Edição 1942, 8 de fevereiro de 2006

Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias
Física e Biologia

Examine o complexo sentido do tato

Simples movimentos de mão ou a identificação da textura de um material envolvem aspectos físicos, químicos e biológicos. Discuta-os com a moçada

Fotoblitz/ Stills/ Gamma

Tubarões-martelo: tato favorecido pela presença de duas ampolas de Lorenzini

“Tecnologia das Mãos”, pág. 87 de VEJA Duas aulas de 50 minutos Mão biônica: movimentos e sentido do tato Identificar os processos e conceitos da Física e da Biologia envolvidos na utilização da mão biônica

A possibilidade de substituição, ainda que tosca, da mão humana por uma engenhoca tecnológica cheia de transdutores, sensores e acionadores, microprocessadores e dispositivos mecânicos faz lembrar um pouco as histórias de ficção científica. No entanto, apesar de toda a complexidade do sentido do tato e de movimentação, muitas das qualidades dessa parte do nosso corpo já podem ser reproduzidas artificialmente. Esse sentido, altamente desenvolvido em certos peixes, como o tubarão-martelo, permite perceber diferenças térmicas e a propagação de ondas mecânicas, além da determinação de propriedades físicas dos materiais. Podemos sobreviver sem visão, audição, olfato ou paladar, mas dificilmente existiríamos sem tato. Para reproduzir algumas de suas funções, as chamadas mãos biônicas têm de responder a impulsos nervosos emanados do cérebro ou de outras partes do sistema nervoso e enviar de volta as informações sensórias obtidas.

A reportagem de VEJA instiga uma discussão profunda e profícua sobre vários aspectos da “máquina” humana original e sua reprodução artificial, possibilitada por tecnologias diversas. Na construção da mão biônica apresentada pela revista, foram empregados conhecimentos matemáticos, físicos, químicos e biológicos, sem falar nas tecnologias elétricas, eletrônicas, computacionais (hardware e software) e mecânicas. O exame desse assunto estimula um trabalho interdisciplinar dos professores das Ciências da Natureza para explorar aspectos de sua aplicação no nosso organismo. Mãos à obra!

Para começo de conversa

Relembre que os sentidos em todos os seres vivos foram selecionados ao longo dos bilhões de anos da existência de cada espécie, desde o Luca (Last Universal Common Ancestor), o último ancestral comum a todos os seres na árvore genealógica da vida. Assim, a visão é extremamente útil à percepção de eventos distantes, e nessa ordem de distâncias cada vez menores seguem a audição e o olfato até a máxima proximidade, o contato físico, necessário à gustação e ao tato.

A mão biônica se propõe a reproduzir ao menos alguns aspectos do tato natural. Em nossa pele, existem microssensores – terminais de Ruffini, corpúsculos de Vater-Paccini, discos de Merkel, receptores de Meissner e bulbos de Krause, além de terminações nervosas livres – que detectam os diversos estímulos (veja o quadro ao lado). Muitas dessas funções são exclusivas ou amplificadas nas regiões da pele imediatamente ao redor dos pêlos. A interpretação que nosso cérebro dá aos sinais produzidos por esses sensores constitui nosso sentido do tato.

Rodrigo Queiroz

Leitura em braile: relevo e contorno percebidos pelo tato substituem a visão

Exercícios e outras atividades

Promova uma discussão sobre as sensações mais importantes percebidas pelo tato. Pergunte quais são, efetivamente, mais úteis no caso de uma mão biônica. Faça isso acompanhado de uma brincadeira. Sem mostrar aos estudantes, separe diferentes objetos quanto à textura, dureza, elasticidade etc., tais como borracha, lixa, papel, papelão, um texto em braile, pedaços de metais diversos e outros materiais. Procure abranger a mais ampla gama de características e propriedades físicas. Peça depois que a turma avalie os estímulos sentidos na leitura em braile.

Esconda um objeto por vez dentro de um saco preto e desafie cada aluno a descobrir o que é valendo-se apenas do manuseio. Devem ser registradas as sensações que permitiram a identificação – aspereza, densidade, frio, elasticidade...

Em seguida, organize a turma em duplas e atribua a um membro de cada par a função de observar o colega por cerca de 10 minutos, anotando o maior número possível de movimentos feitos com as mãos – atos de pegar coisas, esfregar e dobrar os dedos, por exemplo. O objetivo dessas atividades é ressaltar a complexidade envolvida num simples gesto. Que tal finalizar com um divertido trabalho fotográfico sobre as funções das mãos?

Para saber mais

Em outras espécies animais, os sentidos mais importantes podem ser diferentes. Para os tubarões, a audição (recepção de ondas mecânicas), e não a visão, é o sentido capaz de perceber os eventos mais distantes, medidos em quilômetros. O tato desses bichos também deve ser bem diferente do nosso. Em sua pele, como na de muitos outros peixes, há sensores especializados na detecção de ondas mecânicas e situados ao longo de uma “linha lateral”. Tais sensores são particularmente úteis para perceber movimentos de outros seres, estejam eles ou não no campo visual ou na frente do tubarão. Um receptor especializado extremamente importante para os tubarões são as ampolas de Lorenzini, que podem detectar campos elétricos produzidos por diferenças de potencial menores que 0,05 milivolt a mais de 10 metros de distância. A batida do coração de outro peixe é facilmente detectada, mesmo que o predador esteja oculto sob a areia, no fundo do mar ou entre um emaranhado de algas. Em geral, duas ampolas de Lorenzini localizam-se na extremidade frontal, acima da boca do animal. No tubarão-martelo elas estão particularmente distantes, o que lhe permite determinar, por paralaxe, a direção da fonte do campo elétrico.

Por fim, lembre que no Brasil existem diversos centros de pesquisa avançada em biônica. Mencione o Laboratório de Biocibernética e Engenharia de Reabilitação (Labciber), da Escola de Engenharia da USP de São Carlos, que há anos vem trabalhando no desenvolvimento de uma mão biônica nacional, chamada Mão de São Carlos (veja a indicação no final deste plano de aula).

Tanto a Cyberhand, citada por VEJA, como a Mão de São Carlos e outros projetos semelhantes em desenvolvimento no país e no mundo procuram não apenas substituir as principais funções da mão ou de outros membros inertes, não desenvolvidos ou amputados. A meta é dotar os usuários de um controle natural muito mais eficaz sobre as próteses. Nas mais antigas, o acionamento era realizado pela ação de músculos na área de contato com o corpo. Na Cyberhand e na Mão de São Carlos, isso ocorre por meio de uma conexão eletromagnética entre os terminais nervosos sob a pele e a prótese inteligente. A grande virtude dessa técnica é que, além de não ser invasiva, ela permite conexão direta de um dispositivo eletrônico ao sistema nervoso central, passando ao largo dos cinco sentidos tradicionalmente disponíveis para nós.

Internet
O site http://inventabrasilnet.t5.com.br/ maoscar.htm traz informações sobre a Mão de São Carlos

Informações sobre o sistema tegumentar e os receptores de superfície encontram-se no site www.afh.bio.br/tegumentar/tegumentar.asp

Plano de aula elaborado por Renato da Silva Oliveira, coordenador do Planetário Móvel AsterDomus, de São Paulo