No Campus com Helder Coelho

Compreender a Inteligência Humana

Podemos aumentar a velocidade e a segurança da investigação do cérebro, o que dada a sua enorme complexidade, é um enorme passo em frente

Pixabay

Helder Coelho

Será possível ter uma pessoa dentro de um scanner e dizer-lhe para mudar a atividade de diferentes zonas do seu cérebro, com base no que estamos a observar num monitor desse mesmo scanner? Pode a Inteligência Artificial (IA) abordar e interatuar com a Neurociência, e vice-versa?

A recente Tese de Doutoramento (junho, 2017) de Romy Lorenz, no Laboratório de NeuroImagiologia Clínica, Computacional e Cognitiva do ICL (Imperial College London), focou as respostas neuronais (neurofeedback) em tempo real, através da interação com um scan, ou seja com o leitor de varrimento (scanner) do cérebro de um paciente.

A experiência sobre as respostas neuronais apoia-se numa conversa via o ecrã do monitor do posto de trabalho, o qual permite mudar a atividade de diferentes partes do cérebro do paciente, enquanto se vêm as imagens do cérebro em direto. Tudo isto graças a um programa de computador que é capaz de descodificar as imagens do cérebro (sob fMRI ou functional Magnetic Ressonance Imaging), enquanto se liga ou desliga a atividade (maior durante a concentração) de uma região particular, por exemplo a que estabelece a conexão de parte do córtex cerebral às áreas mais profundas, como o hipocampo (onde se produzem as imagens).

Um dos exercícios da Romy consistiu em descodificar como as diferentes redes do cérebro interatuam, em tempo real, o que não é uma tarefa simples. Por isso, ela optou por escolher, em primeiro lugar, as regiões mais estudadas do cérebro, os córtices visual e auditivo. Para os seres humanos é fácil realizar combinações de visões e sons, de molde a ativar o córtex do ouvido e não o da visão, e vice-versa.

Foi desenvolvido um algoritmo de IA, que é capaz de jogar com duas espécies de “alavancas”, para ligar ou desligar aquelas partes do cérebro. Durante este trabalho foram ensaiados diferentes algoritmos, de aprendizagem profunda (Deep Learning) e de Redes Neuronais, embora o êxito só fosse alcançado com o método de otimização bayesiana, o qual permite calcular a validade das hipóteses em função de conhecimento prévio. Esta técnica facilitou obterem-se as melhores respostas: ter a combinação correta do vídeo e do som. Em média, o algoritmo, denominado Automatic Neuroscientist, consegue obter o estímulo ótimo em seis minutos.

São poucos os tópicos da Psicologia, que sejam velhos ou controversos, como o do estudo da inteligência humana. A tese da Romy continua outras tentativas recentes (por exemplo a de Adam Hampshire e do seu orientador Adrian Owen em 2012), que procuraram também responder à pergunta “Como o cérebro suporta diferentes aspetos da inteligência?”, embora a investigação seja ainda limitada no seu alcance, por exemplo pelo número e variabilidade das tarefas cognitivas usadas (o Cognitron foi usado para realizar o levantamento de várias aptidões mentais). O Automatic Neuroscientist pode dissecar os trabalhos de um cérebro, desenhar testes clínicos e, ainda, descobrir como estimular o cérebro.

Romy acha que “nos últimos tempos, os homens não têm sido suficientemente imparciais para fazer justiça à grande quantidade de informação colecionada pelas técnicas da imagiologia do cérebro. Contudo, recorrendo às técnicas da IA, enquanto se obtêm ao mesmo tempo dados do cérebro, melhoramos muito a fiabilidade das nossas descobertas”. E, isto quer dizer, que podemos aumentar a velocidade e a segurança da investigação do cérebro, o que dada a sua enorme complexidade, é um enorme passo em frente.

Referências:
Lorenz, R. Neuroadaptive Bayesian Optimization – Implications for the Cognitive Sciences, Tese de PhD (Orientadores: Robert Leech e Aldo Faisal), ICL, 2017.
http://www.wired.co.uk/article/automatic-neuroscientist-ai-brain-experiments

Helder Coelho, professor do Departamento de Informática de Ciências
info.ciencias@ciencias.ulisboa.pt
Reunião final do comité de gestão da Ação COST TD1301, em Malta, em junho de 2017

​Raquel Conceição, professora do DFde Ciências ULisboa e investigadora do IBEB, coordenou a Ação COST TD1301, no valor de aproximadamente meio milhão de euros e que durou quatro anos, juntando cerca de 255 profissionais, entre investigadores, engenheiros e médicos de 30 países do mundo.

Francisca Canais e Rita Maçorano

O EIT Health é um consórcio europeu dedicado à inovação em saúde, constituído por cerca de 140 entidades. Ciências ULisboa é parte integrante e ativa desde a sua génese.

Fernando Mestre

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de julho é com Fernando Mestre, técnico superior da Direção Financeira e Patrimonial de Ciências.

Enxame estelar RCW 38

Koraljka Muzic é a investigadora principal da proposta de observação, que levou à captura do enxame estelar RCW 38. Natural da Croácia, chegou a Ciências em 2017 para estudar as anãs castanhas, um dos grandes mistérios da Astronomia.

Joana S. Cristóvão e Cláudio M. Gomes

Joana S. Cristóvão estuda uma das mais abundantes proteínas do cérebro - a proteína S100B – com funções regulatórias associadas à resposta inflamatória, apresentando níveis elevados em pessoas com a doença de Alzheimer.

Cláudio M. Gomes

A ciência é global e colaborativa. Quem o diz é Cláudio M. Gomes, professor do DQB e investigador do BioISI. Recentemente, juntamente com outros cientistas descobriu um novo mecanismo bioquímico nas células nervosas, que retarda a formação dos depósitos de agregados de proteína no cérebro, causadores da doença de Alzheimer.

João Pires da Silva

Nesta fotolegenda destacamos uma passagem da entrevista com João Pires da Silva, professor do Departamento de Química e Bioquímica que pode ser ouvida no canal YouTube e na área multimédia deste site.

Comunicar pelo telemóvel

Andreia Santos, psicóloga do Gapsi, menciona a importância de se resgatar a dimensão humana das relações, considerando um elemento muito importante para a sensação de descanso, especialmente em período de férias.

Assembleia Geral da EMS em Praga

Jorge Buescu, professor do Departamento de Matemática de Ciências e presidente da Sociedade Portuguesa de Matemática, foi eleito membro da Comissão Executiva da European Mathematical Society.

Terreiro do Paço em Lisboa

A primeira iniciativa do ciclo Alterações Climáticas: Impactos Biológicos e Socioeconómicos é organizada por Ciências. O próximo evento desta rede ocorre em julho e está a ser preparado pelo Instituto Superior de Agronomia.

Centro Cultural de Montargil, Ponte de Sor

O Centro Ciência Viva do Lousal (CCVL) – Mina de Ciência recebeu o prémio Melhor Projeto Público 2017. A Faculdade é membro associado e fundador da Associação CCVL garantindo a atualização e o rigor dos conteúdos comunicados.

Marta Aido junto ao globo terrestre

O que fazem e o que pensam alguns membros da comunidade de Ciências? O Dictum et factum de junho é com Marta Aido, que trabalha no Instituto Dom Luiz.

Novos mapas de risco de incêndios florestais para 2018 resultam de um trabalho conjunto entre engenheiros florestais, estatísticos e climatólogos.

Fotografia do setup experimental

O professor do Departamento de Biologia Vegetal e membro da COST Action FA1306, que chegou agora ao fim, faz um balanço da rede transeuropeia e dá-nos a conhecer o projeto INTERPHENO e que poderá ser o primeiro passo para a constituição de uma rede nacional de fenotipagem.

Torre de pedras

"Associada à ideia de perfeccionismo surge a luta por objetivos elevados e irrealistas". Mais uma rubrica da psicóloga Andreia Santos.

Margarida Amaral

Nesta fotolegenda destacamos uma passagem da entrevista com Margarida Amaral, professora do DQB e coordenadora do BioISI e que pode ser ouvida no canal YouTube e na área multimédia deste site.

“The Medieval and Early Modern Nautical Chart: Birth, Evolution and Use”

Joaquim Alves Gaspar, distinguido em 2016 com uma starting grant, a primeira a ser atribuída a um membro de Ciências, volta a “encantar” o Conselho Europeu de Investigação.

Uma mão com enguias

Ciências organiza a primeira reunião do projeto europeu, na qual participam mais de 50 especialistas portugueses, espanhóis e franceses, com o objetivo de debater formas de recuperação da enguia-europeia.

José Avelino Pais Lima de Faria,o proeminente cientista de 92 anos, antigo aluno de Ciências - licenciou-se em Ciências Físico-Químicas em 1950 - volta colaborar com a Faculdade, com um artigo sobre a atividade científica, selecionando para o efeito um conjunto de eminentes personalidades. Dois dias após a publicação deste artigo, J. Lima-de-Faria faleceu. A Faculdade lamenta o triste acontecimento e apresenta as condolências aos familiares, amigos e colegas.

Oradores do Ignite IAstro na Assembleia da República

No âmbito da efeméride ocorreu uma sessão do Ignite IAstro na Assembleia da República. O Dia Nacional dos Cientistas é celebrado desde 2016.

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A final nacional da 14.ª edição das Olimpíadas de Química Júnior ocorreu a 12 de maio no Departamento de Química e Bioquímica de Ciências. Os melhores classificados podem vir a integrar a equipa portuguesa que participará na European Science Olympiad, em 2019.

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O Pint of Science traz para bares portugueses e internacionais assuntos científicos de forma descomplicada.

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