No Campus com Helder Coelho

Como o cérebro calcula

Helder Coelho

A descoberta do Global Positioning System (GPS) do nosso cérebro, feita por John O´Keefe e pelos seus alunos de doutoramento, o casal Edvard e May-Britt Moser (e que lhes permitiu ganhar, os três, o prémio Nobel da Fisiologia ou Medicina de 2014), explicou como conhecemos onde estamos e somos capazes de navegar de um lado para o outro. Finalmente, um dos problemas que ocupara filósofos e cientistas, ao longo de séculos, foi resolvido. Falta ainda encontrar o porquê dos doentes de Alzheimer serem incapazes de reconhecer o ambiente (sala, rua, paisagem) que os cerca.

Foram necessárias duas partes para quebrar este quebra-cabeças: em 1971, O´Keefe mostrou que um conjunto de células neuronais tornava-se ativo quando um rato estava num lugar de um quarto, e um conjunto diferente ficava ativo quando o rato ia para um lugar diferente. Estas células localizadas no hipocampo (área do cérebro associada à memória) foram chamadas place cells (células de lugar) e constituem um mapa. Em 2005, o casal Moser encontrou a outra parte do cérebro onde se localiza a carta náutica, as grid cells (células de grelha) no córtex entorrinal, as quais são parecidas às linhas de longitude e latitude, as quais funcionam como o mecanismo neuronal para julgar uma distância e navegar. A combinação destes dois tipos de células constitui o nosso GPS interno, ou seja a nossa memória espacial. Nós, e os outros animais, criamos representações do mundo externo, dentro do nosso cérebro, e esta descoberta foi reconhecida como um avanço espetacular da ciência cognitiva.

Onde estou? Para onde vou? As células do lugar ajudam-nos a cartografar (guiar) as nossas viagens no mundo, e constituem uma espécie de andaime espaço/temporal/cerebral que suporta a memória autobiográfica. Como o cérebro computa? Não é com Java, mas com um outro tipo de linguagem ainda a descobrir. O caminho para a compreensão dos códigos neuronais da cognição está aberto, e o desafio está lançado simultaneamente à Biologia, à Ciência da Computação e à Filosofia.

Como é que o cérebro gera o comportamento? Vejamos então como os cientistas raciocinaram. Um modo de conhecer a resposta consistia em ligar a atividade daquelas células com o nosso comportamento e o dos animais. O sentido do lugar exigia que se respondesse à questão: quanto do hipocampo seria necessário cortar para que um rato não pudesse se lembrar dos seus novos ambientes envolventes? Seria o hipocampo homogéneo?  Os cientistas descobriram que um dos lados do hipocampo era mais importante, para a memória espacial, do que o outro, ou seja era importante revelar a anatomia daquela parte do cérebro, e em detalhe, para compreender a função cerebral subjacente.

Em 1996, o casal conseguiu dois pós-doutoramentos em Trondheim, um lugar universitário sossegado na Noruega. Obtiveram o apoio financeiro da CEE e da Noruega, e os resultados começaram a surgir. A sua atenção focou-se na descrição do sinal das células de lugar, no hipocampo, e em como os sinais se propagavam fisicamente através dessa área. Adotaram a técnica experimental habitual. O rato (com elétrodos) ia de um lugar para outro, os neurónios disparavam, e formava-se um padrão hexagonal no ecrã do computador. Descobriram que a informação, que ia para as células de lugar, vinha do córtex entorrinal. Ninguém havia prestado atenção a esta área, em parte porque o seu acesso era difícil e porque uma câmara estava perto. Pediram ajuda a um colega de neuroanatomia, e repetiram várias vezes as experiências. Uma surpresa intrigou-os: havia um padrão (rede hexagonal) no ecrã, que não compreendiam, nomeadamente a simplicidade e a regularidade. Era a representação do espaço na linguagem do cérebro, o código. A descoberta foi publicada na revista "Nature" em 2005.

As células de grelha, do cérebro dos ratos, passaram a ser o alvo da observação. O padrão de disparo das células permanecia constante, não dependendo da velocidade e direção do animal. E, havia algo diferente quando se comparava com as células de lugar: se o ambiente mudasse um pouco (a cor das paredes), a taxa de disparo mudava, mas no caso das células de grelha a taxa ficava inalterável. Descobriram também que as diferentes células do córtex geravam muitos tipos diferentes de grelhas, e que se arranjavam de acordo com uma regra matemática precisa. Curiosamente, as células que geravam as grelhas pequenas, com espaço estreito, estavam no topo do córtex, e as que geravam grandes grelhas na parte debaixo do córtex. E, as células que faziam grelhas com o mesmo tamanho e orientação pareciam agrupar-se em módulos.

Este género de novidades, ligando o cérebro, a memória e a localização, já tinham perturbado os filósofos da Antiga Grécia, quando pretendiam memorizar um longo discurso, pois recorriam a mnemónicas, a disposição de um edifício ou uma rua ligada a marcas (referências) mentais para ativar secções da memória. No século 20, os comportamentalistas colocaram como hipótese que os animais tivessem um mapa abstrato do espaço, no interior do cérebro, e agora as células de grelha provaram que havia algo na mente para a resolução espacial e que poupava energia.

Helder Coelho, professor do Departamento de Informática de Ciências
Homenagem a Helena Iglésias Pereira

“Lena, partiste, mas estarás sempre presente no nosso coração.” Artigo da autoria de Maria Antónia Turkman, professora do DEIO Ciências ULisboa.

Helena Maria Iglésias Pereira, professora do Departamento de Estatística e Investigação Operacional (DEIO), faleceu dia 14 de janeiro. A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa lamenta profundamente o triste acontecimento, apresentando as condolências aos familiares, amigos e colegas de Helena Maria Iglésias Pereira.

Pormenor da impressão artística do processo de fusão da galáxia NGC 6240

A mais detalhada imagem do material envolvendo dois buracos negros supermassivos numa galáxia em processo de fusão foi obtida com a colaboração de um antigo aluno da Faculdade e atualmente investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, e que em 2019 colaborou também na produção da primeira imagem de um buraco negro.

A cientista Maria Elvira Callapez escreve sobre a problemática dos plásticos: “Os plásticos não são inimigos, pelo contrário, serão cada vez mais o material para todos os usos. Parece irrealista tentar viver, um dia que seja, sem plásticos ou outros sintéticos, sendo que, por exemplo, o dilema “papel ou plástico” perdurará…”.

Carlos Lopes e Margarida Amaral

Um estudo coordenado pelo BioISI abre novos horizontes para a doença crónica obstrutiva pulmonar. O trabalho realizado em parceria com o Hospital de Santa Maria mostrou como é que uma doença rara como a fibrose quística pode ajudar encontrar estratégias terapêuticas para esta doença comum. A investigação foi galardoada com o Prémio Thomé Villar/Boehringer Ingelheim 2019.

Campus Ciências ULisboa

À Agência de Avaliação e Acreditação do Ensino Superior compete a avaliação e acreditação de ciclos de estudos. Este ano letivo estão em avaliação 21 ciclos de estudos. Leia o artigo de Rebeca Atouguia, coordenadora da Área de Estudos, Planeamento e Qualidade da Faculdade.

Zygodon forsteri (Dicks. ex With.) Mitt

“Tive uma educação científica de excelência”, conta César Garcia, que concluiu os estudos em Ciências ULisboa, primeiro a licenciatura em Biologia Vegetal Aplicada, depois o doutoramento em Biologia, especialidade em Ecologia, com um trabalho sobre a Biodiversidade de Carvalhais da Rede Natura 2000.

A Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa lamenta a ocorrência que, no passado sábado, vitimou mortalmente um ex-aluno da licenciatura em Tecnologias de Informação. Estamos todos em estado de choque e transmitimos aos familiares e amigos as mais profundas condolências.

Dia Internacional em Ciências 2019

As candidaturas a um período de estudos ou de investigação ao abrigo do Programa Erasmus+ na Faculdade começaram a 1 de dezembro, mas os estudantes puderam informar-se logo no Dia Internacional em Ciências dos tipos de mobilidade em curso, bem como dos requisitos necessários para a respetiva candidatura, que termina no último dia do ano.

Tabela Periódica no C8

Isabel Pinheiro podia ter escolhido uma carreira na área da investigação, mas optou pelo ensino. “Cada descoberta, cada aula, cada aula partilhada com um colega é um momento diferente”, refere a professora de Física e Química da Escola Seomara da Costa Primo, apaixonada pela educação e pela tabela periódica, que em 2019 celebra 150 anos.

"A memória da FFCUL, instituição, que soube merecer uma apreciação inequivocamente positiva dos investigadores que serviu, e de todas as instituições que financiaram as suas atividades, será mantida no seu site, onde se encontram todos os relatórios e contas desde 2009, e onde se pode seguir, com toda a transparência, a vida da FFCUL." Leia o artigo de José Manuel Rebordão, ex-presidente do Conselho Diretivo e da Comissão Liquidatária da FFCUL.

Universidade Agostinho Neto

Após o sucesso dos mestrados em Gestão e Governança Ambiental e Microbiologia Aplicada, dos quais resultaram os primeiros 25 mestres em Angola nestas áreas, iniciou-se este ano, a 2.ª edição do mestrado em Gestão e Governança Ambiental, com novos 25 alunos. José Guerreiro, professor do Departamento de Biologia Animal da Ciências ULisboa, esteve em serviço externo em Angola, tendo regressado a Portugal este sábado, dia 14 de dezembro, após fechar com sucesso o 1.º ano curricular de mais uma edição deste programa.

Imagem abstrata Ciências ULisboa

"A compreensão do tempo pode ser feita em função dos ganhos e perdas de informação. Assim, a adaptação é um ganho de informação, a degradação é um tipo de perda e implica um aumento de entropia. Os fenómenos complexos aparecem entre os estados de baixa e os de alta entropia, onde a baixa entropia dá-nos a ordem da complexidade", in no Campus com Helder Coelho.

O Tec Labs - Centro de Inovação da Faculdade participou numa missão de quatro dias, na Alemanha, organizada pelo Health Cluster Portugal (HCP). Leia a crónica publicada no blog do Centro de Inovação da Faculdade e saiba como decorreu a visita.

O Prémio Breakthrough em Física Fundamental 2020, um dos mais prestigiantes em Física, foi atribuído ao projeto Event Horizon Telescope (EHT) e a cada um dos 347 membros, incluindo o português Hugo Messias, antigo aluno da Ciências ULisboa e atualmente investigador do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço. Hugo Messias foi ainda galardoado este ano com o prémio GQ Men of the Year, na categoria ciência.

Andreia Tracana, Giulia Sent e Carolina Sá junto ao Discovery em Ponta Delgada

Carolina Sá, professora do DBV e investigadora do polo da Faculdade do MARE, doutorada em Ciências do Mar, juntamente com Andreia Tracana, Giulia Sent respetivamente mestre e estudante do mestrado em Ciências do Mar, também elas investigadoras do MARE Ciências ULisboa, participaram no cruzeiro AMT29, que atravessou o Atlântico, desde o Reino Unido até Punta Arenas, na América do Sul, a bordo do navio Discovery.

Rui Agostinho com alunos

Rui Agostinho, professor do Departamento de Física e investigador do polo da Faculdade do Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, recebe no Dia Nacional da Cultura Científica o Grande Prémio Ciência Viva Associação Mutualista Montepio 2019, pela sua ação notável na promoção da cultura científica como professor, investigador, autor e divulgador na área da Astronomia.

Sala da aula

Ana Eliete dá aulas de Matemática há cerca de 15 anos e sempre quis ser professora. Escolheu a profissão por vocação. É licenciada em Ensino da Matemática, pela Universidade de Évora, e em 2011 concluiu o mestrado em Matemática para Professores, pela Ciências ULisboa.

A fibrose quística é uma doença genética hereditária rara que afeta cerca de 400 pessoas em Portugal

Margarida Amaral, professora do Departamento de Química e Bioquímica da Ciências ULisboa e coordenadora do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas, foi distinguida com o Jack Riordan & Paul Quinton CF Science Award 2019, que visa homenagear os cientistas cuja missão é encontrar a cura para a fibrose quística.

Representantes da Delta Soluções, Nevaro, Vawlt e equipa do Tec Labs no Web Summit 2019

O Tec Labs voltou a marcar presença no Web Summit, com a Delta Soluções, a Nevaro, a Vawlt Technologies e a UpHill, segundo o blog do Centro de Inovação da Faculdade. Entretanto, já é possível efetuar o pré-registo na edição 2020 do mediático certame dedicado à inovação tecnológica.

Maria Elvira Callapez e Vânia Carvalho, do Museu de Leiria, recebem o prémio das mãos de Thomas Misa, presidente da SHOT e Arwen Mohun, presidente eleita da SHOT

A exposição “Plasticidade – uma História dos Plásticos em Portugal” - em exibição no Museu de Leiria - ganhou o Dibner Award for Excellence in Museum Exhibits. A exposição premiada é uma das metas do projeto “O Triunfo da Baquelite – Contributos para uma História dos Plásticos em Portugal”, coordenado por Maria Elvira Callapez, investigadora do polo da Ciências ULisboa do Centro Interuniversitário de História das Ciências e da Tecnologia.

 2.ª edição do prémio “Internet +” de inovação e empreendedorismo da China e países de língua portuguesa para estudantes universitários

A Nevaro, uma spin-off da Ciências ULisboa, fundada por Francisca Canais e Rita Maçorano, duas alunas do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica (MIEBB), e por Hugo Ferreira, professor do Departamento de Física e investigador do Instituto de Biofísica e Engenharia Biomédica da Faculdade, participou na 2.ª edição do prémio “Internet +” de inovação e empreendedorismo da China e países de língua portuguesa para estudantes universitários, ganhando no final do concurso o prémio de bronze.

Galeria Ciências

"Visitar esta exposição é entrar na pesquisa de Katrin von Lehmann sobre o desenho usando o método artístico de experimentação, assim como na aventura interdisciplinar que pretende, a partir da Filosofia, perceber um pouco mais das possíveis relações entre Arte e Ciência." Crónicas em Ciências com Catarina Pombo Nabais, curadora da exposição.

Encontro sobre Mamíferos Marinhos

 A 1.ª edição do Encontro sobre Mamíferos Marinhos (EMMA 2019) realiza-se em Ciências ULisboa, no auditório da FCiências.ID, sito no edifício C1, piso 3, no próximo dia 15 de novembro, e visa reunir a comunidade científica e empresarial que trabalha com mamíferos marinhos em Portugal.

20 de outubro comemorou-se o Dia Europeu da Estatística

O Centro de Estatística e Aplicações da Universidade de Lisboa juntou-se à celebração do Dia Europeu da Estatística pelo 4.º ano consecutivo, numa sessão com três convidados de peso - Hygor Piaget, Carlos da Camara e Vitor Sousa - que apresentaram de forma clara a Estatística como pilar transversal da ciência.

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