupled receptor 54, the receptor for kisspeptin, is expressed by GnRH neurons as well as other hypothalamic neurons, suggesting that both direct and indirect effects are possible. In the first part of my thesis, we investigated a possible connection between the acceleration of sexual development induced by leptin and hypothalamic metastin neurons. However, the data generated by our preliminary experiments confirmed that the commercially available antibodies are non-specific. This finding constituted a major drawback for our studies, which relied heavily upon the neuroanatomical study of the hypothalamic metastinergic pathways to elucidate their sensitivity to exogenous leptin. Therefore, we decided to postpone any further in vivo experiment until a better antibody becomes available, and focused on in vitro studies to better understand the mechanisms of action of kisspeptins in the modulation of the activity of GnRH neurons. We used two GnRH-expressing neuronal cell lines to investigate the cellular and molecular mechanisms of action of metastin in GnRH neurons. We demonstrated that kisspeptin induces an early activation of the MAP kinase intracellular signaling pathway in both cell lines, whereas the SAP/JNK or the Akt pathways were unaffected. Moreover, we found an increase in GnRH mRNA levels after 6h of metastin stimulation. Thus, we can conclude that kisspeptin regulates GnRH neurons both at the secretion and the gene expression levels. The MAPK pathway is the major pathway activated by metastin in GnRH expressing neurons. Taken together, these data provide the first mechanism of action of kisspeptin on GnRH neurons. Résumé : L'hypothalamus est une zone située au centre du cerveau, dont il représente moins de 1 du volume total. La puberté est la période de transition entre l'enfance et l'age adulte, qui s'accompagne de transformations somatiques, psychologiques, métaboliques et hormonales conduisant à la possibilité de procréer. La fonction principale de la GnRH est la régulation de la croissance, du développement et de la fonction des testicules chez les hommes, et des ovaires chez les femmes en stimulant la sécrétion de l'hormone lutéinisante (LH) et de l'hormone folliculostimulante (FSH) par la glande hypophysaire. Plusieurs facteurs contribuent au déclanchement de la puberté, y compris le sexe et l'appartenance ethnique, la génétique, l'apport alimentaire et la dépense énergétique. Les Kisspeptines constituent une famille de peptides résultant de la dissociation proteolytique de la métastine, un peptide de 54 acides aminés initialement purifié à partir de placenta humain. Ces kisspeptines ont fait l'objet de beaucoup d'attention à la suite de leur découverte en raison de leurs propriétés anti-metastatiques, et c'est plus récemment que leur rôle déterminant dans la fonction reproductive a été démontré. Les kisspeptines sont des ligands du récepteur GPR54, dont la mutation inactivatrice chez l'homme, ou le knockout chez la souris, conduisent à l'infertilité par hypogonadisme hypogonadotrope. Les neurones à GnRH jouent un rôle central dans le règlement des fonctions reproductrices et la kisspeptine stimule l'activité des neurones à GnRH et la libération de GnRH par ces neurones. Toutefois, les mécanismes neurobiologiques de ces actions ne sont pas connus. Dans la première partie de ma thèse, nous avons étudié le lien potentiel entre l'accélération du développement sexuel induite par la leptine et les neurones hypothalamiques à metastine. Les données générées dans cette première série d'expériences ont malheureusement confirmé que les anticorps anti-metastine disponibles dans le commerce sont aspécifiques. Ceci a constitué un inconvénient majeur pour nos études, qui devaient fortement s'appuyer sur l' étude neuroanatomique des neurones hypothalamiques à metastine pour évaluer leur sensibilité à la leptine exogène. Nous avons donc décidé de focaliser nos travaux sur une étude in vitro des mécanismes d'action de la kisspeptine pour moduler l'activité des neurones à GnRH. Nous avons utilisé deux lignées de cellules neuronales exprimant la GnRH pour étudier les mécanismes d'action cellulaires et moléculaires de la metastine dans des neurones. Nous avons ainsi pu démontrer que la kisspeptine induit une activation précoce de la voie f de signalisation de la MAP kinase dans les deux lignées cellulaires, alors que nous n'avons observé aucune activation de la voie de signalisation de la P13 Kinase et de la SAP/JNK. Nous avons en outre démontré une augmentation de l'expression de la GnRH par la stimulation avec la Kisspeptine. L'ensemble de ces données contribue à élucider le mécanisme d'action avec lequel la kisspeptine agit dans les neurones à GnRH, en démontrant un effet sur l'expression génique de la GnRH. Nous pouvons également conclure que la voie de la MAPK est la voie principale activée par la metastine dans les neurones exprimant la GnRH.