Ciências da Linguagem e da
Cognição
Comportamento
Cérebro
As apresentações power-point resultam de contribuições de:
!
António Branco
!
Helder Coelho
!
Luis Antunes
!
João Balsa
1
Triângulo das CC
" Concentração
no pensamento humano, na
linguagem e comunicação, e na comunicação
pessoa-máquina.
" Os três C das CC: Comportamento, Cérebro e
Computação.
Comportamento
Ciências da Cognição
Cérebro
Computação
2
Metáforas da noção
Computação
" Computação
como cálculo (numérico).
" Computação como processamento de
informação (não numérica, como o texto, o
audio ou o vídeo).
!
!
Tornou-se dominante na Psicologia Cognitiva e no estudo da cognição
humana.
A análise do processamento de informação decompõe uma certa tarefa
cognitiva num conjunto de passos abstractos de processamento.
" Computação
como interacção (a rede é o
computador), como actividade social.
3
Inteligência Artificial
"
Centrada nas linguagens de
programação: 25 implementações de
Prolog e 20 de Lisp.
"
As capacidades inteligentes do robô
ASIMO incluem o reconhecimento facial
e da voz. Ensinar uma máquina a sentir o
seu ambiente envolvente é um dos problemas
mais intratáveis da ciência dos computadores!
!
"
http://www.youtube.com/watch?v=P9ByGQGiVMg
Em Outubro de 2005, Sebastian Thrun (SRI) recorreu
a várias técnicas de aprendizagem mecânica para construir o
agente (programa) Stanley que conduziu um automóvel
(autónomo) através de 132 milhas do deserto Mojave para
ganhar o prémio de 2 milhões de dólares da DARPA.
!
http://video.google.com/videoplay?docid=8594517128412883394#
4
Como o Cérebro Trabalha
5
Encadeamento
Gene -> neurónio -> cérebro -> comportamento
" O
caminho para o comportamento, via os genes,
conduziu a uma maior compreensão da mente e
do cérebro.
“O comportamento é comportamento somente quando é um mistério.
Mas logo que qualquer peça de comportamento é compreendida no nível molecular, vira
logo metabolismo.”
" O
cérebro produz as atividades cognitivas e o
comportamento.
6
Behaviorismo vs. Biologia
Molecular
"
Os behavioristas (John Watson e B. F. Skinner)
inventaram uma psicologia sem quereres, intenções, ou
emoções, a psicologia sem uma psique, onde tudo
estava fora do cérebro.
"
Seymour Benzer descobriu que os comportamentos
complexos eram compostos de comportamentos mais
simples.
!
Por exemplo, “fazer a corte” exige uma série completa de
passos complicados, uma longa cadeia de diferentes peças de
comportamentos mais simples, e cada passo torna o próximo
passo mais compreensível. Uma coisa conduz à outra!
7
Pirâmide do Comportamento
" O
tempo, o amor e a memória são as 3 bases
da experiência, os 3 tijolos fundadores da
pirâmide do comportamento (Brenner, Benzer).
" O
comportamento de um ser vivo é composto de
moléculas que estão ligadas a cada uma das
suas peças, e existem ligações físicas entre
os genes e o comportamento. Certos
comportamentos são herdados.
8
Olhares do Cérebro
" Anatomia:
!
estrutura e organização.
" Fisiologia:
!
funções (cognitiva, motora, percepção).
" Patologia:
!
disfunções.
9
Sistema nervoso
10
Sistema Nervoso
" Sistema
nervoso periférico
!
nervos sensoriais
!
nervos motores
" Sistema
nervoso central
!
medula
!
tronco cerebral
!
cerebelo
!
cérebro
Sternberg, 37
11
Medula
"
Medula espinhal
!
comprimento: 45 cm; diâmetro: 1 cm
!
recebe informações sensoriais
!
envia comandos de movimento
!
controla movimentos reflexos simples
12
Tronco cerebral
13
Tronco cerebral
"
"
Forma
!
tronco de cone; altura: 9-10 cm
!
função idêntica à da medula para a cabeça
(incluindo face e boca) e pescoço, e ainda...
Pedúnculo cerebral
"
"
Protuberância
"
"
sistema reticular: influencia sono e
vigília (arousal); consciência
(awareness)
conecta cerebelo e córtex
Bolbo raquidiano
"
controla funções vitais: respiração,
temperatura, ritmo cardíaco, etc.
Habib, p.82
14
Cerebelo
" Cerebelo
!
!
controle da postura e do equilíbrio
coordenação dos movimentos voluntários
Habib, p.85
15
Cérebro
" Cérebro
!
funções motoras e cognitivas de alto nível: compreensão,
aprendizagem, resolução, planeamento, decisão
!
adulto: peso 1250g; comprimento: 17 cm; largura: 14 cm
2 hemisférios
1011 neurónios; 1012 células gliais, 1014 conexões
!
!
"
(comparar com o número do código genético: 105 genes)
" Estrutura
!
!
!
geral
gânglios de base, sistema límbico e lobo límbico
substância branca
córtex
16
Gânglios de base
"
Estruturas e funções
!
núcleo caudado
"
!
putâmen
"
!
cada região conecta-se com
áreas sensoriais específicas
cada região conecta-se com
áreas motoras específicas
hipotálamo
"
conecta-se com o interior do
corpo
"
influencia motivação, emoções,
sexualidade, sistema imunitário,
ritmos circadianos
Habib, p. 57, p.74
17
Sistema límbico
"
Sistema límbico
!
Tálamo (8)
"
!
Septo (6)
"
!
influencia prazer e medo
amígdala (1) e estria terminal (5)
"
!
parcelamento funcional: cada região
diferente do tálamo conecta-se com
uma região diferente do córtex
influencia raiva e agressão
hipocampo (2) e fórnix (4)
"
influencia aprendizagem e memória
Habib, p.58
18
Lobo límbico de Broca
" Circunvolução
!
influencia memória
" Circunvolução
!
do cíngulo (2)
do hipocampo (1)
influencia memória
Habib, p.58
19
Corte esquemático sagital
Sternberg, p.48
20
Substância
branca
"
Fibras
!
conectam zonas
cinzentas: núcleos
cinzentos centrais
e o córtex (tb
cinzento)
!
corpo caloso:
conecta
hemisférios
21
Habib, p.72
Substância branca
"
Fibras
!
conectam zonas cinzentas: núcleos
cinzentos centrais e o córtex (tb cinzento)
!
corpo caloso: conecta hemisférios
Habib, p.72
22
Córtex
" Constituição
!
!
fina membrana de camadas
de neurónios (alguns mm)
área: ca. 1 m2; cor: cinzenta
Changeux, p65, ctx visual, ctx motor
23
Córtex
"
Morfologia
!
2 hemisférios:
"
!
4 lóbulos (ou lobos)
"
!
esquerdo e direito separados por fenda inter-hemisférica
frontal, parietal, temporal e occipital
2 sulcos principais:
sulco central (ou rego de Rolando): frontal / parietal
" rego de Sylvius: temporal / frontal e parietal
"
Sternberg, p.57
24
Córtex
"
Constituição
!
!
fina membrana de camadas de
neurónios (alguns mm)
área: ca. 1 m2; cor: cinzenta
Changeux, p65, ctx visual, ctx motor
"
Morfologia
!
2 hemisférios:
"
!
4 lóbulos (ou lobos)
"
!
esquerdo e direito separados
por fenda inter-hemisférica
frontal, parietal, temporal e
occipital
2 sulcos principais:
sulco central (ou rego de
Rolando): frontal / parietal
" rego de Sylvius: temporal /
frontal e parietal
"
Sternberg, p.57
25
Especialização
hemisférica
"
Hemisfério esquerdo
"
especializado em processamento linguístico e
capacidades analíticas
"
Afasias de...
!
...Broca
"
lesão na área de Broca, hemisfério esquerdo, lobo frontal posterior, junto ao rego de Sylvius
"
pacientes com discurso sincopado e agramatical
"Why, yes...Thursday, er, er, er, no, er, Friday...Bar-ba-ra...wife...and, oh,
car...drive...purnpike...you know...rest and... teevee." (Gardner, 1975, p.61
!
...Wernicke
"
lesão na área de Wernicke, hemisfério esquerdo, lobo temporal posterior
"
pacientes com discurso fluído mas semanticamente desconexo
"Boy, I'm sweating, I'm awful nervous, you know, once in a while I get caught up, I
can't mention the tarripoi, a month ago, quite a little, I've done a lot well. I impose a lot,
while, on the other hand, you know what I mean, I have to run around, look it over,
trebbin and all that sort of stuff." (Gardner, 1975, p.68)
Sternberg, p.53
26
Especialização hemisférica
27
Especialização hemisférica
"
"
Hemisfério direito
"
especializado em processamento visual e espacial
"
e em processamento de emoções
Pacientes com cérebro dividido (split-brain patients)
!
Ataques epilépticos são atenuados com a cisão do corpo caloso através de intervenção cirúrgica
!
Dispositivo experimental 1:
"
Apresentar no hemicampo visual direito/esquerdo a imagem de um objecto
# Pedir que o paciente o refira (capaz/incapaz)
# Pedir que o paciente o apanhe por apalpação com a mão esquerda(capaz/capaz)
!
Dispositivo experimental 2:
"
Apresentar no hemicampo visual direito/esquerdo imagem violenta/erótica
# Pedir descrição verbal: capaz mas “fria”/incapaz
# Ausência de reacção emocional / ruborescência, sorrisos, incómodo,...
Habib, p.273
28
Como Interactuam os Dois
Hemisférios
"
1ª Teoria:
"
Existe um interruptor, algures na profundidade do cérebro,
para tornar dominante um dos 2 hemisférios, durante
diferentes tarefas mentais, com os dois lados a alternarem
constantemente.
"
Em doentes com depressão maníaca, um hemisfério fica
bloqueado numa posição dominante nos períodos de
depressão, enquanto é o outro que é fechado durante o
período da mania.
"
A colocação de água gelada num ouvido desliga o interruptor.
29
Como Interactuam os Dois
Hemisférios
" 2º
Teoria:
" Um
hemisfério pode ser mais imaturo do que o
outro, e este desequilíbrio conduz a doenças
mentais.
" O
paciente é motivado a falar com cada uma
das metades em separado para descobrir qual é
que está menos maduro, e assim levá-los ao
equilíbrio.
30
Necessidades Físicas dos
Paraplégicos
" Para
alguém paralisado a
saída passa pelo controlo
mental: com implantes cerebrais ou capacetes.
" Exemplo: controlar um computador com a
tecnologia das Interfaces Cérebro-Computador
(BCI) para interagir com um jogo, ou com uma
televisão através da mudança dos seus canais.
" A interface neuronal BrainGate cria uma ligação
entre o cérebro do paciente e um computador,
traduzindo a atividade neuronal em ação.
31
BrainGate
"
Colocar uma pastilha de 4mm com 100 microeléctrodos no córtex
motor primário do paciente, a região do cérebro responsável pelo
controle do movimento.
"
Quando o paciente pensa “mova o cursor para cima e para a
esquerda” (para o ícone do email), os seus neurónios corticais
disparam num certo padrão; o sinal é transmitido através de um
conector ligado ao cérebro.
"
O sinal viaja para uma caixa instalada na cadeira de rodas do paciente,
onde é convertida em informação óptica e enviada por fibra óptica ao
computador.
"
O computador BrainGate sabe associar os padrões da actividade
cerebral a movimentos particulares (para cima, baixo, esquerda, direita)
e ligá-los aos movimentos de um cursor.
"
http://www.youtube.com/watch?v=NIG47YgndP8
32
Visão Artificial: Cyborg
" O
neurocirugião João Lobo Antunes do HSM
coloca implantes no cérebro de doentes com
cegueira para ajudá-los
a ver de novo.
" Os implantes são
próteses ligadas ao
cortex visual que
depois são ligadas a
aparelhos capazes de
manipular a informação.
33
Implantes lêem as Mentes
"
Implantes têm sido colocados nos cérebros de macacos para ler as
suas mentes e prever o que eles estão para fazer e até que ponto
estão entusiásticos sobre isso.
"
Estes implantes para ler sinais cerebrais de alto nível cognitivo
podem ser úteis em doentes com paralisias.
"
Alvo: descodificar sinais de 96 eléctrodos numa região do cérebro
acima do ouvido (cortex parietal). Os investigadores são capazes de
prever 67% das vezes onde os macacos pretendem ir. Este valor
pode subir para 88% quando os macacos esperam uma
recompensa para realizarem uma certa tarefa.
34
Implantes lêem as Mentes
" Foi
possível prever que tipo de recompensa os
macacos estavam à espera, sumo ou água
simples, a partir dos sinais cerebrais.
" No futuro poder-se-á aplicar esta via cognitiva
às áreas cerebrais da linguagem, e assim
descodificar as palavras em que cada pessoa
estava a pensar.
35
