Sexto sentido: Além dos sentidos básicos

Até hoje aprendemos que temos 5 sentidos, apesar de outras sensações estarem próximas entrar na lista (dor, propriocepção, etc.). Leia mais aqui.

Mas já imaginou poder se localizar no ambiente por uma espécie de sonar como os morcegos fazem? Não conseguimos fazer isso porque nossos órgãos sensoriais são específicos e possuem limites para captação e transformação da energia ambiental (leia mais nestes textos sobre luz e olho e neste sobre cultura e percepção). Isso também se aplica a outros mamíferos. Por exemplo, nós e ratos não enxergamos a luz infravermelha (Figura 1).

Figura 1. Esquema do espectro visível ao olho humano. A luz infravermelha fica além do espectro da luz vermelha, por isso possui esse nome. Clique na imagem para ampliar. Fonte: blogpercetpo.

Apesar de não vê-la, você mantêm contato com a luz infravermelha todos os dias, por exemplo, ao acionar um controle remoto. Você clica num botão para mudar o canal da televisão e uma onda sai do seu controle e chega até a TV. Entretanto, você não vê nada desse caminho da luz!

Mas como seria se pudéssemos ver coisas que nossos órgãos dos sentidos não estão preparados para captar? Como nosso cérebro interpretaria essa informação? Poderíamos ampliar a capacidade de um sentido utilizando as áreas corticais de outro (como os cegos fazem)? Na figura abaixo temos um exemplo da ficção para isso.

Figura 2. Demolidor, personagem da Marvel Comics. Demolidor ficou cego na adolescência ao entrar em contato com lixo tóxico. Após o acidente seus outros sentidos ficaram desenvolvidos além da capacidade humana. Como você poderá ler no texto, talvez isso agora não esteja tão mais distante... Fonte da imagem: MoviesMedia.

No texto sobre como o tato pode enganar o paladar apresentamos uma pesquisa simples que mostra como misturar os sentidos durante uma tarefa atrapalha nosso julgamento sobre a comida.

Agora outra pesquisa fez algo inusitado e inovador ao adicionar estímulos que não são processados naturalmente por um animal. Pesquisadores fizeram algumas ratinhas perceberem a luz infravermelha – aquela que nem nós e nem os ratos enxergam! Essa pesquisa foi realizada por Miguel Nicolelis (Figura 3) e sua equipe. Ele é um pesquisador brasileiro da Universidade de Duke e fundador e diretor científico Instituto Internacional de Neurociências deNatal Edmond e Lily Safra (IINN-ELS).

Figura 3. Miguel Nicolelis, pesquisador brasileiro. Mais informações no site de seu laboratório na Universidadede Duke e no Instituto Internacional de Neurociências de Natal Edmond e Lily Safra (IINN-ELS). Fonte da foto: Beyond Boundaries.

Antes de explicar a pesquisa, você deve saber que as pesquisas com animais, geralmente, começam com o aprendizado de alguma tarefa. Para “incentivar” os animais a realizarem essa tarefa, eles podem, por exemplo, sofrer privação por algum tempo de água e/ou comida. Então, os pesquisadores elaboram algum problema que os animais devem resolver para ganhar a água e/ou a comida. Isso permite que os pesquisadores entendam o comportamento de aprendizagem do animal antes e depois da manipulação de variáveis que lhes interessam.

Os animais da pesquisa de Nicolelis ganhavam água pelo comportamento adequado na tarefa. Seis ratas (Figura 4) foram treinadas numa tarefa de discriminação visual: colocar o focinho na porta em que uma luz comum de LED se acendia. Esses animais recebiam água toda vez que colocavam o focinho na porta que a luz acendeu (Figura 5a).

Figura 4. Rato da raça Long Evans, a mesma utilizada na pesquisa. Fonte da imagem: Hilltop Lab Animals.

Quando a taxa de acerto foi superior a 70% os animais foram para uma nova etapa. Nesta segunda etapa os pesquisadores fixaram uma espécie de capacete na cabeça das ratas. Nesse capacete havia um sensor de infravermelho. Esse sensor funcionava como um órgão do sentido. Ele captava a luz infravermelha e a transformava em corrente elétrica.

Esse sensor foi conectado por microeletrodos a uma região específica do cérebro das ratas, S1, se transformando numa neuroprótese. A região S1 é responsável pelo tato nas vibrissas (bigodinho) do animal. Os ratos usam essas vibrissas para detectar a informação do ambiente (Figura 5b).

Essa neuroprótese permitia que as ratas percebessem os níveis de luz infravermelha como estimulação elétrica em S1. E essa estimulação aumentava perto da fonte de infravermelha.

Figura 5. À esquerda (a): um esquema da ratinha com seu capacete (neroprótese) com sensor infravermelho. O círculo rosa representa a luz infravermelha acesa estimulando o sensor e esse enviando informação à área S1 no cérebro do animal. À direita (b): representação da vibrissa de um rato e a área S1 (círculo vermelho) indicada em seu cérebro. Clique na figura para ampliar. Fonte (a): artigo dos autores na Nature  Fonte (b): Science Direct. 

  

Após o implante da neuroprótese os animais foram treinados numa tarefa idêntica à primeira. Mas agora receberiam água apenas se enfiassem o focinho na porta em que se acendesse a luz infravermelha (Figura 5a). Antes de continuarmos, lembrem-se, os ratos não enxergam a luz infravermelha. Mas não é que as ratas perceberam o infravermelho nessa nova etapa!! O equipamento estava captando a luz infravermelha, transformando em corrente elétrica e enviando para o cérebro. E o cérebro dos animais conseguiu interpretar essa nova informação como uma estimulação ambiental! A taxa de acerto subiu com o passar dos dias e ultrapassou os 70%.

Vídeo 1. Uma ratinha durante a tarefa. 

Fonte: New Scientist e no nosso canal do Youtube.

Como já dissemos em outros textos, os pesquisadores são muito espertos. As ratas talvez pudessem não responder ao equipamento conforme eles interpretaram, mas sim a outro evento do ambiente. Para tirar essa dúvida usaram a boa e velha PSICOFÍSICA para manipular outras variáveis e observar o comportamento decorrente disso. Notem que a psicofísica não é apenas algo velho com valor histórico. Pesquisas de ponta a utilizam até hoje!

Nesses testes psicofísicos os pesquisadores aumentaram a dificuldade na tarefa (mudando o ângulo das portas). Também deixaram essas portas mais juntas, o que dificultaria a identificação de qual porta teve a luz infravermelha acesa.

Miguel e sua equipe também pensaram que as ratas poderiam não ser sensíveis a intensidade da luz infravermelha e estariam funcionando num esquema de tudo-ou-nada (não percebiam ou percebiam). Então, alguns animais receberam input da neuroprótese apenas do tipo tudo-ou-nada sobre a luz infravermelha. Outros animais receberam inputs de intensidade gradativa. Também deixaram dois animais sem estimulação, apenas com a neuroprótese inativa (afinal, tem que se saber se apenas usá-la não alterava o comportamento também).

Bem, o que esses testes apontaram? Que as ratas realmente perceberam a luz infravermelha, pois o comportamento variava com a manipulação das variáveis. Também, que a percepção da intensidade da luz infravermelha era importante para elas, uma vez que influenciou a latência de seu comportamento (tempo entre apresentação da luz e a resposta do animal).

Exames posteriores mostraram que os neurônios de S1 (Figura 5b) mantiveram habilidade para responder ao comportamento de mexer as vibrissas (bigodinhos). Esses neurônios estavam fazendo duas representações corticais, uma para o tato e outra para a luz. E essas representações ficaram sobrepostas, criando uma nova região de processamento sensorial bimodal (processando dois sentidos)!

E o reflexo comportamental dessa sensação bimodal foi marcante no começo da segunda etapa. Como a neuroprótese se conectava à mesma região que representa o bigode no cérebro, as ratas não sabiam como interpretar essa estimulação. Então elas realizavam comportamento de passar as patas no bigode, como se houvesse uma estimulação chegando ali e não do sensor ligado no cérebro.

Essa pesquisa traz possibilidades enormes para nossa percepção e nossos órgãos dos sentidos. Já faz algum tempo que alguns pesquisadores tentaram criar uma retina eletrônica, mas a qualidade da imagem é ruim. O que Nicolelis e colaboradores fizeram vai além. Como eles apontam, essa foi a primeira vez que um ser vivo foi capaz de ultrapassar as limitações sensoriais de seu corpo e perceber estímulos aos quais não estão equipados para perceberem. Ainda, pode ser possível ampliar a capacidade sensorial dos sentidos que já utilizamos (igual ao Demolidor da ficção – Figura 1).

Infelizmente as ratas não são capazes de dizer o que sentiram ao perceber a luz infravermelha. Então ainda não sabemos o que essa nova percepção faz sobre nossa consciência do mundo.

A pesquisa de Nicolelis e seus colaboradores criam grandes possibilidades de uso de seus resultados. Para o estudo da percepção ela pode ter aberto um ramo totalmente novo: a percepção bimodal. Qual estímulo prevalecerá para ser processado pela área primária do cérebro? O estímulo que essa área está equipada para processar ou o novo/adaptado?

Imagine, por exemplo, o caso de pessoas cegas. Em vez da retina eletrônica, elas poderiam receber uma neuroprótese para perceber o calor do corpo de outras pessoas e do ambiente ao redor. Assim poderiam perceber se as superfícies distantes são frias ou quentes, e elas poderiam machucá-los (Figura 6). Até mesmo poderiam ter noção do que está ao seu redor pela forma do mapa de calor que perceberiam.

Figura 6. Uma rua fotografada por uma câmera infravermelha. Será que seria assim que as pessoas cegas com uma neuroprótese para perceber infravermelho ligado ao cérebro perceberiam a rua? Fonte: Abordagem Policial.

Na mistura de sensações naturais um sentido se sobrepõe ao outro e altera nossa percepção sobre o alimento. Mas uma pessoa com uma neuroprótese, como a das ratas, entenderia que está recebendo informações de uma nova forma de estímulo que nunca processou? Ou apenas interpretaria esse estímulo como algo do ambiente sem base uma base real, como uma alucinação? A resposta sobre a consciência da percepção bimodal é incerta. Apenas novas pesquisas responderão a essas perguntas.

Quer baixar o texto? Clique aqui.

Bruno Marinho de Sousa

Se quiser aprender mais:

Thomson, E.E.; Carra, R. & Nicolelis, M.A.L. (2013). Perceiving Invisible Light through a Somatosensory Cortical Prosthesis, Nature Communications, 4:1482, acesse aqui.

Atenção

Preste atenção!!!

Você está andando pela rua tranquilamente sem olhar para alguma loja específica. De repente seu olhar é atraído para uma vitrine. Ou então, você está num bar assistindo a um jogo de futebol e, de repente, seu olhar sai da TV e segue alguém ou algum objeto.

O que atraiu seu olhar para esta vitrine? O que atraiu seu olhar para fora da TV? Por que isso aconteceu? Qual o fenômeno mental que faz com que sejamos atraídos para algumas coisas?

O fenômeno por trás desta seleção da informação ambiental é a atenção. Todo mundo tem noção do que ela é. Mas uma das melhores definições é a do psicólogo William James (1842-1910). Ele diz que a atenção “...implica na retirada de algumas coisas a fim de lidar efetivamente com outras”.

Figura 1. William James. Um dos grandes nomes dentro da psicologia. Fonte: Wikipedia.

Em outras palavras, a atenção direciona nossos recursos sensoriais e cognitivos para processar melhor alguma parte ou objeto do ambiente. Milhões de cones e bastonetes são estimulados quando olhamos para uma paisagem. Engenhosamente o sistema visual não irá processar toda a informação que chega. Ele já começa a “filtrar” ou selecionar a informação a partir da retina. Fazemos isto colocando o objeto que queremos ver em foco, o direcionando para a fóvea. Esta parte da retina processa a informação em detalhes e cores (leia mais aqui). Na retina a fóvea recebe um processamento desproporcional em relação ao que esta fora dela, causando uma “magnificação” da informação no cérebro.

Difícil? Em outras palavras, colocamos os objetos na fóvea porque o cérebro irá processar a informação para a qual é melhor equipado! A atenção foi, e ainda é, um modo eficaz de nosso cérebro poupar energia e não se sobrecarregar, tendo desta forma um grande valor evolutivo para a nossa espécie. Como perceberam, vamos nos focar na atenção visual, mas ela acontece para os outros sentidos também.

O que mais chama atenção no nosso sistema visual é a saliência do ambiente ou dos objetos. Esta saliência é a característica física, como cor, brilho, contraste ou orientação, que se destacam. As áreas com alta saliência são facilmente notadas, veja a figura abaixo para entender melhor.

Figura 2. Cena do filme Irreversível. Nesta cena temos várias características uniformes. Por isso a figura da mulher em seu vestido champagne (ou pérola) se destaca do fundo e chama nossa atenção. Isto é a saliência. Fonte: AdoroCinema. 

A atenção possui algumas características ou subdivisões da atenção. Uma das mais conhecidas é a atenção dividida.

A atenção dividida nada mais é que prestar atenção a diferentes coisas ao mesmo tempo. Ela limita sua capacidade de processar as informações quando o mesmo sistema é dividido. Por exemplo, você pode ler este texto enquanto ouve música, mas não conseguirá dirigir e ler porque ambas as atividades requerem o mesmo sistema (o visual, no caso). Isto parece óbvio, mas imagine quantas pessoas você já viu no trânsito dirigindo e respondendo SMS no celular...

Figura 3. Lemmy Kilmister, baixista e vocalista do grupo Motörhead. Assim como Lemmy, vários músicos têm que dividir seus recursos atentivos entre cantar e tocar o instrumento. Fonte: Digformusic. 

A contraparte da atenção dividida é a atenção seletiva. Ela é o foco que você dá em objetos específicos enquanto ignora outros. Um exemplo clássico é o do vídeo abaixo. Mesmo se achar que conhece o efeito, assista:

Erros de impedimento no futebol:

A física e a psicologia experimental em defesa dos bandeirinhas

Figura 1: Imagem retirada do endereço http://migre.me/9zq8P.

Todo bom brasileiro, mesmo não sendo fanático por futebol, já deve ter alguma vez na vida ofendido o assistente do juiz, popularmente conhecido por bandeirinha, em uma partida. Quem nunca questionou a falta de preparo, competência, ou mesmo o caráter daquele profissional que tem como única função levantar uma bandeira?

A função, marcar o impedimento, parece simples: levantar a bandeira se, no momento do passe, o jogador que receber a bola estiver mais próximo do gol em relação ao último defensor (excluindo o goleiro). Porém, esta tarefa exige do profissional capacidades que vão além daquelas que seu sistema visual é capaz de realizar, relacionadas a alguns processos sensoriais e perceptivos. Entre eles a simultaneidade, a paralaxe e o flash-lag.

Simultaneidade e movimentos sacádicos

Uma das possíveis causas de erros de impedimento está relacionada ao movimento dos olhos. A todo o momento nossos olhos realizam deslocamentos para a região da fóvea, a área de visualização detalhada da cena visual, que são chamados de movimentos oculares sacádicos (MOSs). Eles possuem latência (intervalo entre a apresentação do estímulo e a reação do indivíduo) de 180-200 milissegundos (ms) e duração dependente da amplitude (distância) da sacada; mas podemos assumir que um MOS termina por volta de 250-300 ms do início do estímulo. 

No momento anterior ao julgamento do lance, o assistente está olhando diretamente para um jogador de ataque com a posse de bola, e o último jogador da defesa está na periferia de seu campo visual (ou mesmo fora deste). No momento do passe, o assistente realiza um MOS para fixar na fóvea o último defensor e avaliar se o atacante que está para receber a bola se encontra antes ou depois deste defensor. Em situações como esta, ao considerarmos, por exemplo, que defensor e atacante estão na mesma linha no momento do passe, indo a direções opostas do campo a uma velocidade de 5 m/s, após um MOS de 250-300 ms, o atacante estará 2,5-3,0 m à frente do defensor (Figura 1a). Esta distância seria de 1,25-1,50 m caso o defensor estivesse parado (Figura 1b).

Figura 2: Distância percorrida por jogadores que estavam na mesma linha no momento do passe, após término de um movimento ocular sacádico (250-300 milissegundos) efetuado pelo assistente. 

Em resumo, no momento do passe de bola, o gasto temporal exigido na mudança do foco da visão, pode fazer com que o deslocamento executado por um ou mais jogadores coloque o atacante em posição de impedimento, mesmo que o assistente esteja posicionado na linha do último defensor. Este processo é agravado se, além do MOS, é exigido um movimento de rotação de cabeça. O vídeo abaixo ilustra o fenômeno.

 

Vídeo 1: Recorte de reportagem exibida no dia 18/03/2012 pela Rede Globo, no programa Esporte Espetacular. Modificado do endereço migre.me/9BcwO .

Paralaxe e o efeito geométrico

Outro fenômeno que interfere na marcação de impedimentos é a Paralaxe, caracterizada pelo deslocamento aparente de um objeto quando se altera o ponto de observação. Diferentes posições provêem diferentes ângulos visuais e, consequentemente, diferentes imagens de uma mesma cena visual. Sendo assim, o posicionamento do assistente ao longo da linha lateral em relação ao último marcador afeta de maneira decisiva a marcação do impedimento. Erros são cometidos com maior incidência quando o assistente se encontra à frente do último marcador. Mas o assistente estará fadado ao erro caso não se encontre alinhado ao último defensor, na chamada linha de impedimento. A figura e o vídeo abaixo ilustram este fenômeno.

Figura 3: Os assistentes se posicionam em média 1,2 m à frente do último defensor. Deste modo, não percebem a linha de impedimento como sendo perpendicular em relação à linha lateral do campo. Um atacante posicionado atrás do defensor na área vermelha será prejudicado, visto que o assistente o perceberá a frente do defensor (falso alarme). Mas se ele se encontrar em posição de impedimento na área vermelha, será beneficiado, dado que o assistente o perceberá atrás do defensor (omissão). Modificado de Baldo, Ranvaud & Morya (2002).

Vídeo 2: Recorte de reportagem exibida no dia 18/03/2012 pela Rede Globo, no programa Esporte Espetacular. Modificado do endereço migre.me/9BcwO .

Flash-lag

Além da paralaxe, outro fenômeno pode contribuir para erros de impedimento. É o efeito flash-lag, quando um objeto em movimento é percebido como alcançando no espaço sua posição num instante definido por um marcador de tempo (em geral, um flash do estímulo rapidamente apresentado, em experimentos feitos em laboratório). No futebol, este marcador seria o momento exato do chute em que um companheiro de time realiza um passe a um atacante que está potencialmente impedido. É neste evento abrupto que o assistente deve julgar se o atacante está à frente ou não do último defensor. O flash-lag faz com que o atacante seja percebido à frente de sua real posição ocupada no momento do passe, o que aumenta a probabilidade de erros de impedimento. Isto acontece independente da posição (ângulo visual) do assistente. 

Existem diferentes explicações para o efeito. Uma delas diz que a extrapolação perceptual seria um mecanismo de compensação de atrasos de transmissão no processamento perceptual de objetos em movimento. Outro modelo conceitual afirma que a aparição abrupta de estímulo visual (momento do passe) estaria associada com latências sensoriais longas em comparação a um estímulo em movimento (atacante). Uma explicação atencional diz que a realocação do foco atentivo no espaço requer tempo, não é percebida por aparelhos de rastreamento de movimento ocular e, apesar de muito rápida, pode interferir no julgamento do assistente. O vídeo 3 ilustra este processo. 

Em uma partida, não só os assistentes estão sujeitos ao flash-lag. É possível que, quando um jogador “fura” o chute, ele tenha percebido a bola (estímulo em movimento) a frente de sua real posição após o passe efetuado pelo companheiro de time (evento abrupto que define o marcador temporal).

Vídeo 3: Recorte de reportagem exibida no dia 18/03/2012 pela Rede Globo, no programa Esporte Espetacular. Modificado do endereço migre.me/9BcwO .

Vários outros fatores físicos, cognitivos e psicológicos afetam a precisão do julgamento de um assistente em uma partida: motivação, estresse, preparo físico e técnico, preferências implícitas por times ou jogadores, fadiga, entre outros (Figura 4). Aqui, discutimos apenas àqueles de ordem sensorial e perceptiva. Podemos ver quão passível ao erro é a atuação do assistente (e de todos nós em situações semelhantes). Isto não diminui sua importância e função dentro do futebol, mas disso podemos tirar duas conclusões. Primeiro, talvez esteja na hora das federações de futebol quebrarem um tabu ao aceitarem que avanços tecnológicos, como o uso de detectores simultâneos, sejam utilizados em partidas oficiais (como acontece no tênis). Segundo, entender que as capacidades sensoriais exigidas a um assistente, no momento de tomada de decisão de um impedimento, vão além dos limites da espécie humana. Então, pense bem antes de ofender a mãe do bandeirinha.

Figura 4: Imagem retirada do endereço 9gag.com .

Quer baixar o texto? Clique aqui.

Rui de Moraes Jr.

(O autor não possui nenhum familiar que exerça a profissão de assistente de futebol, e é um corinthiano relapso. Sua motivação ao escrever este texto foi meramente científica)

Agradecimento ao professor Dr. Marcus Vinícius Chrysóstomo Baldo (ICB-USP), pela gentil colaboração na indicação dos artigos de referência deste texto. 

Para saber mais:

• Baldo, M. V. C., Ranvaud, R. D. and Morya, E. (2002). Flag errors in soccer games: The flash-lag effect brought to real life. Perception, 31,1205–1210.
• Catteeuw, P., Gilis, B., García-Aranda, J., Tresaco, F., Wagemans, J. and Helsen, W. (2010).  Offside decision making in the 2002 and 2006 FIFA World Cups. Journal of Sports Sciences, 28, 1027-1032.
• Catteeuw, P., Gilis, B., Wagemans, J. and Helsen, W. (2010). Perceptual-cognitive skills in offside decision making: Expertise and training effects. Journal of Sport & Exercise Psychology, 32, 828-844. 
• Oudejans, R. R. D., Verheijen, R., Bakker, F. C., Gerrits, J. C., Steinbrücken, M. and Beek, P. J.(2000). Errors in judging “offside” in football. Nature, 404, 33.
• Sanabria J., Cenjor C., Marquez F., Gutierrez R., Martinez D., Prados-Garcia J.L. (1998). Oculomotor movements and football's Law 11. Lancet, 351, pp. 268. 
• Reportagem: Ciência aponta fatores que podem atrapalhar o bandeirinha na hora de marcar o impedimento. (18/03/2012). Rede Globo. Endereço: migre.me/9BcwO .
• Reportagem: ICB estuda meios de diminuir erros de bandeirinhas de futebol. Endereço: migre.me/9zq4Q .