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
Encontro CARIBU

No âmbito da parceria a ULisboa recebeu quatro estudantes de África e do Pacífico. A candidata selecionada para a Faculdade de Ciências está a frequentar o mestrado em Geologia Aplicada.

A pouco e pouco vamos pavimentando o caminho para a sustentabilidade, junta-te a nós na actividade que mais te motivar!

Campus de Ciências

A substituição do torniquete por uma porta de vidro na biblioteca do C4, evitando o ruído de entradas e saídas, é um dos exemplos das melhorias implementadas com base neste serviço.

Raquel Barata

O Borboletário, inaugurado em 2006 no mesmo dia do Jardim, completa amanhã oito anos e constitui a primeira estufa de criação de borboletas da fauna Ibérica aberta ao público.

DGEEC disponibiliza informação sobre a produção científica portuguesa e respectivo impacto.

Programa de Estímulo à Investigação

O Instituto Dom Luiz e o Centro de Matemática e Aplicações Fundamentais acolhem os projetos dos dois alunos de Ciências galardoados pelo programa.

No âmbito das atividades do Centro de Investigação Operacional, decorre no Instituto Superior de Agronomia, Edf. Principal, Sala 27, em 29/11/2014, o 3º Workshop em Bio-Optimização.

No âmbito das atividades do Centro de Investigação Operacional, decorre em 29/11/2014, no Instituto Superior de Agronomia, Edf. Principal, Sala 27, o 3º Workshop em BIO-OPTIMIZAÇÃO.

Em CIÊNCIAS, atrair os melhores estudantes é uma prioridade.

Queremos reconhecer, estimular e valorizar a dedicação e o esforço dos nossos estudantes.

A Mercer líder global em serviços de consultoria nas áreas de capital humano, benefícios, pensões e investimentos pretende recrutar 5 novos estagiários.
O perfil procurado é o seguinte:

Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço

Durante o mês de novembro as redes sociais divulgam diariamente informação sobre o novo instituto e o seu papel científico e tecnológico, tanto a nível nacional como internacional.

Capa do livro

Thibault Langlois, professor no Departamento de Informática da Faculdade de Ciências da ULisboa, publicou recentemente um livro em português sobre compiladores, em coautoria com Pedro Reis Santos, professor no Instituto Superior Técnico.

Ricardo Eleutério

O projeto de Ricardo Eleutério, aluno da Universidade Nova de Lisboa (UNL), orientado por Raquel Conceição, professora cientista da Faculdade de Ciências da ULisboa, tem um enorme potencial na deteção precoce de metástases na axila.

fixURself

“Acredito que cursos como este [MIEBB], ensinados por professores com esta qualidade, preparam melhor os alunos para experiências como a deste concurso e, desta forma, para o futuro”, declarou Inês Santos, aluna do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica de Ciências.

A Matemática da ULisboa encontra-se em 14º lugar no ranking das melhores universidades europeias e em 58º lugar a nível mundial segundo o ranking U.S.

A plataforma moodle arquivo estará em manutenção (não sendo possível aceder à mesma) a partir das 14h00 de dia 3 de novembro até ao final de quarta-feira, dia 5 de

Food & Nutrition Awards

Equipa composta por investigadores do Centro de Química e Bioquímica da Faculdade de Ciências foi distinguida com a 2.ª Menção Honrosa, na categoria de Investigação e Desenvolvimento, da 5.ª edição do “Food & Nutrition Awards”.

A reunião geológico-cultural da Geologists Association aconteceu este ano em Portugal.

Parabéns a ALEXANDRE ANAHORY DE SENA SIMÕES, aluno do Mestrado em Matemática, pela atribuição do prémio do Programa Estímulo à Investigação 2014 na área da Matemática, com o trabalho "Métodos topol&oac

Em 2014 a European Molecular Biology Organization (EMBO) celebra 50 anos. Em entrevista, Margarida Amaral comenta a sua eleição, explica quais são as funções dos membros da EMBO e deixa mensagens a governantes, dirigentes universitários e alunos de ciências.

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O Southwestern European Regional Programming Contest (SWERC) 2014 ocorre a 22 e 23 de novembro de 2014, na Faculdade de Ciências da Universidade do Porto.

O foco da plataforma Food & Nutrition Awards é “Inovar para Crescer”.

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Para um padrão de consumo doméstico típico, um sistema fotovoltaico não é economicamente viável, exceto talvez para muito baixas potências instaladas.

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