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

A Ação COST TD1402, iniciada em novembro de 2014, termina em novembro de 2018 e está fortemente ligada ao projeto “Nano partículas magnéticas para tratamento do cancro por hipertermia”, cuja investigadora principal é Maria de Deus Carvalho.

The European Organization for Nuclear Research (CERN) is offering full-time paid internships (4-12 months) to students. CERN has two different programmes, depending on the field of students:

O seminário "Do Espaço para a Terra com Copernicus" realiza-se a 16 abril de 2015, entre as 12h00 e as 13h00, no edifício C8, anfiteatro 8.2.47.

 A Sonae vai estar na Faculdade de Ciências, no átrio do edifício C5, com o objetivo de divulgar o Programa Contacto.

O colóquio “A Economia do Mar, Ordenamento, Gestão do Espaço Marítimo e Licenciamento: Oportunidades e Implicações para os Municípios” realizou-se no dia 9 de abril de 2015, nas instalações da Universidade Católica Portuguesa.

Laws of rare events with convergence rates.

34.º aniversário do GeoFCUL!

O Departamento de Geologia da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (GeoFCUL) existe desde 4 de fevereiro de 1981.

Foi estendido o prazo de candidaturas para o programa de estágios da Jerónimo Martins - Management Trainee Programme, destinado a alunos finalistas de mestrado.

Encontram-se abertas as candidaturas para o programa de estágios de verão da Vodafone - Discover Summer Internship.

O colóquio “A Economia do Mar, Ordenamento, Gestão do Espaço Marítimo e Licenciamento: Oportunidades e Implicações para os Municípios” realiza-se a 9 de abril de 2015, nas instalações da Universidade Católica Portuguesa.

Na cerimónia deste ano são atribuídas 89 bolsas de estudo por mérito aos alunos que obtiveram aproveitamento excecional no ano letivo 2011/2012.

O seminário "Coopérnico: Energia Verde, Sustentabilidade e Cidadania" realiza-se a 9 de abril de 2015, entre as 12h00 e as 13h00, no edifício C8, anfiteatro 8.2.47.

De 1 a 7 de abril de 2015 a biblioteca do C4 está aberta das 9h00 às 17h00.

Até junho de 2015 os bolseiros do Programa LisMath apresentam semanalmente seminários sobre temas de investigação. Os seminários têm lugar na sala B3-01 do IIIUL, cada sexta-feira, pelas16h00.

Os 25 alunos apurados a nível nacional participam na fase final das Olimpíadas Portuguesas de Geologia (OPG), previstas para os dias 24 e 25 de maio de 2015, no Centro Ciência Viva de Estremoz.

Seminário Informal em Matemática no próximo dia 27 de Março, 6ªfeira, às 14h na sala 6.2.44.

 

Tema: Teoria do grau e aplicações, apresentado por Simão Correia.

Encontram-se abertas as candidaturas para o Summer Internship Programme 2015 da Jerónimo Martins.

O Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia (DEGGE) da Faculdade de Ciências da ULisboa realiza um seminário sobre sismologia em tempo real, no dia 26 de março de 2015.

Como vencedores do sorteio nas passadas Jornadas da FCCN a EBSCO oferece o acesso institucional à base de dados Fonte Académica a todos os utilizadores da ULisboa até 31 de Dezembro de 2015.

Se ficou curioso e quer obter mais informações sobre estes fenómenos astronómicos, pode participar na palestra “Eclipses Solares”, no dia 20 de março de 2015, entre as 17h00 e as 18h00, no grande auditório de Ciências da ULisboa.

Miguel Centeno Brito

A ideia de criar um barómetro surgiu como resposta a um desafio lançado pela Área de Sustentabilidade da ULisboa. O professor de Ciências da ULisboa, Miguel Centeno Brito espera que “a aplicação desta metodologia seja alargada a outras universidades nacionais, e europeias, contribuindo para o crescimento do movimento green campus”.

Gheorghe Dunca

No âmbito do mestrado integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente, Gheorghe Dunca desenvolveu um barómetro de eficiência energética, já testado em algumas escolas da ULisboa.

Seminário Informal em Matemática no próximo dia 20 de Março, 6ªfeira, às 14h na sala 6.2.44.

 

Tema: Abordagem geométrica à teoria da representação, apresentado por João Dias.

O PAPSummer é o mais recente projecto da PAPS (Portuguese-American Postgraduate Society) e tem como objectivo dar a oportunidade e o privilégio a estudantes portugueses do ensino superior de realizar um estágio, com a duração de 4 semanas, em un

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