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 principal missão do Departamento de Matemática é a da promoção do ensino e da investigação da Matemática, contribuindo para a criação e transmissão do conhecimento nesta área, bem como

Capa da Agenda FCUL 2012/2013

- Qual é coisa, qual é ela? É retangular e a cor varia normalmente todos os anos. Tem argolas e mais de 200 páginas. Pode-se usar todos os dias ou só em determinadas ocasiões. Sim, é fácil adivinhar! É a Agenda FCUL 2013/2014 e já “anda de mão em mão”…

Fórum Bolsas UL/FAD

“Numa época de crise e com falta de emprego, a solução por vezes é mais simples do que emigrar: criar o próprio emprego e gerar emprego. Este projeto "lançou-me" não só a nível académico (…) como profissional, estando neste momento a desenvolver uma empresa”, informou o antigo aluno do mestrado integrado em Engenharia Biomédica e Biofísica da FCUL, Ricardo Santos.

 Mestrados do DEIO 2013-14

“Com um simples azulejo” é uma iniciativa do Departamento de Matemática da FCUL dirigida a alunos do 1ºciclo e 2ºciclo do Ensino Básico e destinada a explorar transformações geométricas no plano.

A experiência profissional da cientista iniciou-se na casa que a formou, a FCUL, em 1999, enquanto doutoranda. Nessa altura, exercia funções de investigadora e supervisora de projetos de alunos de licenciatura. Atualmente, o percurso profissional, “continua dentro de casa”.

Trial do Journal of Visualized Experiments

“ (…) Pretendo fazer investigação aplicada, em particular na área da Biotecnologia Vegetal, que possa contribuir para a sociedade e para a economia do país”, refere a investigadora da FCUL que acaba de lançar um artigo na “Food Chemistry, Ana Margarida Fortes.

Isabel Fraga Alves

A Teoria dos Valores Extremos e a Inferência Estatística daí decorrente, têm vindo a invadir de forma transversal um largo espectro de áreas aplicadas e que vão desde ciências ambientais às financeiras, numa interface din&aci

Livros e giz

Um programa alicerçado na preocupação do axiomatizar, que valoriza o “formalismo pelo formalismo”, que rejeita a possibilidade de compreensão de conceitos e procedimentos, dificulta a tarefa do professor, para além de se distanciar das orientações dos programas do Reino Unido, de Singapura e dos EUA.

No seguimento da nomeação de Carlos Nieto de Castro como delegado nacional no Domínio da Química e Ciências Moleculares, em março deste ano, esta é a primeira reunião a ter lugar no campus da FCUL, em Lisboa.

FCUL desenvolve inquérito a antigos alunos

Conhecer o percurso académico e profissional dos alunos alumni é um dos interesses de Ciências. Para isso, a Faculdade desenvolveu um inquérito que permanece ativo no portal.

Em 2012, a Universidade de Lisboa, através do Museu Nacional de História Natural e da Ciência (MUHNAC), participou pela primeira vez na Noite

A extraordinária comunhão entre a Geometria e a Arquitectura… volta a ser este o mote de mais um Diálogo na Exposição Formas & Fórmulas, patente no Museu de História Natural e da Ciência (MUHNAC).

Na manhã de 16 de Setembro a partir das 8h45 vai realizar-se a Sessão de Boas Vindas aos novos alunos do Departamento de Informática.

Técnicas Geoquímicas aplicadas à Exploração de Petróleo e a Problemas Ambientais

Cooperação FCUL/Univ. Federal do Rio de Janeiro. Convite à participação!

Curso de verão a realizar de 16 a 27 de Setembro de 2013 das 17H00 às 20H00.

Convénio de Cooperação Académica entre o Instituto de Geociências da USP e o GeoFCUL.

Na sexta-feira, a Direção-Geral do Ensino Superior do Ministério da Educação e Ciência anunciava que, este ano, concorreram à 1.ª Fase do Concurso Nacional de Acesso ao Ensino Superior Público 40419 estudantes, sendo que 37415 alunos foram admitidos.

Ivette Gomes

 A sessão especial proferida por Ivette Gomes ocorre no último dia do evento, a 11 de setembro e intitula-se “Penultimate Approximations: Past, Present . . . and Future?”.

Estão abertas inscrições para as seguintes acções de formação:

Conferência no GeoFCUL: Induced passive margin reactivation in the Gulf of Cadiz

Conferência no dia 9 de Setembro

Regina Bispo, professora do Departamento de Estatística e Investigação Operacional (DEIO) da FCUL integrou a equipa vencedora, composta também por Elisa Duarte e cuja coordenação esteve a cargo de Bruno Cecílio de Sousa e Dulce Gomes, ambos ex-alunos daquele Departamento.

A Exigo pretende recrutar candidatos com Licenciatura ou grau académico superior nas áreas de matemática ou informática, com experiência prévia em consultoria e/ou na indústria.

Imagem de uma criança

– Mas do que é que tu gostas, Ana Isabel!? Tirando o bife, o frango e as batatas fritas, de que é que tu gostas, rapariga? Não comes feijão porque enfarta e com o grão é a mesma desculpa.

Páginas