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
Sala de aula com alunos sentados e tomando notas

"Os estudantes da FCUL, incluindo os estudantes de licenciatura, dispõem do background e conhecimentos certos para participar nestes módulos", esclarece Nathalie Gontier, coordenadora do laboratório AppEEL e das respetivas Escolas de Inverno e de Verão.

Rosto de Vera Carvalho

As inscrições para o programa Erasmus terminam a 10 de fevereiro. Se tens interesse neste programa de mobilidade conhece a história de Vera Carvalho, aluna Erasmus na Dinamarca.

Pormenor de obra de arte

Para os fundadores do AppEEL, este laboratório pode ser considerado o primeiro centro no mundo a reunir investigadores que estudam a evolução sociocultural a partir das teorias que formam parte da Síntese Expandida.

 

O Departamento de Matemática recebeu ontem, dia  4 de Fevereiro, cerca de 70 alunos (9º ano) do  Agrupamento de Escolas D. Miguel de Almeida - Abrantes.

Entre os empregos mais bem pagos contam-se os que estão ligados às engenharias.

Capa

Esta coleção de Livros Brancos foi organizada pela META-NET, uma rede de excelência parcialmente financiada pela Comissão Europeia, que levou a cabo uma análise dos recursos e tecnologias da linguagem atualmente disponíveis. A análise abordou as 23 línguas oficiais europeias assim como outras línguas importantes na Europa a nível nacional e regional. 

O Prémio João Branco é uma iniciativa conjunta da Universidade de Aveiro e da família do designer Jo

Dia 4 Fevereiro 2013 – 14:00h às 19:30h (Sala 2.2.15)

Primeiro plenário do IPBES

Grupo liderado por Henrique Miguel Pereira, investigador do Centro de Biologia Ambiental da FCUL, submete à apreciação da comunidade científica o desenvolvimento de um sistema de monitorização da biodiversidade baseado num conjunto de variáveis essenciais.

Rosto de Maria Antónia Amaral Turkman

“Ao longo dos últimos dois séculos a Estatística foi indispensável em confirmar muitas das maiores descobertas científicas e inovações da humanidade, tais como a partícula bosão de Higgs e a Revolução Verde na agricultura”, declaram Daniel Paulino, presidente da Sociedade Portuguesa de Estatística e Maria Antónia Amaral Turkman, coordenadora do CEAUL.

Dois artigos -- contando com docentes e investigadores do GeoFCUL no seu elenco de autores -- assinalados no “TOP 25 Hottest Papers” de Abril-Junho de 2011 da revista Journal of South American Earth Studies (Sciencedirect / Elsevier).

Henrique Leitão foi eleito membro efetivo da Académie International d'Histoire des Sciences, pela relevância da sua carreira e produção intelectual. Para o historiador das ciências foi uma “honra enorme” receber a distinção, “a maior ambição de qualquer estudioso ou cientista”.

Proposal for a REGULATION OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL.

Laying down the rules for the participation and dissemination in 'Horizon 2020 – the Framework Programme for Research and Innovation (2014-2020).

EUA represents over 850 universities and university associations across 47 European countries. Its highly diverse membership covers the full spectrum of universities participating in European research programmes.

Vai realizar-se de 18 a 20 de Março de 2013, em honra do Professor Ross Leadbetter, o "Symposium on Recent Advances in Extreme Value Theory ".

Face de Maria Amélia Martins-Loução

O Flora-On sistematiza informação fotográfica, geográfica, morfológica e ecológica de todas as espécies de plantas vasculares autóctones ou naturalizadas listadas para a flora de Portugal. Atualmente, através deste portal acede a 164 famílias, 836 géneros e 2991 espécies.

Cortejo académico na Aula Magna

A cerimónia de abertura do ano letivo de 2012/2013 marca uma nova etapa do ensino superior público.
Exegi monumentum aere perennius - Ergui um monumento mais duradouro que o bronze.
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Crianças dos 5 aos 9 anos descobrem as Ciências na FCUL

A FCUL abriu as portas do conhecimento aos alunos do Colégio Infantes de Portugal, de Palmela. Durante uma manhã, os laboratórios de Biologia e de Química e Bioquímica foram explorados por cerca de 20 crianças com idades compreendidas entre os 5 e os 9 anos.

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