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
Filipe Ribeiro e Rui Rivaes, investigadores do MARE, asseguraram um financiamento de cerca de 74 000 euros para a contenção da perca-europeia na Reserva Natural da Malcata

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Universidade de Lisboa é a líder entre as Universidades Portuguesas no Ranking de Shangai

A Universidade de Lisboa é a melhor universidade de Portugal, segundo a edição de 2024 do mais influente e conceituado ranking mundial, o Ranking de Shangai, que todos os anos avalia mais de 2500 universidades a nível mundial. 

Um conjunto de participantes dos EVM posam em frente a um quadro repleto de equações matemáticas e com um tabuleiro de xadrez desenhado

Terminou no dia 26 de julho a 1.ª edição dos Estágios de Verão em Matemática (EVM), organizada pelo Departamento de Matemática (DM) de CIÊNCIAS.

Imagem que mostra um homem a tirar uma foto de dois estudantes com o telemóvel. À sua esquerda, num espaço branco, pode ler-se "Partilhe as suas fotografias"

Será realizada uma recolha de fotografias pelos ex-alunos, com vista à criação de um itinerário expositivo das histórias e vivências retratadas por todo o campus de CIÊNCIAS.

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O artigo ‘Unforeseen plant phenotypic diversity in a dry and grazed world’ (em português, ‘Inesperada diversidade fenotípica de plantas num mundo seco e pastoreado’), aborda os resultados de um estudo internacional em larga escala, que envolveu 120 cientistas de 27 países, para compreender como as plantas de zonas áridas se adaptaram a estes habitats extremos.

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Entre 24 e 26 de julho, CIÊNCIAS foi palco da conferência MIC- STAND 2024: Mitigation of Microbiologically Influenced Corrosion: Towards Scientific & Industrial Standardization.

16.º Encontro Nacional de Química-Física

O duplo evento decorreu entre 17 e 19 de julho e reuniu investigadores, docentes e outras personalidades ligadas à Química-Física.

Foto de grupo Ser Cientista 2024

Campus de CIÊNCIAS enche-se de curiosidade e boa disposição para receber alunos deste programa de Verão.

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É já em setembro que o campus de CIÊNCIAS vai ser palco de duas formações do programa ‘C-Academy - Formação Avançada em Cibersegurança’ do Centro Nacional de Cibersegurança.

Membros do Ciências em Harmonia (C-H), o projeto pioneiro de CIÊNCIAS para promoção do bem-estar entre alunos

O Ciências em Harmonia (C-H), projeto pioneiro de CIÊNCIAS, teve direito a destaque na edição de 23 de julho do jornal Público.

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Entre 22 e 26 de julho, 67 alunos do ensino secundário têm a oportunidade experienciar, durante uma semana, o que é ser cientista e como é o ambiente de investigação.

Licenciaturas CNA 2024

Vem definir o teu futuro e descobre o que temos preparado para ti. Candidata-te a CIÊNCIAS ULisboa!

Banner Prémio de Doutoramento em Ecologia - Fundação Amadeu Dias

Já são conhecidos os vencedores da edição 2024 do Prémio de Doutoramento em Ecologia - Fundação Amadeu Dias, organizado pela Sociedade Portuguesa de Ecologia (SPECO).

Jorge Buescu, professor do Departamento de Matemática (DM) de CIÊNCIAS, reeleito Vice-Presidente da European Mathematical Society (EMS)

Jorge Buescu, professor do Departamento de Matemática (DM) de CIÊNCIAS, foi reeleito Vice-Presidente da European Mathematical Society (EMS).

Verão na ULisboa em CIÊNCIAS

Foi com um sorriso na cara e com vontade de um dia regressarem, que os estudantes do programa Verão na ULisboa deixaram o campus de CIÊNCIAS, após as cerimónias de entrega de diplomas que decorreram nos dias 5 e 12 de julho.

Assinatura do Protocolo com a REDCORP

o passado dia 9 de julho a Direção de CIÊNCIAS assinou um protocolo de cooperação com a REDCORP, empresa de empreendimentos mineiros responsável pelo Projeto Lagoa Salgada.

CIÊNCIAS assinA um protocolo de colaboração com a Raiz Vertical Farms nas instalações de CIÊNCIAS, tendo sido assinado pelo Diretor da faculdade, Luís Carriço, e pela co-fundadora da startup Rede Vertical Farms, Inês Barros.

CIÊNCIAS assinou um protocolo de colaboração com a Raiz Vertical Farms, com o objetivo de instalar uma horta vertical no campus da faculdade.

Equipa do CSD Lab do BioISI

Uma equipa de investigadores do Laboratório de Estrutura e Dinâmica Celular (CSD Lab) do Instituto de Biossistemas e Ciências Integrativas (BioIS

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Diogo Rodrigues Fernandes, doutorando de CIÊNCIAS e investigador no Centro de Ecologia, Evolução e Alterações Ambientais (

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“Temos este mundo, ou nada. E temos um grande problema se não entendermos o planeta que queremos salvar.” Esta citação de Carl Sagan é o mote do documentário ‘O Planeta Vivo’, que estreou no passado dia 3 de julho na RTP.

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O Observatório do Paranal, no deserto do Atacama no Chile, que faz parte do Observatório Europeu do Sul (ESO), vai receber em 2025 um telescópio made in Portugal para observar o Sol.

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