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

Com o objetivo de mostrar as funções, tarefas e responsabilidades do cientista, o Departamento de Química e Bioquímica, o Departamento de Biologia Vegetal  e o IBEB receberam nos seus laboratórios 12 alunos do 12.º ano do Colégio São João de Brito.

Imagem editada pelo DI

O project Lusica e a contribuição para a exposição Retro Computing no 

Pormenor do cartaz do Programa de Estímulo à Investigação 2013

Entre 1994 e 2013, a Fundação Calouste Gulbenkian atribuiu bolsas a 32 alunos da Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa ao abrigo do Programa de Estímulo à Investigação. Na última edição Alexandra Symeonides e Sara Realista foram as felizes contempladas.

Alexandra Symeonides

“A Fundação Calouste Gulbenkian, com este incentivo, está a permitir-me começar uma atividade de investigação na área da análise estocástica mas, sobretudo, está a permitir-me ganhar bagagem para vir a explorar esta área em projetos a outros níveis”, reforça a investigadora do Grupo de Física Matemática da Universidade de Lisboa.

“Toda a minha formação académica - licenciatura e mestrado -, ocorreu na Faculdade e foi sem dúvida esta instituição que contribuiu para a obtenção deste prémio. Proporcionou-me os melhores ensinamentos tanto a nível pessoal como a nível científico, tendo em conta os excelentes profissionais que nela estão inseridos”, declara a cientista Sara Realista.

NASA, ESA, Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, e A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

O projeto internacional de “ciência cidadã” consiste numa plataforma online pioneira, que procura o envolvimento do público na classificação visual de milhões de galáxias.

Estudante de Ciências na biblioteca do C4

Entre os dias 14 a 21 de abril de 2014, inclusive, a biblioteca do C4 está aberta entre as 9h00 e as 17h00.

No total, contabilizaram-se 64.082 visitantes, entre estudantes, recém-licenciados e profissionais, uma subida de 19% face à edição anterior que registou 54.337 visitantes.

Pormenor gráfico do projeto NAADIR

A exposição está em exibição até 29 de junho de 2014.

O Departamento de Química e Bioquímica de Ciências acolheu, mais uma vez, a realização de provas semifinais das Olimpíadas de Química Júnior 2014, no sábado, 5 de abril de 2014.

Imagens editadas pelo DI

De acordo com Luís Correia, professor do Departamento de Informática de Ciências, a inovação poderá levar à criação de robôs ou dispositivos, que interajam com animais que funcionam em coletivos, como rebanhos.

O seminario "Técnicas Geomáticas para o Património Cultural e Natural" realiza-se a 10 de abril de 2014, entre as 12h00 e as 13h00, no edifício C8, sala 8.2.47, no campus de Ciências.

O Departamento de Estatística e Investigação Operacional, divulga mais uma oferta de Emprego.

Vivemos um momento histórico no mundo da energia: da depleção dos recursos fósseis às alterações do clima, do impacte das renováveis ao re-desenhar dos sistemas de energia e das políticas públicas, tudo se discute num ambiente

Anfiteatro em Ciências

"Vem descobrir o mundo dos Quarks e Leptões com acontecimentos reais". Este é o mote da 10.ª edição das Masterclasses Internacionais em Física de Partículas.

Otília Correia

As sociedades actuais atribuem aos bosques uma série de funções para além da sua função produtora, incluindo as clássicas como o controlo hidrológico e protecção contra a erosão, valorizam-se actualmente e cada vez mais pelo seu uso recreativo, e de conservação da biodiversidade e da paisagem, e armazenamento de carbono.

Pormenor do cartaz do concurso “Belas-Artes Liga Mouraria”

Caue Sarabia, aluno da licenciatura em Tecnologias de Informação e Comunicação do Departamento de Informática de Ciências, a fazer um minor na Faculdade de Belas-Artes da Universidade de Lisboa, participou no concurso “Belas-Artes Liga Mouraria”, com o projeto Mudéjar, conjuntamente com mais três alunos daquela faculdade.

HisParc: Bringing physics to your neighbourhood

O projeto tem como objetivo envolver a sociedade no processo de investigação da área da Física, através da integração de detetores de raios cósmicos em universidades, escolas secundárias e museus.

Logotipos

A app teve origem no projeto QREN World Search, no qual participam Carlos Teixeira e Ana Luísa Respício, professores do Departamento de Informática da FCUL, bem como Ivo Madruga, ex. aluno do DI e Bernardo Santos, que é aluno do DI.

Imagem editada pelo DI

O projeto "Lusica - Artistas musicais lusófonos", desenvolvido pelos alunos de mestrado do Departamento de Informática de Ciências -  Carlos Barata, Farah Mussa, Gabriel Marques, Mónica Abreu e Rafael Oliveira - , no âmbito das di

Campus Solar de Ciências já tem uma página online! Quantos são os que passam todos os dias por ele e não sabem o que é?…

Energias renováveis

O Departamento de Engenharia Geográfica, Geofísica e Energia organiza a 27 de março, entre as 12h00 e as 13h00, na sala 8.2.47, no campus de Ciências, o seminário "Energias fósseis, o que temos e para onde vamos", proferido por Nuno Pimentel, docente do Departamento de Geologia de Ciências e investigador do Centro de Geologia da Universidade de Lisboa, desde 1989.

Ensino da Paleontologia: Novas abordagens

Candidaturas online abertas até 31 de Março!

No Dia do Patrono da Escola Secundária Stuart Carvalhais, Ciências participou nas atividades científicas da instituição com a presença de elementos dos Departamentos de Física e de Química e Bioquímica.

Pode a eficiência energética induzir práticas que levam a um aumento do consumo de energia por parte das famílias?

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