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 segunda edição do FCUL Rally Pro realizou-se na tarde de 2 de julho.

De 7 de julho a 5 de setembro de 2014 as bibliotecas do C4 e do C8 têm alteração no horário de funcionamento.

Pedro Garret, Investigador de Ciências

A informação com possíveis cenários climáticos até ao final do século já está disponível para consulta de autarquias, responsáveis por licenciamentos de obras, proprietários que queiram construir e autoridades de proteção civil.

Alunos no campus de Ciências

“Quem não gostaria de gerir uma empresa sem o verdadeiro risco mas, ainda assim, de uma forma bastante realista?”, questiona João Guilherme Rodrigues, aluno de Ciências e um dos 21 concorrentes da Faculdade ao Global Management Challenge (GMC).

Qual é a maior alegria de um professor? Para a maioria é com certeza o bem-estar e o sucesso dos seus alunos.

Escolha de Ramo em Geologia / 2014

Listas definitivas divulgadas em 23 de Julho de 2014.

Helder Coelho, professor do Departamento de Informática da FCUL e um dos investigadores fundadores da Inteligência Artificial

“Tenho pensado em fazer um curso, uma formação extra virada para a área da Energia, não só para ajudar os meus alunos mas também por mim, por satisfação, para aprender”, conta Carlos Paulino, professor do ensino secundário.

Anfiteatro da Escola de Ciências

Universidade do Minho

Departamento de Biologia

23 a 26 de Junho

 

 

A Thomson Reuters alerta para a interrupção de serviços.

 “O mar tomou-se de repente muito novo e muito antigo”

O MARE organizou uma viagem a bordo de um Galeão para dar a conhecer a fauna local do Parque Marinho do Parque Natural da Arrábida. No total, 100 pessoas participaram nas iniciativas de comemoração do Dia Mundial do Ambiente organizadas por este centro.

Gostava de fazer um estágio aplicando os conhecimentos de Estatística Aplicada à área de Recursos Humanos? A Ernst & Young lança proposta.

Cátia Raminhos e Jorge Santos, estudantes do mestrado em Engenharia Informática de Ciências, lançaram uma plataforma de partilha de informação dedicada ao autismo e que já chegou a 33 países.

Orador: Ivana Ljubic (University of Vienna)

 

Título: The Recoverable Robust Facility Location Problem

 

O desafio está lançado: experimentar, na primeira pessoa, a realidade da investigação científica na Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa e conhecer por dentro o campus universitário e os seus laboratórios, de 21 a 24 de julho.

Denís Graña e José Sebio desenvolveram este projeto no âmbito da disciplina de Aplicações na Web do mestrado em Engenharia Informática de Ciências.

O Centro de Investigação Operacional realizará no dia 19 de junho, quinta-feira, às 14H30, na sala 6.4.31, um Seminário intitulado The Recoverable Robust Facility Location Prob

Mapa

A FCT e a FAPESP pretendem lançar em 2014 um concurso para projetos de investigação, com equipas conjuntas, em todos os domínios científicos.

Observatório Astronómico

O Edifício das Matemáticas, que faz parte do complexo arquitetónico do Observatório Astronómico, foi também recentemente modelado em 3D por um grupo de alunos da Faculdade de Ciências da ULisboa.

Mais uma visita a uma escola, na região oeste, para uma sessão com duas palestras...

Aberta aos sábados, até às 17h00, entre 7 e 28 de junho.

Ambiente subaquático

O passeio a bordo do galeão ocorre durante a manhã. Os participantes além de recolherem o lixo subaquático também poderão fotografar a biodiversidade. Da parte da tarde estão previstas outras ações como a identificação de sons de animais marinhos, a observação de plâncton à lupa e a recolha de amostras para análises genéticas.

HoliBraille

Diogo Marques e Tiago Guerreiro, investigadores de Ciências, assinam juntamente com outros cinco investigadores o artigo "Augmenting Braille Input through Multitouch Feedback".

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