Psiquiatra e neurocientista com mestrado, doutorado e pós-doutorado pelo Instituto do Cérebro da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e Departamento de Física da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), atualmente é colaboradora do INCog PUC-RJ e CSO da companhia de ferramentas de diagnóstico psiquiátricos Psychomeasure.
Natalia e seu grupo desenvolvem algoritmos computacionais que auxiliam na quantificação de aspectos de saúde mental expressos na fala. Com o uso dessas tecnologias, a pesquisadora percebeu que pessoas com esquizofrenia tem discursos menos conectados que pessoas sem a patologia.Com essa linha, definiu biomarcadores expressos no comportamento verbal relacionados à cognição global, o que permitiu investigar esses aspectos no desenvolvimento típico, e as bases cognitivas importantes para a organização mental em desenvolvimento desde a primeira infância.
Em sua pesquisa, identificou o papel da educação (maior que da idade cronológica) para o desenvolvimento pleno de habilidades de construção de narrativas, tarefas de contação de história, e como esses aspectos são base para organização mental.
Atualmente, desenvolve aplicativos para acompanhamento desse desenvolvimento cognitivo em crianças na escola, que podem possibilitar, no futuro, o rastreio precoce de sinais de atraso no desenvolvimento cognitivo a tempo de desenhar intervenções que mitiguem qualquer dano ou estereótipo.
Possui também publicações na área de sono na escola, avaliando eficácia de cochilos para retenção de memória. Ainda pesquisa fenomenologia dos sonhos, utilizando ferramentas computacionais para avaliação de relatos oníricos sem viés subjetivo e identificando sinais de sofrimento mental. Em 2017, venceu o prêmio inovação para o SUS; em 2018 o prêmio DASA/Abril em medicina diagnóstica. Em 2019, foi indicada pela revista Nature como carreira inspiradora e, em 2020, listada pela revista Forbes entre as 20 mulheres mais influentes do Brasil.
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