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

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Simulação de uma proteína

Quatro lições sobre proteínas.  As investigadoras Maria José R. Gomes e Patrícia Faísca apresentam quatro razões para não faltar à quinta iniciativa do projeto Ciência na UL.

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"O objetivo é partilhar com os colegas das outras faculdades a experiência que tivemos, e estamos a ter, com a implementação do modelo de gestão por objetivos, assente na identificação dos processos", diz Ana Rocha, secretária-coordenadora da FCUL.

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Produtos alimentares

“Partilhar o que se tem pode ser um convite a algum sacrifício – mas a solidariedade não pode ser só um sentimento, tem de ser um compromisso de ação”, refere Graça Vieira, professora aposentada da FCUL, a propósito da campanha "Vamos dar com o coração".

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Hoje é um dia fascinante. Dia de nos fascinarmos com as plantas, com a sua beleza, com o que nos dão, e nos possibilitam – a vida tal como a conhecemos.

Flor sujeita a tratamento para expressão de um gene

Nesta época do ano, não há nada que mais nos descanse o espírito como um campo repleto de cores: branco, amarelo, lilás, vermelho, com flores de diferentes tamanhos e odores.

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Encontra-se aberto concurso para a atribuição de 1 (uma) Bolsa de Investigação, no âmbito do projecto de investigação “Erro de não-resposta nas sondagens telefónicas com telemóveis: causas, efeitos e correcçã

Para marcar uma visita ao novo lugar destinado ao estudos das ciências e das artes basta telefonar ou enviar um email.

Fascination of Plants Day - 18 de maio de 2012.

A reportagem multimédia realizada no âmbito da UL Open Night inclui declarações de Sofia Cruz, coordenadora do Núcleo de Comunicação da Reitoria da Universidade de Lisboa (RUL), Isabel Tadeu, coordenadora do Núcleo

A ação de voluntariado acontece entre 26 e 27 de maio. Inscreva-se até dia 18 de maio, através do site UL Alimenta esta Ideia.

 

Anfiteatro da FCUL

Miguel Yus, professor da Universidade de Alicante, recebe o galardão na primeira de cinco conferências proferidas pelo premiado em Portugal.

A Direção de Marketing e Comunicação da RTP oferece estágio remunerado na Área de Audiências e Estudo de Mercado a alunos recém licenciados ou mestrandos em Matemática A

A exposição "O Cálculo de Ontem e de Hoje" está, agora, disponível em versão itinerante.

De 3 a 28 de Maio está patente na "Academia Sénior da Cruz Vermelha Portuguesa-Delegação de Lisboa".

Seminário "Serendipity and The Ups and Downs of Synthesis", apresentado pelo Prof.

Olho verde

Palestras, visitas, exposições e muitas experiências são algumas das atividades previstas.

Pormenor da capa do livro

O livro está à venda pelo valor de €18,40, no Atendimento Geral, sito no edifício C5, piso 3.

Anfiteatro

"As Jornadas tiveram um balanço bastante positivo (...) elucidaram e esclareceram algumas dúvidas importantes para os estudantes (...) ", conclui a Comissão de Curso de Engenharia Geográfica.

Museu do Quartzo é inaugurado e recebe o nome de Galopim de Carvalho, professor jubilado do Departamento de Geologia.

Céu com nuvens escuras

As candidaturas à oficina de formação terminam a 21 de maio. As sessões realizam-se às terças e quintas-feiras, entre as 17h30 e as 20h30.

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