Questão científica
Como podemos melhorar o estudo e a modulação das dinâmicas do cérebro humano?
Resposta
- Usando ferramentas de estimulação elétrica não invasiva e estimulação luminosa para modular a atividade e conectividade cerebral de forma controlada.
- Desenvolvendo e validando abordagens metodológicas para o processamento de dados funcionais e estruturais do cérebro, com enfâse na conectividade e em potenciais aplicações, incluindo diagnóstico automatizado, mapeamento pré-operatório e reabilitação.
- Investigando a base biológica do comportamento social – cooperação, empatia, vínculo, relevância social e aprendizagem por recompensa – usando abordagens farmacopsicofisiológicas multimodais, incluindo neuroimagem funcional.
Coordenador
Projetos de Investigação
Avaliação do efeito do encandeamento laser (em humanos)
O amplo acesso a fontes de luz de elevadas potência e direcionalidade (como os ponteiros laser, mas também algumas lanternas) tem gerado uma crescente preocupação com os potenciais efeitos da sua utilização. O nosso objetivo é desenvolver ferramentas que permitam testar e avaliar o impacto na resposta cerebral a situações de encandeamento.
O que fazemos? projeto de encadeadores laser, simulação, processamento de sinal de EEG
Colaborações com: Instituto Politécnico de Setúbal (Portugal), Belgium Royal Military Academy (Bélgica), FCT/UNL (Portugal), NATO Science & Technology Organization (STO)
Interessado em saber mais? Contactar: João Coelho, Hugo Ferreira, Anna Letournel
Aceitamos alunos de mestrado e doutoramento!
Desenvolvimento de Software Open-Source para Promover a Reprodutibilidade da Ressonância Magnética por Difusão
As técnicas avançadas de ressonância magnética por difusão permitem a reconstrução 3D da conectividade estrutural cerebral e fornecem novos biomarcadores para alterações microestruturais do cérebro em condições normais e patológicas. No entanto, a sua aplicação clínica permanece limitada, em parte devido à escassez de ferramentas acessíveis para aquisição e processamento de dados. Desta forma, no IBEB, estamos a desenvolver implementações open-source de referência para técnicas de difusão de última geração, no âmbito de projetos colaborativos internacionais, como o Diffusion Imaging in Python (dipy.org), promovendo assim a reprodutibilidade e o uso alargado destas metodologias.
O que fazemos? desenvolvimento de software open-source, modelação cerebral, processamento de sinal e imagem, aprendizagem automática
Colaborações com: Indiana University (EUA), University of Southern California (EUA), Technical University of Denmark (Dinamarca), Instituto Superior Técnico (Portugal)
Interessado em saber mais? Contactar: Rafael Neto Henriques
Aceitamos alunos de estágio, mestrado e doutoramento!
Estudo do Neurofeedback em Jogos Sérios de Realidade Virtual para Terapia de Fobias em Crianças
Este projeto investiga como o neurofeedback pode ser integrado em jogos sérios de RV para apoiar a terapia de crianças com fobias. O enfoque está na adaptação da dificuldade do jogo à carga cognitiva, monitorizada em tempo real pela atividade cerebral. O projeto contribui para um modelo baseado em digital twin para a conceção de ferramentas terapêuticas adaptativas, reforçando o envolvimento e a eficácia junto de crianças com necessidades especiais.
O que fazemos? jogos de realidade virtual
Colaborações com: FCT/UNL (Portugal), Instituto Politécnico de Setúbal (Portugal)
Interessado em saber mais? Contactar: Anna Letournel, Sofia Fernandes
Aceitamos alunos de estágio e mestrado!
Conectividade Funcional Cerebral: exploração de novas arquitecturas de aprendizagem profunda e métricas de conectividade alternativas para melhorar o diagnóstico e a compreensão de patologias
Estamos a explorar arquiteturas de aprendizagem profunda inovadoras, como as Graph Neural Networks, e métricas e abordagens de conectividade alternativas, como a informação mútua e a desconvolução, com o objetivo de criar ferramentas computacionais capazes de melhorar a compreensão e diagnóstico de patologias como o espectro do autismo e a doença de Parkinson.
O que fazemos? aprendizagem profunda, conectividade funcional, ressonância magnética funcional
Colaborações com: Instituto Superior Técnico (Portugal)
Interessado em saber mais? Contactar: Alexandre Andrade
Aceitamos alunos de estágio, mestrado e doutoramento!
A Neurobiologia da Cognição Social
Compreender a neuroquímica e os circuitos que mediam a cognição social é fundamental para tratar uma ampla gama de transtornos neuropsiquiátricos – já que os défices sociais estão frequentemente presentes em sua origem e muitas vezes não desaparecem com o tratamento. Estudamos humanos saudáveis e indivíduos com condições psiquiátricas por meio de neuroimagem estrutural e funcional (MRI e DTI), rastreamento ocular, pupilometria, condutância da pele, EEG, ECG, testes genéticos e proteómicos e modelação computacional – em administrações farmacológicas controladas por placebo, utilizando estímulos psicológicos numa variedade de tarefas de cognição social, incluindo contextos naturalistas como a dança social.
O que fazemos? genética, neurofarmacologia, neuroimagem, psicofisiologia, aprendizagem por reforço, cognição social, reconhecimento de emoções
Colaborações com: King’s College London (Reino Unido), Emory University (USA), IST (Portugal), ISCTE (Portugal), Champalimaud Neuroscience (Portugal), ISPA (Portugal), and The Netherlands Institute for Neuroscience (Países Baixos), NIMH (EUA)
Interessado em saber mais? Contactar: Diana Prata
Aceitamos alunos de estágio, mestrado e doutoramento!
Biomarcadores multimodais para prever o início e o prognóstico de doenças neuropsiquiátricas
A Psiquiatria e, em menor medida, a Neurologia continuam a ser áreas da medicina que tiram muito pouco partido de medições quantitativas, biológicas e objetivas – recorrendo frequentemente a muita tentativa e erro e a terapêuticas “tamanho único”. Desenvolvemos algoritmos de reconhecimento de padrões capazes de prever estatisticamente o nível de risco personalizado de cada novo paciente. Para treinar estes algoritmos, utilizamos amostras pré-existentes (disponíveis gratuitamente online ou as nossas próprias) que contêm dados de neuroimagem, bem como dados genéticos, psicológicos, ambientais e clínicos.
O que fazemos? genética, neuroimagem, biomarcadores clínicos, algoritmos de reconhecimento.
Colaborações com: King’s College London (UK), Radboud University Nijmegen (Países Baixos), University College London (UK), University of Munich (Alemanha)
Interessado em saber mais? Contactar: Diana Prata
Aceitamos alunos de estágio, mestrado e doutoramento!
Bases genéticas da função e estrutura do cérebro humano
Vários aspetos da função e da estrutura cerebral são conhecidos por ter uma elevada herdabilidade, mas pouco se sabe sobre quais genes específicos contribuem para eles. Por exemplo, embora certas variações genéticas tenham sido associadas a capacidades cognitivas e à suscetibilidade a diversas doenças psiquiátricas, ainda não sabemos como funcionam ou aumentam o risco. Utilizamos bases de dados existentes de indivíduos de controlo e de pacientes com perturbação bipolar e esquizofrenia, nos quais foram recolhidos dados de MRI (MRI funcional e estrutural), Tomografia por Emissão de Positrões (PET) e Imagem por Tensor de Difusão (DTI) e de genotipagem (incluindo estudos de associação genómica ampla – GWA), para correlacionar dados genéticos com medições de neuroimagem em humanos saudáveis e em pacientes com esquizofrenia e perturbação bipolar.
O que fazemos? genética, neuroimagem, conetividade cerebral, síntese de dopamina, fMRI, sMRI, DTI, PET.
Colaborações com: King’s College London (Reino Unido), University College London (Reino Unido)
Interessado em saber mais? Contactar: Diana Prata
Aceitamos alunos de estágio, mestrado e doutoramento!
NOISyS: Sistemas Neuroadaptativos para Restauração do Cérebro com uso de RV e BCI
Este projeto explora como a combinação de realidade virtual (RV) e interfaces cérebro-computador (BCI) pode criar sistemas de reabilitação mais inclusivos para recuperação motora e cognitiva. O foco está no uso de neuroimagem e marcadores neurais para adaptar o treino em RV às necessidades dos pacientes.
O que fazemos? realidade virtual, interfaces cérebro-computador
Colaborações com: Instituto Superior Técnico (Portugal), Hospital da Luz de Lisboa (Portugal), Centro de Medicina de Reabilitação de Alcoitão (Portugal), Instituto Politécnico de Setúbal (Portugal)
Interessado em saber mais? Contactar: Anna Lethournel
Aceitamos alunos de mestrado!
Stim4Dex: Estimulação Elétrica Transcraniana para a Recuperação da Motricidade Fina em Condições Neurológicas
Este projeto investiga como a estimulação elétrica transcraniana (tES) pode modular as redes sensório-motoras para restaurar a motricidade fina em doentes com Parkinson (DP). Combina a avaliação neurofisiológica através de EEG e EMG com protocolos de estimulação personalizados.
O que fazemos? estimulação transcraniana por corrente contínua (tDCS), EEG, EMG
Interessado em saber mais? Contactar: Anna Lethournel, Sofia Fernandes
Aceitamos alunos de estágio e mestrado!