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
Antenas do ALMA

O primeiro de uma série de vodcasts de divulgação científica do CAAUL dedicados aos maiores tópicos da atualidade em Astronomia apresenta o ALMA.

Rosto de Luísa Maria Abrantes

“A professora Luísa Maria Abrantes será sempre recordada pela sua enorme dedicação e empenho durante os 40 anos de serviço a esta casa”, refere o seu colega e amigo Jorge P. Correia.

A FCUL volta a marcar presença na Futurália, na FIL, no Parque das Nações, juntamente com outras unidades orgânicas da UL, entre 13 e 16 de março.

“Foi o professor Henrique Leitão que me alertou para o facto de a questão do real impacto de Pedro Nunes na náutica do seu tempo estar por resolver.

“Foi o professor Henrique Leitão que me alertou para o facto de a questão do real impacto de Pedro Nunes na náutica do seu tempo estar por resolver. A tese e o prémio foram passos saborosos de um caminho longo mas que tem todo o potencial de ser gratificante e divertido”, reforça Bruno Almeida, vencedor do Prémio Cultura 2012 atribuído pela Sociedade de Geografia de Lisboa.

A reportagem multimédia sobre o Dia Aberto em Ciências inclui testemunhos de candidatos ao ensino superior, alunos e professores da FCUL, colaboradores desta iniciativa.

Prémio SAHFC 2012 - Marta Macedo

Prémio SAHFC

  A Comissão Executiva da Secção Autónoma de História e Filosofia das Ciências (SAHFC) atribui a anualmente o Prémio SAHFC.

O Grupo de Surdez do BioFIG-FCUL, coordenado por Graça Fialho, já analisou cerca de 400 famílias portuguesas afetadas com surdez hereditária. A primeira tese de doutoramento realizada em Portugal na área da genética da surdez foi defendida em 2012, na UL, por Tiago Matos.

Anfiteatro da FCUL

Cerca de 100 alunos de 15 escolas secundárias da zona de Lisboa participaram na 9.ª edição da ação de divulgação da Física de Partículas.

“Portugal é o principal destino dos estudantes brasileiros de graduação bolsistas do Programa Ciência sem Fronteiras.

“Acho que este tipo de ações é bastante útil porque, nesta altura, precisamos de todas as informações possíveis para podermos fazer uma escolha certa”, declara Maria Buzaglo, aluna do 12.º ano, a frequentar o curso de Ciências e Tecnologias na Escola Secundária de Pedro Nunes.

Alunos no átrio do C3

O Gabinete de Mobilidade, Estágios e Inserção Profissional organizou uma sessão de acolhimento aos cerca de 30 novos alunos de mobilidade para o 2.º semestre.

Em 2000, a UL atribuiu o título de doutor honoris causa a Laurens de Haan. Em 2013, outro gigante dos Extremos, Ross Leadbetter, honrará a UL ao aceitar a mesma distinção. Quando a universidade honra investigadores desta importância está também a honrar-se.

O Departamento de Matemática da FCUL e o CMAF organizam dois mini-cursos de Sistemas Dinâmicos de 17 a 24 de Abril 2013. Os oradores serão Rafael Ortega da Universidade de Granada e Pedro Miguel Duarte do DM da FCUL.

Gulf Labor Markets and Migration Program (GLMMP), a joint program of the European University Institute (EUI - Florence) and the Gulf Research Center (GRC - Jeddah, Geneva, Cambridge), seeks two Research Assistants (Demographer/Statistician and Lawyer).

Rosto de Vanda Brotas

Estudar a clorofila, único parâmetro biológico visível do espaço, constitui uma ferramenta essencial para se perceber se o clima está a mudar. Este artigo foi publicado no jornal "Público" no passado dia 16 de fevereiro.

Servidor da FCUL

As ações de modernização e de alargamento do Centro de Dados da FCUL ocorreram no verão de 2012. A Unidade de Informática continua a apostar na renovação das condições tecnológicas do campus.

Ilustração de animais

A Âncora Editora define-se como uma editora generalista, que tem vindo a dedicar-se, sobretudo, à publicação de autores portugueses. Até agora A. M. Galopim de Carvalho é o autor com o maior número de livros editados.

O projecto de investigação NAADIR que envolve a Faculade de Arquitectura da Universidade Técnica de Lisboa e a Faculdade de Ciências da Universidade de L

Átrio do C6

Para os SASUL ainda é prematuro avaliar o Programa Alimentação UL, cujo orçamento se estima ser na ordem dos 192.000,00 €.

Iain Mattaj, diretor-geral do EMBL

“Estou impressionado com a energia que existe na Faculdade e o número de pessoas que aqui trabalham. Acho que estão bem organizados para trabalhar em equipa!”, declara Iain Mattaj, diretor-geral do European Molecular Biology Laboratory, depois de visitar alguns dos laboratórios da FCUL.

Logotipo da inicativa Programa Alimentação UL

O Menu Estudante custa 2,40€ e inclui sopa, prato principal, sobremesa, pão e bebida. A partir de fevereiro o Espaço Estudante, localizado no edifício C6, também vai dispor de micro-ondas permitindo dessa forma o aquecimento de refeições.

Ester Luísa Rodrigues Dias, professora jubilada do extinto Departamento de Educação da FCUL, faleceu no dia 11 de fevereiro de 2013.

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