Latin-American Workshop on Computational Neuroscience
22-24 de Novembro de 2017

Palestrantes Principais


Francisco Sotres Bayón, PhD
Short Bio: Dr. Francisco Sotres-Bayon, estudou Biologia na Universidade Nacional Autônoma do México (UNAM), depois realizou estudos de doutorado na Universidade de Nova York (NYU) com Joseph LeDoux e pós-doutorado na Universidade de Porto Rico (UPR) com Gregory Quirk . Atualmente, ele administra seu próprio laboratório como Professor Associado de Pesquisa no Instituto de Fisiologia Celular da UNAM. Ele estudou a neurobiologia das respostas defensivas às ameaças (medo) e sua extinção. Atualmente, sua pesquisa se concentra nos mecanismos cerebrais subjacentes à competição entre comportamentos relacionados a ameaças e comportamentos relacionados a recompensas em ratos. Ele publicou 18 artigos e dois capítulos de livros que foram citados mais de 2.000 vezes. Ele recebeu várias honras, incluindo o Return Home Fellowship concedido pela Organização Internacional de Pesquisas do Cérebro.
Título da palestra: Compreender os mecanismos cerebrais do conflito inspirador aprendido e inato
Resumo: A capacidade de abordar recompensas e evitar estímulos ambientais ameaçadores é fundamental para a sobrevivência. A amígdala basolateral (BLA), o estriado ventral (VS) e o córtex pré-frontal medial (mPFC) foram implicados na busca de recompensas e comportamentos relacionados a ameaças. No entanto, não está claro se essas regiões cerebrais são necessárias quando um animal é desafiado a avaliar instantaneamente se a chance de obter uma recompensa vale a pena enfrentar a ameaça. Para abordar isso, desenvolvemos três tarefas comportamentais nas quais os ratos enfrentam o conflito de se aproximar de uma recompensa (comida), apesar do impulso para evitar uma ameaça (choque). Essas três tarefas são semelhantes na medida em que o conflito comportamental envolve a apresentação simultaneamente de estímulos com o valor motivacional oposto. Mas as tarefas diferem em que tipos de valor motivacional os estímulos podem ser adquiridos (ou aprendidos) e / ou inatos (não aprendidos): uma tarefa envolve a competição de dois estímulos aprendidos (aprendido / aprendido), a outra envolve um estímulo aprendido em conflito com um estímulo inato (aprendido / inato) e a última envolve a competição de dois estímulos inatos (inatos / inatos). Usando as inativações farmacológicas locais, descobrimos que: 1) BLA é necessário para o comportamento de busca de ameaças, enquanto o VS é necessário para o comportamento de busca de recompensas na tarefa de conflito aprendido / aprendido, 2) a região do córtex prélimbico do mPFC é necessária para a interação de recompensa e comportamentos de busca de ameaças na tarefa aprendida / inata e, finalmente, 3) VS é necessário para o comportamento de busca de recompensas na tarefa de conflito inata / inata. Juntos, esses resultados preliminares suportam a noção de que a BLA está envolvida na busca de ameaças, as VS na busca de recompensas e a mPFC podem estar envolvidas na interação da recompensa-ameaça no conflito motivacional. Sendo submetidos a experimentos, explore cada uma dessas estruturas em cada uma das nossas três tarefas de conflito motivacional. Nós levantamos a hipótese de que ambos BLA e VS são necessários para o comportamento de busca de ameaças e recompensas, independentemente de os estímulos motivacionais serem aprendidos ou inatos, mas, principalmente, o córtex pré-frontal é exclusivamente necessário quando o conflito motivacional envolve pelo menos um estímulo motivacional aprendido (como no nosso recente estudo: Ramirez-Lugo et al., 2016). Compreender os mecanismos cerebrais subjacentes às respostas comportamentais do conflito motivacional aprendido e inato em ratos pode ajudar a tratar distúrbios emocionais caracterizados por déficits na tomada de decisão emocional em seres humanos.

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Prof. Laurence Devillers
Short Bio: Qualificações acadêmicas:

Present academic position: Full Professor of Computer Science (Affective Computing and AI) at Paris-Sorbonne University (2011-present) Researcher at LIMSI-CNRS Distinguished Lecturer for ISCA 2017-2018 Research work: Her research background is in affective computing, machine learning, speech recognition, signal analysis, spoken dialog system, evaluation and ethics. Since 2001, she leads a team at LIMSI-CNRS (Orsay) on “Affective and social dimensions in spoken interaction with robots” (5-10 researchers). She already directed 10 PHD thesis (+ 4 current PHDs) and 5 post-docs. She participates in BPI ROMEO2 project, which has the main goal of building a social humanoid robot. She leads the EU CHISTERA project JOKER: JOKe and Empathy of a Robot. She is involved in the Eurobotics Topic Groups on social and affective robotics. She is member of the CERNA (French national committee) on the ethics of the Research in Robotics and heads the Machine Learning/AI and Ethics WG. She is also involved in the Affective Computing Committee of the IEEE Global Initiative for Ethical Considerations in the Design of Autonomous Systems (2016-17). She also wrote a book for a wide audience on the regulation, the ethics and the interaction man-robot (Plon editor in France): “ Robots and Humans: myths, fantasms and reality (Des robots et des homes: mythes, fantasmes et réalité)” (2017).
Título da palestra: Rumo a relações sociais e afetivas com um robô: piada e empatia de um robô / ECA
Resumo: A conversa durante as interações sociais envolve naturalmente a troca de conteúdo proposicional, mas também, e talvez mais importante, a expressão de relações interpessoais, bem como demonstrações de emoção, afeto, interesse, etc., para fornecer uma máquina-companheira (robot ou ECA) com as habilidades para criar e manter uma relação social de longo prazo através da interação da linguagem verbal e não verbal. Essa interação social exige que o robô tenha a capacidade de representar e compreender algum comportamento social humano complexo. Não é direto projetar um robô com essas habilidades. As interações sociais requerem inteligência social e "compreensão" (para planejar com antecedência e lidar com novas circunstâncias) e empregar a teoria da mente para inferir os estados cognitivos de outra pessoa. Esta conversa irá rever a modelagem das emoções humanas usando discurso e linguagem e discutirá como usar esses modelos em diálogos avançados que empregam comportamentos sociais complexos, como Joke (piadas) e Empathy (empatia).

Prof. Dr. Sen Cheng
Short Bio: Sen Cheng é Professor de Neurociências Computacionais no Instituto de Computação Neural na Universidade Ruhr Bochum, co-presidente da Mercator Research Group Structure of Memory e palestrante do Departamento de Pesquisa de Neurociências. O objetivo de sua pesquisa é compreender os mecanismos cognitivos e neurais da memória episódica e das representações espaciais. Para este fim, ele usa principalmente métodos computacionais, incluindo redes neurais de impulsos (spikes), modelagem cognitiva e aprendizado automático. Ele publicou mais de 20 artigos revisados ​​por pares no campo da aprendizagem e da memória.
Título da palestra: Sequências intrínsecas no hipocampo para navegação espacial e armazenamento de memória
Resumo: O hipocampo no cérebro de mamífero é conhecido por duas coisas aparentemente dispares: memória episódica em seres humanos e representação espacial em roedores e outras espécies. No entanto, não se entende como o hipocampo implementa essas duas funções e o que elas têm em comum. Nesta conversa, apresentarei uma nova teoria em que o hipocampo armazena sequências neurais que representam memórias episódicas. Vou apresentar novos resultados de modelagem que mostram como essas seqüências podem ser armazenadas no circuito hipocampo. A atividade sequencial também desempenha um papel importante nos comportamentos espaciais. As células do lugar são (re) ativadas em uma ordem seqüencial que reflete a seqüência dos locais anteriores do animal ou a trajetória próxima, mesmo quando o animal não está se movendo. Podemos explicar vários tipos de atividade seqüencial e suas diferenças dentro de um único modelo. Concluo que a função-chave do hipocampo é gerar sequências intrínsecas que são usadas para memória episódica e navegação espacial.

Vinicius Rosa Cota
Short Bio:Vinícius R. Cota é professor associado do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de São João Del-Rei (UFSJ) no campo da Neuroengenharia. Recebeu seu diploma de engenheiro eletrônico da Universidade Federal de Minas Gerais em 2002 e recebeu seu doutorado em Bioinformática na mesma instituição em 2007. Durante seu doutorado, o Dr. Cota estudou a neurodinâmica das áreas do prosencéfalo na epilepsia, visando a extração de recursos EEG para a previsão de apreensão e o uso de estimulação elétrica para supressão de convulsões. Durante seu pós-doutorado no Instituto Internacional de Neurociências de Natal (Rio Grande do Norte, Brasil), ele investigou as relações causais entre os estados do ciclo sono-vigília e a consolidação da memória de acordo com os postulados Hebbianos. Na UFSJ, atualmente eleva os aspectos neurobiológicos e tecnológicos da neuroengenharia como meio para tratar epilepsia e comorbidades relacionadas. Com colaboradores, ele desenvolveu um padrão temporalmente não estruturado de baixa frequência para estimulação elétrica terapêutica do cérebro, a qual ele possui uma patente. Ele também é o fundador e líder do Laboratório de Neuroengenharia e Neurociência (LINNce) na UFSJ.
Título da palestra: Prótese neural para o cérebro epiléptico - abordando o hipersinchronismo neural
Resumo: Agora está bem estabelecido que a função neural surge da atividade da rede de unidades cerebrais interativas, e não de substratos isolados. A interação, por sua vez, depende de uma multiplicidade de mecanismos fisiológicos responsáveis ​​pela união de áreas cerebrais em atividade oscilatória sincronizada. Por este token, distúrbios na sincronização neural, quer a falta ou o excesso, podem levar a doenças. De particular interesse, a epilepsia, uma desordem neurológica de maior importância em todo o mundo, pode ser entendida como uma disfunção do hipersincronismo. Nosso grupo de pesquisa desenvolveu e testou com sucesso uma nova estratégia de neuroestimulação para interromper a sincronização neural excessiva como meio para tratar epilepsia refratária e distúrbios neurológicos relacionados: uma estimulação elétrica temporariamente não estruturada com baixa freqüência média ou NPS (após estimulação não periódica). Quando aplicado à amígdala de ratos, o NPS apresentou efeitos anticonvulsivantes, antiepilépticos e ansiolíticos robustos, sem prejudicar a memória, ansiedade de fundo e funções motoras. A investigação mecanicista que utiliza eletrofisiologia in vivo e imagens funcionais sugere desincronização do circuito local e recrutamento de áreas extra-limbicas com efeito modulador / inibitório no sistema límbico subjacente ao efeito terapêutico do NPS. Prosseguimos agora uma investigação aprofundada sobre a relação entre a estrutura temporal da estimulação elétrica e o sincronismo no cérebro.

Guillermo Cecchi, PhD
Short Bio: Guillermo Cecchi obteve uma formação em Física (MSc, Universidade de La Plata, Argentina), Física e Biologia (PhD, The Rockefeller University) e Imaging in Psychiatry (Postdoctoral Fellow, Cornell University). Ele tem interesse em diversos aspectos da biologia teórica, incluindo transporte browniano, computação molecular, confiabilidade de impulsos (spikes) nos neurônios, produção e representação de canções em aves cantantes, estatísticas de imagens naturais e percepção visual, estatísticas de linguagem natural e imagens cerebrais. Em 2001, ingressou na IBM Research para trabalhar nas abordagens computacionais para o funcionamento cerebral. Nos últimos anos, o Dr. Cecchi foi pioneiro no uso de uma abordagem de linguagem computacional para quantificar condições psiquiátricas de amostras de fala curta, aplicando-a com sucesso a condições tão diversas como esquizofrenia, mania, psicose prodrômica e consumo de drogas e álcool
Título da palestra: Diagnóstico automatizado baseado na fala e prognóstico de distúrbios neuropsiquiátricos
Resumo: Descrevemos estudos preliminares recentes que demonstram que a análise computacional da linguagem falada e escrita pode fornecer diagnósticos e prognósticos altamente precisos em uma ampla variedade de condições psiquiátricas e neurológicas, incluindo psicose, abuso de drogas, Parkinson e Alzheimer. Esses resultados são baseados na formalização matemática de conhecimento psiquiátrico qualitativo relacionado à caracterização das condições (por exemplo, descarrilamento e literalidade na psicose) e efeitos de drogas (por exemplo, aumento da intimidade / carinho com o uso do ecstasy recreativo), assim como novas abordagens de extração de características linguísticas, incluindo a aplicação de teoria estatística de redes. Também discutiremos as implicações para a saúde mental (e, possivelmente, a ciência da computação) de uma aplicação sistemática desta metodologia, estendida para incluir dados comportamentais similares disponíveis, como voz e vídeo.

Prof. Fernando Cendes
Short Bio: Depois de se formar em medicina e completar uma residência de neurologia no UNICAMP, no Brasil, Fernando Cendes fez uma bolsa de pós-doutorado em EEG, neuroimagem e epilepsia no Instituto Neurológico e Hospital McGill-Montreal, Montreal, QC, Canadá, de 1991-1997 e recebeu um doutorado em Neurociência da Universidade McGill em 1997. Atualmente é Professor Titular de Neurologia e Coordenador do programa de cirurgia de epilepsia no Departamento de Neurologia da Faculdade de Medicina da Universidade de Campinas (UNICAMP), Brasil. Ele é membro da Comissão de Métodos de Diagnóstico da International League Against Epilepsy e Editor Associado de Epilepsy. Os seus atuais interesses de pesquisa incluem neuroimagem e o tratamento médico e cirúrgico da epilepsia.
Título da palestra: Imagem de plasticidade normal e anormal do cérebro
Resumo: O comportamento bem sucedido ao longo da evolução das espécies depende da capacidade de adaptação ao meio ambiente. A prática desencadeia a plasticidade dependente do uso e pode resultar na codificação de estratégias adaptativas para recuperação subsequente (Hummel & Cohen 2005). Assim, o aprendizado leva a mudanças plásticas no córtex cerebral que armazenam as estratégias aprendidas e as disponibilizam para otimizar o comportamento futuro (Pascual-Leone et al., 2005). A plasticidade cerebral foi definida como qualquer alteração duradoura nas propriedades corticais tanto morfológicas como funcionais em resposta a estímulos ambientais (Hummel & Cohen, 2005). Diferentes formas de plasticidade cerebral foram estudadas na literatura em modelos animais e humanos. Além da aprendizagem e da memória, a plasticidade neural participa no processo de recuperação funcional que acompanha lesões cerebrais como o AVC. Existe também uma plasticidade "ruim" que leva a deterioração estrutural e funcional progressiva do SNC, que ocorre, por exemplo, em epilepsia e distúrbios neurodegenerativos, como a doença de Alzheimer e a doença de Parkinson. No passado, pensava-se que a plasticidade cerebral era uma propriedade apenas do cérebro em desenvolvimento, mas mostrou-se que ocorre em adultos (Doyon e Benali, 2005). As mudanças plásticas podem ocorrer tanto no nível da sinapse quanto do axônio, resultando em mudanças nas conexões que podem ter implicações comportamentais. Talvez o exemplo mais marcante da plasticidade cerebral seja o processo de memória. Estudos de amnésia retrógrada em pacientes com problemas de memória, neuroimagem com voluntários saudáveis ​​e animais experimentais mostraram que o recall de memórias adquiridas é inicialmente dependente do hipocampo, mas ao longo do tempo há um aumento gradual na dependência das regiões extra-hipocampo, como neocortex (Clarke et al. 2009; Squire e Bayley, 2007; Wiltgen et al., 2004). A plasticidade sináptica (Zhao et al., 2007), a neurogênese do hipocampo (Kitamura et al., 2009) e o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) (Bekinschtein et al., 2007) desempenham um papel fundamental nos processos de memória em roedores adultos. O hipocampo é a estrutura mais afetada na epilepsia do lobo temporal mesial (MTLE). O MTLE é a forma mais comum de epilepsia parcial, caracterizada por atrofia de estruturas mesiais temporais, brotação de fibras de musgo, convulsões recorrentes espontâneas e déficits cognitivos, em particular a memória. Na verdade, muito do que se sabe agora sobre memória em seres humanos vem de observações e estudos em pacientes com MTLE (Scoville e Milner, 1957). Estudos relataram deterioração clínica, cognitiva e de imagem ao longo do tempo em pacientes com MTLE. Os dados experimentais e patológicos são concordantes com o fato de que o MTLE é um distúrbio progressivo e que a perda neuronal progressiva ou a atrofia da matéria cinzenta podem não se restringir ao hipocampo. Essa plasticidade "ruim" está associada ao controle de crises mais fraco e a uma maior duração da epilepsia (Coan et al., 2009) e pode se recuperar, pelo menos em parte, após a cessação de convulsões, por exemplo, após o tratamento cirúrgico bem sucedido (Yasuda et al. 2009). A ressonância magnética funcional (fMRI) pode adicionar informações importantes sobre as disfunções cerebrais relacionadas a convulsões e medicamentos, incluindo as que afetam memória e linguagem. A codificação de memória dos paradigmas de fMRI que ativam áreas de linguagem nos dois hemisférios tem sido usada para investigar a plasticidade da rede que ocorre na epilepsia. Um estudo de fMRI mostrou que uma rede complexa, incluindo córtices parietais e frontais, está envolvida na codificação de memória verbal e nas tarefas de recuperação em controles normais e pacientes com MTLE-HS (Alessio et al., 2013). No entanto, a extensão dessas ativações é mais intensa e generalizada, particularmente nos lobos frontais, em pacientes com MTLE-HS esquerdo, sugerindo uma reorganização funcional do processamento da memória verbal devido à falha do sistema de rede do hipocampo esquerdo, ou talvez a um bilateral disfunção límbica. De particular interesse são os recentes estudos de conectividade e rede funcional. A função cerebral normal depende de uma interação complexa de redes estruturais e funcionais. Uma função de cérebro baseline organizada foi definida em estudos de imagem como a "rede de modo padrão", que normalmente é suspensa ou desativada durante tarefas específicas. As interrupções nessas redes em estudos de fMRI parecem estar associadas a deficiências cognitivas e comportamentais observadas em diferentes distúrbios, como autismo, doença de Alzheimer, epilepsia e outros.

Prof. Antonio C. Roque, PhD
Short Bio: Antonio C. Roque nasceu em São Paulo, Brasil, em 1963. Recebeu o diploma de Bacharel em Física pela Universidade Estadual de Campinas, no Brasil, em 1983, e seu doutorado em Informática e Inteligência Artificial pela Universidade de Sussex, Reino Unido, em 1992. Ingressou na Faculdade do Departamento de Física da Universidade de São Paulo, em Ribeirão Preto, Brasil, em 1993, onde agora é professor associado. Ele fundou e é o atual coordenador do Laboratório de Sistemas Neurais (sisne.org), um laboratório pioneiro em neurociência computacional no Brasil. Os seus interesses de pesquisa são modelagem computacional detalhada de neurônios e estruturas cerebrais e comportamento animal. Ao longo de sua carreira, ele publicou mais de cinquenta jornais e supervisionou dezasseis teses de doutorado. Ele é o criador e organizador da Escola Latino-Americana de Neurociências Computacionais (LASCON). Atualmente é Coordenador Principal e Coordenador de Transferência de Tecnologia do Centro de Pesquisa, Inovação e Divulgação de Neuromatemática (NeuroMat), um centro da Fundação de Pesquisa de São Paulo (FAPESP). Ele também é ex-membro do Conselho de Administração da Organização de Neurociências Computacionais (OCNS) e da Sociedade Brasileira de Neurociências e Comportamento (SBNeC).
Título da palestra: Uma rede neural de spiking com ruído sináptico para modelar a dinâmica da atividade cortical espontânea
Resumo: As redes de neurônios corticais exibem atividade espontânea mesmo na ausência de estímulos externos. A atividade da rede cortical espontânea é freqüentemente descrita como sincronizada durante o sono de ondas lentas e sob certos anestésicos, e assíncrona durante a vigília silenciosa. Os mecanismos subjacentes que controlam as transições entre esses estados corticais não são completamente conhecidos. Aqui, um modelo de rede de spike com ruído sináptico é usado para estudar esse problema. O modelo é composto por uma mistura de neurônios excitatórios e inibitórios pertencentes a diferentes classes de células corticais eletrofisiológicas. Na ausência de ruído sináptico, a rede exibe oscilações coletivas espontâneas que se assemelham ao alternar estados ascendentes e descendentes observados em estados corticais sincronizados. Quando o ruído sináptico é adicionado, a atividade da rede é caracterizada por transições intermitentes entre estados oscilantes assíncronos e coletivos. A análise sistemática das taxas de disparo, dos espectros de potência e da tensão mostra que as características desses dois estados são semelhantes às dos estados corticais assíncronos e sincronizados. Os resultados sugerem que o ruído sináptico pode ser um mecanismo importante subjacente às transições entre estados assíncronos e rítmicos em redes corticais.

Dr. Pedro Schetatsky, PhD
Short Bio:
Título da palestra: Eletricidade e o Cérebro: passado, presente e futuro
Resumo: Nada mais lugar comum do que a frase “para entender o futuro é necessário conhecer o passado. Entrentanto, isso encaixa perfeitamente com a evolução da neuromodulação não-invasiva, que nasceu junto com o advento da própria eletricidade – reflexo da Revolução Industrial na Europa e Estados Unidos – declinou transitoriamente com “era da farmacoterapia moderna” e ressurgiu das cinzas como uma promissora alternativa à mesma. Além da refratariedade com relação ao uso dos psicofármacos, estes são geralmente custosos e indutores de efeitos colaterais que limitam seu uso prolongado, abrindo espaço para tratamento não-farmacológicos. Com o auxílio da tecnologia emergente, as diferentes modalidades neuromodulatórias tendem a expandir cada vez mais seu uso clínico e domiciliar à longo prazo, podendo inclusive ser monitorado à distância. Neste aspecto prático, a estimulação por corrente elétrica contínua é bem mais atrativa do que a Estimulação Magnética Transcraniana, sendo esta última mais empregada em nível de pesquisa. O uso clínico de uma prática depende da pesquisa. Mas a pesquisa também depende do uso clínico. A história do estimulação elétrica e magnética adiantou a prática antes da teoria. E acertou em muitos aspectos! Graças ao uso da eletricidade duas especialidade médicas emergiram, a Psiquiatria e Neurologia, de mãos dadas até hoje. Cabe à nova geração aperfeiçoar cada vez mais estas técnicas, seja na metodologia da estimulação quanto no desenvolvimento de medicamentos (ex., inibidores seletivos da recaptação serotonérgica) e práticas (ex., atividade física) que potencializem a plasticidade cerebral induzida por corrente elétrica.

A confirmação de outros palestrantes confimados ocorrerá em breve.