Investigando Sistemas Sensoriais e Memória

8/19/2019 Investigando Sistemas Sensoriais e Memória

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Neurociência para Professores do Ensino Fundamental e Médio 1Sociedade Brasileira de Neurociências e Comportamento (SBNeC), Caxambu, MG, 8/9/2010

Disponível em http://www.sbnec.org.br/site/ ou http://www.ib.usp.br/labnec

INVESTIGANDO O SISTEMA SENSORIAL E A MEMÓRIA

Ministrantes

Prof. Dr. Gilberto Fernando Xavier 1 ([email protected])Mestranda Renata Pereira Lima 1,3 ([email protected])

Prof. Dr. André Frazão Helene1 ([email protected]) Prof. Dr. Hamilton Haddad Júnior 2 ([email protected])

Dra. Bárbara Kazue Onishi Amaral1 ([email protected])

Doutorando Felipe Viegas Rodrigues1

([email protected])

1Departamento de Fisiologia, Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo,2Departmento de Fisiologia, Faculdade de Medicina do ABC e3Sociedade Brasileira de

Neurociências e Comportamento

INTRODUÇÃO

A ciência é uma forma de conhecimento sistematizado sobre o mundo e seusfenômenos, que almeja desvendar leis e gerar explicações sobre a essência dessesfenômenos. O conhecimento científico vem ampliando nossa compreensão sobre o mundo quenos cerca. Além disso, é uma forma de conhecimento que freqüentemente permite resolverproblemas de natureza prática, do dia-a-dia inclusive, de modo mais eficiente. Como suageração e utilização envolve formas de pensar e estratégias de raciocínio específicas, quantomais cedo for iniciada nas escolas, melhor será o aproveitamento, pois associado ao prazer da

descoberta pelo raciocínio e experimentação, os alunos percebem-se também capazes deresolver problemas, o que reforça sua auto-confiança. Não surpreende, portanto, o investimentoque os povos desenvolvidos vêm realizando no sentido de estimular e melhorar o ensino deciências para crianças.

A geração de conhecimento científico envolve não apenas a obtenção de informaçõessobre o fenômeno, por meio de observação e experimentação, como também a aplicação deestratégias de raciocínio associadas à invenção de hipóteses explicativas para as informações

colhidas. Essas hipóteses permitem gerar previsões sobre o comportamento do fenômeno emsituações completamente novas, por meio de raciocínios do tipo “se isto funciona assim, então

manipulando-se estas e aquelas condições devo observar aquilo.” Essa estratégia envolvendo


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raciocínio científico e teste de hipóteses norteia a obtenção de novas informações e permiteavaliar se as previsões se confirmam ou não. Quando se confirmam, a utilidade da hipótese éreafirmada. Quando não se confirmam, pode-se tentar reformular a hipótese para que ela passea explicar também as novas observações (aumentando, assim, seu poder explanatório) oupropor novas hipóteses explicativas que dêem conta também das novas observações. Assim, oconhecimento científico é considerado provisório uma vez que é passível de alteração. Elecorresponde à melhor explicação que dispomos no presente momento para o fenômenoinvestigado; e pode ser modificado ou substituído em função de novas observações, raciocíniose testes de hipóteses.

Atualmente, o estudo de ciências nas escolas de ensino fundamental e médio envolve

preponderantemente a memorização de conhecimentos factuais, que correspondem aosprodutos provisórios da ciência. Bem menos freqüentemente, infelizmente, é o estímulo àcuriosidade, ao desenvolvimento do raciocínio científico e aos testes de hipóteses, que são oselementos essenciais do processo de produção e desenvolvimento do conhecimento. O ensinode ciências deveria incluir também esses elementos, além do conhecimento factual.

A SBNeC oferece aos professores do ensino fundamental e médio (áreaCiências/Biologia) de Caxambu e região, o presente curso teórico-prático envolvendo sistemas

sensoriais e memória. O objetivo do curso é oferecer aos professores instrumentos quepermitem estimular a curiosidade dos alunos em relação a “fenômenos surpreendentes” donosso sistema sensorial e memória, revelados por meio de experimentos simples realizados emsala de aula. Materiais caseiros de fácil disponibilidade são utilizados. Aguçada a curiosidade,os alunos são estimulados a criar hipóteses explicativas para os fenômenos demonstrados e aidealizar experimentos para testá-las. Comumente, os resultados permitem gerar novashipóteses e idealizar novos experimentos, num processo que se auto-alimenta.

Durante o curso, os Professores vivenciarão eles mesmos os fenômenos, levantarãohipóteses e idealizarão experimentos para avaliá-las. Vivenciado o processo, discutiremos asexplicações presentemente aceitas pela ciência para esses fenômenos. Serão realizadasdiscussões sobre a necessidade ou não de adaptar esses materiais para os alunos do nível noqual os Professores atuam.

O curso completo envolverá seis oficinas. Cada oficina terá duração de 45 minutos econtará com cerca de 12 participantes, conforme a Tabela abaixo.


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Tabela. Cronograma das atividades do curso

=========================================================================Hora Atividade8:00-09:00 TODOS: Organização dos grupos, Distribuição do material e Introdução geral

Oficina 1 Oficina 2 Oficina 3 Oficina 4 Oficina 5 Oficina 6(Sala......) (Sala .....) (Sala......) (Sala......) (Sala......) (Sala.....)

09:00-09:45 Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 609:45-10:30 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 110:30-11:15 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 1 Grupo 211:15-12:00 Grupo 4 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 1 Grupo 2 Grupo 312:00-12:45 Grupo 5 Grupo 6 Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 412:45-14:00 --------------------------------Horário de Almoço--------------------------------------------------14:00-14:45 Grupo 6 Grupo 1 Grupo 2 Grupo 3 Grupo 4 Grupo 514:45-16:00 Discussão Geral, Esclarecimento de Dúvidas e Avaliação do curso

Oficina 1. SomatorrecepçãoA todo o momento estamos sendo “bombardeados” por vários estímulos que são

percebidos pelos nossos olhos, pele, ouvido, boca, nariz, entre outros órgãos. Estes estímulossão captados por células especializadas (receptores sensoriais), capazes de transformar cadaum deles em pequenas unidades de informação que poderão ser “lidas” pelo nosso cérebro eutilizadas por nós, a fim de que possamos perceber e interagir com o ambiente.

Na pele, estes estímulos são detectados por diferentes receptores sensoriais que geramalterações elétrofisiológicas em neurônios sensoriais; seus corpos celulares situam-se emgânglios (agrupamentos de corpos celulares) situados próximos à medula e seusprolongamentos ramificam-se, um direcionando-se para a periferia do organismo (para osreceptores propriamente ditos) e o outro entra na medula para realizar contatos sinápticos comoutros neurônios e transmitir a informação para o cérebro. Quanto maior o número de neurôniosque interagem diretamente com o receptor sensorial, mais detalhada é a representação dasuperfície que estes receptores recobrem. Esta área, chamada de campo receptivo, possui uma

região de correspondência no cérebro, onde possuímos um mapa de toda a superfície do corpo,em que o número de neurônios que processa informações provenientes de uma dada região éproporcional à sua importância e não ao seu tamanho (Figura 1). Se representarmos o númerode neurônios corticais dedicados ao processamento de informações de uma dada região docorpo sob a forma de área de cada uma das partes do corpo, o resultado final será um“homúnculo”, i.e., uma figura humana totalmente fora de proporção (Figura 2).

Há duas propriedades importantes que caracterizam a sensação táctil: seu imensopoder de discriminação e seu papel na exploração ativa do ambiente. A habilidade para detectar

detalhes varia imensamente na pele de diferentes regiões do corpo, sendo mais desenvolvidana pele das pontas dos dedos e nos lábios, o que está associado à grande inervação dessasregiões e reflete a quantidade de tecido neural dedicado ao processamento de informações


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dessas partes do corpo, particularmente de córtex cerebral. A capacidade para desenvolverleitura Braille, presente em todos os seres humanos, ilustra o grau de refinamento que podehaver na detecção de detalhes refinados da estimulação táctil. Outro aspecto importante é adiferença no processamento de informações derivadas de estimulação táctil promovida pelaexploração ativa (a pessoa “busca” a informação) ou de estimulação passiva (algo ou alguém aestimula). Essa diferença pode ser percebida tomando-se um objeto qualquer e passando-o,por exemplo, sobre o dedo indicador, e depois passando o dedo indicador sobre ele. Aexploração ativa proporciona muito mais informação, sendo essencial para o reconhecimentode objetos.

Figura 1. Região do cérebro (figura esquerda) responsável pelo processamento de informaçõesoriundas de diferentes partes do corpo (figura direita), e sua correspondência (Modificado: LentR. “Cem Bilhões de Neurônios”, 1ª ed. Atheneu,2004.

Figura 2. Homúnculo sensorial –Construção da representação que asuperfície do corpo possui em nossocérebro. As regiões com maior densidadede receptores e de maior capacidadediscriminativa possuem maior destaque.Mãos, face, lábios e língua são muito maissensíveis do que tronco, nádegas, genitais,braços, pernas e pés. (Modificada deBearMF, Connors BW, Paradiso MA.“Neurociências: Desvendando o SistemaNervoso”, 2ª ed. Artmed, 2002).


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ExercíciosO presente experimento deve ser realizado em grupos de pelo menos 3 alunos. É

bastante importante que os alunos possam participar do experimento ativamente,experimentando com o colega do lado, por exemplo. Os resultados deverão ser anotados paradiscussão. Explanações e/ou hipóteses sobre os resultados devem ser elaboradas e serão,posteriormente, discutidas em classe.

Experimento: Discriminação táctil entre dois pontosEste experimento permite evidenciar a distância mínima necessária de estimulação entre

dois pontos da superfície de diferentes regiões do corpo para que essas estimulações sejampercebidas efetivamente como dois estímulos. No presente experimento avaliaremos se oslimiares espaciais de diferentes regiões de um dos lados do corpo diferem dos do outro lado,levando em consideração a preferência na utilização de uma das mãos (manualidade). Essaabordagem é interessante, pois um mesmo voluntário é controle de si próprio, já que serãocomparados seus lados direito e esquerdo. Na medida do possível, cada grupo deverá testaruma pessoa preferencialmente destra e outra preferencialmente canhota.

Com as duas pontas de um clipe de papel, pesquisar a distância mínima em que serpercebem claramente dois pontos estimulados em diferentes partes do corpo (ponta do dedoindicador, falange proximal - mais próxima à mão - do dedo indicador, palma da mão,antebraço, braço e tronco). O voluntário deve estar vendado. O experimentador pega o clipe eescolhe uma distância entre as pontas. Então, o estímulo é aplicado encostando as duas pontasna região da pele testada, por 2 a 3 segundos, causando, em ambos os pontos, um leveabaulamento. O voluntário deve relatar se sentiu “um” ou “dois” pontos. Enquanto a resposta for“um”, o experimentador deverá aumentar a distância entre as pontas e proceder a uma novaestimulação. Esse aumento deve ser gradual e conhecido (digamos 0,5 mm a cada estimulação- série ascendente). Quando a resposta mudar para “dois”, na série ascendente, a distância

deverá ser anotada. Alternativamente, a distância inicial entre as pontas do clipe deverá sergrande e, a cada estimulação, ser diminuída até que o voluntário relate a sensação de apenas“um” ponto (série descendente). O procedimento mais indicado é intercalar uma sérieascendente com uma série descendente. Utilize a tabela abaixo para anotar e discutir osresultados.

Abertura do clipe dedoindicador dedo

médio polegar palma da

mão antebraço braço costas

3 mm 5 mm

10 mm 50 mm


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Utilizando o modelo de botõesCampo receptivo é um conceito bastante importante para compreendermos como

percebemos uma estimulação numa determinada área da pele. Utilizando o modelo de botões(Figura 3), discuta:1) como podemos discriminar a estimulação de dois pontos na superfície da pele?2) por que às vezes isso não é possível?3) quais as regiões de maior sensibilidade tátil do nosso corpo?4) utilizando o cérebro de acrílico e a figura do homúnculo sensorial, relacione o mapa dasuperfície do corpo no córtex e os dois modelos de campo receptivo.

A B C Figura 3. Em verde temos os botões representando receptores táteis distribuídosuniformemente na superfície do tecido. Cada botão receptor possui um barbante (axônio) quese conecta com um botão azul (neurônio do sistema sensorial que levará a informação até o

cérebro). A Vista superior do tecido com os botões receptores (botões verdes). B Vista lateralde um modelo de campo receptivo amplo, em que três botões receptores se conectamdiretamente com neurônio que levará a informação até o cérebro. C Vista lateral de um camporeceptivo reduzido, em que cada botão receptor se conecta diretamente o neurônio transmissorda informação.

Oficina 2. Comparando a visão central com a visão periférica

Introdução

Embora normalmente não sejamos capazes de perceber, existe uma grande diferençaentre nossa visão central (o ponto para onde estamos fixando o olhar) e nossa visãoperiférica (que compreende desde os locais ao redor desse ponto, até os limites do campovisual). Enquanto nossa visão central é capaz de perceber os detalhes e as cores dos objetos, avisão periférica é muito “pobre” na percepção dessas duas características visuais. Ou seja,possuímos uma boa acuidade apenas na visão central. Isso se deve à constituição de nossosistema visual. Tanto o olho quanto o cérebro são diferentes no que tange a visão central eperiférica.

Podemos comparar o olho humano a uma “câmara escura”, como nas máquinasfotográficas antigas (antes da era das câmeras digitais). A entrada de luz ocorre por um orifício,


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do que a área que processa imagens vindas da periferia. Entre outros fatores, é por isso queapenas a visão central possui boa acuidade visual, sendo capaz de perceber os detalhes dosobjetos.

PARA O CÉREBRO

bastonetes cones

RETINAPERIFÉRICA

RETINACENTRAL

RETINAPERIFÉRICA

Figura 5. (Modificada de Bear MF, Connors BW, Paradiso MA. “Neurociências: Desvendando oSistema Nervoso”, 2ª ed. Artmed, 2002 ).

O fato de possuirmos movimentos oculares faz com que normalmente não percebamos oquão “ruim” é nossa visão periférica, pois sempre acabamos desviando o olhar para os objetosque nos interessam, fazendo com que eles sejam processados na retina central. Quando lemosum texto, por exemplo, nossos olhos vão saltando de palavra em palavra, de modo que cadauma delas passe sobre a fóvea. A atividade a seguir visa demonstrar a diferença entre a visãocentral e periférica no que diz respeito à percepção de cor, forma, detalhes e movimento dosobjetos visuais.

MateriaisObjetos pequenos e de cores diferentes (canetas, chaveiros, borrachas, etc). Numa

versão mais sofisticada, esses objetos podem ser obtidos recortando-se formas geométricas(quadrados, círculos e triângulos) em cartolinas de cores diferentes e colando-as na ponta de

varetas de madeira.

Procedimento


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O professor deve pedir a um aluno que se sente em uma cadeira e mantenha seu olharfixo em algum ponto da sala, situado à sua frente. O professor deve ficar em pé atrás do aluno,escolher um objeto e mostrá-lo para a classe, mas não para o voluntário (Figura 6). Então,vagarosamente o professor deve apresentar o objeto ao longo de um círculo imaginário aoredor da cabeça do voluntário, partindo da região posterior do campo visual do aluno, paraposições mais centrais de seu campo visual. O ponto de partida tem que ser uma posição naqual o voluntário ainda não possa ver o objeto. O professor deve pedir que o aluno diga para aturma o momento em que ele perceber a presença do objeto no campo visual. Quando o alunodetectar a presença do objeto em seu campo visual, o professor deve parar o movimento eperguntar para o voluntário se ele é capaz de perceber a forma, a cor e os detalhes do objeto. Oprofessor pode também mover verticalmente o objeto de vez em quando, para ver se o aluno écapaz de perceber movimento. Uma vez que os bastonetes são bons detectores de movimento,o voluntário provavelmente será capaz de identificar essa característica. O professor deve entãocontinuar lentamente o movimento ao longo do círculo imaginário em direção ao ponto em queo aluno está fixando o olhar, parando de quando em quando, e pedindo que o aluno tenteidentificar as outras características do objeto. É de suma importância que, durante amanipulação, o voluntário não mova o olhar na direção do objeto, mesmo que ele seja tentado afazê-lo.

A manipulação termina quando o voluntário conseguir reconhecer todas ascaracterísticas do objeto e, portanto, identificar o objeto. Isso deve ocorrer quando o objetoestiver posicionado muito próximo à direção do olhar do aluno. Isto é, quando a imagem doobjeto estiver projetada na retina central. O professor deve repetir o experimento algumasvezes, com objetos diferentes, e anotar os resultados para posterior discussão.

Figura 6. (Modificada da “ Apostila de Aulas Práticas” do Departamento de Fisiologia do Institutode Ciências Biomédicas da Universidade de São Paulo, http://www.fisio.icb.usp.br/mdidatico.html )


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Questões orientadorasAo longo da discussão, o professor deve incentivar a turma a formular hipóteses que

ajudem a explicar os resultados obtidos durante o experimento. Essas hipóteses devem serconfrontadas com as observações obtidas, podendo ser mantidas (caso estejam de acordo comas observações) ou descartadas (caso não estejam de acordo). As hipóteses formuladas pelaturma podem e devem ser testadas com a realização de outras observações e experimentos. Aseguir, a sugestão de algumas perguntas para a discussão:

1. Em sua opinião, qual a diferença entre os processos de detecção e identificação?

2. Por que o voluntário é inicialmente capaz de detectar a presença do objeto, embora tenhadificuldade em identificá-lo?

3. Que características (movimento, cor, forma, etc.) foram primeiro percebidas pelo voluntário?Por quê?

4. A percepção de uma característica leva, necessariamente, a percepção das outras? Por quê?

5. Quais as possíveis explicações para as diferenças observadas entre visão central e

periférica?

Oficina 3. Ponto cego

O ponto cego corresponde a uma região do nosso olho em que não somos capazes dedetectar estímulos luminosos. Mais surpreendente, se um estímulo visual é apresentado nesteponto concomitantemente à estimulação de partes da retina, nosso cérebro interpreta que háestimulação oriunda daquele ponto e que essa estimulação é congruente com a que estáefetivamente ocorrendo na retina. Em outras palavras, na falta de informação luminosa oriundado ponto cego, nosso sistema nervoso realiza o completamento perceptual.

No olho dos vertebrados, os axônios das células que conduzem a informação oriundados fotorreceptores se projetam para fora do olho em direção ao sistema nervoso central, sereúnem num ponto da retina. Também por esta região entram vasos sanguíneos no olho.Assim, há axônios de células nervosas e vasos sanguíneos nessa região; por outro lado, essaregião não contém fotorreceptores (Figura 7). Alguém poderia questionar porque este arranjodas células se apresenta assim, ou seja, porque os axônios que se direcionam para o sistemanervoso não estão posicionadas em outra região do olho que não interferisse na detecção dosestímulos. Essa resposta envolve entender a história evolutiva que levou ao surgimento do olhodos vertebrados, o que não é nossa missão aqui, apesar do tópico ser interessante.


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A.B.

FIGURA 7. Representação das estruturas que compõe o olho (A) e do arranjo dascélulas fotorreceptoras, intermediárias e ganglionares, aquelas que formarão o nervo(B). É possível observar como se dá a chegada da luz até os fotorreceptores e qual ocaminho que o estímulo nervoso fará até chegar nas células formadoras do nervo óptico.Repare no desenho que o ponto cego corresponde à região em que os axônios sereúnem para formar o nervo óptico.

Apesar de haver um ponto cego em cada olho não o notamos normalmente. Maspodemos demonstrar sua existência a partir de um experimente muito simples, usando a Figura8. Com o olho direito fechado, segure essa figura a cerca de 50 cm de distância à frente do olhoesquerdo. Fixe o olhar na cruz. Lentamente, mova a figura para trás e depois para frente.Sempre mantendo o olhar na cruz repare que há um momento em que o círculo desaparece.Isto ocorre pois, neste momento a imagem proveniente do círculo se projetou sobre o pontocego em sua retina.

+

FIGURA 8.Utilizada para revelar a existência do ponto cego (veja instruções pararealização do experimento no texto).

É importante que o olho direito esteja fechado quando a cruz estiver à direita do círculo. Issoporque no ser humano o ponto cego, ou seja, o ponto em que os axônios formadores do nervo

óptico atravessam a retina, se localiza na região mais próxima do nariz em sua retina (regiãonasal). Caso você queira revelar o ponto cego do olho direito feche o olho esquerdo e coloque a


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apostila de cabeça para baixo. A Figura 9 representa esquematicamente os olhos esquerdo edireito e como a luz da cruz e do círculo são projetos na retina do olho esquerdo.

FIGURA 9. Representação esquemáticado olho direito (fechado) e do olhoesquerdo (aberto). Na figura é possívelobservar que quando a imagem da cruzda FIGURA 8 é fixada pelo olho esquerdoa imagem do círculo é projetada naregião nasal do fundo da retina.

Várias perguntas interessantes surgem quando da realização deste experimento. Porexemplo, se temos um ponto cego em cada olho, porque não temos a impressão de que existefalta de informação desses pontos? Em outras palavras, como seria possível ignorar aexistência de dois pontos cegos, um em cada olho ? Acredita-se atualmente há mecanismoscerebrais que “completam probabilisticamente” a imagem visual, mesmo não dispondo de

informações sobre esses pontos. É possível revelar isso experimentalmente. Note que noexperimento anterior o campo visual que rodeia a região do ponto cego corresponde ao papelbranco e que a sensação oriunda do ponto cego foi a de que o campo era branco.

Usando agora a Figura 10, fixe a cruz com o olho esquerdo, mantendo o olho direitofechado e repita o procedimento anterior. Você perceberá que em determinado momento vocênão mais verá a barra cortada em um ponto, mas sim uma barra contínua, sem qualquerinterrupção. O que nosso cérebro fez foi preencher a área sobre a qual não temos informações,i.e., o ponto cego, com o padrão mais provável em função da estimulação das regiõescircunvizinhas da retina.

+ FIGURA10

Tendo entendido como o efeito funciona, tente repetir esse procedimento colocando noentorno do ponto cego padrões diferentes de cores e formas. Repare o que ocorre. Tente


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colocar padrões de xadrez, barras com cores diferentes em cada lado e assim por diante. Vocêverá que o seu sistema visual completa a informação faltante.

Uma discussão interessante sobre esse fenômeno visual é que muitas vezespercebemos o mundo de uma determinada forma, mas que isso pode não corresponder àrealidade. Em outras palavras, podemos viver uma vida inteira sem notar que algumas vezesnossos sentidos nos enganam.

Oficina 4. Sentido de proveniência dos estímulos acústicos

Introdução

Sons são ondas mecânicas longitudinais, isto é, são causados pela compressão erarefação das moléculas do meio por onde se propagam, longitudinalmente. A velocidade depropagação dos sons no ar é de cerca de 340 m/s. Em meios mais densos, como a água oumesmo sólidos, a velocidade é maior: aproximadamente 5.100 m/s no ferro, 1.500 m/s na águado mar. As principais características de um som são sua freqüência, intensidade (volume) etimbre (complexidade).

A freqüência de um som corresponde ao número de comprimentos de onda ocorridosem um segundo, sendo expressa em Hertz (Hz). Biologicamente este conceito tem importânciafundamental, pois diferentes espécies detectam sons de freqüências distintas. Por exemplo, oouvido humano ouve freqüências entre 20 Hz (sons graves) e 20.000 Hz (sons agudos) devidoa características intrínsecas de uma região do sistema auditivo chamado cóclea. Há umamembrana na cóclea, chamada membrana basilar (Figura 11), que é capaz de vibrar quandoexposta a sons acima de 20 Hz ou abaixo de 20.000 Hz. É na Membrana Basilar que seencontram células receptoras específicas que transformam a energia mecânica da vibração emalterações elétrofisiológicas. Estas células são capazes de gerar alterações na atividadenervosa dos neurônios que conduzem a informação para o cérebro.

Figura 11 – Representação dos ouvidos externo, médio e interno, do Aparelho Vestibular


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(Figura Equerda) e da Membrana Basilar na Cóclea (Figura Direita).

Experimento

Um voluntário deve permanecer sentado com os olhos fechados, e sem mover acabeça. Colegas sentados ao redor, gerarão estalidos de dedos que servirão como estímuloacústico. O Professor deve indicar o momento em que cada aluno fará um estalido, pois deve-se apresentar apenas um por vez. Logo após cada estalido, o voluntário, ainda com os olhosfechados, deverá apontar para a origem do som. Colegas diferentes, sentados em posições edistâncias que variam aleatoriamente em relação ao plano sagital do voluntário, gerarão essesestalidos, individualmente; a cada estalido o voluntário apontará para a origem do som.

Anotar os resultados graficamente (registrando a posição dos estalidos em relação àcabeça do voluntário, particularmente em relação ao plano sagital) e se o voluntário foi capazde identificar com precisão a proveniência do estímulo sonoro.

Questões orientadoras

1. Existem condições em que o voluntário demonstra dificuldades em identificar aproveniência do estímulo acústico?

2. Quais as possíveis fontes de informação nessa condição experimental são utilizadaspara identificar a fonte do som?

3. O que ocorre se o voluntário inserir algodão em um dos ouvidos?

Oficina 5. Detecção de aceleração angularTarefas tão simples quando andar, correr e pular geram acelerações e rotações do

corpo no espaço. É comum que essas atividades sejam desempenhadas concomitantemente amanutenção de uma cena visual estável. A manutenção do equilíbrio e da cena visual durante o

desempenho desse tipo de tarefa dependem de mecanismos que permitem detectar asacelerações a que o corpo é submetido e corrigir o movimento dos braços, pernas e olhos, emfunção das acelerações a que o corpo é submetido. Existe um aparelho vestibular em cada ladoda cabeça, dentro do osso craniano situado logo atrás da orelha (Figura 11 - mostra o aparelhovestibular direito; Figura 12). Em seres humanos, cada aparelho vestibular possui 3 canaissemi-circulares arranjados de forma aproximadamente ortogonal em relação aos outros canais,um em cada plano da cabeça. Esse tipo de arranjo permite detectar acelerações e rotações nastrês dimensões do espaço.


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Figura 12. Representação esquemática do aparelho vestibular direito (figura esquerda) e dalocalização aproximada dos aparelhos vestibulares, um em cada lado da cabeça (figura direita).

Os canais semi-circulares são constituídos de canais membranosos que, de certa forma,“flutuam” dentro de espaços intra-ósseos (Figura 11). Esses canais são preenchidos por umlíquido denominado endolinfa. Quando ocorrem rotações do corpo e da cabeça, as paredesósseas acompanham esse movimento prontamente. A endolinfa, porém, tende a manter suainércia anterior. Assim, ocorre um movimento relativo das paredes ósseas do canal em relação

à endolinfa. Esse movimento relativo estimula receptores, células ciliadas, situadas no aparelhovestibular, permitindo a detecção da estimulação e também a correção da posição dosmembros (pernas e braços), da cabeça e dos olhos com vistas à manutenção do equilíbrio.

É possível realizar diversos experimentos que permitem revelar o funcionamento doscanais semi-circulares e também as correções de membros e olhos decorrentes dessaestimulação, utilizando uma cadeira giratória bem lubrificada (deve-se cuidar para que a cadeirafique bem fixa no chão, que o voluntário cruze as pernas para evitar que as mesmas toquem ochão e que o voluntário não seja pessoa que enjoa facilmente quando viaja de carro em serra).

O experimento consiste em girar um voluntário para sua direita, com os olhos abertos eo queixo posicionado cerca de 30 graus abaixo do plano horizontal, uma volta por segundo.Deve-se observar o movimento dos olhos durante a manobra. Note que existe um movimentoocular lento para a esquerda, alternado com um movimento ocular rápido para a direita (parafacilitar a visualização e análise desse movimento, pode-se filma-lo com uma câmera de vídeoou mesmo uma câmera digital direcionada pelo voluntário para seus próprios olhos. Isso porém,não é absolutamente necessário para se observar o fenômeno. No caso de utilização dacâmera para filmagem, o voluntárionão deverá focalizar o olhar na câmera, mas sim “num

ponto qualquer no infinito”).


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Pedir para os alunos descreverem o deslocamento dos olhos e para levantaremhipóteses sobre sua origem. A resposta mais comum dos alunos é que o voluntário estátentando manter a imagem visual estável e por isso realiza os movimentos oculares. Ou seja,que se trata de um tipo de reflexo visual. Depois que os alunos apresentarem essa e/ou outrashipóteses, pedir que eles idealizem experimentos para testá-las. Durante essa tentativa dosalunos, o Professor pode ressaltar que de acordo com a hipótese a manutenção da imagemvisual estável seria o fator crítico e que de acordo com a hipótese sua origem seria ocular. Nocontexto dessa discussão, não raro os alunos acabam propondo que se gire o voluntário nacadeira com os olhos fechados (felizmente, dá para observar o movimento ocular lento nosentido oposto ao da rotação mesmo que o voluntário esteja com os olhos fechados).

Quando se chega a este ponto, pode-se fazer raciocínios do tipo “ se... então... ”. Porexemplo, “se de fato é a manutenção da imagem visual estável que determina a fase lenta domovimento ocular sendo que essa resposta tem origem na própria estimulação visual, entãonão deve haver esse tipo de movimento ocular quando os olhos estão fechados”. Portanto, “seos olhos não se moverem, então poderemos concluir que pode se tratar de um reflexo cujaorigem é visual”. Porém, “se ocorrer esse movimento ocular mesmo com os olhos fechados, i.e.,na ausência de visão, então poderemos concluir que não é a manutenção da imagem visual ofator crítico determinante dessa resposta”. Depois que os alunos entenderam a lógica dessesraciocínios, fazer o experimento, girando o voluntário na cadeira com a cabeça posicionada damesma forma que antes, porém com os olhos fechados. Deverá haver movimento ocular, comoantes.

Outra idéia de experimento comumente proposta é que se gire o voluntário para a direitaaté que sua endolinfa adquira a inércia de movimento nesse sentido e, então, pará-loabruptamente, pedindo-se que ele voluntário abra os olhos logo a seguir. Observa-se omovimento ocular mesmo depois que a rotação foi interrompida. Porém, as fases lenta e rápidadesse movimento terão sentido oposto ao descrito acima, isto é, a fase lenta será para o lado

direito e a fase rápida para o lado esquerdo. Note que esse movimento é congruente com idéiade que é o movimento relativo da endolinfa em relação ao labirinto ósseo que determina aresposta. Note ainda que essa resposta é idêntica à observada quando se parte da posição derepouso, com rotação do voluntário para a esquerda.

Esses resultados permitem avaliar as hipóteses apresentadas acima e mostrar que aorigem da resposta não é visual. Neste momento, pode-se ressaltar que trata-se de umaresposta que corrige a posição do globo ocular e que essa correção contribui para amanutenção da imagem na retina.


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Imprima uma palavra por folha na preparação da sua lista de palavras. As palavras aserem usadas são as seguintes:

(1) SAPATO, (2) DISCO, (3) JORNAL, (4) BALEIA, (5) ESTRELA, (6) DENTE, (7)GRAMA, (8) CASTELO, (9) FRALDA, (10) AVIÃO.

Monte os cartões com as palavras na seqüência descrita acima. Cada aluno devereceber previamente papel e caneta para anotação. Instrua os alunos que eles receberão umalista de palavras, e devem se recordar do maior número de palavras possível. Cada cartão deveser apresentado por um segundo, na seqüência estabelecida. Ao final da apresentação, osalunos devem imediatamente anotar quais palavras eles conseguiram se recordar. Terminadaesta tarefa, verifique quantas palavras foram recordadas por cada aluno e tire uma média dessevalor.

2. Experimento 2Imprima uma palavra por folha na preparação da sua lista de palavras. As palavras a

serem usadas são as seguintes:

(1) COMETA , (2) FITA, (3) SABÃO, (4) AGULHA, (5) JANELA, (6) MONTANHA, (7)CARRO, (8) XÍCARA, (9) FUTEBOL, (10) LUVA.

Monte os cartões com as palavras na seqüência descrita acima. Cada aluno devereceber previamente papel e caneta para anotação. Instrua os alunos que eles receberão umalista de palavras, e devem se recordar do maior número de palavras possível. Além disso, elesdeverão subtrair três números sucessivamente a partir do número 100 em voz alta (porexemplo, 100, 97, 94, 91...) enquanto durar a apresentação dos cartões. Cada cartão deve ser

apresentado por um segundo, na seqüência estabelecida. Ao final da apresentação, os alunosdevem imediatamente anotar quais palavras eles conseguiram se recordar. Terminada estatarefa, verifique quantas palavras foram recordadas por cada aluno e tire uma média dessevalor. Observe que a média do número de palavras recordadas neste experimento é menor doque no experimento anterior.

3. Experimento 3Imprima uma palavra por folha na preparação da sua lista de palavras. As palavras a

serem usadas são as seguintes:


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