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
Rita Cascão

O sucesso do Biobanco-IMM é promovido pelo contínuo aumento de parcerias e colaborações não só com empresas de biotecnologia e unidades de saúde, mas também com institutos de investigação científica e investigadores académicos de ciências básicas, como os investigadores da FCUL.

SIMPLES AZULEJOS

Azulejos quadrados e Matemática

 

Bandeira de Marrocos

Atualmente a equipa prossegue com os trabalhos de correção de falhas e de afinação do CuCo de modo a dar apoio às sete faculdades marroquinas e a prepará-lo também para entrar em operação no DI-FCUL já no próximo ano letivo.

José Afonso

Chama-se galáxia IRAS 08572+3915 e é a mais luminosa do universo local. José Afonso é um dos membros da equipa de astrónomos internacionais, que anunciou recentemente a descoberta. O investigador da FCUL e dirigente do CAAUL é muito otimista quanto ao presente e futuro desta área científica.

Consulte informação adicional aqui.

Bill Fyfe foi um grande amigo de Portugal. Orientou ou coorientou vários doutoramentos de portugueses, acerca de temas relevantes para Portugal e fomentou as ligações científicas entre Portugal-Brasil-Canadá. Em 1990 a Universidade de Lisboa outorgou-lhe o grau de doutor honoris causa.

Uma das consequências do aumento da disponibilidade de fontes laser de maior potência, compactas e a baixo preço é o aumento da sua má utilização.

Circo Matemático

“O objetivo do Circo é mostrar que é possível utilizar resultados matemáticos para produzir resultados espetaculares e para divertir e motivar as pessoas”, explicou o professor da FCUL, Pedro Freitas.

Temos sido pioneiros de muito boas práticas no ensino superior. Uma excelente escola e nós, que cá estamos, sabemos isso. E os alunos também. Os que cá estão e os que já cá estiveram. Mas hoje não chega. Temos que saber responder aos desafios e temos que exportar as nossas mais-valias.

Inscrições 2013/2014

Atualmente estudam na FCUL mais de cinco mil alunos, a maioria conhece bem os cantos da casa centenária, outros nem tanto, por isso é especialmente importante o acolhimento dado durante o arranque do ano letivo, que o digam a Catarina, a Leonor e o Ricardo!

Joaquim Dias

Num planeta com mais de 7000 milhões de pessoas, vão ser necessárias quantidades enormes de alguns recursos naturais que começam a escassear. Chegará em breve a era da mineração submarina? Existe tecnologia adequada? Será possível a mineração em condições de preservar a diversidade natural dos ecossistemas marinhos?

Ana Bastos

Através de diversas atividades práticas vamos aprender qual o papel do sol na dinâmica da atmosfera e do oceano, qual a importância dos oceanos, das calotes polares e da vegetação, como se formam as nuvens e os sistemas meteorológicos, e como funciona o ciclo da água.

Foi a 26 de Outubro que se realizou a Maratona Inter-Universitária de Programação, 2013, (MIUP2013).

Uma das surpresas do Dia Internacional passa pela exposição do concurso de fotografia lançado recentemente e alusivo ao tema “Mobilidade Internacional”.

Maria Inês Cruz

Atualmente, para além do “básico” lápis de grafite com que todos ainda escrevemos, até o desenvolvimento dos carros híbridos está dependente da evolução e extração dos recursos da nossa “casa”.

Susana Custódio

Como é que são gerados os tremores de Terra? E os tsunamis? Como é que nós reconhecemos no terreno a existência de tsunamis antigos? Porque é que na Nazaré vemos ondas tão grandes? Todos estes fenómenos são o reflexo de um enorme dinamismo do nosso planeta.

SCOPUS é também uma ferramenta para estudos bibliométricos e avaliações de produção científica.

Na cobertura dos edifícios da Universidade de Lisboa foi recentemente instalada a maior central fotovoltaica da cidade de Lisboa. Para além da bela vista sobre o Jardim do Campo Grande, vamos poder apreciar os desafios e o potencial dos telhados urbanos para produção de eletricidade solar.

A empresa SISCOG – Sistemas Cognitivos, SA, procura candidato para integrar a sua equipa.

J. A. Quartau

Na verdade, considerando apenas as abelhas, se estas fossem recompensadas pelo seu trabalho na polinização dos pomares e de outras plantas cultivadas, teríamos que lhes pagar como fatura anual global pelo menos setenta mil milhões de euros, a que seria ainda necessário adicionar várias centenas de milhões pelos lucros adicionais com a produção de mel e de cera.

Livre acesso a trabalhos dos cientistas laureados com o Prémio Nobel 2013

Palmira Carvalho, Raquel Barata e David Felismino

O Jardim Botânico deve, mais do que nunca e no futuro, ser encarado como um espaço de coesão urbana, fundamental e complementar ao espaço edificado e à sua articulação com a envolvente, em termos ecológicos, estéticos, culturais, históricos, sociais e económicos.

As aulas de Projeto Empresarial começam em fevereiro de 2014. Enquanto o 2.º semestre não chega, a FCUL desafia os alunos a testarem ideias no passatempo do Tec Labs Centro de Inovação da FCUL e quem sabe participar na 2.ª edição do YA Bootcamp.

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