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 M Galopim  de Carvalho

Para os que tiveram o privilégio de lidar com ele, o Catarino, na gíria dos alunos, ou o Mangas, para os amigos mais chegados, é uma mistura alegre e contagiante de sabedoria, humanidade e simpatia.

Os alunos Afonso M Cardoso, Noa Estes, João Jorge e António Relógio criaram sob a orientação do professor João Serra um protótipo de um sistema de seguimento solar passivo, com o objetivo de aumentar a exposição solar de painéis solares.

Rafael Soledade

Segundo o orientador da Accenture o aluno da FCUL contribuiu decisivamente para a abertura de um nicho de mercado, permitindo a exportação de tecnologia para um cliente estadual norte-americano, materializada num contrato de mais de 40 milhões de dólares.

A AdvanceCare pretende recrutar um Analista de Informação de Gestão.

Estátua de José Pinto Peixoto por Laranjeira Santos

O processo de audição pública aos candidatos ao cargo de diretor da FCUL deverá terminar a 24 de fevereiro. Dois dias depois, o Conselho de Escola deverá eleger o diretor para os próximos quatro anos.

Joana Casimiro - Coruna

“Tanto a coordenadora Erasmus, como o Gabinete de Mobilidade, Estágios e Inserção Profissional e todos os alunos que já realizaram Erasmus são uma excelente fonte de informação e estão dispostos a esclarecer todas as dúvidas que tenham”, declara a aluna da FCUL, Joana Casimiro.


Paula Estrócio e Sousa

O Laboratório Nacional de Engenharia Civil abriu um concurso para atribuir uma bolsa de Investigação (BI) para mestre, no âmbito do Projeto PAC:MAN – Sistema de Gestão do Risco de Acide

Cartaz da iniciativa

Estão de volta os Diálogos com Formas & Fórmulas.

"Portugal vive um momento mau mas que pode vir a ser o melhor que lhe aconteceu, compete-nos a nós gerações mais jovens virar as dificuldades a nosso favor. Como? Buscando em outras sociedades o que se faz de melhor e aplicando-o no nosso país. Não é fácil, mas Roma não se fez num dia", declarou o aluno da FCUL, Pedro Mendes Pereira.

Pedro Rosa

Os regulamentos publicados no âmbito desta temática são de aplicação transversal à FCUL, independentemente do serviço que os gerir e estão em vigor desde 1 de janeiro de 2014.

Ciências em Movimento - 10 a 14 de fevereiro

“Ordem e Caos”, “Matéria e Energia”, “Mar e Atmosfera”, “Riscos e Catástrofes” e “Tecnologia e Sustentabilidade” são as temáticas abordadas em cada dia desta semana onde “diferentes áreas científicas ‘conversam’ entre si e com os visitantes”, anunciam os promotores da atividade de entrada livre, mas sujeita a inscrição.

A Bial, grupo internacional da indústria farmacêutica, procura candidato com grau de Mestre em Bioestatística ou em área similar, com 3 a 5 anos de experiência.

Emiliania huxleyi

Iniciada há 16 anos, a Algoteca é uma coleção única, por incluir maioritariamente espécies de algas marinhas e estuarinas da costa portuguesa, sendo por isso um verdadeiro repositório de património genético nacional.

"Não tenham medo de concorrer a uma tese inserida num contexto empresarial. É uma experiência enriquecedora, irão ter contacto com tecnologias novas muito específicas a este meio e é ainda uma excelente oportunidade de enriquecerem o vosso currículo”, comenta Rafael Soledade, antigo aluno do DI-FCUL.

Liceu Camões

Helder Coelho, Luís Correia, João Pedro Neto e Hugo Miranda apresentam palestras num dos liceus mais antigos da capital, criado em 1902.

Pormenor de uma obra de arte

O primeiro número será divulgado na próxima segunda-feira, dia 3 de fevereiro. Inclui notícias, eventos, concursos, destaques e vídeos publicados no Portal da FCUL.

Kamil Feridun Turkman

O Conselho de Escola recomendou a todos os seus membros a organização de sessões de esclarecimento e auscultação pública dos seus pares, dentro dos departamentos, associações de estudantes e não docentes. Esse processo irá decorrer desde a publicação do edital até ao fim da audição pública prévia à eleição do diretor.

Lisete Sousa

Um pouco por todo o mundo há cada vez mais estatísticos a trabalharem exclusivamente em Bioinformática. Um dos pioneiros foi Terry Speed, que viu o seu vasto trabalho na área da Bioinformática reconhecido este ano com a atribuição do prémio australiano “Prime Minister's Prizes for Science”.

“Todas as oportunidades devem estar acessíveis a todas as crianças. Enquanto investigadores, apenas podemos mostrar-lhes o fascínio da ciência e provar-lhes que esta não é uma atividade 'para outros', que eles próprios podem sonhar com uma carreira na investigação ou noutras carreiras indispensáveis ao desenvolvimento do país”, declararam os cientistas da FCUL.

Na FCUL, só nas áreas da Biologia, Física e Química, existem mais de duzentos espaços laboratoriais, realizando-se, em cada um, dezenas de atividades diferentes e a cada novo projeto estão associadas outras tarefas diferentes das anteriores.

The doctoral programs in Mathematics of the Faculdade de Ciências (FCUL) and of Instituto Superior Técnico (IST) of the University of Lisbon are now partners under the LisMath Program, funded by the Portuguese Foundation for Science and Technology. The competition for scholarships under the LisMath will be officially announced on 18/1 and will be open 3/2 to 31/3.

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