Symmetries in bacterial motility

Descriptions are given of three kinds of symmetries encountered in studies of bacterial locomotion, and of the ways in which they are circumvented or broken. A bacterium swims at very low Reynolds number: it cannot propel itself using reciprocal motion (by moving through a sequence of shapes, first forward and then in reverse); cyclic motion is required. A common solution is rotation of a helical filament, either right- or left-handed. The flagellar rotary motor that drives each filament generates the same torque whether spinning clockwise or counterclockwise. This symmetry is broken by coupling to the filament. Finally, bacterial populations, grown in a nutrient medium from an inoculum placed at a single point, usually move outward in symmetric circular rings. Under certain conditions, the cells excrete a chemoattractant, and the rings break up into discrete aggregates that can display remarkable geometric order.

Hyaluronan Activates Cell Motility of v-Src-transformed Cells via Ras-Mitogen–activated Protein Kinase and Phosphoinositide 3-Kinase-Akt in a Tumor-specific Manner

We investigated the production of hyaluronan (HA) and its effect on cell motility in cells expressing the v-src mutants. Transformation of 3Y1 by v-src virtually activated HA secretion, whereas G2A v-src, a nonmyristoylated form of v-src defective in cell transformation, had no effect. In cells expressing the temperature-sensitive mutant of v-Src, HA secretion was temperature dependent. In addition, HA as small as 1 nM, on the other side, activated cell motility in a tumor-specific manner. HA treatment strongly activated the motility of v-Src–transformed 3Y1, whereas it showed no effect on 3Y1- and 3Y1-expressing G2A v-src. HA-dependent cell locomotion was strongly blocked by either expression of dominant-negative Ras or treatment with a Ras farnesyltransferase inhibitor. Similarly, both the MEK1 inhibitor and the kinase inhibitor clearly inhibited HA-dependent cell locomotion. In contrast, cells transformed with an active MEK1 did not respond to the HA. Finally, an anti-CD44–neutralizing antibody could block the activation of cell motility by HA as well as the HA-dependent phosphorylation of mitogen-activated protein kinase and Akt. Taken together, these results suggest that simultaneous activation of the Ras-mitogen-activated protein kinase pathway and the phosphoinositide 3-kinase pathway by the HA-CD44 interaction is required for the activation of HA-dependent cell locomotion in v-Src–transformed cells.

Do cyanobacteria swim using traveling surface waves?

Bacteria that swim without the benefit of flagella might do so by generating longitudinal or transverse surface waves. For example, swimming speeds of order 25 microns/s are expected for a spherical cell propagating longitudinal waves of 0.2 micron length, 0.02 micron amplitude, and 160 microns/s speed. This problem was solved earlier by mathematicians who were interested in the locomotion of ciliates and who considered the undulations of the envelope swept out by ciliary tips. A new solution is given for spheres propagating sinusoidal waveforms rather than Legendre polynomials. The earlier work is reviewed and possible experimental tests are suggested.

Vestibular navigation directed by the slope of terrain.

Slope of terrain is an important orienting gradient affecting the goal-directed locomotion of animals. Its significance was assessed in experiment 1 by training rats to find in darkness a feeder on the top of a low cone (80-cm base, 0- to 4-cm high). A computerized infrared tracking system monitoring the rat's position in darkness showed that the path length on the cone surface was inversely proportional to cone height. A device allowing continuous generation of slope-guided locomotion was used in experiment 2. This device consists of a 1-m arena, the floor of which can be supported at a point corresponding to the position of one of three equidistant feeders located 17 cm from its center. The arena is inclined by the locomotion of the rat to a plane passing through the elevated (2- or 4-cm) feeder, the rat's center of gravity, and a point at the edge of the arena resting on the floor. The multitude of such planes generated by the rat's locomotion forms the surface of a virtual cone, the top of which is formed by the feeder. Additional path (difference between distance traveled and shortest distance of the animal from the goal at the onset of inclination) is inversely related to the incline of the arena and is a sensitive measure of performance in this type of vestibular navigation.

Spontaneous avoidance behavior in Drosophila null for calmodulin expression.

The regulatory protein calmodulin is a major mediator of calcium-induced changes in cellular activity. To analyze the roles of calmodulin in an intact animal, we have generated a calmodulin null mutation in Drosophila melanogaster. Maternal calmodulin supports calmodulin null individuals throughout embryogenesis, but they die within 2 days of hatching as first instar larvae. We have detected two pronounced behavioral abnormalities specific to the loss of calmodulin in these larvae. Swinging of the head and anterior body, which occurs in the presence of food, is three times more frequent in the null animals. More strikingly, most locomotion in calmodulin null larvae is spontaneous backward movement. This is in marked contrast to the wild-type situation where backward locomotion is seen only as a stimulus-elicited avoidance response. Our finding of spontaneous avoidance behavior has striking similarities to the enhanced avoidance responses produced by some calmodulin mutations in Paramecium. Thus our results suggest evolutionary conservation of a role for calmodulin in membrane excitability and linked behavioral responses.

Genetic variation in vulnerability to the behavioral effects of neonatal hippocampal damage in rats.

We explored how two independent variables, one genetic (i.e., specific rat strains) and another environmental (i.e., a developmental excitotoxic hippocampal lesion), contribute to phenotypic variation. Sprague-Dawley (SD), Fischer 344 (F344), and Lewis rats underwent two grades of neonatal excitotoxic damage: small and large ventral hippocampal (SVH and LVH) lesions. Locomotion was tested before puberty [postnatal day 35 (P35)] and after puberty (P56) following exposure to a novel environment or administration of amphetamine. The behavioral effects were strain- and lesion-specific. As shown previously, SD rats with LVH lesions displayed enhanced spontaneous and amphetamine-induced locomotion as compared with controls at P56, but not at P35. SVH lesions in SD rats had no effect at any age. In F344 rats with LVH lesions, enhanced spontaneous and amphetamine-induced locomotion appeared early (P35) and was exaggerated at P56. SVH lesions in F344 rats resulted in a pattern of effects analogous to LVH lesions in SD rats--i.e., postpubertal onset of hyperlocomotion (P56). In Lewis rats, LVH lesions had no significant effect on novelty- or amphetamine-induced locomotion at any age. These data show that the degree of genetic predisposition and the extent of early induced hippocampal defect contribute to the particular pattern of behavioral outcome. These results may have implications for modeling interactions of genetic and environmental factors involved in schizophrenia, a disorder characterized by phenotypic heterogeneity, genetic predisposition, a developmental hippocampal abnormality, and vulnerability to environmental stress.

Efeito do estresse hídrico sobre a locomoção e morfologia de girinos de Leptodactylus fuscus e Physalaemus nattereri

Diversas espécies de anuros da família Leptodactylidae se reproduzem em corpos dágua sazonais, temporários e mantidos exclusivamente por chuvas. Em períodos de estiagem prolongada a poça pode secar completamente, ocasionando elevadas taxas de mortalidade de ovos e girinos dessas espécies, podendo exercer forte pressão seletiva na evolução de mecanismos de resistência e sobrevivência nas fases iniciais do desenvolvimento. Algumas espécies de girinos conseguem sobreviver cerca de cinco dias fora dágua o que pode proporcionar uma adaptação vantajosa, porque possibilita a sobrevivência dos girinos por um período que pode ser suficiente para a reincidência de novas chuvas e restabelecimento do corpo dágua. Apesar dessa capacidade de sobrevivência, pouco se sabe sobre as possíveis modificações que a desidratação pode causar na locomoção e na morfologia durante o desenvolvimento desses animais. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do estresse hídrico: (1) no nível de sobrevivência e perda de massa corpórea; (2) no desempenho locomotor; (3) na morfologia externa (morfometria linear) e interna, analisando tanto o volume total quanto o volume visceral (estereologia); e (4) no tempo até metamorfose após o estresse. Utilizamos girinos de duas espécies de anuros, Leptodactylus fuscus (Leptodactylinae) e Physalaemus nattereri (Leiuperinae), ambas as espécies se reproduzem em corpos dágua temporários, em áreas com estação seca definida estando, portanto sujeitas as mesmas pressões seletivas. Além disso, as duas espécies apresentam modos reprodutivos diferentes, podendo apresentar diferentes graus de resistência ao estresse hídrico. Os girinos das duas espécies foram divididos em dois grupos, os que ficaram em água (grupo controle) e os que foram submetidos ao estresse hídrico (grupo tratamento), por três períodos de tempo (12, 24 e 72 horas). Houve diferenças significativas para valores de perda de massa entre os grupos controle e tratamento em ambas as espécies, sendo o grupo tratamento que mais perdeu massa corpórea em todos os períodos, além disso, quase metade dos girinos de P. nattereri morreram em 36 horas de estresse. Não houve diferenças significativas para os dados de desempenho locomotor e volume total entre os grupos testado para girinos de L. fuscus, mas houve diferenças morfometricas significantes nos componentes relacionados a cauda e no volume visceral, onde, o intestino do grupo tratamento foi menor que do controle. Já em P. nattereri, houve diferenças significativas entre os grupos testados para desempenho locomotor, volume total, morfometria da cauda e volume visceral, sendo o estomago e anexo do tratamento maior que do controle. Nossos resultados sugerem que a exposição ao estresse hídrico não afeta significativamente a morfologia e o desempenho locomotor dos girinos de L. fuscus. No entanto, girinos de P. nattereri apresentaram uma sensibilidade ao estresse hídrico prolongado, principalmente sobre o seu desempenho locomotor.

The functional significance of the hypocercal tail and lateral fin fold of Anaspid ostracoderms / James A. Hopson --.

v.33:no.5(1974)

Development of a magnetic resonance compatible wrist device for the analysis of movement encoding in the brain

Tese de mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, 2016

Determinantes da incapacidade funcional em doentes com AVC

Introdução- O Acidente Vascular Cerebral continua a ser a primeira causa de morte em Portugal, sendo também responsável pelo elevado índice de incapacidade e dependência funcional da população adulta portuguesa, afetando significativamente os aspetos da vida física, económica e social. Os processos de reabilitação continuados têm-se mostrado bastante eficazes na recuperação da independência funcional destes doentes. Assim sendo o objetivo geral deste estudo consiste em avaliar o nível de independência funcional e os fatores determinantes nesses níveis, em doentes sujeitos a programas de reabilitação continuados e doentes sem reabilitação. Métodos- O presente estudo é de carácter quantitativo, enquadrando-se num desenho de estudo descritivo transversal e analítico, no qual participaram 60 indivíduos que sofreram AVC, pertencendo 36 ao grupo experimental e 24 ao grupo de controle. A recolha de dados foi efetuada através de um questionário composto por questões de caracterização sociodemográfica, de caracterização clinica, uma escala de APGAR Familiar e uma Escala de Medida de Independência funcional (MIF). Resultados- A análise por grupos mostra que o grupo experimental é mais independente que o grupo de controle, ou seja, o nível de independência funcional é mais elevado na sua generalidade na amostra de indivíduos sujeitos a processos de reabilitação. As variáveis que influenciaram significativamente a independência funcional foram: o género (no comportamento social no G.cont),o estado civil (solteiros/viúvo mais independentes aos níveis dos cuidados pessoais, controle dos esfíncteres, mobilidade e locomoção no G. exp), habilitações académicas (maior escolaridade maior independência no G. exp) fatores de risco (doentes sem fatores de risco no G. cont são mais independentes nos cuidados pessoais, controle de esfíncteres e locomoção), indivíduos com AVC isquémico são mais independentes nos cuidados pessoais e locomoção, e os que realizaram trombólise são mais independentes nas diferentes dimensões nos dois grupos. Conclusão- As variáveis sociodemográficas e clinicas exercem influência apenas em algumas dimensões da independência funcional dos utentes após o AVC e a reabilitação desenvolvida de forma continuada, aumenta o grau de independência dos doentes diminuindo o grau de incapacidade. Palavras-chave- Acidente Vascular Cerebral, Incapacidade, Independência Funcional, Reabilitação.

Piloto automático: Sistema de navegação autónoma

Desde o início do crescente interesse na área de robótica que a navegação autónoma se apresenta como um problema de complexa resolução que, por isso, desperta vasto interesse no meio científico. Além disso, as capacidades da navegação autónoma aliadas à robótica permitem o desenvolvimento de variadas aplicações. O objectivo da navegação autónoma é conferir, a um dispositivo motor, capacidade de decisão relativa à locomoção. Para o efeito, utilizam-se sensores, como os sensores IMU, o receptor GPS e os encoders, para fornecer os dados essenciais à navegação. A dificuldade encontra-se no correcto processamento destes sinais uma vez que são susceptíveis a fontes de ruído. Este trabalho apresenta um sistema de navegação autónomo aplicado ao controlo de um robot. Para tal, desenvolveu-se uma aplicação que alberga todo o sistema de localização, navegação e controlo, acrescido de uma interface gráfica, que permite a visualização em mapa da movimentação autónoma do robot. Recorre-se ao Filtro de Kalman como método probabilístico de estimação de posição, em que os sinais dos vários sensores são conjugados e filtrados. Foram realizados vários testes de modo a avaliar a capacidade do robot atingir os pontos traçados e a sua autonomia no seguimento da trajectória pretendida.

Assessment of foot health and animal welfare: clinical findings in 229 dairy Mediterranean Buffaloes (Bubalus bubalis) affected by foot disorders.

BACKGROUND Lameness represents the third most important health-related cause of economic loss in the dairy industry after fertility and mastitis. Although, dairy Mediterranean Buffaloes (MB) and dairy cows share similar breeding systems predisposing to similar herd problems, published studies exploring its relevance and role in these ruminants are still rare and incomplete. The aims of this study were to describe the clinical findings of foot disorders (FDs) in dairy MB and their influence on animal welfare, determined by assessment of locomotion score (LS), body condition score (BCS) and cleanliness score (CS). RESULTS Of 1297 multiparous MB submitted to routine trimming procedures, 229 buffaloes showed at least one FD. The prevalence of buffaloes affected by FDs was 17.7 %, while motility and lameness indexes were 84.1 % (1091/1297) and 15.9 % (206/1297), respectively. Overgrowth was present in 17.0 % (220/1297), corkscrew claw in 15.8 % (205/1297), interdigital phlegmon in 0.9 % (12/1297), white line abscess in 0.8 % (11/1297), digital dermatitis in 0.1 % (1/1297) and interdigital hyperplasia in 0.1 % (1/1297). Simultaneous presence of FDs was recorded in 17.0 % of MB (221/1297): overgrowth and corkscrew claw occurred together in 15.8 % of cases (205/1297), overgrowth and interdigital phlegmon in 0.3 % (4/1297), overgrowth and white line abscess in 0.8 % (11/1297), digital dermatitis and interdigital hyperplasia in 0.1 % (1/1297). The presence of FDs was always associated with lameness (LS > 2), except from 23 MB with simultaneous overgrowth and interdigital phlegmon occurrence. The majority of MB within the under-conditioned group (95.5 %, 43/45) and all those with CS > 2 (122/122) had a locomotion score above the threshold of normality (LS > 2). Furthermore, foot diseases such as interdigital hyperplasia, white line abscess and digital dermatitis or interdigital hyperplasia seemed to occur more frequently associated with decreased BCS and increased CS scores. CONCLUSIONS This study describes for the first time the involvement of white line disease, interdigital phlegmona, digital dermatitis and interdigital hyperplasia in foot disorders of dairy Mediterranean buffalo and shows their association with an impairment of animal welfare.

Lectures delivered to the employes of the Baltimore and Ohio Railroad Company,

Brooks, W.K. On some methods of locomotion in animals.--Martin, H.N. How skulls and backbones are built.--Sedgwick, W.T. On fermentation.--Sewall, H. How we move.

Parts of animals /

Includes indexes.

A system of surgery : theoretical and practical /

Imprint varies: v. 2-3 published by Parker, son, and Bourn; v. 4 by Longman, Green, Longman, Roberts, and Green.