Superpoder: humanos sentem diferenças em nível molecular em superfícies quase idênticas

Por , em 14.12.2017

O fato de nós termos a capacidade de aprender braile, toda uma linguagem que consiste apenas em diferentes relevos no papel, tornando possível que leiamos com as pontas dos dedos, já é impressionante o suficiente. Mas cientistas da Universidade da Califórnia, San Diego (UCSD) descobriram que o tato humano é muito mais sensível do que conseguimos perceber: nós podemos sentir diferenças em nível molecular em superfícies.

“Esta é a maior sensibilidade tátil que já foi demonstrada em seres humanos”, afirmou em um comunicado Darren Lipomi, professor de nanoengenharia e membro do Centro de Sensores Portáteis da Faculdade de Engenharia da UCSD. Ele liderou o projeto interdisciplinar ao lado do renomado neurocientista Vilayanur Ramachandran, diretor do Centro para o Cérebro e Cognição e professor do Departamento de Psicologia da UCSD.

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De acordo com os pesquisadores, essa descoberta será extremamente importante para o desenvolvimento de peles eletrônicas, próteses que possam sentir, tecnologia háptica avançada para realidade virtual e aumentada e outros.

Tecnologias hápticas não sofisticadas já existem em objetos do dia a dia, como controles de video game e celulares que vibram. “Reproduzir sensações tácteis realistas é difícil porque ainda não entendemos completamente as formas básicas nas quais os materiais interagem com o sentido do toque”, explicou Lipomi.

Entendendo como o tato funciona

No cotidiano, conseguimos sentir facilmente a diferença entre segurar um copo de vidro, um de cerâmica e um de plástico, por exemplo, porque essas superfícies têm diferentes texturas – ou seja, absorvem o calor dos dedos em ritmos diferentes. A pergunta que os pesquisadores da UCSD se fizeram foi: se mantivermos todos esses efeitos de larga escala iguais e mudássemos apenas a camada mais superior de moléculas, humanos conseguiriam sentir a diferença apenas com o tato? Se sim, como?

“Os receptores que processam sensações da nossa pele são filogeneticamente os mais antigos, mas, longe de serem primitivos, eles tiveram tempo para desenvolver estratégias extraordinariamente sutis para discernir superfícies – seja a carícia de um amante, cócegas ou a sensação tátil de metal, madeira, papel”, conta Ramachandran. Ele acrescenta que esse é um dos primeiros estudos a demonstrar a gama de “sofisticação e sensibilidade extraordinária” das sensações táteis. “Ele abre o caminho, talvez, para uma nova abordagem da psicofísica tátil”.

Hipersensibilidade

Segundo o artigo publicado no periódico “Materials Horizons”, os cientistas testaram se humanos conseguiam sentir a diferença – arrastando ou batendo o dedo pela superfície – entre bolachas de silício cuja única diferença era a camada superior de moléculas. Uma superfície tinha uma única camada oxidada feita principalmente de átomos de oxigênio. Já a outra tinha uma única camada composta de átomos de flúor e carbono, similar ao teflon. A aparência de ambas era idêntica e eram suficientemente semelhantes ao toque que alguns participantes não conseguiram diferenciar uma da outra.

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O fato de que os humanos conseguiram diferenciar uma da outra somente com o tato se deve a um fenômeno conhecido como stick-slip (“grudar-deslizar”, em tradução literal), o movimento repentino que ocorre quando dois objetos em repouso começam a deslizar um contra o outro. É ele o responsável pelo som emitido quando passamos o dedo pela borda de uma taça de vinho, o ranger de uma porta ou o barulho de um trem parando, já que cada uma das superfícies têm frequências de stick-slip diferente devido às moléculas que compõem a sua camada superior.

Em um dos testes, 15 indivíduos receberam a tarefa de sentir três superfícies e identificar a diferente entre elas – o índice de sucesso foi de 71%. Em outro, os participantes receberam três tiras diferentes de bolacha de silício, cada uma contendo uma sequência diferente de 8 pedaços de superfícies oxidadas e semelhantes ao teflon. Cada sequência tinha, por sua vez, uma cadeia de 8 dígitos de 0s e 1s, que codificava uma letra específica no alfabeto ASCII.

Os indivíduos deveriam “ler” essas sequências arrastando um dedo de uma extremidade a outra da tira e observar quais pedaços na sequência eram as superfícies oxidadas e quais eram as superfícies semelhantes ao teflon. Neste experimento, 10 dos 11 indivíduos descodificaram os pedaços necessários para soletrar a palavra “Lab” (com as letras maiúsculas e minúsculas corretas) mais de 50% das vezes. Os participantes levaram uma média de 4,5 minutos para decodificar cada letra.

Mais preciso do que se imaginava

Os pesquisadores descobriram que a velocidade e a força do toque do dedo nas superfícies também colaboram para a identificação pelo tato. As experiências foram modeladas com um “dedo simulado”, um dispositivo semelhante a um dedo feito de um polímero orgânico que é conectado por uma mola a um sensor de força. Ele foi arrastado pelas superfícies usando múltiplas combinações de força e velocidade de deslocamento, o que levou à conclusão que ambos os fatores influenciam na diferenciação.

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Lipomi explica que os resultados revelam notável uma habilidade humana para escolher rapidamente as combinações certas de força e velocidade necessárias para sentir a diferença entre superfícies.

“Também é interessante que o dispositivo de dedo simulado, que não tem nada parecido com as centenas de nervos em nossa pele, tem apenas um sensor de força e ainda é capaz de registrar as informações necessárias para sentir a diferença nessas superfícies. Isso nos diz que não são apenas os mecanorreceptores na pele, mas os receptores nos ligamentos, juntas, pulso, cotovelo e ombro que podem permitir que os humanos sintam pequenas diferenças usando o toque”, acrescentou. [Phys.org, UCSD]

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