El desarrollo como estrategia adaptativa : Características exclusivas de la infancia humana

En este trabajo se presenta una hipótesis evolucionista acerca del desarrollo. Se compara la infancia humana con la de los primates no humanos y se describen sus rasgos exclusivos vinculados con la extensión y transformación del mundo emocional, la interacción adulto-bebé y la formación de procesos psicológicos complejos. Se argumenta a favor del papel constitutivo de las artes temporales en cada uno de los rasgos descriptos

El desarrollo como estrategia adaptativa : Características exclusivas de la infancia humana

En este trabajo se presenta una hipótesis evolucionista acerca del desarrollo. Se compara la infancia humana con la de los primates no humanos y se describen sus rasgos exclusivos vinculados con la extensión y transformación del mundo emocional, la interacción adulto-bebé y la formación de procesos psicológicos complejos. Se argumenta a favor del papel constitutivo de las artes temporales en cada uno de los rasgos descriptos

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.

The evolution of microRNA in primates

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Mapping the determinants in owl monkey CD4 and CCR5 that allow entry of early-stage HIV-1 Env variants

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Primates, Provisioning and Plants: Impacts of Human Cultural Behaviours on Primate Ecological Functions

Human provisioning of wildlife with food is a widespread global practice that occurs in multiple socio-cultural circumstances. Provisioning may indirectly alter ecosystem functioning through changes in the eco-ethology of animals, but few studies have quantified this aspect. Provisioning of primates by humans is known to impact their activity budgets, diets and ranging patterns. Primates are also keystone species in tropical forests through their role as seed dispersers; yet there is no information on how provisioning might affect primate ecological functions. The rhesus macaque is a major human-commensal species but is also an important seed disperser in the wild. In this study, we investigated the potential impacts of provisioning on the role of rhesus macaques as seed dispersers in the Buxa Tiger Reserve, India. We studied a troop of macaques which were provisioned for a part of the year and were dependent on natural resources for the rest. We observed feeding behaviour, seed handling techniques and ranging patterns of the macaques and monitored availability of wild fruits. Irrespective of fruit availability, frugivory and seed dispersal activities decreased when the macaques were provisioned. Provisioned macaques also had shortened daily ranges implying shorter dispersal distances. Finally, during provisioning periods, seeds were deposited on tarmac roads that were unconducive for germination. Provisioning promotes human-primate conflict, as commensal primates are often involved in aggressive encounters with humans over resources, leading to negative consequences for both parties involved. Preventing or curbing provisioning is not an easy task as feeding wild animals is a socio-cultural tradition across much of South and South-East Asia, including India. We recommend the initiation of literacy programmes that educate lay citizens about the ill-effects of provisioning and strongly caution them against the practice.

Infection rates and genotypes of Trypanosoma rangeli and T. cruzi infecting free-ranging Saguinus bicolor (Callitrichidae), a critically endangered primate of the Amazon Rainforest

Parasites of wild primates are important for conservation biology and human health due to their high potential to infect humans. In the Amazon region, non-human primates are commonly infected by Trypanosoma cruzi and T rangeli, which are also infective to man and several mammals. This is the first survey of trypanosomiasis in a critically endangered species of tamarin, Saguinus bicolor (Callitrichidae), from the Brazilian Amazon Rainforest. Of the 96 free-ranging specimens of S. bicolor examined 45 (46.8%) yielded blood smears positive for trypanosomes. T rangeli was detected in blood smears of 38 monkeys (39.6%) whereas T. cruzi was never detected. Seven animals (7.3%) presented trypanosomes of the subgenus Megatrypanum. Hemocultures detected 84 positive tamarins (87.5%). Seventy-two of 84 (85.7%) were morphologically diagnosed as T rangeli and 3 (3.1%) as T. cruzi. Nine tamarins (9.4%) yielded mixed cultures of these two species, which after successive passages generated six cultures exclusively of T. cruzi and two of T rangeli, with only one culture remaining mixed. Of the 72 cultures positive for T rangeli, 62 remained as established cultures and were genotyped: 8 were assigned to phylogenetic lineage A (12.9%) and 54 to lineage B (87.1%). Ten established cultures of T. cruzi were genotyped as TCI lineage (100%). Transmission of both trypanosome species, their potential risk to this endangered species and the role of wild primates as reservoirs for trypanosomes infective to humans are discussed. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Magnocellular and parvocellular pathway mediated luminance contrast discrimination in amblyopia

To evaluate whether luminance contrast discrimination losses in amblyopia on putative magnocellular (MC) and parvocellular (PC) pathway tasks reflect deficits at retinogeniculate or cortical sites. Fifteen amblyopes including six anisometropes, seven strabismics, two mixed and 12 age-matched controls were investigated. Contrast discrimination was measured using established psychophysical procedures that differentiate MC and PC processing. Data were described with a model of the contrast response of primate retinal ganglion cells. All amblyopes and controls displayed the same contrast signatures on the MC and PC tasks, with three strabismics having reduced sensitivity. Amblyopic PC contrast gain was similar to electrophysiological estimates from visually normal, non-human primates. Sensitivity losses evident in a subset of the amblyopes reflect cortical summation deficits, with no change in retinogeniculate contrast responses. The data do not support the proposal that amblyopic contrast sensitivity losses on MC and PC tasks reflect retinogeniculate deficits, but rather are due to anomalous post-retinogeniculate cortical processing of retinal signals.

Delineating Ecological Boundaries of Hanuman Langur Species Complex in Peninsular India Using MaxEnt Modeling Approach

Hanuman langur is one of the widely distributed and extensively studied non-human diurnal primates in India. Until recently it was believed to be a single species - Semnopithecus entellus. Recent molecular and morphological studies suggest that the Hanuman langurs consists of at least three species S. entellus, S. hypoleucos and S. priam. Furthermore, morphological studies suggested that both S. hypoleucos and S. priam have at least three subspecies in each. We explored the use of ecological niche modeling (ENM) to confirm the validity of these seven taxa and an additional taxon S. johnii belonging to the same genus. MaxEnt modeling tool was used with 19 bioclimatic, 12 vegetation and 6 hydrological environmental layers. We reduced total environmental variables to 14 layers after testing for collinearity and an independent test for model prediction was done using ENMTools. A total of 196 non-overlapping data points from primary and secondary sources were used as inputs for ENM. Results showed eight distinct ecological boundaries, corroborating the eight taxa mentioned above thereby confirming validity of these eight taxa. The study, for the first time provided ecological variables that determined the ecological requirements and distribution of members of the Hanuman langur species complex in the Indian peninsula.

Detecting positive darwinian selection in brain-expressed genes during human evolution

To understand the genetic basis that underlies the phenotypic divergence between human and non-human primates, we screened a total of 7176 protein-coding genes expressed in the human brain and compared them with the chimpanzee orthologs to identity genes

Effects of Aging and Moderate Calorie Restriction on the Reproductive Axis of the Male Rhesus Macaque (Macaca mulatta)

Calorie restriction (CR) has been established as the only non-genetic method of altering longevity and attenuating biological changes associated with aging. This nutritional paradigm has been effective in nematodes, flies, rodents, dogs and possibly non-human primates. Its long history notwithstanding, little is known regarding the exact mechanism(s) of CR action or its potential impact on the hypothalamic-pituitary-gonadal (HPG) axis. The objectives of this project were to: 1) analyze neuroendocrine changes to the HPG axis that occur with aging and 2) evaluate the effects of moderate CR on reproductive function in male rhesus macaques. Pituitary gene expression profiling, semi-quantitative RT-PCR (sqRT-PCR) and immunohistochemistry showed circadian clock mechanism components present in three age categories of macaques, demonstrated age differences in expression for Per2, indicated differential expression of Per2 and Bmal1 at opposing time points and revealed daily rhythmic expression of REV-ERBα protein. These data indicate the ability of the macaque pituitary to express core-clock genes, their protein products, and to do so in a 24-hour rhythm. Young Adult CON and CR pituitary gene expression profiles detected potential differential expression in <150 probesets. A decline in>TSHR and CGA was detected in CR macaques as measured by sqRT-PCR. Other genes investigated showed no diet-induced changes. Young Adult CON and CR testicular gene expression profiles detected potential differential expression in <300 probesets although mRNA expression was not altered based on sqRT-PCR and real-time RT-PCR. Age-related>and/or diet-induced changes in HSD17β3, INSL3, CSNK1E and CGA were observed in a separate experiment with CGA in Old Adult CR subjects returning to youthful levels. Semen samples were collected from Young Adult CON and CR macaques. Normal spermiogram measures, ZP-binding, AR assay and SCSA^® were conducted and indicated no differences between CON and CR-treated animals. Both groups exhibited similar daily testosterone profiles with no differences in mean or maximum levels; however, daily minimum testosterone levels were lower in CON animals. It appears that moderate CR had limited impact on neuroendocrine or reproductive function in male rhesus macaques based on our selected endpoints. Thus, advantageous CR health benefits can be achieved without obvious negative consequences to the HPG axis.

More-than-human histories and the failure of grand state schemes: sylviculture in the New Forest, England

As James Scott’s Seeing Like a State attests, forests played a central role in the rise of the modern state, specifically as test spaces for evolving methods of managing state resources at a distance, and as the location for grand state schemes. Together, such ambitions necessitated both the elimination of local understandings of forest management – to be replaced by centrally controlled scientific precision – and a narrowing of state vision. Forests thus began to be conflated with trees (and their timber) alone. All other aspects of the forest, both human and non-human, were ignored. Through the lens of the 18th and early 19th century New Forest in southern England, this paper examines the impact of government attempts to shift the focus of state forests from being remnant medieval hunting spaces to spaces of income generation through the creation of vast sylvicultural plantations. This state scheme not only reworked the relationship between the metropole and the provinces – something effected through systematic surveys and novel bureaucratic procedures – but also dramatically impacted upon the biophysical and cultural geographies of the forest. By equating forest space with trees alone, the British state failed to legislate for the actions of both local commoners and non-human others in resisting their schemes. Indeed, subsequent oppositions proved not only the tenacity of commoners in protecting their livelihoods but also the destructive power of non-human actants, specifically rabbits and mice. The paper concludes that grand state schemes necessarily fail due to their own internal illogic: the narrowing of state vision creates blind spots in which human and non-human lives assert their own visions.

A comparison of monkey and human motion processing mechanisms

Single-cell recording studies have provided vision scientists with a detailed understanding of motion processing at the neuronal level in non-human primates. However, despite the development of brain imaging techniques, it is not known to what extent the response characteristics of motion-sensitive neurons in monkey brain mirror those of human motion sensitive neurons. Using a motion adaptation paradigm, the direction aftereffect, we recently provided evidence of a strong resemblance in the response functions of motion-sensitive neurons in monkey and human to moving dot patterns differing in dot density. Here we describe a series of experiments in which measurements of the direction aftereffect are used to infer the response characteristics of human motion-sensitive neurons when viewing transparent motion and moving patterns that differ in their signal-to-noise ratio (motion coherence). In the case of transparent motion stimuli, our data suggest suppressed activity of motion-sensitive neurons similar to that reported for macaque monkey. In the case of motion coherence, our results are indicative of a linear relationship between signal intensity (coherence) and neural activity; a pattern of activity which also bears a striking similarity to macaque neural activity. These findings strongly suggest that monkey and human motionsensitive neurons exhibit similar response and inhibitory characteristics.

Small RNAs from plants, bacteria and fungi within the order Hypocreales are ubiquitous in human plasma

Background

The human microbiome plays a significant role in maintaining normal physiology. Changes in its composition have been associated with bowel disease, metabolic disorders and atherosclerosis. Sequences of microbial origin have been observed within small RNA sequencing data obtained from blood samples. The aim of this study was to characterise the microbiome from which these sequences are derived.

Abundant non-human small RNA sequences were identified in plasma and plasma exosomal samples. Assembly of these short sequences into longer contigs was the pivotal novel step in ascertaining their origin by BLAST searches. Most reads mapped to rRNA sequences. The taxonomic profiles of the microbes detected were very consistent between individuals but distinct from microbiomes reported at other sites. The majority of bacterial reads were from the phylum Proteobacteria, whilst for 5 of 6 individuals over 90% of the more abundant fungal reads were from the phylum Ascomycota; of these over 90% were from the order Hypocreales. Many contigs were from plants, presumably of dietary origin.  In addition, extremely abundant small RNAs derived from human Y RNAs were detected.

A characteristic profile of a subset of the human microbiome can be obtained by sequencing small RNAs present in the blood. The source and functions of these molecules remain to be determined, but the specific profiles are likely to reflect health status. The potential to provide biomarkers of diet and for the diagnosis and prognosis of human disease is immense.

Language evolution and recursion : an empirical investigation of human hierarchical processing

Tese de doutoramento, Ciências Biomédicas (Neurociências), Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2014