Desafios matemáticos e computacionais da neurociência

Desafios matemáticos e computacionaisda neurociência

Michelle Miranda Evandro Rocha

Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em NeuromatemáticaCEPID NeuroMat

11 de Outubro de 2014

Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais

NeuroMat - neuromat.numec.prp.usp.br

neuromat.numec.prp.usp.br Desafios do NeuroMat

Por que estudar o cérebro?

I É o órgão mais complexo do corpo humanoI Tem um papel fundamental na memória, aprendizado,

concentração, linguagem,...I Pouco se sabe sobre: Alzheimer’s, Déficit de Atenção,

Autismo,...

Perguntas

I O cérebro de uma criança com déficit de atenção processainformação da mesma forma do cerebro de uma criancanormal?

I O cérebro de alguem que sofreu um acidente e perdeuconexões sensitivas e motoras processa uma estímulo externoda mesma forma de uma pessoa que não sofreu um acidente?

I Será que o cérebro de alguem com alzheimer é estruturamenteigual ao cérebro de uma pessoa normal?

Como responder à essas perguntas?

Desafios matemáticos da neurociência

I Pessoas diferentes processam informação de forma diferenteI Como encontrar modelos que levam em consideração essas

diferenças?I Volume e complexidade das informações

Um exemplo - Transtorno do Déficit de Atenção

I Afeta entre 3-5% de criançasI Sintomas: desatenção, inquietude e hiperatividade

Como são os dados? ADHD-Consortium

Mais desafios

I Entender como esses números em cada voxel estão associadoscom o déficit de atenção

I Como modelar o cérebro como um todo?

Por que é importante responder essas perguntas?

I Melhor entendimento de comoessas condições afetam o cérebropode contribuir para tratamentosque minimizam as diferenças

I Estudo nessa direção impactam aqualidade de vida das pessoas

Desafios computacionais da neurociência

Problema

I Repositórios de dados científicos para a área deneurociência ainda são raros

I E os que existem utilizam muitos termos diferentes

Um exemplo

I Instituto de Neurologia Deolindo Couto - INDC/UFRJI Recuperação de pacientes com lesão do plexo braquial,

muito comum entre motociclistas que sofreram quedas

NeuroMat

Um dos principais objetivos do NeuroMat é contribuir na mudançadesse cenário

Propostas

I Modelar e criar banco de dados para a área de neurociênciaI Manter e compartilhar dados científicosI Criar ferramentas de software para acessar dados científicos

I O que é software?I Propósito de um software?

NeuroMat - Banco de Dados e Portal Web

Ciência Aberta

Movimento Ciência Aberta

I Recomenda que ferramentas e dados utilizados peloscientistas sejam disponibilizados publicamente para ampliarseus benefícios a toda a sociedade

I Defendida por grandes agências de pesquisa no mundo,como NSF (Fundação Nacional da Ciência dos EUA) eFAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado deSão Paulo)

Desafios computacionais do NeuroMat

I Armazenamento de experimentos que são realizados de formasdiferentes

I Armazenamento físico eficienteI Grande volume de dadosI Busca rápida por informações

Padronização

Por que padronizar dos diversos formatos de armazenamento dosexperimentos em neurociência?

I Facilitar a manutenção, recuperação, compartilhamento ereúso dos dados

I Tornar possível a reprodução dos experimentos e acomparação entre estudos

Quais são os dados

I Informações sobre os experimentosI Dados brutosI Dados derivados, gerados a partir dos dados brutos

I Informações sobre o Laboratório de PesquisaI Onde os dados foram coletados?I Quem foi o responsável pela coleta dos dados?I Quando foi coletado?

Como os dados se relacionam - 1

Primeira fase do projeto

I Objetivo: atender às demandas sistêmicas do Instituto deNeurologia Deolindo Couto (INDC-UFRJ)

I Desenvolvimento de Sistema Web para gerenciamento dedados clínicos e de experimentos.

Funcionalidade - Cadastro de pacientes

Funcionalidade - Avaliação médica

Funcionalidade - Preenchimento de questionário

NeuroMat

Para saber mais

Site eNewsletter http://neuromat.numec.prp.usp.br/Wikipedia http://pt.wikipedia.org/wiki/NeuroMatFacebook https://www.facebook.com/neuromathematics

Github https://github.com/neuromat

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