Immune Polarization in Allergic Patients: Role of the Innate Immune System

Allergens come into contact with the immune system as components of a very diverse mixture. The most common sources are pollen grains, food, and waste. These sources contain a variety of immunomodulatory components that play a key role in the induction of allergic sensitization. The way allergen molecules bind to the cells of the immune system can determine the immune response. In order to better understand how allergic sensitization is triggered, we review the molecular mechanisms involved in the development of allergy and the role of immunomodulators in allergen recognition by innate cells.

The phosphorylation state of the FIGQY tyrosine of neurofascin determines ankyrin-binding activity and patterns of cell segregation

Cell–cell recognition and patterning of cell contacts have a critical role in mediating reversible assembly of a variety of transcellular complexes in the nervous system. This study provides evidence for regulation of cell interactions through modulation of ankyrin binding to neurofascin, a member of the L1CAM family of nervous system cell adhesion molecules. The phosphorylation state of the conserved FIGQY tyrosine in the cytoplasmic domain of neurofascin regulates ankyrin binding and governs neurofascin-dependent cell aggregation as well as cell sorting when neurofascin is expressed in neuroblastoma cells. These findings suggest a general mechanism for the patterning of cell contact based on external signals that regulate tyrosine phosphorylation of L1CAM members and modulate their binding to ankyrin.

Regulation of dorsal fate in the neuraxis by Wnt-1 and Wnt-3a

Members of the Wnt family of signaling molecules are expressed differentially along the dorsal–ventral axis of the developing neural tube. Thus we asked whether Wnt factors are involved in patterning of the nervous system along this axis. We show that Wnt-1 and Wnt-3a, both of which are expressed in the dorsal portion of the neural tube, could synergize with the neural inducers noggin and chordin in Xenopus animal explants to generate the most dorsal neural structure, the neural crest, as determined by the expression of Krox-20, AP-2, and slug. Overexpression of Wnt-1 or Wnt-3a in the neuroectoderm of whole embryos led to a dramatic increase of slug and Krox-20-expressing cells, but the hindbrain expression of Krox-20 remained unaffected. Enlargement in the neural crest population could occur even when cell proliferation was inhibited. Wnt-5A and Wnt-8, neither of which is expressed in the dorsal neuroectoderm, failed to induce neural crest markers. Overexpression of glycogen synthase kinase 3, known to antagonize Wnt signaling, blocked the neural-crest-inducing activity of Wnt-3a in animal explants and inhibited neural crest formation in whole embryos. We suggest that Wnt-1 and Wnt-3a have a role in patterning the neural tube along its dorsoventral axis and function in the differentiation of the neural crest.

Functional testicular tissue does not masculinize development of the zebra finch song system.

Current theories of sexual differentiation maintain that ovarian estrogen prevents masculine development of the copulatory system in birds, whereas estrogen derived from testicular androgens promotes masculine sexual differentiation of neuroanatomy and sexual behavior in mammals. Paradoxically, some data suggest that the neural song system in zebra finches follows the mammalian pattern with estrogenic metabolites of testicular secretions causing masculine development. To test whether the removal of estrogen from males during early development would prevent the development of masculine song systems, zebra finches were treated embryonically with an inhibitor of estrogen synthesis. In addition, this treatment in genetic female zebra finches induced both functional ovarian and testicular tissue to develop, thus allowing the assessment of the direct effects of testicular secretions on song system development. In males, the inhibition of estrogen synthesis before hatching had a small but significant effect in demasculinizing one aspect of the neural song system. In treated females, the song systems remained morphologically feminine. These results suggest that masculinization of the song system is not determined solely by testicular androgens or their estrogenic metabolites.

Chromosomal localization of the mammalian peptide-methionine sulfoxide reductase gene and its differential expression in various tissues.

Peptide methionine sulfoxide reductase (MsrA; EC 1.8.4.6) is a ubiquitous protein that can reduce methionine sulfoxide residues in proteins as well as in a large number of methyl sulfoxide compounds. The expression of MsrA in various rat tissues was determined by using immunocytochemical staining. Although the protein was found in all tissues examined, it was specifically localized to renal medulla and retinal pigmented epithelial cells, and it was prominent in neurons and throughout the nervous system. In addition, blood and alveolar macrophages showed high expression of the enzyme. The msrA gene was mapped to the central region of mouse chromosome 14, in a region of homology with human chromosomes 13 and 8p21.

Activation of the inducible form of nitric oxide synthase in the brains of patients with multiple sclerosis.

Nitric oxide (NO) has been implicated as a pathogenic mediator in a variety of central nervous system (CNS) disease states, including the animal model of multiple sclerosis (MS) and experimental allergic encephalomyelitis. We have examined post-mortem brain tissues collected from patients previously diagnosed with MS, as well as tissues collected from the brains of patients dying without neuropathies. Both Northern blot analysis and reverse transcriptase (RT)-driven in situ PCR (RT-in situ PCR) studies demonstrated that inducible NO synthase (iNOS) mRNA was present in the brain tissues from MS patients but was absent in equivalent tissues from normal controls. We have also performed experiments identifying the cell type responsible for iNOS expression by RT-in situ PCR in combination with immunohistochemistry. Concomitantly, we analyzed the tissues for the presence of the NO reaction product nitrotyrosine to demonstrate the presence of a protein nitrosylation adduct. We report here that iNOS mRNA was detectable in the brains of 100% of the CNS tissues from seven MS patients examined but in none of the three normal brains. RT-in situ PCR experiments also demonstrated the presence of iNOS mRNA in the cytoplasm of cells that also expressed the ligand recognized by the Ricinus communis agglutinin 1 (RCA-1), a monocyte/macrophage lineage marker. Additionally, specific labeling of cells was observed when brain tissues from MS patients were exposed to antisera reactive with nitrotyrosine residues but was significantly less plentiful in brain tissue from patients without CNS disease. These results demonstrate that iNOS, one of the enzymes responsible for the production of NO, is expressed at significant levels in the brains of patients with MS and may contribute to the pathology associated with the disease.

Homeologous recombination and mismatch repair during transformation in Streptococcus pneumoniae: saturation of the Hex mismatch repair system.

The ability of the Hex generalized mismatch repair system to prevent recombination between partially divergent (also called homeologous) sequences during transformation in Streptococcus pneumoniae was investigated. By using as donor in transformation cloned fragments 1.7-17.5% divergent in DNA sequence from the recipient, it was observed that the Hex system prevents chromosomal integration of the least and the most divergent fragments but frequently fails to do so for other fragments. In the latter case, the Hex system becomes saturated (inhibited) due to an excess of mismatches: it is unable to repair a single mismatch located elsewhere on the chromosome. Further investigation with chromosomal donor DNA, carrying only one genetically marked divergent region, revealed that a single divergent fragment can lead to saturation of the Hex system. Increase in cellular concentration of either HexA, the MutS homologue that binds mismatches, or HexB, the MutL homologue for which the essential role in repair as yet remains obscure, was shown to restore repair ability in previously saturating conditions. Investigation of heterospecific transformation by chromosomal DNA from two related streptococcal species, Streptococcus oralis and Streptococcus mitis, also revealed complete saturation of the Hex system. Therefore the Hex system is not a barrier to interspecies recombination in S. pneumoniae. These results are discussed in light of those described for the Mut system of Escherichia coli.

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Robotic control systems based on bioinspired multi-agent systems: application of the principles of neuroscience to robotics

Robotics is a field that presents a large number of problems because it depends on a large number of disciplines, devices, technologies and tasks. Its expansion from perfectly controlled industrial environments toward open and dynamic environment presents a many new challenges, such as robots household robots or professional robots. To facilitate the rapid development of robotic systems, low cost, reusability of code, its medium and long term maintainability and robustness are required novel approaches to provide generic models and software systems who develop paradigms capable of solving these problems. For this purpose, in this paper we propose a model based on multi-agent systems inspired by the human nervous system able to transfer the control characteristics of the biological system and able to take advantage of the best properties of distributed software systems.

Orbital and Physical Properties of the σ Ori Aa, Ab, B Triple System

We provide a complete characterization of the astrophysical properties of the σ Ori Aa, Ab, B hierarchical triple system and an improved set of orbital parameters for the highly eccentric σ Ori Aa, Ab spectroscopic binary. We compiled a spectroscopic data set comprising 90 high-resolution spectra covering a total time span of 1963 days. We applied the Lehman-Filhés method for a detailed orbital analysis of the radial velocity curves and performed a combined quantitative spectroscopic analysis of the σ Ori Aa, Ab, B system by means of the stellar atmosphere code FASTWIND. We used our own plus other available information on photometry and distance to the system for measuring the radii, luminosities, and spectroscopic masses of the three components. We also inferred evolutionary masses and stellar ages using the Bayesian code BONNSAI. The orbital analysis of the new radial velocity curves led to a very accurate orbital solution of the σ Ori Aa, Ab pair. We provided indirect arguments indicating that σ Ori B is a fast-rotating early B dwarf. The FASTWIND+BONNSAI analysis showed that the Aa, Ab pair contains the hottest and most massive components of the triple system while σ Ori B is a bit cooler and less massive. The derived stellar ages of the inner pair are intriguingly younger than the one widely accepted for the σ Orionis cluster, at 3 ± 1 Ma. The outcome of this study will be of key importance for a precise determination of the distance to the σ Orionis cluster, the interpretation of the strong X-ray emission detected for σ Ori Aa, Ab, B, and the investigation of the formation and evolution of multiple massive stellar systems and substellar objects.

A Belief System's Organization Based on a Computational Model of the Dynamic Context: First Approximation

In this article we present a model of organization of a belief system based on a set of binary recursive functions that characterize the dynamic context that modifies the beliefs. The initial beliefs are modeled by a set of two-bit words that grow, update, and generate other beliefs as the different experiences of the dynamic context appear. Reason is presented as an emergent effect of the experience on the beliefs. The system presents a layered structure that allows a functional organization of the belief system. Our approach seems suitable to model different ways of thinking and to apply to different realistic scenarios such as ideologies.

THE DESIGN OF A POWER SYSTEM FOR A WIRELESS SENSOR NETWORK FOR LONG-TERM OPERATION

Wireless sensor networks (WSNs) have shown wide applicability to many fields including monitoring of environmental, civil, and industrial settings. WSNs however are resource constrained by many competing factors that span their hardware, software, and networking. One of the central resource constrains is the charge consumption of WSN nodes. With finite energy supplies, low charge consumption is needed to ensure long lifetimes and success of WSNs. This thesis details the design of a power system to support long-term operation of WSNs. The power system’s development occurs in parallel with a custom WSN from the Queen’s MEMS Lab (QML-WSN), with the goal of supporting a 1+ year lifetime without sacrificing functionality. The final power system design utilizes a TPS62740 DC-DC converter with AA alkaline batteries to efficiently supply the nodes while providing battery monitoring functionality and an expansion slot for future development. Testing tools for measuring current draw and charge consumption were created along with analysis and processing software. Through their use charge consumption of the power system was drastically lowered and issues in QML-WSN were identified and resolved including the proper shutdown of accelerometers, and incorrect microcontroller unit (MCU) power pin connection. Controlled current profiling revealed unexpected behaviour of nodes and detailed current-voltage relationships. These relationships were utilized with a lifetime projection model to estimate a lifetime between 521-551 days, depending on the mode of operation. The power system and QML-WSN were tested over a long term trial lasting 272+ days in an industrial testbed to monitor an air compressor pump. Environmental factors were found to influence the behaviour of nodes leading to increased charge consumption, while a node in an office setting was still operating at the conclusion of the trail. This agrees with the lifetime projection and gives a strong indication that a 1+ year lifetime is achievable. Additionally, a light-weight charge consumption model was developed which allows charge consumption information of nodes in a distributed WSN to be monitored. This model was tested in a laboratory setting demonstrating +95% accuracy for high packet reception rate WSNs across varying data rates, battery supply capacities, and runtimes up to full battery depletion.

A system of surgery, theoretical and practical.

v. I. General pathology. Morbid processes. Injuries in general. Complications of injuries. Injuries of regions. 1881.--v. 2. Diseases of organs of special sense. Diseases of circulatory system. Diseases of digestive tract. Diseases of genito-urinary organs. 1881.--v. 3. Diseases of the respiratory organs. Diseases of the bones, joints, and muscles. Diseases of the nervous system. Gunshot wounds. Operative and minor surgery. Miscellaneous subjects. 1882.

The Newtonian system of philosophy : adapted to the capacities of young ladies and gentlemen, and familiarized and made entertaining, by objects with which they are intimately acquainted : being the substance of six letters, read to a select company of friends /

Cf. Roscoe, S. Newbery, J348(8)

Twentieth century practice; an international encyclopedia of modern medical science by leading authorities of Europe and America,

Contains bibliographies.