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

Estão abertas três vagas para bolseiros para a Unidade de Informática

Imagem do professor J. Sebastião e Silva

O Departamento de Matemática da FCUL apresenta obras selecionadas de personalidades da nossa história, nomeadamente os Compêndios de Matemática e os respetivos Guias para professores de José Sebastião de Silva, cujos direitos patrimoniais foram cedidos à Faculdade por um período de 30 anos.

Devido a uma avaria no equipamento de Videoconferência, o serviço encontra-se interrompido por tempo indeterminado. Pedimos desculpa pelo incómodo causado.

Alunos aguardam a sua vez na fila para as inscrições

Este ano, durante a 1.ª fase de inscrições, foi realizado um inquérito a 845 estudantes. De acordo com os resultados obtidos, o reconhecimento da competência científica (25%), a localização (22%) e a nota de candidatura (22%), foram determinantes na escolha da FCUL.

Abertura de Concurso para uma posição de substituição de Doutor Ciência na CFNUL na área Física Nuclear – Reações Nucleares, ver anúncio em http://www.eracareers.pt/opportunities/index.aspx?task=global&job

A FCUL dá as boas-vindas aos novos alunos, após o arranque do novo ano letivo, a 17 de setembro.

Filipe Duarte Santos - Professor Catedrático e Jubilado do Departamento de Física e Director do SIM

Imagem de perfil de Maria Filomena Camões, professora do DQB-FCUL

Maria Filomena Camões, professora do Departamento de Química e Bioquímica da FCUL, assina um artigo sobre a criação do Instituto Nacional de Metrologia da Colômbia e a inauguração de um laboratório do qual é madrinha.

Guiomar Evans - Prof. Auxiliar do Departamento de Física e Investigadora do Centro de Física da Matéria Condensada

A missa do 30.º dia em memória de José Manuel Pires dos Santos, professor aposentado do Departamento de Informática da FCUL, realiza-se a 11 de setembro, pelas 19h00, na Igreja da Luz, em Carnide.

Toda a morte, mesmo a anunciada, é uma surpresa. Um misto de espanto e de descrença como se não fosse possível acontecer.

As actividades da Semana Zero do DEGGE têm lugar nos dias 12, 13 e 14 de Setembro.

Bolsas Universidade de Lisboa / Fundação Amadeu Dias

Em cinco anos, a UL e a FAD apoiaram 134 projetos. A Faculdade de Ciências distingue-se com o maior número de alunos e respetivos trabalhos distinguidos, setenta.

Apresentações públicas do Programa de Doutoramento em Biologia

Apesar do próximo ano letivo começar já dia 17 de setembro, a FCUL ainda está a receber candidaturas de alunos interessados nos seus cursos pós-graduados.

Centro de Dados da FCUL

Tal como anunciado em julho, a modernização do Centro de Dados da FCUL foi realizada durante os meses de verão e está prestes a terminar.

Vela

Aos familiares, amigos e colegas a FCUL apresenta as sinceras condolências.

Fluxo de energia bancária

“O princípio de que aumentar o capital dos bancos favorece a estabilidade bancária, para além de estar errado, penaliza países como o nosso de forma ainda mais gravosa”, refere em entrevista Pedro Gonçalves Lind, um dos autores do regular article “The Dynamics of Financial Stability in Complex Networks”.

Os cidadãos estrangeiros abrangidos pelos programas “Erasmus Mundus” e “Ciência sem Fronteiras” podem ter autorização de residência em menos de 15 dias e direito à mobilidade no espaço da União Europeia.

Jardim

Através do sistema Concursos pode aceder a mais informações sobre o convite publicado no Jornal Oficial da União Europeia.

Vela

Aos familiares, amigos e colegas a FCUL apresenta as sinceras condolências.

Adultos e criança em atividade da Ciência Viva no Verão

Até 15 de setembro, a iniciativa Ciência Viva no Verão percorre o País organizando mais de 1700 atividades científicas gratuitas para toda a população. As inscrições permanecem abertas até 15 de setembro, de acordo com o calendário de atividades. Nesta altura, já são mais de 20 mil os inscritos.

Nos dias 9 e 10 de Agosto a plataforma Moodle da FCUL vai estar inacessivel devido a uma manutenção de rotina.

As nossas desculpas pelos possiveis incómodos causados.

Liliana Caldeira junto aos posters

A investigação sempre foi um objetivo, que ganhou força após o prémio para melhor poster ser-lhe atribuído numa importante conferência internacional. Até ao final do ano, Liliana Caldeira, aluna de doutoramento em Engenharia Biomédica e Biofísica da FCUL, deverá defender a tese.

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