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

Agora é Web of Science

“Tomar consciência da existência [de] necessidades e poder contribuir para satisfazer algumas delas é um privilégio que temos quando participamos neste tipo de projetos”, declarou o professor do Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia, Jorge Maia Alves.

Campus da FCUL

Os programas doutorais em Matemática da Faculdade de Ciências e do Instituto Superior Técnico da nova Universidade de Lisboa são parceiros no âmbito do Programa LisMath, financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia.

Joana Almaça, Marisa Sousa, Inna Ulyiakina e Diana Faria não têm dúvidas em afirmar que foram “contaminadas pelo ‘bichinho da ciência’”, por isso, os planos futuros passam por “contribuir para o conhecimento dos mecanismos responsáveis por algumas patologias dos humanos”.

De 4 de janeiro a 1 de fevereiro de 2014,  a Biblioteca do C4 também está aberta aos sábados, das 9h00

A FCUL abriu as portas do Departamento de Física aos alunos da Escola Secundária Vergílio Ferreira, de Lisboa. Durante uma manhã, 26 alunos do 12.º ano exploraram os mistérios da Física.

O percurso académico e profissional da cientista é marcado pela experiência profissional além-fronteiras.

Prémio ANACOM URSI Portugal 2013

O estudo “Técnica multimodal inovadora baseada em PEM-UWB para deteção de cancro da mama e respetiva classificação” é da autoria da cientista Raquel Conceição.

O trabalho da jovem cientista também passa pela criação de uma rede de investigadores europeia, que colabore no desenvolvimento de aplicações médicas na frequência de micro-ondas e agilize processos de ensaios clínicos e de comercialização de novos equipamentos médicos.

“Os ocupantes cumpriram as instruções, saíram do edifício de forma muito ordeira e a evacuação foi feita com rapidez”, declarou Júlia Alves, assessora para a Segurança do Trabalho na FCUL.

Marília Antunes

“[Tê-la na nossa equipa] é absolutamente enriquecedor e imprescindível para a boa continuação do nosso trabalho”, comenta Sandra Garcês, coordenadora do projeto "An Evidence-Based Approach to Optimize Therapeutic Decisions Involving Biological Drugs”, distinguido com o Prémio Pfizer de Investigação Clínica 2013, que contou com a participação da cientista da FCUL.

The European Commission has presented on December 11th  the first calls for projects under Horizon 2020, the European Union's €80 billion research and innovation programme.

Consulte as apresentações disponíveis.

 

Para além de Paulo Urbano o estudo contará com a participação de um bolseiro e a consultoria do investigador Joel Lehman, da University of Texas at Austin. O financiamento total excede os 22.000 euros.

Autores do artigo publicado no Journal of Catalysis

Carla D. Nunes, Cristina I. Fernandes, Marta S. Saraiva, Teresa G. Nunes e Pedro D. Vaz trabalham há dois anos num estudo que visa o desenvolvimento de catalisadores mais eficientes e facilmente separáveis para reciclagem.

A equipa do CAUUL, responsável por este projeto, tem como objetivo “construir um modelo do sistema climático de Vénus e colocar os resultados de vários anos de investigação à disposição da comunidade científica mundial”.

Cartaz

A investigação premiada tem como foco principal os doentes com Artrite Reumatoide.

FCUL recebe delegação russa

“Achei o encontro muito interessante. Na Rússia não há muito conhecimento sobre a educação em Portugal e hoje descobrimos muitos aspetos interessantes que podemos vir a aplicar na nossa estrutura de ensino”, comentou Predybaylo Bladislav, membro da delegação russa em visita à UL

Durante as férias de Natal, de 23 de Dezembro a 3 de Janeiro a biblioteca do C4 está aberta todos os dias úteis das 9:30h às 17:30h.

Um dos Prémios Pfizer de Investigação Básica 2013 foi atribuído ao projeto “Global ENaC Regulators and Potential Cystic Fibrosis Therapy Targets", que tem como investigadora principal Margarida D. Amaral, professora do Departamento de Química e Bioquímica e um dos membros do BioFIG - Centro de Biodiversidade, Genómica Integrativa e Funcional da FCUL.

Rui Santos, Andreia Dias, Ricardo Santos, Dora Inácio e Hugo Ferreira

O conceito do projeto bioM surgiu durante o 2.º semestre de 2012/2013 no âmbito da disciplina Inovação e Transferência de Tecnologias.

João Lin Yun

João Lin Yun distingue-se na área da Física e da Astronomia. No seu currículo, diversidade de atividades organizadas e desenvolvidas dentro do território nacional e fora dele são um marco evidente. Para além da forte aposta na carreira profissional, a vida do professor da FCUL é marcada também pela escrita.

João Lin Yun

“Quando escrevo, há alturas em que as ideias e o material fluem de forma tão espontânea que me surpreendo com o resultado! É como se as personagens tomassem as rédeas e dissessem: ‘quero dizer isto e fazer aquilo!’ E eu limito-me a obedecer-lhes…”, comenta o professor da FCUL, João Lin Yun.

As candidaturas à formação avançada decorrem até 13 de dezembro. Para esta 1.ª edição, que se inicia a 13 de janeiro de 2014, devem ser atribuídas seis bolsas mistas cujos trabalhos decorrem em Portugal e no estrangeiro, com o intuito de desenvolver projetos conjuntos entre países.

Paulo Veríssimo, professor catedrático do DI-FCUL, participou no passado dia 25 de novembro de 2013, no programa "Sociedade Civil", transmitido na RTP2.
 

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