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
Complexidade da diversidade

"É um erro pensarmos que uma boa equipa de I&DE só deve ser construída com os mais espertos: de facto, é o coletivo, constituído com pessoas que trazem uma gama variável de perspetivas (pontos de vista) para um problema, que obtém os melhores resultados", in no Campus com Helder Coelho.

Chegada à Lua

O Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço e o Museu da Presidência da República celebram os 50 anos da chegada à Lua.

Campus Ciências ULisboa

Professores de todo o país vão estar reunidos no maior evento de formação acreditada na área do ensino das ciências realizado em Portugal. O VI Encontro Internacional da Casa das Ciências acontece entre os dias 10 e 12 de julho, no campus de Ciências ULisboa.

Logotipo

Tal como sucedeu em edições anteriores, vários professores e investigadores de Ciências ULisboa participam no Ciência 2019 - Encontro com a Ciência e Tecnologia em Portugal, que decorre em Lisboa até 10 de julho.

Mara Gomes, aluna do 2.º ano do mestrado em Ciências do Mar participou no cruzeiro oceanográfico RV Polarstern em junho passado, sob o lema “Changing Oceans – Changing Future”. “Mara Gomes teve a dupla experiência de participar como cientista e de ensinar os alunos do programa POGO”, conta Vanda Brotas, professora do Departamento de Biologia Vegetal e investigadora do polo de Ciências ULisboa do Centro de Ciências do Mar e do Ambiente (MARE).

Ciências ULisboa

As classificações excelente e muito bom destacaram-se na avaliação feita aos centros de investigação afetos a Ciências ULisboa. Para os próximos quatro anos, Ciências ULisboa pretende continuar a sua aposta na investigação de excelência, agora com um pouco mais de fundos (um acréscimo de mais de quatro milhões de euros).

Falecimento

Ermesenda Fernandes, assistente técnica do Gabinete de Orçamento e Prestação de Contas da Área Financeira da Direção Financeira e Patrimonial de Ciências ULisboa, faleceu esta quarta-feira, dia 19 de junho de 2019. A Faculdade lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos seus familiares, amigos e colegas.

Laboratórío em Ciências ULisboa

Leonor Côrte-Real, investigadora do polo de Ciências ULisboa CQE, irá representar Portugal no 6th Young Medicinal Chemist Symposium. A jovem doutorada em Química, especialidade em Química Inorgânica por Ciências ULisboa, foi escolhida pela SPQ para representar Portugal neste simpósio e irá apresentar o trabalho desenvolvido durante a sua tese.

Alunos durante um exercício do FCUL Rally Pro

O evento de Ciências ULisboa que convida os estudantes do ensino secundário a programar já vai na 7.ª edição.

Um estudo publicado na revista "Nature" revela novas evidências sobre a ocupação humana da Sibéria desde há 31 mil anos. Vítor Sousa, do Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais – cE3c em Ciências ULisboa, é um dos 54 cientistas envolvidos na investigação.

Maria João Verdasca

Maria João Verdasca iniciou em fevereiro de 2017 o programa doutoral em Biodiversidade, Genética e Evolução. A sua investigação foca-se na modelação espacial de espécies invasoras e no estudo dos seus impactos ecológicos e socioeconómicos. Recentemente foi nomeada ao GBIF Young Researchers Award 2019.

Síndrome do impostor

Uma das formas mais eficazes de lidar com o síndrome do impostor é mesmo falar sobre ele, partilhando entre colegas ou amigos com quem sinta um espaço seguro, os desafios que vai sentindo profissionalmente e perceber que não está sozinho naquilo que sente. Estima-se que 70% das pessoas sofrem deste fenómeno psicológico.

Sala de aula

"Todo e qualquer avanço do saber produz uma nova e profunda ignorância, mais mistérios, o que não é surpreendente, pois o progresso, com os avanços sistemáticos, tende para o desconhecido", in no Campus com Helder Coelho.

Vanézia Rocha

Vanézia Rocha iniciou em setembro de 2018 o mestrado em Biologia dos Recursos Vegetais. Recentemente a jovem cabo-verdiana foi nomeada ao GBIF Young Researchers Award 2019, pelo Conselho Científico das Ciências Naturais e do Ambiente da FCT. Os vencedores serão anunciados antes da 26ª Assembleia Geral do GBIF, que decorrerá na Holanda em outubro de 2019.

Exposição E3

A exposição E3 acompanha os astrónomos britânicos A.S. Eddington, C.R. Davidson e A.C.C. Cromelin e o especialista em relojoaria E.T. Cottingham na sua longa viagem e observações. A 29 de maio de 2019 celebra-se o centenário do eclipse solar total de 1919, observado na ilha do Príncipe e na cidade do Sobral,no Brasil.

João Sousa, investigador no Laboratório de Sistemas Informáticos de Grande Escala, foi distinguido com o prémio DSN 2019 William C. Carter, no âmbito do trabalho desenvolvido na tese de doutoramento "Byzantine state machine replication for the masses", realizada enquanto aluno do Departamento de Informática de Ciências ULisboa.

Pedro Mocho

Pedro Mocho lidera o estudo que identificou uma nova espécie de dinossáurio - Oceanotitan dantasi. Geologia sempre foi a sua paixão. Nos próximos seis anos continuará a estudar a história evolutiva dos dinossáurios saurópodes do Mesozóico Ibérico.

Esqueleto de <i>Oceanotitan dantasi</i> à escala

Uma equipa de paleontólogos identificou uma nova espécie de dinossáurio - Oceanotitan dantasi -, descoberto na Praia de Valmitão, na Lourinhã, em 1996. A identificação da nova espécie confirma a presença de uma grande diversidade de saurópodes no Jurássico Superior de Portugal rivalizando a diversidade já reconhecida nas faunas do Jurássico Superior da América do Norte e de África.

Estudantes a trabalhar

Nuno Silva termina a bolsa Erasmus+ em julho. O programa de mobilidade tem sido na sua opinião uma ótima experiência. Recentemente o aluno de Engenharia Biomédica e Biofísica foi um dos vencedores do Innovation Award da Explore Competition.

Martin O'Halloran, Eoghan Dunne, Nuno Silva e Laura Farina

Nuno Silva, aluno do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica de Ciências ULisboa a estudar no Translational Medical Device Lab, da National University of Ireland,em Galway, no âmbito de uma bolsa Erasmus+, venceu juntamente com o colega Eoghan Dunne, o Innovation Award da Explore Competition.

João Duarte

Investigadores de Ciências ULisboa propõem um novo mecanismo que permite explicar a existência de uma anomalia tectónica a SW do Cabo de São Vicente.

O neurocientista português Fernando Lopes da Silva nascido em Lisboa a 24 de Janeiro de 1935, faleceu no passado dia 7 de maio, na Holanda, onde vivia há mais de 50 anos. Ciências ULisboa lamenta o triste acontecimento, apresentando as condolências aos familiares, amigos e colegas de Fernando Lopes da Silva.

Permacultura

A rede europeia ECOLISE publicou este mês um novo relatório sobre a eficácia das ações de sustentabilidade e mudança climática realizadas pelas comunidades locais. O investigador de Ciências ULisboa, Gil Penha-Lopes, líder deste projeto, espera que daqui a dois anos haja um novo relatório e que a plataforma online - wiki.ecolise.eu - suporte uma comunidade ainda mais dinâmica e saudável.

"A presença de um 'devias' é muitas vezes uma barreira à congruência entre o eu real e o eu ideal", escreve a psicóloga do Gapsi, Andreia Santos, na rubrica habitual.

Uma equipa internacional constituída por 121 cientistas reconstruiu a complexa história dos cavalos domésticos. O estudo divulgado este mês na revista Cell inclui a participação de Maria do Mar Oom, investigadora do polo de Ciências do cE3c e de Cristina Luís, investigadora do polo de Ciências do CIUHCT, MUHNAC e CIES-ISCTE-IUL, que coordenou o desenvolvimento do trabalho da equipa portuguesa.

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