Objetivos da Unidade Curricular

Pretende?se que os alunos aprendam sobre os conceitos de neurociência com enfoque particular no papel de engenharia biomedical neste campo do saber.

 

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Pré-requisitos

Sem pré-requisitos

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Conteúdos

Este curso está organizado segundo uma componente expositiva de conteúdos teóricos intimamente relacionados com conteúdos teórico?práticos e práticos.

Assim, abordam?se conceitos de neurociências, desde a neurobiologia e a organização estrutural e funcional do cérebro e do sistema nervoso até temas relacionados aspectos com funções do cérebro e aspectos da patologia neuropsiquiátrica, bem como sobre neuromodelação e inteligência artificial.

Também são facultados conhecimentos técnicos e práticos sobre diferentes ferramentas de engenharia biomédica cobrindo hardware de aquisição e processamento de sinais electrofisiológicos, interfaces pessoa?máquina com enfoque nas interfaces cérebro? computador,  processamento de dados imagiológicos e classificação de dados usando redes neuronais artificiais.

 

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Descrição detalhada dos conteúdos programáticos

Componente Teórica

Os conteúdos teóricos estão organizados segundo as temáticas principais:

·         Evolução do sistema nervoso: desde comunicação em colónias de células até cérebro humano

·         Neurónios e organização estrutural do cérebro: biologia e paralelismo com as tecnologias da informação e comunicação

·         Conectividade e complexidade: segregação e integração funcional

·         Desenvolvimento e envelhecimento cerebral

·         Funcionamento cerebral: consciência, emoção, sono, dor, memória, linguagem, aprendizagem, reabilitação, decisão, neuromarketing

·         Patologias foro neuropsiquiátrico que poderão incidir sobre algumas das temáticas: neurotrauma, acidentes vasculares cerebrais, demências, doenças do movimento, doenças neuromusculares, doenças desmielinizantes, epilepsia, cefaleias, infecções sistema nervoso central, neoplasia, perturbações da infância e adolescência, dependência, esquizofrenia/psicoses, perturbações do humor, perturbações da ansiedade, perturbações da personalidade, etc.

·         Neuromodelação, incluindo introdução às Redes Neuronais Artificiais e algoritmos de aprendizagem automática, Inteligência Artificial, computação cognitiva e computação neuromórfica

 

Componente Teórica-Prática

·         Exame neurológico sumário

·         Neuropsicologia: avaliação da personalidade

·         Neurociência experimental: estudo do sistema nervoso por electrofisiologia de bancada

·         Interfaces pessoa-máquina e interfaces cérebro-computador

·         Pós-processamento de imagem médica, incluindo as ferramentas SPM, FSL, e software de pós-processamento de tractografia.

·         Introdução à classificação de dados de neurociências usando Redes Neuronais Artificiais e outros algoritmos de aprendizagem automática.

·         Desenvolvimento de aplicação em neurociências em plataforma Microsoft Azure.

 

Componente Prática

Na componente prática serão realizados exercícios e projectos relacionados com neurociências usando as abordagens apresentadas na componente teórico-prática.

 

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Bibliografia

Recomendada

“Principles of Neural Sciences”, Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ (Eds), McGraw-Hill, New York, 2012

“Neuroscience: The Science of the Brain”, Morris R, and Fillenz M (Eds), British Neuroscience Association, 2005

“Your Brain and Your Self: what you need to know”, Neirynck J, Springer, Berlin, 2009

“Cognition, brain and consciousness: an introduction to cognitive neuroscience”, Baars BJ and Gage NM (Eds), Academic Press, New York, 2007

“Principles of Artificial Neural Networks: 3rd Edition (Advanced Series in Circuits & Systems)” D. Graupe (Ed), World Scientific, London, 2013.

“Cognitive Computing and Big Data Analytics”, Hurwitz, Kaufman, Bowles, Wiley, New York, 2015

“Use of brain-computer interfaces in amyotrophic lateral sclerosis: an update”, Ferreira HA, Master in Medicine Thesis, Faculdade de Medicina da Universidade de Lisboa, Lisboa, 2012

“Neurologia, Princípios, Diagnóstico e Tratamento”, Ferro J, e Pimentel J (Eds), Lidel Editores, Lisboa, 2006

 

Outros elementos de estudo

·         Brain Connectivity http://brainconnectivity.info

·         Backyardbrains http://www.backyardbrains.com/

·         Emotiv http://emotiv.com/

·         SPM http://www.fil.ion.ucl.ac.uk/spm/

·         FSL http://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/

·         Trackvis http://www.trackvis.org/

·         WEKA  http://www.cs.waikato.ac.nz/ml/weka/

·        Microsoft Azure https://azure.microsoft.com/en-us/ 

 

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Métodos de Ensino

Aulas expositivas. Aulas práticas de exercícios

 

 

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Métodos de Avaliação

Apresentação sobre temas relacionados com neurociências (50%)

Realização de um projecto em neurociências com utilização de ferramentas de engenharia biomédica e plataformas de software na nuvem (50%)

 

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Língua de ensino

A unidade curricular é ministrada em português ou em inglês conforme nacionalidade dos alunos.