O documento discute os desafios matemáticos e computacionais da neurociência. Apresenta exemplos como o transtorno do déficit de atenção e a necessidade de modelos que considerem as diferenças individuais no processamento cerebral. Também destaca a importância de compartilhar e padronizar dados científicos para permitir novas descobertas. O projeto NeuroMat busca criar um banco de dados aberto e ferramentas para armazenar e analisar experimentos neurológicos.

1. Desafios matemáticos e computacionais
da neurociência
Michelle Miranda Evandro Rocha
Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Neuromatemática
CEPID NeuroMat
11 de Outubro de 2014

2. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
NeuroMat - neuromat.numec.prp.usp.br
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3. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Por que estudar o cérebro?
I É o órgão mais complexo do corpo humano
I Tem um papel fundamental na memória, aprendizado,
concentração, linguagem,...
I Pouco se sabe sobre: Alzheimer’s, Déficit de Atenção,
Autismo,...
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4. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Perguntas
I O cérebro de uma criança com déficit de atenção processa
informação da mesma forma do cerebro de uma crianca
normal?
I O cérebro de alguem que sofreu um acidente e perdeu
conexões sensitivas e motoras processa uma estímulo externo
da mesma forma de uma pessoa que não sofreu um acidente?
I Será que o cérebro de alguem com alzheimer é estruturamente
igual ao cérebro de uma pessoa normal?
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5. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Como responder à essas perguntas?
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6. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Desafios matemáticos da neurociência
I Pessoas diferentes processam informação de forma diferente
I Como encontrar modelos que levam em consideração essas
diferenças?
I Volume e complexidade das informações
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7. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Um exemplo - Transtorno do Déficit de Atenção
I Afeta entre 3-5% de crianças
I Sintomas: desatenção, inquietude e hiperatividade
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8. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Como são os dados? ADHD-Consortium
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9. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Mais desafios
I Entender como esses números em cada voxel estão associados
com o déficit de atenção
I Como modelar o cérebro como um todo?
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10. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Por que é importante responder essas perguntas?
I Melhor entendimento de como
essas condições afetam o cérebro
pode contribuir para tratamentos
que minimizam as diferenças
I Estudo nessa direção impactam a
qualidade de vida das pessoas
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11. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Desafios computacionais da neurociência
Problema
I Repositórios de dados científicos para a área de
neurociência ainda são raros
I E os que existem utilizam muitos termos diferentes
Um exemplo
I Instituto de Neurologia Deolindo Couto - INDC/UFRJ
I Recuperação de pacientes com lesão do plexo braquial,
muito comum entre motociclistas que sofreram quedas
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12. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
NeuroMat
Um dos principais objetivos do NeuroMat é contribuir na mudança
desse cenário
Propostas
I Modelar e criar banco de dados para a área de neurociência
I Manter e compartilhar dados científicos
I Criar ferramentas de software para acessar dados científicos
I O que é software?
I Propósito de um software?
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13. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
NeuroMat - Banco de Dados e Portal Web
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14. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Ciência Aberta
Movimento Ciência Aberta
I Recomenda que ferramentas e dados utilizados pelos
cientistas sejam disponibilizados publicamente para ampliar
seus benefícios a toda a sociedade
I Defendida por grandes agências de pesquisa no mundo,
como NSF (Fundação Nacional da Ciência dos EUA) e
FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de
São Paulo)
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15. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Desafios computacionais do NeuroMat
I Armazenamento de experimentos que são realizados de formas
diferentes
I Armazenamento físico eficiente
I Grande volume de dados
I Busca rápida por informações
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16. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Padronização
Por que padronizar dos diversos formatos de armazenamento dos
experimentos em neurociência?
I Facilitar a manutenção, recuperação, compartilhamento e
reúso dos dados
I Tornar possível a reprodução dos experimentos e a
comparação entre estudos
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17. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Quais são os dados
I Informações sobre os experimentos
I Dados brutos
I Dados derivados, gerados a partir dos dados brutos
I Informações sobre o Laboratório de Pesquisa
I Onde os dados foram coletados?
I Quem foi o responsável pela coleta dos dados?
I Quando foi coletado?
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18. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Como os dados se relacionam - 1
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19. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Como os dados se relacionam - 2
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20. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Como os dados se relacionam - 3
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21. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Primeira fase do projeto
I Objetivo: atender às demandas sistêmicas do Instituto de
Neurologia Deolindo Couto (INDC-UFRJ)
I Desenvolvimento de Sistema Web para gerenciamento de
dados clínicos e de experimentos.
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22. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Funcionalidade - Cadastro de pacientes
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23. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Funcionalidade - Avaliação médica
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24. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Funcionalidade - Preenchimento de questionário
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25. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
NeuroMat
Para saber mais
Site e
Newsletter http://neuromat.numec.prp.usp.br/
Wikipedia http://pt.wikipedia.org/wiki/NeuroMat
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Github https://github.com/neuromat
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26. Introdução Desafios Matemáticos Desafios Computacionais
Obrigado!
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