Structure of 2-Methyl-5,6,7-triphenyl-6,7-dihydropyrazolo[2,3-\u3cem\u3ea\u3c/em\u3e]pyrimidine

C25H21N3, Mr = 363.46, monoclinic, P21/n, a = 9.245 (2), b = 23.502 (5), c = 9.340 (2) Å, β= 103.50(3)°, V=1973.3(2) Å3, Z=4, Dx= 1.220 (2) g cm-3, λ (Mo Kα )= 0.71069 Å, μ = 0.068 cm-1, F(000) = 768, T= 292 K, R = 0.091 for 1442 unique observed reflections. The dihydropyrimidine ring adopts a distorted sofa conformation. The aryl substituents on the saturated C atoms have an axial orientation

Синтез 7-арил-6,7-дигідротетразоло[1,5-a]піримідин-5(4H)-онів

Arylmethyliden derivatives of 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione; Meldrum`s acid; 6,7-dihydro-7-aryltetrazolo [1,5-a]pyrimidin-5(4H)-ones; synthesis; pharmacological activityCyclocondensations of 1H-tetrazol-5-amine with methylcinnamates, arylmethyliden malonic acids and arylmethyliden derivatives of 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione (Meldrum`s acid) proceed regioselectively and lead to formation of 7-aryl-6,7-dyhidrotetrazolo[1,5-a]pyrimidin-5(4H)-ones. The direction of cyclization corresponds to the interaction of the carbon atom in β-position of the unsaturated carbonyl compounds with the endocyclic nitrogen atom and the carbonyl group with amino group in the aminoazole molecule. Compounds of the isomeric structure in any of the experiments have been not identified. The structures and composition of the newly synthesized tetrazolo[1,5-a]pyrimidin-5(4H)-ones have been confirmed by elemental analysis, infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance on protones (1H NMR) and mass spectra data. Virtual screening of 7-aryl-6,7-dihydrotetrazolo[1,5-a]pyrimidin-5(4H)-ones carried out using the PASS programme for 780 types of the pharmacological action has demonstrated that it is expedient to test these compounds by their analgesic and anti-inflammatory activity, as well as as potential agents for the treatment of heart failure.Циклоконденсации 1Н-тетразол-5-амина с метилциннаматами, арилметилиденмалоновыми кислотами и арилметилиденпроизводными 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-диона (кислоты Мельдрума) происходят региоселективно и приводят к образованию 7-арил-6,7-дигидротетразоло[1,5-a]пиримидин- 5(4Н)-онов. Направленность формирования пиримидинового кольца соответствует взаимодействию атома углерода, находящегося в β-положении ненасыщенного карбонильного соединения, с эндоциклическим атомом азота, а карбонильной группы – с аминогруппой в молекуле аминоазола. Соединения изомерного строения ни в одном из экспериментов не выявлены. Состав и строение впервые синтезированных тетразоло[1,5-a]пиримидин-5(4Н)-онов доказаны при помощи элементного анализа, инфракрасной спектроскопии (ИК), ядерного магнитного резонанса на протонах (ЯМР 1Н) и массспектрометрии. Виртуальный скрининг полученных 7-арил-6,7-дигидротетразоло[1,5-a]пиримидин-5(4Н)-онов, проведенный с использованием программы PASS по 780 видам фармакологического действия, показал, что эти соединения целесообразно тестировать по показателям анальгетической и противовоспалительной активности, а также как потенциальные средства для лечения сердечной недостаточности.Циклоконденсації 1Н-тетразол-5-аміну з метилцинаматами, арилметиліденмалоновими кислотами та арилметиліденпохідними 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діону (кислоти Мельдрума) відбуваються регіоселективно та приводять до утворення 7-арил-6,7-дигідротетразоло[1,5-a]піримідин-5(4Н)-онів.Направленість формування піримідинового кільця відповідає взаємодії атома карбону у β-положенні ненасиченої карбонільної сполуки з ендоциклічним атомом нітрогену, а карбонільної групи – з аміногрупою в молекулі аміноазолу. Сполук ізомерної будови в жодному з експериментів не виявлено. Склад та будову вперше синтезованих тетразоло[1,5-a]піримідин-5(4Н)-онів доведено за допомогою елементного аналізу, інфрачервоної спектроскопії (ІЧ), ядерного магнітного резонансу на протонах (ЯМР 1Н) та мас-спектрометрії. Віртуальний скринінг 7-арил-6,7-дигідротетразоло[1,5-a]піримідин-5(4Н)-онів, проведений із використанням програми PASS за 780 видами фармакологічної дії, засвідчив, що ці сполуки доцільно тестувати за показниками аналгетичної активності, а також як потенційні засоби для лікування серцевої недостатності

Observation of Macroscopic Structural Fluctuations in bcc Solid 4He

We report neutron diffraction studies of low density bcc and hcp solid 4He. In the bcc phase, we observed a continuous dynamical behaviour involving macroscopic structural changes of the solid. The dynamical behaviour takes place in a cell full of solid, and therefore represents a solidsolid transformation. The structural changes are consistent with a gradual rotation of macroscopic grains separated by low angle grain boundaries. We suggest that these changes are triggered by random momentary vibrations of the experimental system. An analysis of Laue diffraction patterns indicates that in some cases these structural changes, once initiated by a momentary impulse, seem to proceed at a constant rate over times approaching an hour. The energy associated with these macroscopic changes appears to be on the order of kT. Under similar conditions (temperature and pressure), these effects were absent in the hcp phase.Comment: 14 pages, 6 figure, accepted for PR

Хімічні властивості 3-(5-аміно-1Н-1,2,4-триазол-1-іл)- та 3-(2-аміно-1Н-бензо[d]імідазол-1-іл)-3-фенілпропангідразидів

Reactions of 3-(5-amino-1H-1,2,4-triazol-1-yl)- and 3-(2-amіno-1H-benzo[d]іmіdazol-1-yl)-3-phenylpropanehydrazides with carbonyl electrophiles such as acetylacetone, aromatic and heterocyclic aldehydes in the alcoholic medium complete by formation of the corresponding hydrazones as a E-geometric isomers and s-trans/cis conformers with respect to the amide bond. In more severe conditions elimination of hydrazone fragments and retrocondensation of aminoazolophenylpropionyl residues in dihydroazolopyrimidinones have been observed.The composition and structure of the hydrazones synthesized for the first time have been proven by data of elemental analysis, infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance on protones (1H NMR) and mass spectra.Virtual screening of the substances obtained carried out by using the PASS programme for 780 types of pharmacological action has shown that these compounds are advisable to test for the presence of their antibacterial and fungicidal properties. However, the experimental evaluation of the antimicrobial activity of N1-ylidene derivatives of 3-phenylpropanehydrazides performed on five museum strains of test cultures has revealed a weak activity against Staphylococcus aureus only in 3-(5-amіno-1H-1,2,4-triazol-1-yl)-N1 benzilіdene-3-phenylpropanehydrazide.Реакции 3-(5-амино-1Н-1,2,4-триазол-1-ил)- и 3-(2-амино-1Н бензо[d]имидазол-1-ил)-3-фенилпропангидразидов с карбонильными электрофилами – ацетилацетоном, ароматическими и гетероциклическими альдегидами в спиртовой среде завершаются образованием соответствующих гидразонов в виде Е-геометрических изомеров и s-trans/cis конформеров по отношению к амидной связи. В более жестких условиях происходит элиминирование гидразонных фрагментов и ретроконденсация аминоазолофенилпропионильных остатков в дигидроазолопиримидиноны. Состав и строение впервые синтезированных гидразонов доказано с помощью элементного анализа, инфракрасной спектроскопии (ИК), ядерного магнитного резонанса на протонах (ЯМР 1Н) и масс-спектрометрии. Виртуальный скрининг полученных веществ, проведенный с использованием программы PASS по 780 видам фармакологического действия, показал, что эти соединения целесообразно тестировать на наличие у них антибактериальных и фунгицидных свойств. Однако экспериментальная оценка антимикробной активности N1-илиденовых производных 3-фенилпропангидразидов, проведенная на пяти музейных штаммах тест-культур, обнаружила слабую активность относительно Staphylococcus aureus только у 3-(5-амино-1Н-1,2,4-триазол-1-ил)-N1-бензилиден-3 фенилпропангидразида.Реакції 3-(5-аміно-1Н-1,2,4-триазол-1-іл)- та 3-(2-аміно-1Н-бензо[d]імідазол-1-іл)-3-фенілпропангідразидів з карбонільними електрофілами – ацетилацетоном, ароматичними та гетероциклічними альдегідами у спиртовому середовищі завершуються утворенням відповідних гідразонів у вигляді Е-геометричних ізомерів і s-trans/cis конформерів по відношенню до амідного зв’язку. В більш жорстких умовах відбувається елімінування гідразонних фрагментів та ретроконденсація аміноазолофенілпропіонільних залишків у дигідроазолопіримідинони. Склад та будову вперше синтезованих гідразонів доведено за допомогою елементного аналізу, інфрачервоної спектроскопії (ІЧ), ядерного магнітного резонансу на протонах (ЯМР 1Н) та мас-спектрометрії. Віртуальний скринінг одержаних речовин, проведений із використанням програми PASS за 780 видами фармакологічної дії, засвідчив, що ці сполуки доцільно тестувати на наявність у них антибактеріальних та фунгіцидних властивостей. Однак експериментальна оцінка антимікробної активності N1-іліденових похідних 3-фенілпропангідразидів, проведена на п’яти музейних штамах тест-культур, виявила слабку активність відносно Staphylococcus aureus лише у 3-(5-аміно-1Н-1,2,4-триазол-1-іл)-N1-бензиліден-3-фенілпропангідразиду

Доміно-реакції ізатинів з 5-амінопіразолами та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діоном

Aim. To determine the direction of the interaction of isatins with 5-amino-pyrazoles and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione under different conditions.Results and discussion. The domino-reactions of isatins, 5-aminopyrazoles and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione (Meldrum’s acid) in the alcoholic medium are completed by formation of a mixture of pyrazolo[3,4-b]pyridine-4-spiroindolinones and 3-(5-aminopyrazol-3-yl)-3-hydroxy-2-oxindolines with the predominant content of spiro compounds. 3-(5-Aminopyrazol-4-yl)-3-hydroxy-2-oxindolines may turn into pyrazolo[3,4-b]pyridine-4-spiroindolinones very slowly only as a result of retrograde fragmentation to isatin and aminopyrazole in the presence of Meldrum’s acid.Experimental part. The mixtures of pyrazolo[3,4-b]pyridine-4-spiroindolinones and 3-(5-aminopyrazol-3-yl)-3-hydroxy-2-oxindolines separated by crystallization were obtained by boiling in methanol of the equimolar quantity of isatins, 5-aminopyrazoles and Meldrum’s acids. The yield for spiro compounds is 26-82 %, and for 3-(5-aminopyrazole-3-yl)-3-hydroxy-2-oxindolines it is 5-23 %. The transformation of the latter into the spiro compound in the presence of Meldrum’s acid occurs with prolonged boiling in the alcoholic medium and is accompanied with extremely low yields. The structure of all compounds synthesized has been proven by 1H NMR, mass spectra and elemental analysis.Conclusions. It has been found that in the three-component reactions of isatins, 5-aminopyrazoles and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione there are two competing directions of the interaction of isatin with nucleophiles. One of them is the nucleophilic addition of the C4 reaction center of aminopyrazole to the carbonyl group of isatin, which results in 3-(5-aminopyrazol-4-yl)-3-hydroxy-2-oxidolines. Another one is the Knoevenagel condensation of isatin with dioxane-4,6-dione – a domino process that starts formation of the predominant reaction products – pyrazolo[3,4-b]pyridine-4-spiroindolinones.Цель работы – установить направленность взаимодействия изатинов с 5-аминопиразолами и 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионом в разных условиях.Результаты и их обсуждение. Домино-реакции изатинов, 5-аминопиразолов и 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-диона (кислоты Мельдрума) в спиртовой среде завершаются образованием смесей пиразоло[3,4-b]пиридин-4-спироиндолинонов и 3-(5-аминопиразол-3-ил)-3-гидрокси-2-оксиндолинов с преобладающим содержанием спиро-соединений. 3-(5-Аминопиразол-4-ил)-3-гидрокси-2-оксиндолины лишь в результате ретрораспада на исходные изатин и аминопиразол в присутствии кислоты Мельдрума могут очень медленно с низкими выходами превращаться в пиразоло[3,4-b]пиридин-4-спироиндолиноны.Экспериментальная часть. Кипячением в метаноле эквимольных количеств изатинов, 5-аминопиразолов и кислоты Мельдрума получены смеси пиразоло[3,4-b]пиридин-4-спироиндолинонов и 3-(5-аминопиразол-3-ил)-3-гидрокси-2-оксиндолинов, которые разделены кристаллизацией. Выход спиро-соединений составляет 26-82 %, а 3-(5-аминопиразол-3-ил)-3-гидрокси-2-оксиндолинов – 5-23 %. Превращение последних в присутствии кислоты Мельдрума в спиро-соединения происходит при длительном кипячении в спиртовой среде и сопровождается крайне низкими выходами. Строение и состав всех синтезированных соединений доказаны данными ЯМР 1Н, масс-спектров и элементным анализом.Выводы. Установлено, что в трехкомпонентных реакциях изатинов, 5-аминопиразолов и 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-диона реализуются два конкурирующих направления взаимодействия изатина с нуклеофилами. Одно из них – нуклеофильное присоединение С4 реакционного центра аминопиразола к карбонильной группе изатина приводит к 3-(5-аминопиразол-4-ил)-3-гидрокси-2-оксиндолинам. А второе – конденсация изатина с диоксан-4,6-дионом по Кневенагелю инициирует домино-процесс, который завершается образованием основных продуктов реакции – пиразоло[3,4-b]пиридин-4-спироиндолинонов.Мета роботи – встановити направленість взаємодії ізатинів з 5-амінопіразолами та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діоном у різних умовах.Результати та їх обговорення. Доміно-реакції ізатинів, 5-амінопіразолів та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діону (кислоти Мельдрума) у спиртовому середовищі завершуються утворенням суміші піразоло[3,4-b]піридин-4-спіроіндолінонів та 3-(5-амінопіразол-3-іл)-3-гідрокси-2-оксіндолінів з переважним вмістом спіро-сполук. 3-(5-Амінопіразол-4-іл)-3-гідрокси-2-оксіндоліни лише в результаті ретророзпаду на вихідні ізатин та амінопіразол у присутності кислоти Мельдрума можуть дуже повільно з низькими виходами перетворюватися на піразоло[3,4-b]піридин-4-спіроіндолінони.Експериментальна частина. Кип’ятінням у метанолі еквімольних кількостей ізатинів, 5-амінопіразолів та кислоти Мельдрума одержано суміші піразоло[3,4-b]піридин-4-спіроіндолінонів та 3-(5-амінопіразол-3-іл)-3-гідрокси-2-оксіндолінів, які розділені кристалізацією. Вихід спіро-сполук складає 26-82 %, а 3-(5-амінопіразол-3-іл)-3-гідрокси-2-оксіндолінів – 5-23 %. Перетворення останніх у присутності кислоти Мельдрума на спіро-сполуки відбувається при тривалому кип’ятінні у спиртовому середовищі і супроводжується вкрай низькими виходами. Структуру і склад усіх синтезованих сполук доведено даними ЯМР 1Н, мас-спектрів і елементним аналізом.Висновки. Встановлено, що у трикомпонентних реакціях ізатинів, 5-амінопіразолів і 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діону реалізуються два конкуруючих напрямки взаємодії ізатину з нуклеофілами. Один з них – нуклеофільне приєднання С4 реакційного центра амінопіразолу до карбонільної групи ізатину приводить до 3-(5-амінопіразол-4-іл)-3-гідрокси-2-оксіндолінів. А інший – конденсація ізатину з діоксан-4,6-діоном за Кньовенагелем започатковує доміно-процес, який завершується утворенням переважних продуктів реакції – піразоло[3,4-b]піридин-4-спіроіндолінонів

Доміно-реакції 3-метил-5-амінопіразолу з 1-феніл-3-(4-алкоксифеніл)піразол-4-карбальдегідами та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діоном

Aim. To synthesize 1-phenyl-3-(4-alkoxyphenyl)pyrazole-4-carbaldehydes and determine the direction of their interaction in the three-component condensation with 3-methyl-5-aminopyrazole and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione.Results and discussion. A series of 1-phenyl-3-(4-alkoxyphenyl)pyrazole-4-carbaldehydes was synthesized from arylhydrazone by the Vilsmeier–Haak reaction. The domino-reactions of these aldehydes with 3-methyl-5-aminopyrazole and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione lead to pyrazolo[3,4-b]pyridone systems.Experimental part. The synthesis of 1-phenyl-3-(4-alkoxyphenyl)pyrazole-4-carbaldehyde was carried out by formylation of arylhydrazones under the conditions of the Vilsmeier–Haack reaction with the yield of 55 – 88 %. Refluxing in 2-propanol equimolar amounts of these aldehydes, 3-methyl-5-aminopyrazole and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione gave 3-methyl-4-(1',3'-diarylpyrazol-4'-yl)tetrahydropyrazolo[3,4-b]pyridin-6-ones with the yield of 48 – 75 %. The structure and composition of all substances synthesized were proven by 1H NMR, IR-spectra and elemental analysis.Conclusions. It has been found that the reactions of 1,3-diaryl substituted pyrazole-4-carbaldehydes with 3-methyl-5-aminopyrazole and 2,2-dimethyl-1,3-dioxane-4,6-dione are regioselective and lead to the formation of pyrazolo[3,4-b]pyridone systems. This orientation of the process corresponds to the interaction of the β-carbon atom of the probable intermediate, which is formed at the first stage of the reaction from dioxandione and aldehyde, with the carbon nucleophilic center in the aminoazole molecule, and then the exocyclic amino group in the heterylamine attacks the C=O group in the dioxane-4,6-dione fragment.Цель. Синтезировать 1-фенил-3-(4-алкоксифенил)пиразол-4-карбальдегиды и установить направленность их взаимодействия в трехкомпонентной конденсации с 3-метил-5-аминопиразолом и 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионом.Результаты и их обсуждение. Формилированием арилгидразонов по Вильсмейеру–Хааку синтезирован ряд 1-фенил-3-(4-алкоксифенил)пиразол-4-карбальдегидов. Домино-реакции этих альдегидов с 3-метил-5-амино­пиразолом и 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-дионом завершаются образованием пиразоло[3,4-b]-пиридоновых систем.Экспериментальная часть. Синтез 1-фенил-3-(4-алкоксифенил)­пира­зол-4-карбальдегидов осуществлен  формилированием арилгидразонов в условиях реакции Вильсмейера–Хаака с выходом 55 – 88 %. Кипячением в 2-пропаноле эквимолярных количеств этих альдегидов, 3-метил-5-аминопиразола и 2,2-диметил-1,3-диоксан-4,6-диона получены 3-метил-4-(1′,3′-диарилпиразол-4′-ил)тетрагидропиразоло[3,4-b]пиридин-6-оны. Выход целевых соединений – 48 – 75 %. Строение и состав всех синтезированных веществ доказаны данными 1Н ЯМР-, ИК-спектров и элементным анализом.Выводы. Установлено, что реакции 1,3-диарилзамещенных пиразол-4-карбальдегидов с 3-метил- 5-аминопиразолом и 2,2‑диметил-1,3-диоксан-4,6-дионом региоселективны и завершаются образованием 3,4-пиразоло[3,4-b]пиридоновых систем. Такая направленность процесса отвечает взаимодействию β-углеродного атома возможного интермедиата, образующегося на первой стадии из диоксандиона и альдегида, с углеродным нуклеофильным центром в молекуле аминоазола, а атома углерода С=О группы диоксан-4,6-диона – с экзоциклической аминогруппой гетериламина. Received: 13.01.2019Revised: 31.01.2020Accepted: 27.02.2020Мета. Синтезувати 1-феніл-3-(4-алкоксифеніл)піразол-4-карбальдегіди і встановити направленість їх взаємодії у трикомпонентній конденсації з 3-метил-5-амінопіразолом та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діоном.Результати та їх обговорення. Синтезовано ряд 1-феніл-3-(4-алкоксифеніл)піразол-4-карбальдегідів формілюванням арилгідразонів за Вільсмейером–Хааком. Доміно-реакції цих альдегідів з 3-метил-5-амінопіразолом та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діоном завершуються утворенням піразоло[3,4-b]піридонових систем.Експериментальна частина. Синтез 1-феніл-3-(4-алкоксифеніл)піразол-4-карбальдегідів здійснено формілюванням арилгідразонів в умовах реакції Вільсмейера–Хаака з виходом 55 – 88 %. Кип’ятінням у 2-пропанолі суміші еквімольних кількостей цих альдегідів, 3-метил-5-амінопіразолу та 2,2-диметил-1,3-діоксан-4,6-діону одержано 3-метил-4-(1',3'-діарилпіразол-4'-іл)тетрагідропіразоло[3,4-b]піридин-6-они. Вихід цільових сполук – 48 – 75 %. Структуру і склад усіх синтезованих речовин доведено даними 1Н ЯМР-, ІЧ-спектрів та елементним аналізом.Висновки. Встановлено, що реакції 1,3-діарилзаміщених піразол-4-карбальдегідів з 3-метил-5-амінопіразолом та 2,2‑диметил-1,3-діоксан-4,6-діоном є регіоселективними і завершуються утворенням виключно 3,4-піразоло[3,4-b]-піридин-6-онових систем. Така направленість процесу відповідає взаємодії β-вуглецевого атома ймовірного інтермедіату, який утворюється на першій стадії з діоксандіону та альдегіду, з вуглецевим нуклеофільним центром у молекулі аміноазолу, а атома вуглецю С=О групи діоксан-4,6-діону – з екзоциклічною аміногрупою гетериламіну. Received: 13.01.2019Revised: 31.01.2020Accepted: 27.02.202

Transcriptional Regulation of VEGF-A by the Unfolded Protein Response Pathway

BACKGROUND: Angiogenesis is crucial to many physiological and pathological processes including development and cancer cell survival. Vascular endothelial growth factor-A (VEGFA) is the predominant mediator of angiogenesis in the VEGF family. During development, adverse environmental conditions like nutrient deprivation, hypoxia and increased protein secretion occur. IRE1alpha, PERK, and ATF6alpha, master regulators of the unfolded protein response (UPR), are activated under these conditions and are proposed to have a role in mediating angiogenesis. PRINCIPAL FINDINGS: Here we show that IRE1alpha, PERK, and ATF6alpha powerfully regulate VEGFA mRNA expression under various stress conditions. In Ire1alpha(-/-) and Perk(-/-) mouse embryonic fibroblasts and ATF6alpha-knockdown HepG2 cells, induction of VEGFA mRNA by endoplasmic reticulum stress is attenuated as compared to control cells. Embryonic lethality of Ire1alpha-/- mice is due to the lack of VEGFA induction in labyrinthine trophoblast cells of the developing placenta. Rescue of IRE1alpha and PERK in Ire1alpha(-/-) and Perk(-/-) cells respectively, prevents VEGFA mRNA attenuation. We further report that the induction of VEGFA by IRE1alpha, PERK and ATF6 involves activation of transcription factors, spliced-XBP-1, ATF4 and cleaved ATF6 respectively. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Our results reveal that the IRE1alpha-XBP-1, PERK-ATF4, and ATF6alpha pathways constitute novel upstream regulatory pathways of angiogenesis by modulating VEGF transcription. Activation of these pathways helps the rapidly growing cells to obtain sufficient nutrients and growth factors for their survival under the prevailing hostile environmental conditions. These results establish an important role of the UPR in angiogenesis

Coriolis Effect in Optics: Unified Geometric Phase and Spin-Hall Effect

We examine the spin-orbit coupling effects that appear when a wave carrying intrinsic angular momentum interacts with a medium. The Berry phase is shown to be a manifestation of the Coriolis effect in a non-inertial reference frame attached to the wave. In the most general case, when both the direction of propagation and the state of the wave are varied, the phase is given by a simple expression that unifies the spin redirection Berry phase and the Pancharatnam--Berry phase. The theory is supported by the experiment demonstrating the spin-orbit coupling of electromagnetic waves via a surface plasmon nano-structure. The measurements verify the unified geometric phase, demonstrated by the observed polarization-dependent shift (spin-Hall effect) of the waves.Comment: 4 pages, 3 figure

Some Experiments on the influence of Problem Hardness in Morphological Development based Learning of Neural Controllers

Natural beings undergo a morphological development process of their bodies while they are learning and adapting to the environments they face from infancy to adulthood. In fact, this is the period where the most important learning pro-cesses, those that will support learning as adults, will take place. However, in artificial systems, this interaction between morphological development and learning, and its possible advantages, have seldom been considered. In this line, this paper seeks to provide some insights into how morphological development can be harnessed in order to facilitate learning in em-bodied systems facing tasks or domains that are hard to learn. In particular, here we will concentrate on whether morphological development can really provide any advantage when learning complex tasks and whether its relevance towards learning in-creases as tasks become harder. To this end, we present the results of some initial experiments on the application of morpho-logical development to learning to walk in three cases, that of a quadruped, a hexapod and that of an octopod. These results seem to confirm that as task learning difficulty increases the application of morphological development to learning becomes more advantageous.Comment: 10 pages, 4 figure

Morphological communication: exploiting coupled dynamics in a complex mechanical structure to achieve locomotion

Traditional engineering approaches strive to avoid, or actively suppress, nonlinear dynamic coupling among components. Biological systems, in contrast, are often rife with these dynamics. Could there be, in some cases, a benefit to high degrees of dynamical coupling? Here we present a distributed robotic control scheme inspired by the biological phenomenon of tensegrity-based mechanotransduction. This emergence of morphology-as-information-conduit or ‘morphological communication’, enabled by time-sensitive spiking neural networks, presents a new paradigm for the decentralized control of large, coupled, modular systems. These results significantly bolster, both in magnitude and in form, the idea of morphological computation in robotic control. Furthermore, they lend further credence to ideas of embodied anatomical computation in biological systems, on scales ranging from cellular structures up to the tendinous networks of the human hand