O tato pode enganar o paladar?

Será que o tato é capaz de influenciar como percebemos os alimentos? Não? Sim? Se não, então por que apalpamos as frutas quando vamos comprá-las? Por que aquela batata frita tem que estar crocante para ser tão gostosa? Se ela não estiver crocante o sabor mudará?

É para testar estas questões que a indústria alimentícia gasta alguns bilhões para desenvolver produtos com características bem específicas.

O pesquisador Michael Barnett-Cowan, do Instituto Max Planck na Alemanha, testou se é possível mudar como um alimento é percebido na boca apenas alterando a sua consistência ao toque das mãos. Parece complicado, não? Mas foi um procedimento bem simples.

A primeira coisa que o pesquisador fez foi comprar pacotinhos de pretzels (foto abaixo). Alguns pretzels ele colocou em água para alterar suas características e os deixou secar em condições ambiente. Os outros ele deixou como estavam no pacote.

Figura 1. Exemplo de pretzel utilizado na pesquisa. Todos foram retirados da mesma embalagem para garantir que tivessem as mesmas características (frescos e crocantes). Fontes das imagens GermanDeli (esquerda) e Mrs. Wheeler´s (direita). *A marca do salgadinho foi apagada.

Todos os pretzels imersos em água foram secos com papel toalha e depois deixados para secar nas condições ambiente por 30 minutos. Após este tempo eles estavam mais macios, porém intactos e secos.

A tarefa era muito simples. O participante ficava de olhos vendados e segurava um pretzel entre o indicador e o polegar da mão dominante (aquela que você mais usa). Depois ele dava apenas uma mordida com os dentes da frente em outro pretzel e despois cuspia o pedaço.

Havia duas condições para a tarefa: congruente ou incongruente. Na condição congruente o participante segurava e mordia pretzels não-tratados (não imersos em água), ou tratados (imersos em água). Na condição incongruente o participante segurava um pretzel tratado e mordia um não-tratado, e vice versa.

Os participantes avaliaram verbalmente quão fresco e crocante era o pretzel mordido, dentro de uma escala de pontos. Os resultados foram muito interessantes: 1) quando o participante mordeu e segurou um pretzel não-tratado (não imerso em água) ele o julgou muito fresco e crocante; 2) mas quando mordeu e segurou um pretzel tratado (imerso em água) o participante o julgou muito pouco fresco e crocante.

Por outro lado, os resultados ficaram mais interessantes quando foram misturados pretzels tratados e não-tratados: 3) quando o participante mordeu um pretzel não-tratado e segurou um tratado, ele o julgou menos fresco e crocante que na condição 1 (em que também mordeu um não-tratado); 4) quando ele mordeu um pretzel tratado mas segurou um não-tratado, ele o julgou mais fresco e crocante do que os pretzels da condição 2! Isso é mais intrigante porque nas duas condições ele mordeu um pretzel tratado, a única coisa que mudou foi o pretzel segurado na mão.

Os resultados de 3 e 4 indicam que o tato modula como o alimento é percebido na boca! Bastou trocar o tipo de informação recebida na mão para o participante dizer que um pretzel, antes julgado como pouco fresco e crocante (2), passasse a ser considerado mais crocante e fresco (4).

Apalpar os alimentos nos permite constatar a consistência, a textura e verificar se eles estão bons para o consumo. Evolutivamente isto teve uma importância fundamental para sobrevivência de nossa espécie, pois permitiu que não comêssemos alimentos estragados que poderiam nos matar.

Hoje existe uma quantidade enorme de produtos industrializados e nossa escolha é feita com base na embalagem e no preço do produto. O parâmetro que temos para saber sobre a qualidade dele é a data de validade. Apesar de não podermos tocar o que iremos comprar, a indústria ainda gasta muito dinheiro desenvolvendo novos produtos que agradem não apenas ao paladar, mas aos outros sentidos também.

Na próxima vez que for a uma lanchonete, preste atenção na batata-frita, se ela estiver crocante ficará mais gostosa? E se ela estiver murcha, você acha que ela terá o mesmo  sabor?

Achou interessante, então leia o texto: O que é a Mente? no site Psicologia e Neurociências!

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Bruno Marinho de Sousa

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Mais sobre o assunto:

Barnett-Cowan, M. An illusion you can sink your teeth into: Haptic cues modulate the perceived freshness and crispness of pretzels. Perception, 39, pp. 1684-1686, 2010.

 

Da minha janela eu vejo... Uma grade de Hermann

Um exemplo de como as ilusões visuais podem estar presentes em nosso dia-a-dia

No texto “Aos gregos o mar era violeta”, discutimos como a cultura constrói nossa realidade e como vemos o mundo através de lentes pessoais. Para além dos aspectos sensoriais, cada um constrói um modelo de mundo segundo suas convicções, crenças, experiências e filosofia. E com o cientista não é diferente. Temos a mania de ler e interpretar o cotidiano a partir de modelos físicos, biológicos, sociais, matemáticos...

Um bom exemplo disto foi o que aconteceu comigo nesta semana. Fui tomar uma xícara de café na sacada do meu apartamento em Ribeirão Preto e o que vejo? Uma grade de Hermann! Literalmente uma grade, já que se tratava do portão da casa do vizinho da frente (Figura 1). Mas o que é e qual o interesse disso para a percepção?

Figura 1: Padrão similar ao da grade de Hermann no portão de entrada.

A grade de Hermann é uma ilusão de ótica que foi relatada pelo fisiologista alemão Ludimar Hermann em 1870. Esta ilusão é caracterizada pelo aparecimento de pontos cinza “fantasmas” que aparecem nas intersecções claras sobre um fundo escuro. Uma variante mais poderosa desta ilusão é a da grelha cintilante, que foi descoberta pelo professor de matemática, também alemão, Elke Lingelbach em 1994. 
 

Figura 2: Ilustração das ilusões visuais grade de Hermann (à esquerda) e grelha cintilante (à direita). Imagens retiradas dos sites: http://www.zevariedades.com/curiosidades/4567/ e http://www.daviddarling.info/encyclopedia/H/Hermann_grid_illusion.html

A explicação clássica para o efeito da grade de Hermann está relacionada ao efeito de inibição lateral das células ganglionares da retina. Cada uma destas células possui um campo receptivo. Este é uma área da retina sobre a qual o estímulo luminoso é capaz de ativar esta célula e que é formado por fotorreceptores (cones e bastonetes). Ademais, os campos receptivos das células ganglionares são do tipo centro-periferia e circulares. A magnitude da resposta destes campos (freqüência de disparos) depende da região em que ele for estimulado. Os centros podem ser on ou off. Se uma célula ganglionar com campo receptivo de centro on, por exemplo, recebe mais luz que a periferia, ela responde com maior intensidade. Se, ao contrário, a periferia recebe luz e o centro não, quase não acontecem disparos de potenciais de ação. O efeito se inverte para células com campos com centro off. Tanto células on quanto as off, respondem de maneira intermediária quando centro e periferia são estimulados uniformemente.

Vamos assumir então que existem células ganglionares de centro on e periferia off  que têm seus campos receptivos nas áreas claras da grade. Note na figura 3 que quando os campos receptivos se encontram no cruzamento das faixas claras, uma maior parte da periferia está sendo iluminada em relação aos trechos claros fora de cruzamentos. Sendo assim, a resposta neural nos cruzamentos é menor do que no restante das faixas claras. Isto resulta em menor luminosidade percebida nas esquinas da grade. Daí surgem os pontos cinza “fantasmas”.

Figura 3: Representação esquemática do funcionamento das células ganglionares da retina na área foveal (direita) e na visão periférica (esquerda). Imagem retirada do site: http://www.michaelbach.de/ot/lum_herGrid/index.html

Note também que os pontos cinza não aparecem quando olhamos diretamente para eles ao focar algum cruzamento na grade. Quando prestamos atenção em algum estímulo, este fica centralizado no campo visual. A fóvea é a região da retina que processa esta área e seus fotorreceptores estão ligados a células ganglionares que têm um campo receptivo menor. Sendo assim, a estimulação destas células é a mesma tanto nos cruzamentos quanto fora deles, o que resulta numa mesma intensidade de luz percebida nestes dois locais.

Embora esta explicação seja atraente, repouse sob dados empíricos e seja amplamente aceita, ela foi criticada ao longo do tempo por dar uma explicação muito simplificada. Isto porque mecanismos corticais participam deste efeito ilusório. Peter Schiller e Christina Carvey, do instituto de tecnologia de Massachusetts, publicaram em 2005 um trabalho de revisão sobre a grade de Hermann. Neste, eles argumentam que a teoria das células ganglionares é insustentável para explicar os pontos cinza “fantasmas”. Além disso, apresentam idéias alternativas que possibilitam explicar o fenômeno e uma nova teoria.

Esta nova teoria afirma que a percepção de luminosidade é levada a cabo por neurônios da área visual primária do córtex que também possuem um subcampo receptivo on ou off e que recebem inputs de células ganglionares da retina. Estas células, chamadas de S1, além de serem sensíveis ao contraste, são responsivas a orientações específicas: existem neurônios vertical e horizontalmente orientados. Sendo assim, campos receptivos que cobrem áreas de intersecções não possuem bordas na horizontal e nem na vertical, o que produz um decaimento da resposta neuronal. A percepção de luminosidade no cruzamento da grade é feito somente por células que não são ativadas por orientações específicas. Esta interpretação provê uma explicação do porquê o efeito da ilusão diminui quando inclinamos a cabeça cerca de 45°. O fato dos campos receptivos dos neurônios S1 serem de tamanhos diferentes explica porque enxergamos os pontos cinza mesmo variando o tamanho da grade.
 

Figura 4: Modelo esquemático das células S1. Elas mantém o padrão centro-periferia on ou off e abrangem uma ampla faixa de tamanho (a) e são verticalmente ou horizontalmente orientadas (b). Imagem retirada do artigo de Schiller e Carvey (2005).

O estudo desta ilusão ajuda a compreender mecanismos de funcionamento do sistema visual humano desde 1960. Minha vontade em relatar uma ilusão clássica do campo da percepção reside no fato de que ilusões perceptivas não são somente criadas e manipuladas em laboratórios por pesquisadores. Nossos sentidos são enganados por padrões e fenômenos encontrados no cotidiano, sejam eles naturais ou construídos por nós.

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Rui de Moraes Júnior

Para saber mais:

• De Lafuente V, Ruiz O. (2004). The orientation dependence of the Hermann grid illusion. Experimental Brain Research, 154 255-260. 
• Geier J, Sera L, Bernath L. (2004). Stopping the Hermann grid illusion by simple sine distortion. Perception, 33 Supplement, 53. 
• Schiller P H, Carvey C E. (2005). The Hermann grid illusion revisited. Perception, 34(11) 1375- 1397. 
• Westheimer G. (2004). Center-surround antagonism in spatial vision: retinal or cortical locus? Vision Research, 44 2457-2465.

Psicofísica Clássica IV - O Método dos Estímulos Constantes e o Método das Escadas (Staircase)

Nem pior e nem melhor, apenas diferentes

No ano passado (2010), a Psicofísica completou 150 anos. Esta data está relacionada à publicação do livro “Elemente der Psychophysik” (1860) de Gustav Theodor Fechener (1801-1887). Neste livro, Fechner descreveu três métodos básicos para a investigação psicofísica, que ficaram conhecidos como Métodos Clássicos. Dentre estes métodos, está o Método dos Estímulos Constantes (MEC), que juntamente com o Método das Escadas (ME), são os mais amplamente empregados na Psicofísica para o cálculo de constantes estatísticas como limiar, medida de precisão ou ponto de igualdade subjetiva (PIS).

Inúmeros artigos científicos já foram escritos sobre a eficiência de cada método, há defensores e detratores dos dois lados. Este texto tem por objetivo expor como cada método funciona, suas vantagens e desvantagens. Desse modo, espero que você possa ter um olhar crítico sobre eles. É evidente que não tenho a pretensão de esgotar o assunto e nem colocar um ponto final nesta discussão.

Primeiro vamos falar sobre o Método dos Estímulos Constantes. Para entender a aplicação deste método, vamos imaginar um experimento sobre percepção de tamanho, no qual os estímulos seriam os círculos da Figura 1.

Figura 1: Exemplos de estímulos de nosso experimento hipotético sobre comparação de tamanhos utilizando o Método dos Estímulos Constantes (MEC). O incremento de tamanho entre círculos sucessivos é sempre igual. 

Nesta Figura, temos 7 círculos de diferentes tamanhos. No MEC há sempre um estímulo padrão (EP), chamado assim porque suas propriedades físicas (tamanho, forma, cor) são constantes no decorrer do experimento. Por outro lado, temos os estímulos de comparação ou teste (ET), os quais variam em alguma dimensão (no nosso exemplo é o tamanho) em relação ao EP. Em geral são escolhidos valores acima e abaixo do EP. No nosso caso, o padrão seria o círculo 4 e os outros 7 círculos (o 4 incluído) seriam os ET.

Assim, os estímulos (padrão e teste) são apresentados aos participantes de modo sucessivo ou simultâneo e a tarefa consistiria em julgar se o ET é maior ou menor do que o EP. Cada uma das combinações possíveis (estímulo padrão-estímulo teste) é apresentada repetidas vezes (no mínimo 20 vezes) de forma aleatória, o que permite a obtenção da proporção de respostas em que o ET é indicado como maior que o EP. Essas proporções são então ajustadas a uma função, gerando uma curva psicométrica e permitindo o cálculo dos parâmetros de interesse dos psicofísicos. Na Figura 2, temos um exemplo de uma destas curvas.

Figura 2: No eixo das abscissas (x) estão os estímulos, no nosso caso são os círculos da Figura 1, aqui também numerados de 1 a 7. No eixo das ordenadas (y) está a proporção de vezes que o estímulo teste (ET) foi julgado maior que o estímulo padrão (EP). Por exemplo, observe que o círculo 3 (ET) foi julgado maior que o EP em 25% das 20 tentativas. Já o círculo 5, em pouco mais de 80% das tentativas foi percebido como maior que o EP.

Para entender melhor, pense que o círculo 1 (ET) e o círculo 4 (EP) foram apresentados 20 vezes. Destas 20 vezes, em quantas tentativas o participante respondeu que o 1 era maior que o 4? Provavelmente em poucas ou nenhuma. E das 20 vezes que foi apresentado o 7 (ET) e o 4 (EP)? Em quase todas as tentativas o 7 será julgado maior que o 1. Em valores muito próximos do EP, como os círculos 3 ou 5, haverá uma maior incerteza nas respostas. Estas características podem ser observadas na Figura 2, a qual apresenta a forma típica de uma função psicométrica.

O Método das Escadas (ME) foi desenvolvido na década de 60 por Georg Von Békésy a partir do Método dos Limites. É um método adaptativo, isto é, prevê que a intensidade do próximo estímulo a ser apresentado não é predeterminada. Em outras palavras, a história prévia dos estímulos já expostos e das respostas emitidas determinará a próxima apresentação. Esse cômputo pode ser realizado através de diversas regras e, dependendo da escolhida, apenas um ponto da curva psicométrica será estimado. 

Olhe novamente a Figura 2. Nela temos uma função calculada a partir de 7 pontos, o que é possível no MEC. Já no ME, cada regra nos permite acessar somente um destes pontos. Caso necessitemos calcular algum outro ponto da função psicométrica, devemos usar outra regra. A regra mais simples é a chamada 1up-1down, que permite o cálculo do ponto de 50% da curva. Isso significa que o tamanho do ET será diminuído se na tentativa anterior tiver sido julgado maior;  por outro lado, o ET será aumentado, caso tenha sido percebido como menor.

Vou usar mais uma vez os círculos da Figura 1 e uma tarefa de comparar tamanhos como exemplo. Além disso, a Figura 3 o ajudará a entender melhor como seria uma sequência de apresentação dos estímulos utilizando o ME. Primeiramente foi apresentado o círculo de número 2 (ET) e o de número 4 (EP). O participante respondeu que o teste é menor. Assim, na próxima tentativa foi apresentado o círculo de número 3, isto é, foi aumentado o tamanho do ET. Novamente a resposta foi menor, é o ET foi aumentado mais uma vez. Isso ocorreu até ser apresentado o círculo 5 e o participante inverter a resposta, ou seja, responder maior. Nesse caso, o próximo ET foi diminuído em relação ao anterior. Esses momentos de mudança na direção da resposta (de maior para menor e vice-versa) são chamados de reversões. Em geral, é estipulado um número máximo de reversões como critério para encerrar a sessão experimental. Além disso, os valores dos estímulos nas reversões são utilizados para o cálculo de parâmetros de interesse. 

Figura 3: Sequência de apresentação dos estímulos em um experimento utilizando o Método das Escadas (ME). O primeiro estímulo teste apresentado foi o de número 2. O participante respondeu que ele era menor que o estímulo padrão (círculo 4). Assim, na segunda tentativa o valor do estímulo foi aumentado, sendo apresentado o de número 3. O participante mudou a direção da sua resposta (reversão) na quarta tentativa, quando foi apresentado o círculo 5 e ele respondeu que este era maior do que o padrão. As reversões estão indicadas pelas setas.

Os defensores dos métodos adaptativos argumentam que estes são mais eficientes, porque concentram as tentativas próximas ao parâmetro a ser calculado, evitando tentativas distantes desse, que fornecem pouca informação útil. Outra vantagem associada à anterior é a redução no tempo da sessão experimental. 

Por outro lado, o MEC tem muitas vantagens: menor número de erros, menor variabilidade nos parâmetros calculados, simplicidade para implementá-lo, não necessita de hipóteses prévias sobre a forma da curva psicométrica e os resultados podem ser ajustados a várias funções. Além disso, é possível avaliar a inclinação da curva, que fornece informação sobre a sensibilidade do sistema sensorial para realizar determinada tarefa. 

Em nosso laboratório foi realizada uma pesquisa para comparar o MEC e o ME no cálculo de dois parâmetros (PIS e inclinação da curva psicométrica) em uma tarefa de comparação de tamanhos. Este trabalho foi apresentado na Reunião Anual da Sociedade Internacional de Psicofísica (ISP, na sigla em inglês), também chamado Fechner Day, realizado em Pádua na Itália. Os resultados indicaram que para o cálculo do PIS não houve diferença entre os métodos, porém para a inclinação o MEC mostrou-se melhor que o ME. 

Mas enfim? Qual é melhor? Não tenho uma só resposta. Por exemplo, se você necessita calcular a inclinação da curva psicométrica, eu sugeriria o uso do MEC. Como pesquisador, gosto muito deste método. Admito que ele é cansativo para o participante, porém produz estimativas muito boas. Para se chegar a um equilíbrio entre a qualidade de seu experimento e o tempo, nada melhor que testar em você mesmo. Você consegue manter sua motivação durante 40, 50 minutos, 1 hora? Quis desistir no meio do seu próprio experimento? Então é melhor repensar. Se você que é o maior interessado não conseguiu, imagine os outros participantes... Permitir que o observador descanse quando quiser ou fazer pausas programadas também pode ser uma solução para reduzir os erros por cansaço.

Por outro lado, se você está interessado somente no PIS ou em outro ponto específico da função psicométrica, o ME pode ser uma boa opção. Na verdade, creio que o melhor método depende dos seus objetivos experimentais, do tempo que você tem para realizar a coleta de dados, a disponibilidade de participantes entre outros pontos. Há muito mais a ser falado e discutido sobre estes métodos psicofísicos, eles foram apresentados aqui de maneira simplificada. Este texto é apenas o primeiro passo, espero que tenha respondido algumas perguntas e suscitado muitas outras.

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Leonardo Gomes Bernardino

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Gostou? Quer ler mais? 

• Levitt, H. (1971) Transformed up-down methods in psychoacoustics. The Journal of the Acoustical Society of America, 49(2), 467-477. 
• Schiffman, H. R. (2005) Psicofísica. In: H. R. Schiffman, Sensação e Percepção (pp. 17-33). Rio de Janeiro: LTC 
• Simpson, W. A. (1988) The method of constant stimuli is efficient. Perception & Psychophysics, 44, 433-436. 
• Watson, A. B.; Fitzhugh, A. (1990) The method of constant stimuli is inefficient. Perception & Psychophysics, 47(1), 87-91.