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Modèle de poitrine de femme humaine ou représentation de données ?

Modèle de poitrine de femme humaine ou représentation de données ?


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Je recherche une représentation professionnelle de la poitrine féminine (je sais comment ça sonne ;). Généralement - un modèle suffisamment complet pour représenter efficacement la poitrine humaine, en mettant l'accent sur les seins.

Les données qu'il doit représenter sont au minimum : largeur, hauteur, profondeur, distance entre les points cardinaux, etc. Je sais qu'il existe un questionnaire pour les patients désireux de subir une opération d'implant - je cherche quelque chose de similaire. Idéalement, le modèle serait orienté vers la représentation informatique.

Dans cet esprit, j'ai vérifié quelques implémentations informatiques:

  • SOFA (semble prometteur, mais quelque peu générique),
  • MakeHuman (bonne personnalisation, mais encore une fois, assez générale).

Je ne sais pas si cette question est à la portée de ce site. Si c'est trop spécifique, alors considérez le simplifié : quelles sont les méthodes utilisées pour décrire les poitrines féminines OU quelle serait une bonne source d'informations sur ces méthodes ?


Organes génitaux externes féminins

Les organes génitaux externes comprennent le mons pubis, les grandes lèvres, les petites lèvres, les glandes de Bartholin et le clitoris. La zone contenant ces organes s'appelle la vulve.

Les organes génitaux externes ont trois fonctions principales :

Permettre aux spermatozoïdes d'entrer dans le corps

Protéger les organes génitaux internes des organismes infectieux

Offrir du plaisir sexuel

Les mons pubis est un monticule arrondi de tissu adipeux qui recouvre l'os pubien. À la puberté, il se couvre de poils. Le mons pubis contient des glandes sébacées (sécrétrices) qui libèrent des substances impliquées dans l'attirance sexuelle (phéromones).

Les grandes lèvres (littéralement, de grandes lèvres) sont des plis de tissu relativement gros et charnus qui enferment et protègent les autres organes génitaux externes. Ils sont comparables au scrotum chez les mâles. Les grandes lèvres contiennent des glandes sudoripares et sébacées, qui produisent des sécrétions lubrifiantes. À la puberté, des poils apparaissent sur les grandes lèvres.

Les petites lèvres (littéralement, les petites lèvres) peuvent être très petites ou jusqu'à 2 pouces de large. Les petites lèvres se trouvent juste à l'intérieur des grandes lèvres et entourent les ouvertures du vagin et de l'urètre. Un riche apport de vaisseaux sanguins donne aux petites lèvres une couleur rose. Pendant la stimulation sexuelle, ces vaisseaux sanguins s'engorgent de sang, provoquant un gonflement des petites lèvres et une sensibilité accrue à la stimulation.

Organes génitaux féminins externes

La zone située entre l'ouverture du vagin et l'anus, sous les grandes lèvres, s'appelle le périnée. Sa longueur varie de près de 1 à plus de 2 pouces (2 à 5 centimètres).

Les grandes lèvres et le périnée sont recouverts d'une peau semblable à celle du reste du corps. En revanche, les petites lèvres sont tapissées d'une membrane muqueuse, dont la surface est maintenue humide par le liquide sécrété par des cellules spécialisées.

L'ouverture du vagin s'appelle l'orifice vaginal. L'ouverture vaginale est la porte d'entrée du pénis pendant les rapports sexuels et la sortie du sang pendant la menstruation et pour le bébé pendant l'accouchement.

Lorsqu'il est stimulé, Glandes de Bartholin (situé à côté de l'ouverture vaginale) sécrètent un liquide épais qui assure la lubrification pour les rapports sexuels.

L'ouverture de l'urètre, qui transporte l'urine de la vessie vers l'extérieur, est située au-dessus et en avant de l'ouverture vaginale.

Les clitoris, située entre les petites lèvres à leur extrémité supérieure, se trouve une petite protubérance qui correspond au pénis chez l'homme. Le clitoris, comme le pénis, est très sensible à la stimulation sexuelle et peut devenir en érection. Stimuler le clitoris peut entraîner un orgasme.


Résumé

Les femmes constituent une minorité de la main-d'œuvre des sciences, de la technologie, de l'ingénierie, des mathématiques et de la médecine (STEMM). La quantification de l'écart entre les sexes peut identifier des domaines qui n'atteindront pas la parité sans intervention, révéler des préjugés sous-estimés et éclairer les critères d'équilibre entre les sexes parmi les conférenciers, les éditeurs et les comités de recrutement. En utilisant les bases de données PubMed et arXiv, nous avons estimé le sexe de 36 millions d'auteurs de >100 pays publiant dans >6000 revues, couvrant la plupart des disciplines STEMM au cours des 15 dernières années, et avons créé une application Web permettant un accès facile aux données (https://lukeholman .github.io/genderGap/). Malgré les progrès récents, l'écart entre les sexes semble susceptible de persister pendant des générations, en particulier en chirurgie, en informatique, en physique et en mathématiques. L'écart est particulièrement important dans les postes d'auteur associés à l'ancienneté, et les revues prestigieuses comptent moins de femmes auteurs. De plus, nous estimons que les hommes sont invités par les revues à soumettre des articles à environ le double du taux de femmes. Les pays riches, notamment le Japon, l'Allemagne et la Suisse, comptaient moins de femmes auteurs que les plus pauvres. Nous concluons que l'écart entre les sexes STEMM ne se comblera pas sans de nouvelles réformes dans l'éducation, le mentorat et la publication universitaire.


Les pièges de l'écart entre les sexes dans les données

La NASA a programmé la première sortie spatiale entièrement féminine pour la fin du mois dernier. Mais à peine quatre jours avant que l'événement historique ne se produise, ils ont abandonné le plan et ont remplacé un astronaute masculin, affirmant que c'était parce qu'ils n'avaient pas assez de combinaisons spatiales de la bonne taille pour s'adapter à toutes les femmes astronautes.

Malheureusement, les femmes doivent trop souvent se contenter d'équipements conçus pour les hommes, un oubli qui peut être plus qu'une gêne pour les relations publiques. De nombreux gilets de police ne conviennent pas aux seins des femmes, ce qui fait que l'équipement de protection monte et laisse le torse du porteur exposé. Bien que l'armée américaine ait conçu des uniformes pour s'adapter au corps des femmes, elle n'a pas réussi à développer des bottes qui correspondent aux pieds plus étroits et aux arches plus hautes des femmes. Et la conception des équipements n'est pas le seul domaine où cela se produit.

Dans son nouveau livre Femmes invisibles : exposer les données biaisées dans un monde conçu pour les hommes, la journaliste Caroline Criado Perez explique comment les chercheurs dans des domaines allant de la médecine aux transports ne parviennent pas à collecter des données sur les femmes. Cela affecte des aspects de la vie quotidienne à la maison, sur le lieu de travail et partout entre les deux, avec des résultats allant de gênants à mortels. Par exemple, les systèmes de sécurité des véhicules conçus et testés sur la base du mâle par défaut ne protégeront pas nécessairement le corps des femmes. En effet, dans un accident de voiture, les femmes ont 17 pour cent plus de risques de mourir et 47 pour cent de plus de risques de subir des blessures graves que les hommes.

Scientifique américain s'est entretenu avec Criado Perez sur la raison de l'existence de cet écart de données sur le genre et sur la manière dont nous pouvons commencer à y remédier.

[Une transcription révisée de l'interview suit.]

Qu'est-ce qui vous a décidé à écrire Femmes invisibles?

J'ai découvert des données sur les crises cardiaques : j'ai découvert que ce que j'avais toujours considéré comme les symptômes standard d'une crise cardiaque et des douleurs dans la poitrine et dans le bras gauche étaient en fait des hommes, et les femmes ont tendance à ressentir différents symptômes de crise cardiaque. [Éd. Remarque : Seule une femme sur huit ressentira une douleur thoracique lors d'une crise cardiaque, mais ils peuvent éprouver douleurs dans différentes zones, y compris la mâchoire et le dos, ainsi qu'un essoufflement et des nausées.] En conséquence, les femmes sont mal diagnostiquées, donc ce n'est pas seulement un cas d'information de santé publique qui n'est pas assez bonne, c'est aussi un cas de médecins qui ne sont pas formés pour reconnaître les symptômes potentiellement mortels chez les femmes.

J'étais incroyablement choqué de ne pas avoir su cela. Nous avons appris à penser que la science et la médecine sont objectives et que les faits ne sont que des faits. Il s'avère que la science médicale souffre du même manque de représentation féminine que partout ailleurs.

Dans le livre, vous incluez plusieurs autres exemples de la façon dont l'écart de données sur le genre affecte la vie quotidienne, souvent de manière surprenante. Pouvez-vous parler du cas du déneigement?

Le déneigement est un résumé très utile de l'ensemble du problème. Dans cette ville appelée Karlskoga en Suède, ils faisaient un audit de genre de toutes leurs politiques. Il s'avère que le déneigement a beaucoup à voir avec le genre. La façon dont ils l'avaient traditionnellement fait était la façon dont beaucoup de villes et de villages le font : ils dégagent d'abord les principales artères routières, puis passent aux routes et trottoirs locaux. Et cela donne la priorité aux déplacements typiquement masculins par rapport aux déplacements typiquement féminins, car les hommes sont plus susceptibles de faire la navette sur les routes principales et ils sont plus susceptibles de conduire. C'est en partie parce que les femmes ont tendance à avoir moins d'argent, mais aussi parce que si un ménage a une voiture, les hommes ont tendance à dominer l'accès à celle-ci. Les femmes sont plus susceptibles d'utiliser les transports publics et donc plus susceptibles d'être également des piétons.

[À Karlskoga], ils ont décidé de changer de direction et de faire d'abord les routes et les trottoirs locaux parce qu'ils pensaient qu'il était plus facile de conduire dans trois pouces de neige que de marcher ou de pousser un buggy dans trois pouces de neige. Mais ce à quoi ils s'attendaient, c'est que cela finirait aussi par leur faire économiser de l'argent. Soudainement, les admissions à l'hôpital ont diminué : les femmes [avaient] glissé et tombaient auparavant dans des conditions glacées, et [maintenant] elles n'étaient pas en mesure de le faire. S'ils avaient collecté des données ventilées par sexe sur les personnes tombant dans des conditions glaciales et se retrouvant à l'hôpital, ils se seraient rendu compte qu'il s'agissait principalement de femmes. Ensuite, ils auraient demandé, &ldquoPourquoi est-ce?» et ils seraient arrivés au déneigement de cette façon.

Nous savons que les femmes sont plus susceptibles de mourir d'une crise cardiaque que les hommes. De quelles autres manières le manque de données sur les femmes affecte-t-il les soins de santé ?

Le problème est que les femmes ont des corps différents de ceux des hommes et que les différences de sexe que nous avons trouvées s'appliquent jusqu'à nos cellules. Les preuves dont nous disposons jusqu'à présent montrent que le corps des femmes réagit différemment aux médicaments, que les femmes présentent des symptômes différents pour diverses maladies, que les maladies évoluent de différentes manières chez les femmes. Si nous basons toutes nos connaissances sur le corps masculin, nous finirons par ne pas être en mesure de détecter et de traiter les maladies chez les femmes. Et c'est effectivement le cas.

Regardez les effets indésirables des médicaments, dont les femmes souffrent beaucoup plus que les hommes. Le deuxième effet indésirable le plus courant chez une femme est que le médicament ne fonctionne tout simplement pas. Et ce sont des médicaments qui ont été testés et qui fonctionnent chez les hommes.

Il y a une autre étude qui est très suggestive en termes de nombre de traitements que nous avons peut-être manqués et qui fonctionneraient pour les femmes. Ils ont pris des cellules mâles et femelles et les ont exposés à des œstrogènes, puis à un virus. Les cellules femelles étaient capables d'utiliser l'œstrogène pour combattre un virus, et les cellules mâles n'étaient pas. S'ils venaient de tester dans des cellules masculines, ce qui correspond à 90 % des études, ils auraient conclu que l'œstrogène n'est pas pertinent.

Pourquoi les chercheurs ne parviennent-ils pas à collecter des données sur les femmes ?

Je ne pense pas qu'il y ait un vaste complot visant à blesser gravement et à tuer des femmes. Le problème est que nous sommes tellement habitués à voir le corps et le mode de vie masculins comme simplement le corps humain standard et la façon humaine standard de faire les choses. Les chercheurs en médecine disent des choses comme : « Les femmes sont trop compliquées à mesurer parce que les femmes ont un cycle menstruel ». que 50 pour cent de la population ont. Vous ne feriez cette excuse que si vous pensez que les femmes sont une variante des hommes. C'est ainsi qu'on finit par oublier systématiquement de compter les femmes.

Certaines personnes suggèrent que les algorithmes et l'IA pourraient aider à éliminer les préjugés sexistes, mais vous n'êtes pas d'accord.

Le problème, c'est que les ensembles de données sur lesquels les algorithmes sont entraînés sont incroyablement biaisés par les hommes. Nous savons que les algorithmes amplifient les biais : si vous les nourrissez de données biaisées, ils deviendront de plus en plus biaisés. Et cela a déjà un impact. Par exemple, le logiciel de reconnaissance vocale de Google, qui est censé être le meilleur du marché, est 70 % moins susceptible de reconnaître une voix féminine qu'une voix masculine, car il est formé sur une base de données vocale fortement biaisée vers les hommes.

Mais je suis plus préoccupé par l'avenir de ces algorithmes. Ils deviennent de plus en plus importants dans nos vies. Ils décident déjà, par exemple, de ce que les CV doivent faire passer pour les yeux humains dans toutes sortes d'emplois. Le monde de la technologie semble si allègrement inconscient du problème de préjugé masculin qu'ils ont, et ils continuent de faire ces erreurs qui nous montrent qu'ils n'ont vraiment pas maîtrisé la situation. Des choses ridicules comme Apple oubliant d'inclure un suivi des règles dans son application de santé complète, ou Siri pouvant vous trouver du Viagra mais pas un fournisseur d'avortement. Ils signalent un secteur qui n'a pas la maîtrise de la façon de concevoir [des algorithmes] pour les femmes comme pour les hommes. Le pire dans tout cela est qu'il s'agit d'entreprises privées, et donc ces algorithmes sont protégés en tant que logiciels propriétaires et nous pouvons même examiner les biais qui y sont intégrés. Je trouve cela très préoccupant.

Comment devrions-nous plutôt résoudre ce problème ?

Je peux &rsquot donner une réponse très excitante&mdashit&rsquos littéralement &ldquocollecter des données sur les femmes et les séparer des données masculines.&rdquo D'une part, cela me donne vraiment espoir que cela puisse changer, car c'est si simple que nous avons juste besoin d'avoir le volonté de le faire. D'un autre côté, je me sens un peu désespérée parce que ce n'est pas comme si j'étais la seule personne à avoir remarqué cela. Comme je l'ai dit, tous ces chercheurs incroyables travaillent déjà là-dessus, mais il y a cette réticence à faire quoi que ce soit à ce sujet.

La preuve est que si vous ne réglez pas cela, cela n'arrive pas. Si vous regardez la recherche médicale, par exemple, les choses ne sont en aucun cas parfaites, mais pour le financement des National Institutes of Health (NIH), vous vouliez inclure les femmes au stade humain des essais, et ils viennent de l'introduire pour le stade animal également. . Cela a massivement augmenté le nombre de femmes qui sont incluses dans les études. Mais si vous êtes une société pharmaceutique privée, par laquelle un grand nombre d'essais cliniques de médicaments sont financés, ou si vous faites des médicaments génériques, il n'y a pas une telle exigence, et donc la représentation des femmes dans les essais est bien pire. Les gouvernements doivent reconnaître qu'il s'agit d'un problème grave et qu'il ne s'agit pas d'un problème qu'ils peuvent simplement laisser aux gens le faire eux-mêmes, car ils ont tout simplement gagné à le faire.

Et les non-législateurs ? Pouvons-nous faire quelque chose pour aider à combler le manque de données sur le genre ?

Je pense que tout le monde peut et devrait contester les défauts masculins, pour ne pas permettre au mâle d'occuper l'espace par défaut lorsque vous parlez de quoi que ce soit. Comme lorsque vous parlez de sport : nous disons "football" au lieu de "football masculin", mais nous disons toujours "football masculin". neutre, nous parlons en fait des hommes. Cela nous permet de ne pas réaliser que c'est ce qui se passe. Je pense que changer cela serait une aide assez importante pour déplacer le problème.


Présentation de la folliculogenèse ovarienne

Dans l'ovaire, la folliculogenèse peut simplement être divisée en la phase folliculaire, avant l'ovulation, et la phase lutéale, après l'ovulation 1 . La figure 3 représente les étapes de la folliculogenèse ovarienne chez l'homme. La folliculogenèse ovarienne commence par le recrutement à partir d'un pool de follicules primordiaux en croissance 1 . Malgré un travail intense chez la souris et d'autres espèces, les signaux critiques qui initient le recrutement des follicules primordiaux sont encore inconnus 1, 6 &# x02013 8 . Après le recrutement, ces follicules se développent et deviennent des follicules primaires. Une fois que les follicules multicouches (secondaires) expriment les récepteurs de la FSH, ils sont alors soumis à une régulation endocrinienne.

La folliculogenèse nécessite une progression coordonnée de la croissance des follicules ovariens. Le processus commence avec les cellules germinales qui sont recrutées dans un pool de follicules primordiaux. Les follicules primordiaux évoluent vers les follicules primaires puis secondaires. Au stade folliculaire secondaire, des cellules thécales sont présentes. Le stade précoce du follicule antral est défini par la présence d'antre. Le stade du follicule péri-ovulatoire est également connu sous le nom de follicule dominant et est prêt pour l'ovulation. à ce stade, les cellules du cumulus et de la granulosa murale sont présentes. Une fois que l'ovocyte est ovulé, les cellules de la granulosa restantes deviennent le corps jaune. Ce cycle de folliculogenèse se produit pour chaque ovocyte ovulé.

En présence de FSH, ces follicules commencent à se développer encore plus et sont capables de se développer en un follicule antral. Sans FSH, les follicules deviennent atrésiques. La thèque, une couche de cellules entourant le follicule, se forme d'abord au stade du follicule pré-antral à deux couches et, avec une exposition à de faibles niveaux de LH, produit des androgènes chez l'homme. Les androgènes sont convertis en œstrogènes via un membre de la superfamille du cytochrome P450, le CYP19 (aromatase) dans les cellules de la granulosa. La FSH induit la prolifération des cellules de la granulosa, l'induction de l'aromatase et l'augmentation des récepteurs de la FSH sur les cellules de la granulosa, conduisant ainsi à un microenvironnement d'œstrogènes très élevé. Avec une augmentation des œstrogènes, le follicule antral se développe davantage. Au stade folliculaire pré-antral, le follicule est un système à deux cellules (cellules de la granulosa et cellules thécales), à deux gonadotrophines (FSH et LH). Cette communication croisée entre la granulosa et les cellules thécales entraîne des niveaux élevés d'œstrogènes dans le follicule. Cet œstrogène élevé régule à la baisse la FSH de l'hypophyse antérieure et commence le processus de sélection d'un seul follicule dominant. Les follicules qui ne sont pas au stade approprié et qui ne sont pas capables de maintenir un microenvironnement riche en œstrogènes sans stimulation par la FSH dégénèrent et deviennent des follicules atrétiques. Ce processus sélectionne pour le follicule dominant 1 .

Les niveaux très élevés d'œstrogènes sont renvoyés vers l'hypophyse antérieure pour induire la poussée de LH, qui conduit finalement à l'ovulation. Pendant l'ovulation, l'ovocyte est expulsé du follicule avec les cellules du cumulus granulosa qui l'entourent. Les cellules folliculaires restantes dans l'ovaire deviennent lutéinisées dans le cadre du corps jaune qui sécrète la progestérone. Au cours de la phase lutéale, les cellules de la granulosa du corps jaune produisent également de l'inhibine A, un membre hétérodimère α:㬪 de la superfamille des facteurs de croissance transformants β (TGFβ), qui agit comme une hormone endocrine pour supprimer FSH hypophysaire, inhibant la croissance d'autres follicules ovariens. Sans fécondation ni implantation de l'embryon, le corps jaune dégénère, éventuellement en réponse à l'activine, aux homodimères (㬪:㬪 ou 㬫:㬫) ou aux hétérodimères (㬪:㬫) qui partager les sous-unités β avec l'inhibine A et l'inhibine B (α:㬫). Lorsque les niveaux d'inhibine et de progestérone chutent avec la régression du corps jaune, la suppression de la FSH est libérée. À la transition lutéo-folliculaire, les niveaux de FSH augmentent et le cycle menstruel suivant commence 1 .

Lors de la fécondation et de l'implantation, le corps jaune est maintenu par stimulation de la gonadotrophine chorionique humaine (hCG) par le placenta. HCG (α:CGβ) est également un membre de la famille des hormones glycoprotéiques avec la LH, la FSH et la thyréostimuline (α:TSHβ TSH), partageant la même sous-unité α et la même liaison aux récepteurs gonadiques LH/CG identiques à ceux de la LH. HCG culminera approximativement à la fin du premier trimestre. La détection de l'hCG dans l'urine (environ 10 jours après la fécondation et peu de temps après l'implantation lorsque l'hCG peut pénétrer dans le sang de la femme) est le principal test de grossesse. Le taux d'augmentation ou de diminution des taux sériques d'hCG au cours du premier trimestre peut être utilisé pour détecter une grossesse extra-utérine, une fausse couche, des grossesses multiples et, souvent, des cancers d'origine placentaire tels que des grains de beauté hydatiques, une maladie trophoblastique gestationnelle et un choriocarcinome 1 .

Les cycles menstruels continuent pour une femme jusqu'à ce que sa population finie d'ovocytes soit épuisée. L'hypogonadisme primaire survient chez les femmes présentant une insuffisance gonadique, un faible taux d'œstrogènes, avec des taux élevés de FSH, également connu sous le nom d'hypogonadisme hypergonadotrope. Si ces signes cliniques sont observés chez une femme de moins de 40 ans, on parle d'insuffisance ovarienne prématurée (IPO).


Activité pratique Création de poumons fonctionnels modèles : Respire

Les unités servent de guides pour un contenu ou un domaine particulier. Sous les unités se trouvent des leçons (en violet) et des activités pratiques (en bleu).

Notez que toutes les leçons et activités n'existeront pas dans une unité, et peuvent à la place exister en tant que programme "autonome".

  • Ingénierie et corps humain
    • Espacées
    • Bougez vos muscles !
      • Marchez, courez, sautez !
      • Des muscles, des muscles partout
      • Notre incroyable squelette
        • Friction fascinante !
        • Système digestif
          • Concevez des appareils pour aider les astronautes à manger : déjeuner dans l'espace !
          • Le cœur du problème
            • Notions de base sur les cellules sanguines
            • Le rythme continue
            • Avez-vous la force?
            • Angoissant
              • Vision 20/20
              • Ligne de son
              • Concevoir une litière de sauvetage en montagne
              • Déverrouiller le système endocrinien
                • Excitation endocrinienne !
                • Je ne fais que passer
                  • Filtrage des reins
                  • Hors d'haleine
                    • Créer des poumons de travail modèles : il suffit de respirer
                    • Se défendant!
                      • Chaud ou pas

                      Newsletter TE

                      Sommaire

                      Figure 1. La cavité thoracique humaine.

                      Connexion d'ingénierie

                      En étudiant le système respiratoire, les ingénieurs ont créé des technologies telles que le cœur-poumon artificiel, qui maintient les patients en vie pendant les transplantations cardiaques. Les ingénieurs travaillent actuellement à la création d'un poumon artificiel implantable pour aider les personnes atteintes de maladies pulmonaires graves. Une façon dont les ingénieurs étudient les systèmes complexes consiste à créer des modèles, de la même manière que les étudiants créent leurs propres poumons modèles dans cette activité.

                      Objectifs d'apprentissage

                      Après cette activité, les élèves devraient être capables de :

                      • Décrire le fonctionnement du système respiratoire.
                      • Créez un modèle des poumons et expliquez ce qui leur arrive lorsque vous inspirez et expirez.
                      • Donnez des exemples d'avancées en ingénierie qui ont aidé les systèmes respiratoires.

                      Normes éducatives

                      Chaque EnseignerIngénierie la leçon ou l'activité est corrélée à une ou plusieurs normes éducatives en sciences, technologie, ingénierie ou mathématiques (STEM) de la maternelle à la 12e année.

                      Toutes les 100 000+ normes K-12 STEM couvertes dans EnseignerIngénierie sont collectés, conservés et conditionnés par le Réseau des normes de réussite (ASN), un projet de D2L (www.achievementstandards.org).

                      A l'ASN, les normes sont hiérarchisées : d'abord par source par exemple., par état dans la source par type par exemple., sciences ou mathématiques au sein du type par sous-type, puis par année, etc.

                      NGSS : Normes scientifiques de nouvelle génération - Science

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                      Association internationale des éducateurs en technologie et en ingénierie - Technologie
                      • Les étudiants développeront une compréhension des relations entre les technologies et des liens entre la technologie et d'autres domaines d'études. (De la maternelle à la 12e année) Plus de détails

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                      Normes de l'État
                      Colorado - Sciences

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                      Liste des matériaux

                      • Bouteille en plastique vide de 2 litres avec bouchon
                      • 2 pailles à boire en plastique disponibles à moindre coût dans les magasins de fournitures de restaurant ou données par des chaînes de restauration rapide n'utilisent pas les pailles à boire flexibles
                      • 2 ballons de 9 pouces
                      • 1 plus gros ballon par exemple, pour un punch ball
                      • 2 élastiques, un par élève

                      Feuilles de travail et pièces jointes

                      Plus de programmes comme celui-ci

                      Les élèves découvrent les parties du système respiratoire humain et le processus d'échange de gaz qui se produit dans les poumons. Ils apprennent également les changements dans le système respiratoire qui se produisent pendant les vols spatiaux, tels que la diminution de la capacité pulmonaire.

                      Les élèves sont initiés au système respiratoire, aux poumons et à l'air. Ils apprennent comment fonctionnent les poumons et le diaphragme, comment la pollution de l'air affecte les poumons et les fonctions respiratoires, certains problèmes respiratoires répandus et comment les ingénieurs nous aident à rester en bonne santé en concevant des machines et des médicaments qui fonctionnent.

                      Pour mieux comprendre les rôles et les fonctions des composants du système respiratoire humain et notre besoin d'air pur, les élèves construisent des poumons modèles comprenant un diaphragme et une cavité thoracique. Des équipes d'étudiants conçoivent et construisent un prototype de filtre anti-pollution pour masque facial et utilisent leur poumon modèle.

                      Présentation/Motivation

                      Avez-vous déjà été dans un métro ou un bus bondé ? Vous ne pouviez probablement pas attendre de sortir là où il n'y avait pas tant de monde et vous pouviez vous déplacer librement. Ceci est similaire au processus qui fait que l'air entre et sort de vos poumons. Les molécules d'air sont soit entassées à l'extérieur (dans l'environnement) et veulent entrer dans les poumons où il y a moins de molécules d'air (inhalation), soit elles veulent sortir parce qu'elles sont trop entassées à l'intérieur des poumons (expiration).

                      Lorsque vous inspirez, le muscle du diaphragme se contracte vers le bas et les muscles des côtes tirent vers le haut, ce qui fait que l'air remplit les poumons. Pouvez-vous penser à pourquoi? Eh bien, lorsque votre diaphragme descend et que les côtes montent, elles font plus d'espace dans votre poitrine (dans la cavité thoracique) pour l'air. Cela diminue également la pression sur vos poumons afin que l'air entre de l'extérieur. L'inverse se produit lorsque vous expirez. Votre diaphragme se détend et les côtes et les poumons poussent, ce qui provoque l'expulsion de l'air.

                      Les ingénieurs doivent comprendre le processus respiratoire afin de concevoir des machines et des médicaments pour aider les personnes dont le système respiratoire fonctionne mal ou avec difficulté. Avez-vous déjà connu quelqu'un qui souffre d'asthme ou de pneumonie? Eh bien, les ingénieurs chimistes conçoivent des appareils et des médicaments, tels que des inhalateurs remplis d'un bronchodilatateur adrénergique pour aider les gens à mieux respirer. Les ingénieurs ont également développé des poumons artificiels qui aident les gens à respirer tout en luttant contre les infections. Et les ingénieurs conçoivent également les systèmes qui aident les astronautes à respirer facilement pendant les vols spatiaux, lorsqu'ils sont loin de l'atmosphère terrestre.

                      Les ingénieurs utilisent des modèles pour étudier des processus complexes et mieux les comprendre. Dans cette activité, vous agirez comme des ingénieurs en construisant des modèles de poumons afin d'étudier le processus respiratoire et ce qui se passe lorsque vous inspirez et expirez.

                      Procédure

                      • Rassemblez les matériaux et faites des copies de la feuille de travail sur les poumons.
                      • Dans chacun des bouchons de bouteille de 2 litres, percez 2 trous juste assez grands pour qu'une paille puisse y passer. Astuce : assurez-vous de percer les trous suffisamment éloignés les uns des autres pour qu'ils ne deviennent pas un seul gros trou !
                      • À l'aide d'une paire de ciseaux, découpez le fond de chaque bouteille de 2 litres.
                      1. Décollez les étiquettes, le cas échéant, sur les bouteilles de 2 litres.
                      2. Dites aux élèves que la bouteille de 2 litres représente la cavité thoracique humaine.
                      3. Collez deux pailles à travers les deux trous du bouchon de la bouteille.
                      4. Placez un ballon de 9 pouces au bout de chaque paille et fixez-les avec des élastiques, comme illustré à la figure 2.

                      Figure 2. Exemple de modèle « poumons » créé pour la configuration de l'expérience.

                      1. Dites aux élèves que les pailles représentent les bronches et les ballons représentent les poumons.
                      2. Collez les extrémités ballon des pailles à travers l'ouverture de la bouteille et vissez fermement le couvercle.
                      3. Étendez le plus gros ballon et placez-le sur le fond ouvert de la bouteille.
                      4. Dites aux élèves que ce ballon plus gros représente le diaphragme. Maintenant, ils ont un modèle fini des poumons ! (Voir Figure 3,) Ensuite, il est temps de faire fonctionner les poumons !

                      Figure 3. Un modèle des poumons.

                      1. Tirez le diaphragme (ballon) vers le bas (c'est-à-dire loin des poumons) afin de gonfler les poumons. (Remarque : cela agrandit la cavité thoracique et diminue la pression.)
                      2. Poussez le diaphragme (ballon) vers l'intérieur (vers les poumons) afin de dégonfler les poumons. (Remarque : cela réduit la cavité thoracique et augmente la pression.)

                      Figure 4. Un modèle de la cavité thoracique humaine.

                      1. Demander aux élèves de remplir la feuille de travail.
                      2. Pour conclure, demandez aux équipes de faire des présentations de leurs poumons modèles, comme décrit dans la section Évaluation.

                      Vocabulaire/Définitions

                      bronches : Deux gros tubes reliés à la trachée qui transportent l'air vers et depuis les poumons.

                      diaphragme : Une étagère de muscle s'étendant à travers le bas de la cage thoracique.

                      poumons : Organes respiratoires spongieux en forme de sac qui occupent la cavité thoracique, ainsi que le cœur. Ils fournissent de l'oxygène au sang et en éliminent le dioxyde de carbone.

                      Évaluation

                      Questions de discussion: Solliciter, intégrer et résumer les réponses des élèves.

                      • Comment fonctionnent les poumons ? Comment inspirez-vous et expirez-vous ?
                      • Votre respiration change-t-elle lorsque vous faites de l'exercice ? Comment?

                      Évaluation intégrée de l'activité

                      Feuille de travail: Demandez aux élèves de noter leurs observations et de remplir la feuille de travail sur les poumons. Passez en revue leurs réponses pour évaluer leur maîtrise du sujet.

                      Présentation et discussion informelle : Demandez à un ou plusieurs groupes d'utiliser leurs projets pour démontrer comment les poumons fonctionnent. Ensuite, faites une hypothèse avec la classe : qu'arriverait-il au système respiratoire si nous le creusions ? Demandez à un groupe de percer la cavité (bouteille) ou le diaphragme (fond en caoutchouc) et de démontrer ce qui arrive aux poumons si cette partie du corps est endommagée. (Réponse : Les poumons sont incapables de se gonfler et/ou de se dégonfler si la cavité thoracique présente une fuite. Les poumons ne peuvent pas maintenir la différence de pression.) Discutez avec la classe : Que pourraient faire les ingénieurs pour aider à réparer une perforation dans les poumons d'une personne ?

                      Des conseils de dépannage

                      Lorsque vous coupez le fond de la bouteille en plastique, assurez-vous que les bords sont aussi lisses que possible afin de ne pas déchirer le ballon au fond. Si les bords sont rugueux, attachez-les avec un masque ou du ruban adhésif.

                      Scellez toutes les fuites potentielles avec une agrafe d'affiche.

                      Extensions d'activité

                      Demandez aux élèves de faire des recherches sur les maladies respiratoires et leur incidence sur le fonctionnement du système respiratoire. Peuvent-ils modifier leur modèle pour montrer ce qui arrive aux poumons avec ces maladies ? Peuvent-ils démontrer sur leurs modèles ce qui a été fait pour aider les personnes souffrant de problèmes respiratoires ?

                      Des ingénieurs ont développé un poumon artificiel pour aider les gens à combattre l'infection. Le poumon artificiel mesure environ 18 pouces de long et se compose de membranes qui transmettent l'oxygène au sang et éliminent le dioxyde de carbone. Il est inséré dans une veine de la jambe et logé dans la veine principale (la veine cave) qui fait passer le sang vers le cœur. Le sang est réoxygéné par un cathéter relié à une alimentation en oxygène. Demandez aux élèves de créer un dessin d'une machine qui pourrait aider leurs modèles de poumons à « respirer » sans qu'ils ne tirent ou poussent sur le ballon inférieur. Expliquez que c'est ainsi que les ingénieurs pourraient commencer à développer des machines qui sauvent des vies.

                      Mise à l'échelle de l'activité

                      Pour les classes inférieures, demandez aux élèves de fabriquer un poumon plutôt que deux. Utilisez une bouteille d'eau plus petite plutôt qu'une bouteille de 2 litres et un poumon ballon plutôt que deux.


                      La conception du système respiratoire

                      L'organe humain d'échange de gaz, le poumon, est situé dans le thorax, où ses tissus délicats sont protégés par la cage thoracique osseuse et musculaire. Le poumon fournit aux tissus du corps humain un flux continu d'oxygène et nettoie le sang des déchets gazeux, le dioxyde de carbone. L'air atmosphérique est régulièrement pompé à l'intérieur et à l'extérieur d'un système de tuyaux, appelés voies aériennes conductrices, qui relient la région d'échange de gaz avec l'extérieur du corps. Les voies respiratoires peuvent être divisées en systèmes de voies respiratoires supérieures et inférieures. The transition between the two systems is located where the pathways of the respiratory and digestive systems cross, just at the top of the larynx.

                      The upper airway system comprises the nose and the paranasal cavities (or sinuses), the pharynx (or throat), and partly also the oral cavity, since it may be used for breathing. The lower airway system consists of the larynx, the trachea, the stem bronchi, and all the airways ramifying intensively within the lungs, such as the intrapulmonary bronchi, the bronchioles, and the alveolar ducts. For respiration, the collaboration of other organ systems is clearly essential. The diaphragm, as the main respiratory muscle, and the intercostal muscles of the chest wall play an essential role by generating, under the control of the central nervous system, the pumping action on the lung. The muscles expand and contract the internal space of the thorax, the bony framework of which is formed by the ribs and the thoracic vertebrae. The contribution of the lung and chest wall (ribs and muscles) to respiration is described below in The mechanics of breathing. The blood, as a carrier for the gases, and the circulatory system (i.e., the heart and the blood vessels) are mandatory elements of a working respiratory system (voir blood cardiovascular system).


                      Déclarations éthiques

                      Intérêts concurrents

                      Although it is not directly related to this manuscript, O.J.L.R. and J.M.P. are co-inventors on a patent (WO/2017/106932) and are co-founders and shareholders of Mogrify Ltd., a cell therapy company. X.L., J.P.T. and J.M.P. are co-inventors on two provisional patent applications (application numbers: 2020904338 and 2020904340) filed by Monash University in relation to the generation of iBlastoids and derivation of stem cell lines from iBlastoids. The other authors declare no competing interests.


                      Animal Data Is Not Reliable for Human Health Research (Op-Ed)

                      Theodora Capaldo is president of the New England Anti-Vivisection Society. Founded in 1895, NEAVS is a Boston-based, national animal advocacy organization dedicated to ending the use of animals in research, testing and science education. Through research, outreach, education, legislation, and policy change, NEAVS advocates for replacing animals with modern alternatives that are ethically, humanely and scientifically superior. Capaldo contributed this article to Live Science's Expert Voices: Op-Ed & Insights.

                      Last month, the National Institutes of Health (NIH) announced in the journal Nature that it will ask grant applicants to use both male and female animals in biomedical research. Researchers have used mostly males due to the belief that hormone cycles impact data, an assumption now disproven.

                      The piece &mdash written by Janine Clayton, director of the NIH's Office of Research on Women's Health, and NIH Director Francis Collins &mdash states that "the overreliance on male animals and cells in preclinical research obscures key sex differences that could guide clinical studies." It goes on to explain how biological sex differences impact disease and drug effects in men and women differently and the adverse consequences of relying on research data mainly from male animals.

                      Though the statements are well intended, the NIH is short in its vision to correct these problems by including female animals in research. Even with added data from female animals, there is no reason to believe the research will be any more applicable to humans.

                      Instead of attempting to fix a permanently broken animal-based system, NIH should devote its resources to a new, modern and nonanimal research paradigm. [Should Animals Be Used in Laboratory Testing? (Op-Ed )]

                      Many drugs that appear safe and effective in animals fail in humans, or cause significant harm, and even death. A 2004 study from the U.S. Food and Drug Administration found that 92 percent of drugs entering clinical trials following animal testing fail to be approved. Of those approved, half are withdrawn or relabeled due to severe or lethal adverse effects not detected during animal tests.

                      The NIH policy announcement also goes on to suggest "inadequate inclusion of female cells and animals in experiments and inadequate analysis of data by sex may well contribute to the troubling rise of irreproducibility in preclinical biomedical research." However, it ignores the more basic flaw in research: the chasm between data from animal studies and successfully using that data to benefit humans.

                      Before examining the data, consider the logic. Mice or other animals in labs are not little people. In 2011, the Institute of Medicine concluded there was no current need for chimpanzees in biomedical research. The NIH responded by retiring 90 percent of its chimpanzees. If humans' closest relative &mdash humans and chimpanzees share up to 98 percent of their genes &mdash is not useful for human research, why would any other species be? There are too many variables in anatomy, gene expression, metabolism, immune functioning, etc. among species to safely and predictably extrapolate data.

                      The evidence against using animals as models for humans is striking. Here are just a few examples:

                      • A 2008 study in the journal Alternatives to Laboratory Animals showed that more than 80 HIV/AIDS vaccines successful in nonhuman primates failed in human trials.
                      • According to a 2004 study in the journal Stroke, more than 4,000 studies report efficacy of more than 700 treatments of stroke in animal models. Yet none of the approximately 150 of these treatments tested in humans showed clinical benefit, as reported in a 2005 paper in the International Journal of Neuroprotection and Neuroregeneration.
                      • Drugs intended to reduce inflammation in critically ill patients, previously tested in mice, failed in nearly 150 human critical trials according to a 2013 study in Actes de l'Académie nationale des sciences.

                      The list goes on and on (visit the New England Anti-Vivisection Society (NEAVS) website for more). Along with the evidence, more and more experts are acknowledging the inherent limitations and flaws of using animals:

                      "We have moved away from studying human disease in humans … We all drank the Kool-Aid on that one, me included … The problem is that it hasn't worked, and it's time we stopped dancing around the problem … We need to refocus and adapt new methodologies for use in humans to understand disease biology in humans," said former NIH Director Dr. Elias Zerhouni in the June 21, 2013 NIH Record.

                      The U.S. National Academy of Sciences and the National Research Council published a report in 2007 in The National Academies Press calling for a change in the system for evaluating medications, away from animal tests toward in vitro, alternative methods. Animal use diverts limited resources away from modern developments that will better lead to real breakthroughs.

                      Researchers are genetically engineering animals to be more humanlike, even though our closest genetic relative has been declared no longer needed for biomedical research. [What's Genetic Engineering? ]

                      Why not shift funding to promising animal-free technologies? What other areas of science remain stuck in a model developed more than 100 years ago? To be valid, science must be predictive. To be reliable, it must be consistent. Animal data is neither (e.g., toxicity testing in other species is about as likely as a coin toss in predicting the effect in humans).

                      The sad truth is, biomedical advancement would be happening in a more timely, cost-efficient, humane and humanly beneficial manner if we would just bite the bullet, end status-quo research, and commit to the new and promising technologies that are either already at our fingertips, or at least within our reach.

                      News of alternatives to animal use makes headlines daily &mdash renewing faith in what science can and will do once it sets its priorities. For instance, new "organs-on-a-chip" nonanimal technology, recently developed at Harvard University, allows scientists to observe the effects of toxins or drugs. EpiDerm, derived from cultured human skin cells, is more accurate than animal tests in identifying skin irritants. In a study, cited in a 2012 International Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences paper, it correctly detected chemicals that irritate human skin, while tests on rabbits were wrong 40 percent of the time. (For more examples, NEAVS maintains a blog on the latest developments.)

                      As researchers learn more about biological sex differences, it becomes even more problematic &mdash and unscientific &mdash to rely on data derived from different species. Ignoring the unique female genetic makeup is shoddy science, and must be rectified. But ignoring the even more profound differences between species and issuing a fleeting directive to use animals of both sexes is no solution.

                      To bring more attention to this issue, NEAVS and its affiliate the American Fund for Alternatives to Animal Research (AFAAR) awarded the Fellowship Grant for Alternatives to Animal Research in Women's Health and Sex Differences to a woman interested in developing, validating or using alternatives to animal methods in the investigation of women's health or sex differences. The postdoctoral project advances science, adds another argument against the use of animals for biomedical testing, and supports budding scientists committed to new and better research.

                      We are in an age of personalized medicine, and sex variability needs prominent consideration. But it is folly to continue our dependency on other species as models for humans. Only by bringing the study of women to a focus equivalent to that of men, accompanied with leaving animal models behind, can the medical breakthroughs we all await be realized.

                      Follow all of the Expert Voices issues and debates &mdash and become part of the discussion &mdash on Facebook, Twitter and Google +. The views expressed are those of the author and do not necessarily reflect the views of the publisher. This version of the article was originally published on Live Science.


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