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
Otília Correia

Estudantes portugueses conquistam duas medalhas de bronze na 25.ª Olimpíadas Internacionais de Biologia - IBO 2014, realizadas na Indonésia, em Julho passado. Em Setembro, outros alunos portugueses concorrem às Olimpíadas Ibero Americanas, que se realizam no México.

Encontram-se abertas as candidaturas para o Programa de Estágios Jovens Animadores do Museu de Eletricidade (PEJAME), para jovens entre os 18 e os 25 anos que, na altura de candidatura ao programa, sejam estudantes do ensino superior universitário.

Imagem da capa do livro

“ (…) Há também biólogos que calçam as botas e vão para dentro da floresta tropical, para cima das montanhas, para o fundo do mar, e foi esse lado que quisemos mostrar”, explicam Diogo Veríssimo e Miguel Pais, antigos alunos de Ciências e dois dos autores do livro BIOgrafias.

Encontram-se abertas candidaturas para estágios internacionais remunerados do Programa Inov Contacto, com uma duração de seis a nove meses, para 

Encontra-se aberto concurso para admissão de candidatos, de ambos os sexos, com destino ao Curso de Formação de Oficiais do Regime de Contrato da Força Aérea.
 

“Ter a oportunidade de vestir estas batas é com certeza mais giro do que estar em casa sentado em frente à televisão. Estamos a fazer coisas que não fazemos no dia a dia. Por isso, esta é uma oportunidade única. Estamos a aproveitar o nosso tempo da melhor maneira”, comentou Ricardo Santos, aluno do 11.º ano da Escola Secundária António Damásio.

Está disponível a edição de 2014 do Journal Citation Reports (dados de 2013).

COST

Participação no programa COST a partir de 3 Julho de 2014.

FA1403: Interindividual variation in response to consumption of plant foods bioactives and determinants involved.

IMSF

A decorrer de 24-29 de Agosto na Suíça.

Consulte o evento em http://www.imsc2014.ch/

Encontram-se abertas candidaturas para 77 estágios profissionais para o grupo Portucel Soporcel, com a duração máxima de 12 meses, remunerados com uma bolsa de est&aac

A Companhia de Seguros Generali , procura Actuário Júnior para integrar na sua equipa.

Pela primeira vez o Departamento de Matemática de Ciências realiza ações de formação parcialmente à distância.

Príncipe de Girona

O objetivo do meu trabalho é entender alguns dos processos moleculares e celulares que ocorrem durante o desenvolvimento de novos vasos sanguíneos”, explicou o antigo aluno de Ciências.

Príncipe Girona - Rui Benetido

Rui Benedito já trabalhou com estudantes de Biologia vindos de Portugal, Espanha, Inglaterra e Alemanha, a avaliação que faz é a de que “os estudantes saem muito bem preparados da FCUL. Os alunos de Ciências portugueses são muito apreciados no estrangeiro”. Por isso, deixa o convite: “tenho posições disponíveis no meu laboratório para estudantes portugueses!”.

Candidatura GeoFCUL ao X CNG 2018

O Departamento de Geologia da Faculdade de Ciências da ULisboa organizou a segunda sessão do CNG, em 1986, e candidatou-se a organizar o X CNG em 2018, durante o IX Congresso Nacional de Geologia, que decorreu em julho no Porto.

Cinquenta e cinco jovens experimentam a realidade da investigação científica na Faculdade de Ciências da ULisboa. O desafio começa esta segunda-feira, dia 21 de julho e prolonga-se até quinta-feira, dia 24.

Biologia 2014/2015

Para Ana Rita Ruivo, do 12.º ano da Escola Secundária Quinta do Marquês, passar alguns dias do seu verão em Ciências foi importante porque a ajudou a “clarificar que [assuntos] correspondem aos [diferentes] cursos” e também porque lhe permitiu “[ter contacto com] experiências que nunca tinha feito”.

António Branco, professor do Departamento de Informática de Ciências, é o coordenador do QTLeap, um projeto europeu de investigação para a tradução automática.

“É a primeira vez que tenho contacto com este ambiente. Gosto de programação e o curso que quero seguir é Engenharia Informática. Aqui, vou ganhar alguns conhecimentos”, referiu o aluno do 11.º ano da Escola Secundária da Amadora, Miguel Almeida, um dos participantes do FCUL Rally Pro.

Coleção de culturas

Este é um exemplo de como as coleções biológicas, enquanto infraestruturas científicas, podem ser instrumentais para o avanço da ciência e no potenciar e estreitar de parcerias transversais.

 A Exigo Consultores, empresa de consultoria em actividade desde 2001, focada na consultoria para o sector de saúde, principalmente a consultoria em economia da saúde, epidemiologia, análise matemática e estatística, procura

Parabéns ao aluno Pedro Lencastre, da edição de 2012/2013 do mestrado em Matemática Financeira da Faculdade de Ciências da ULisboa e do ISCTE-IUL, que ganhou uma bolsa da Global Association of Risk Professionals (GARP) para a elaboração da sua tese de mestrado na área de riscos financeiros.

alumna de Ciências e investigadora da ULisboa, galardoada este ano com o Portuguese Young Chemists Award, procura descobrir um fármaco que venha a ser útil à sociedade.

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