Enquanto fazia um pa³s-doutorado hácerca de 15 anos, Ila Fiete começou a procurar empregos na faculdade em Neurociênciacomputacional - um campo que usa ferramentas matemáticas para investigar a função cerebral. No entanto, não havia posições anunciadas em Neurociênciatea³rica ou computacional na anãpoca nos Estados Unidos.

"Nãoera realmente um campo", lembra ela. "Isso mudou completamente, e agora existem 15 a 20 vagas anunciadas por ano." Ela acabou encontrando uma posição no Centro de Aprendizagem e Mema³ria da Universidade do Texas em Austin, que, juntamente com um pequeno punhado de universidades, incluindo o MIT, estava aberta a neurobiologistas com formação em computação.

A computação éa pedra angular da pesquisa de Fiete no Instituto McGovern para Pesquisa do Canãrebro do MIT, onde atua como membro do corpo docente desde 2018. Usando técnicas computacionais e matemáticas, ela estuda como o cérebro codifica as informações de maneira a permitir tarefas cognitivas, como aprendizado, memória, e racioca­nio sobre o que nos rodeia.

Uma área importante de pesquisa no laboratório de Fiete écomo o cérebro écapaz de calcular continuamente a posição do corpo no espaço e fazer ajustes constantes nessa estimativa a  medida que avana§amos. 

"Quando andamos pelo mundo, podemos fechar os olhos e ainda ter uma boa estimativa de onde estamos", diz ela. “Isso envolve poder atualizar nossa estimativa com base em nosso senso de auto-movimento. Tambanãm existem muitos ca¡lculos no cérebro que envolvem a movimentação no espaço abstrato ou mental, em vez do fa­sico, e a integração de sinais de velocidade de uma variedade ou outra. Algumas das mesmas ideias e atécircuitos de navegação espacial podem estar envolvidos na navegação por esses Espaços mentais. ”

Fiete passou a infa¢ncia entre Mumbai, andia e Estados Unidos, onde seu pai matema¡tico realizou uma sanãrie de consultas permanentes ou visitadas no Instituto de Estudos Avana§ados de Princeton, na Universidade da Califórnia em Berkeley e na Universidade de Michigan em Ann Arbor.

Na andia, o pai de Fiete fez uma pesquisa no Instituto Tata de Pesquisa Fundamental, e ela cresceu passando tempo com muitos outros filhos de acadaªmicos. Ela sempre se interessou por biologia, mas também gostava de matemática, seguindo os passos de seu pai.

“Meu pai não era um pai prático, querendo me ensinar muita matemática, ou atéme perguntando como estava indo meu trabalho escolar, mas a influaªncia estava definitivamente aa­. Ha¡ uma certa estanãtica em pensar matematicamente, que absorvi indiretamente ”, diz ela. "Meus pais não me incentivaram a estudar, mas eu não pude deixar de ser influenciado pelo meio ambiente."

Ela passou os últimos dois anos do ensino manãdio em Ann Arbor e depois foi para a Universidade de Michigan, onde se formou em matemática e física. Enquanto estava la¡, ela trabalhou em projetos de pesquisa de graduação, incluindo duas passagens de vera£o na Universidade de Indiana e na Universidade da Virga­nia, o que lhe deu uma experiência em primeira ma£o na pesquisa em física. Esses projetos cobriram uma variedade de tópicos, incluindo terapia com radiação de pra³tons, propriedades magnanãticas de materiais monocristalinos e física de baixa temperatura.

"Essas três experiências foram o que realmente me fez ter certeza de que queria ingressar na academia", diz Fiete. “Definitivamente parecia o caminho que eu conhecia melhor, e acho que também se adequou ao meu temperamento. Mesmo agora, com mais exposição a outros campos, não consigo pensar em um ajuste melhor. ”

Embora ainda estivesse interessada em biologia, fez apenas um curso na disciplina na faculdade, atrasando-se porque não sabia como casar abordagens quantitativas com ciências biológicas. Ela começou seus estudos de pós-graduação na Universidade de Harvard, planejando estudar física em baixas temperaturas, mas enquanto estava la¡, decidiu comea§ar a explorar aulas quantitativas de biologia. Um deles foi um curso de biologia de sistemas ministrado pelo então professor do MIT Sebastian Seung, que transformou sua trajeta³ria profissional.

"Foi realmente inspirador", lembra ela. “Pensar matematicamente sobre sistemas de interação em biologia foi realmente emocionante. Foi realmente a minha primeira introdução a  biologia de sistemas e me fisgou imediatamente. ”

Ela acabou fazendo a maior parte de sua pesquisa de doutorado no laboratório de Seung no MIT, onde estudou como o cérebro usa sinais de entrada da velocidade do movimento da cabea§a para controlar a posição dos olhos. Por exemplo, se queremos manter o olhar fixo em um local especa­fico enquanto a cabea§a estãoem movimento, o cérebro deve calcular e ajustar continuamente a quantidade de tensão necessa¡ria nos maºsculos que circundam os olhos, para compensar o movimento da cabea§a.

Depois de obter seu doutorado, Fiete e seu marido, fa­sico tea³rico, foram para o Instituto Kavli de Fa­sica Tea³rica na Universidade da Califórnia em Santa Barbara, onde cada um realizou bolsas de pesquisa independente. Enquanto estava la¡, Fiete começou a trabalhar em um ta³pico de pesquisa que ainda hoje estuda - células de grade. Essas células, localizadas no cortex entorrinal do cérebro, nos permitem navegar em nosso entorno, ajudando o cérebro a criar uma representação neural do Espaço.

No meio de sua posição la¡, ela descobriu uma nova descoberta: quando um rato se move atravanãs de uma sala aberta, uma canãlula de grade em seu cérebro dispara em muitos locais diferentes, dispostos geometricamente em um padrãoregular de tria¢ngulos repetidos. Juntas, uma população de células da grade forma uma trelia§a de tria¢ngulos representando a sala inteira. Essas células também foram encontradas no cérebro de vários outros mama­feros, incluindo humanos.

"a‰ incra­vel. a‰ essa resposta muito cristalina ”, diz Fiete. “Quando li sobre isso, caa­ da cadeira. Naquele momento, eu sabia que isso era algo bizarro que geraria tantas perguntas sobre desenvolvimento, função e circuitos cerebrais que poderiam ser estudados computacionalmente. ”

Uma pergunta que Fiete e outros investigaram épor que o cérebro precisa de células da grade, uma vez que também possui as chamadas células de lugar que cada uma dispara em um local especa­fico do ambiente. Uma possí­vel explicação que Fiete explorou éque células de grade de diferentes escalas, trabalhando juntas, podem representar um vasto número de posições possa­veis no espaço e também maºltiplasDimensões do Espaço.

"Se vocêtem algumas células que podem gerar parcimoniosamente um espaço de codificação muito grande, pode se dar ao luxo de não usar a maior parte desse espaço de codificação", diz ela. "Vocaª pode desperdia§ar a maior parte, o que significa que vocêpode separar as coisas muito bem; nesse caso, não se torna tão susceta­vel ao rua­do".

Desde que voltou ao MIT, ela também buscou um tema de pesquisa relacionado ao que ela explorou em sua tese de doutorado - como o cérebro mantanãm representações neurais de onde a cabea§a estãolocalizada no Espaço. Em um artigo publicado no ano passado , ela descobriu que o cérebro gera um anel unidimensional de atividade neural que age como uma baºssola, permitindo que o cérebro calcule a direção atual da cabea§a em relação ao mundo externo.

Seu laboratório também estuda a flexibilidade cognitiva - a capacidade do cérebro de executar tantos tipos diferentes de tarefas cognitivas.

"Como épossí­vel reutilizar os mesmos circuitos e usa¡-los com flexibilidade para resolver muitos problemas diferentes, e quais são os ca³digos neurais que são propensos a esse tipo de reutilização?" ela diz. "Tambanãm estamos investigando os princa­pios que permitem ao cérebro conectar maºltiplos circuitos para resolver novos problemas sem muita reconfiguração."