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Os ritmos aleatórios da vida nos cercam – do piscar hipnótico e sincronizado dos vaga-lumes… ao movimento de vaivém do balanço de uma criança… lub-dub do coração humano.
Mas verdadeiramente entendimento esses ritmos – chamados de oscilações estocásticas ou aleatórias – iludiram os cientistas. Embora pesquisadores e médicos tenham algum sucesso na análise de ondas cerebrais e batimentos cardíacos, eles não conseguiram comparar ou catalogar um número incontável de variações e fontes.
Obter tal percepção sobre a fonte subjacente das oscilações “poderia levar a avanços na ciência neural, na ciência cardíaca e em vários campos diferentes”, disse Peter Thomas, professor de matemática aplicada na Case Western Reserve University.
Thomas faz parte de uma equipe internacional que diz ter desenvolvido uma nova estrutura universal para comparar e contrastar oscilações – independentemente de seus diferentes mecanismos subjacentes – que pode se tornar um passo crítico para um dia entendê-los completamente.
Suas descobertas foram publicadas recentemente em Anais da Academia Nacional de Ciências.
“Transformamos o problema de comparar osciladores em um problema de álgebra linear”, disse Thomas. “O que fizemos é muito mais preciso do que o que estava disponível antes. É um grande avanço conceitual.”
Os pesquisadores dizem que outros agora podem comparar, entender melhor – e até manipular – osciladores anteriormente considerados como tendo propriedades completamente diferentes.
“Se as células do seu coração não estiverem sincronizadas, você morre de fibrilação atrial”, disse Thomas. “Mas se suas células cerebrais se sincronizam demais, você tem doença de Parkinson, ou epilepsia, dependendo de qual parte do cérebro a sincronização ocorre. poderia significar e como o coração ou o cérebro está funcionando ou mudando ao longo do tempo.”
Arranha-céus balançando e ondas cerebrais
Thomas disse que os pesquisadores – que incluíram colaboradores de universidades na França, Alemanha e Espanha – encontraram uma nova maneira de usar números complexos para descrever o tempo dos osciladores e quão “ruidosos” ou imprecisamente cronometrados eles são.
A maioria das oscilações é irregular até certo ponto, disse Thomas. Por exemplo, um ritmo cardíaco não é 100% regular. Uma variação natural de 5-10% no batimento cardíaco é considerada saudável.
Thomas disse que o problema de comparar osciladores pode ser ilustrado considerando dois exemplos marcadamente diferentes: ritmos cerebrais e arranha-céus oscilantes.
“Em San Francisco, os arranha-céus modernos balançam ao vento, atingidos por correntes de ar que mudam aleatoriamente – eles são ligeiramente empurrados para fora de sua postura vertical, mas as propriedades mecânicas da estrutura os puxam para trás”, disse ele. “Esta combinação de flexibilidade e resiliência ajuda os arranha-céus a sobreviver a tremores durante terremotos. Você não pensaria que este processo poderia ser comparado com ondas cerebrais, mas nosso novo formalismo permite compará-los.”
Como suas descobertas podem ajudar qualquer uma das disciplinas – engenharia mecânica e neurociência – pode ser desconhecido agora, disse Thomas, comparando o avanço conceitual a quando Galileu descobriu as luas em órbita de Júpiter.
“O que Galileu percebeu foi um novo ponto de vista e, embora nossa descoberta não seja tão abrangente quanto a de Galileu, é semelhante a uma mudança de perspectiva”, disse ele. “O que relatamos em nosso artigo é um ponto de vista totalmente novo sobre os osciladores estocásticos”.
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