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Como "descobrir" um vírus sem descobrir
Sex, 27 de Março de 2015 12:11

“O descobrimento desta enfermidade devemo-lo à epidemiologia! (...) A observação epidemiológica anotou a prevalência de uma combinação curiosa e inexplicável de manifestações clínicas de outros estados patológicos: astenia, perda de peso, dermatose, deterioração do sistema imunológico e o sarcoma de Kaposi, assim como a presença de “infecções oportunistas”, como a pneumonia por Pneumocystis carinii. Ainda hoje em dia, é este complexo de sinais clínicos, em combinação com o resultado positivo da prova de HIV, o que define um caso de AIDS”.
(Hiroshi Nakajima, ex-diretor da Organização Mundial da Saúde, em 1990).

Uma das primeiras lições que um graduando aprende sobre um trabalho de investigação científica é a importância da estatística e da probabilidade. A estatística, vilã para muitos, é na verdade uma ferramenta matemática capaz de extrapolar limites da própria ciência. Por exemplo, é impossível ter acesso a todos os indivíduos de uma espécie de sapo para se estudar o alcance médio do seu pulo. Porém, ao utilizar-se uma amostragem (ou seja, estudar um número pequeno, porém relevante, de sapos dessa espécie), é possível inferir que o que é observado na amostra é também verdade para o conjunto total de indivíduos viventes daquela espécie, através de análises estatísticas.

Parece uma tarefa difícil. Mas na tarde de 12 de março de 2015, o físico Joseph Abraham mostrou que entender as bases quantitativas de um estudo complexo pode ser tão simples quanto lançar uma moeda.

Para isso, o pesquisador resolveu utilizar como exemplo a descoberta do vírus HIV, causa de uma doença bastante conhecida e que afeta milhões de pessoas no mundo, a AIDS. A doença foi considerada uma enfermidade, pela primeira vez, em 1981. Apenas dois anos depois, o vírus da imunodeficiência humana (HIV) é descoberto e associado a ela.

Aluno: Qual a diferença entre o HIV e a AIDS?
Joseph: O HIV é o vírus que causa a doença, que é a AIDS. HIV quase sempre vai causar a doença AIDS. Eu acredito que existam não mais que 10 casos no mundo inteiro onde tem o paciente infectado com o vírus HIV, sem sintomas da AIDS. Por outro lado, há milhões de pessoas com HIV e com a doença AIDS. Por isso existe essa forte ligação entre os dois, mas eles não são os mesmos.


Entre março de 1979 e março de 1981, oito pacientes na cidade de Nova York, EUA, foram diagnosticados com Sarcoma de Kaposi, um tipo de câncer de pele que afeta, principalmente, homens de etnia europeia com mais de 60 anos. Embora já fosse à época uma doença bastante documentada e conhecida na literatura médica, o que chamou atenção no caso desses oito indivíduos foi a faixa etária: eles tinham entre 27 e 45 anos de idade, ou seja, muito mais jovens do que o esperado para pacientes com esse tipo de câncer.

Joseph explicou que um ou dois indivíduos jovens com a doença não chamariam tanto a atenção, já que não é impossível que o Sarcoma de Kaposi acometa pessoas com menos de 60 anos. Porém, ele afirmou que oito pacientes jovens, diagnosticados com a doença, era um número bem acima do esperado. Para confirmar isso, seria preciso fazer uma análise matemática para determinar se, estatisticamente, esse número era, de fato, acima do esperado.

Para esclarecer um pouco mais sobre o papel da matemática nesse tipo de estudo, o físico lançou moedas e dados para falar sobre estatística e probabilidade.

Uma moeda possui duas faces, cara e coroa. Se eu lançar dez vezes uma moeda que não possua qualquer preferência por uma de suas faces, quantas vezes vocês esperariam que caísse cara?”, perguntou ele. A resposta foi unânime: cinco vezes. Para testar, Joseph utilizou uma página da internet (veja aqui) que simula lançamentos. Em três lançamentos simulados, nenhum deles deu 5 caras e 5 coroas. “Seria um problema deste website?”, ele brincou. Para testar essa hipótese, ele sugeriu que o aluno que tivesse uma moeda no bolso fizesse o lançamento. Contando o número de caras e coroas por lançamento, os jovens perceberam que nenhuma vez esse número foi igual. Essa demonstração serviu para introduzir dois conceitos importantes. O primeiro é a expectativa. O segundo, a realidade.

Para uma situação natural, sempre haverá uma expectativa: no caso, o esperado é que 50% dos lançamentos de uma moeda sem preferência (sem viés; não viciada) dê uma face e a outra metade dê outra face. Porém, o que acontece na realidade é que, a cada prova, um desvio é observado. Segundo Joseph, embora seja raro que se observe 50/50, quanto maior o número de lançamentos, mais próximo do esperado será a realidade.

Um outro exemplo utilizado pelo pesquisador foi com dados. Um dado possui seis faces. Se fizermos 6 lançamentos, a expectativa é que cada face apareça uma vez. Porém, quando ele simulou vários lançamentos, isso não aconteceu. Em certa situação, com 6 lançamentos, observou-se três vezes a face 5, uma vez a face 2 e duas vezes a face 4. O pesquisador explicou que isso seria observável se lançássemos um dado qualquer, desde que ele não tivesse preferência por nenhuma face. Mais uma vez, Joseph ressaltou que há uma expectativa (um sexto de chance de aparecer cada face) e um desvio (no caso do exemplo, a face 5 apareceu o triplo do esperado).

Aluno: Você falou do experimento da moeda, que ela não dá 50/50. Mas uns tempos atrás, eu estava lendo sobre o experimento do gato de Schroedinger1, da física quântica. Aquele experimento, no qual há uma caixa com veneno...
Joseph: Sim, mas isso é importante ressaltar: existe um aspecto na física quântica, mas as leis por trás da expectativa da física quântica são bem diferentes nessa situação dos dados. Tem algumas diferenças, cujas consequências tornam as leis muito diferentes... Segundo as leis da física quântica, é possível ter cara e coroa junto. Mas isso poderia acontecer somente em uma situação muito artificial. Em uma situação como dentro dessa sala, seria impossível.

O físico explicou que desenvolveu um programa de computador que simulou várias vezes 2000 lançamentos de uma moeda sem viés, ou seja, sem preferência para uma face ou outra. Ele afirmou que poucas vezes observou-se 1000 caras e 1000 coroas. Ele também falou que em uma situação natural, é impossível que em 2000 lançamentos, haja zero coroa – devido à variação natural. Para toda situação, existe uma expectativa e uma variação natural e que um valor acima do esperado baseia-se na expectativa junto a essa variação natural. Em outro programa desenvolvido, lançamentos eram simulados, porém com viés: havia uma preferência para a face cara. Ao comparar esses dois tipos de lançamentos, Joseph demonstrou que a expectativa é diferente: no caso, o maior número de caras nos lançamentos sem viés foi 1050; já nos lançamentos com viés, foi 1100.


Em situação análoga, da mesma forma que em lançamentos de uma moeda com viés aparecerá mais vezes a face cara, em pacientes com o vírus aparecerá mais a doença.

Assim, voltando ao estudo de 1981, o número de pacientes jovens com a doença era, de fato, acima do esperado - levando-se em consideração a expectativa e a variação natural. Segundo o pesquisador, embora as análises matemáticas utilizadas no estudo sejam um pouco mais complexas, o conceito por trás delas era basicamente esse. Foram realizados estudos epidemiológicos baseados em taxas e números de mortos. E essas análises permitiram a constatação de que havia um novo mecanismo biológico acontecendo, o que trouxe a descoberta da infecção pelo vírus.

Aluno: Qual a relação do Sarcoma de Kaposi com a AIDS?
Joseph: O efeito da infecção pelo HIV implica, na verdade, em muitos eventos - inclusive o aparecimento de muitas doenças uma vez que o HIV enfraquece o sistema imunológico. Dentre as doenças que aparecem tem o Sarcoma de Kaposi. Isso não significa que quem tem o Sarcoma tem AIDS. O homem de 60 anos com essa doença, provavelmente não tem AIDS.

Joseph explicou, também, que a epidemiologia é a ciência que estuda o processo saúde/doença analisando a distribuição e os fatores determinantes das enfermidades, danos à saúde e eventos associados à saúde coletiva, ou seja, é uma ciência que apresenta uma interface entre ciência médica e ciência quantitativa. Quando indagado do motivo pelo qual a primeira palavra descobrir, no título de sua apresentação, estava entre aspas, o pesquisador explicou que, na mente de médicos e biólogos, esse tipo de análise matemática fornece uma sugestão e não um descobrimento de fato. Para esses profissionais, o descobrir sem aspas é olhar no microscópio e ter uma imagem, uma prova visual da existência desse vírus. “Eu coloquei entre aspas, porque a descoberta foi feita com essa comparação entre moeda com viés e sem viés”, explicou ele.

Além disso, o pesquisador também foi questionado sobre a expectativa em diferentes localidades: “No caso de estudos de doenças, há um valor esperado para cada país. Como que é feita essa calibragem?”, perguntou Fernando Rossi, biólogo da Casa. Ele afirmou que isso, geralmente, é tarefa para o órgão da saúde do governo de cada país. Porém, muitos países utilizam sugestões da Organização Mundial da Saúde (OMS), que fornece valores mundiais para algumas situações. Ele deu o exemplo da taxa de nascimentos por cesarianas: segundo a OMS, esse valor teria que ser em torno de 15% porém, no Brasil, em algumas localidades essa taxa chega a mais de 80%. Além disso, explicou que o cálculo dessas expectativas pode levar em conta valores de anos anteriores.

Aluno: Quantas pessoas estão contaminadas com a AIDS?
Joseph: Não sei o número exato, mas acredito que seja entre 20 e 30 milhões no mundo todo. Além disso, em muitos países, não existe a obrigação de se registrar quando o paciente possui AIDS. Por isso, os Ministérios da Saúde não sabem o número exato de infectados em seu próprio país, gerando incerteza.

Outras perguntas sobre aspectos gerais da AIDS e da infecção pelo HIV foram feitas. Joseph, embora tenha respondido a maioria delas, disse não ser um especialista no assunto e afirmou ter um conhecimento limitado sobre aquilo. De fato, o físico deixou bastante claro em sua fala que, embora não tenha tido uma formação inicial na área da saúde ou em ciências biológicas, seus conhecimentos em outras áreas, como a matemática e a física, permitiram que ele aprofundasse seus estudos em tais temas. No caso, uma habilidade bastante importante em trabalhos como esse é a de olhar analiticamente para dados e reconhecer fatos que fujam do padrão. Afinal, embora a expectativa fosse de que um vírus importante como o HIV tivesse sido descoberto a partir de técnicas moleculares complexas, a realidade foi outra: sua descoberta teve mais de um lançamento de uma moeda do que do uso de um microscópio!

1 O experimento mental de Schroedinger é um experimento clássico da física quântica, no qual se diz ter um gato dentro de uma caixa fechada sem transparência. Nessa caixa, há um dispositivo que pode ou não ser ativado. Caso seja ativado, esse dispositivo irá liberar um veneno que matará o gato. Apenas abrindo a caixa é possível saber se o veneno foi ou não liberado e se, no caso, o gato está morto ou vivo. Discute-se que, enquanto a caixa permanecer fechada, o gato está em um estado mortovivo, distinto do estado vivo e do estado morto. Só se poderá saber o estado do gato ao abrir a caixa, porém, ao fazê-lo, altera-se a probabilidade de que o gato esteja vivo ou morto.

 

 


Espaço dos alunos

A partir da análise das filipetas do encontro, a equipe da Casa da Ciência produziu este infográfico destacando as principais dúvidas manifestadas pelos alunos e os principais conceitos aprendidos no encontro. A finalidade deste instrumento é a avaliação dos momentos de aprendizagem do aluno e valorização da sua dúvida.


Texto

Autoria: Vinicius Anelli

Revisão: Profa. Dra. Marisa Ramos Barbieri e Gisele Oliveira

 

Video

Edição: Roberto Sanchez

Espaço dos alunos

Análise de filipetas: Luciana Silva

Infográfico: Vinicius Anelli

Diagramação

Vinicius Anelli

Saiba mais sobre a proposta em http://goo.gl/brHCph

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