Eletricidade que dá vida

Edição 67 – Agosto de 2011
Por Luciana Mendonça

Não é de hoje que se sabe que o funcionamento do corpo humano assemelha-se muito ao de um computador, em que todas as funções são desencadeadas por impulsos elétricos gerados a partir do sistema nervoso central, formado por mais de 15 bilhões de células especializadas, chamadas neurônios. Estas células cerebrais são como usinas de energia elétrica, que funcionam de forma semelhante a um micro dínamo gerador de bioeletricidade, cujo combustível é composto por glicose e oxigênio…

Este é um processo natural no organismo, envolvendo não apenas as células cerebrais, mas todo o corpo. Cada padrão de luz, som, calor, dor, contração muscular e pensamento é traduzido em uma sequência de pulsos elétricos.

A partir do conhecimento da relação entre eletricidade e corpo humano, diversos estudos começaram a ser realizados, no início no século 18, para saber como se dava a interação entre estes dois elementos. E muitas descobertas foram feitas, sobretudo na área da medicina. As primeiras técnicas de eletromedicina começaram a ser difundidas ainda no século 19 na Europa, porém, no século anterior, muitos estudiosos já tinham iniciado a prática, realizando os mais diversos experimentos com eletricidade no corpo humano, sob a justificativa de encontrar a cura para doenças. Resgatar parte desta história é o que pretende a matéria desta edição da Memória da Eletricidade.

Primeiras descobertas

Na última década do século 18, o mundo estava em vias de iniciar uma revolução social e científica, que também se estendeu ao estudo do cérebro e da mente. Foi neste período que o homem passou a entender que a única explicação para o funcionamento do cérebro era o elétrico. “O cérebro nada mais é que um ‘trocador’ de pulsos elétricos internos e externos, a única explicação física para a função de nosso sistema nervoso. Se você desliga as fontes de energia que o alimentam, acabou sua função orgânica. Foi a partir desta descoberta que começamos a mudar a concepção da morte, decretada a partir do momento em que a atividade elétrica no órgão não é mais detectada”, explica o professor doutor, Welson Bassi, chefe da Seção Técnica de Alta Tensão do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo (IEE – USP).

Até o período mencionado, o principal modelo da função cerebral era baseado nos estudos do filósofo René Descartes, que propôs o conceito de “arco reflexo” ao perceber o movimento involuntário de pessoas que tinham mãos e pés queimados em uma chama. Assim ele identificou os componentes do arco reflexo: a sensação de dor, sua condução pelos nervos que levam ao sistema nervoso central, os nervos motores sendo excitados e finalmente os músculos que são responsáveis pela ação.

Apesar da leitura correta sobre o funcionamento cerebral, Descartes ainda estava preso à ideia medieval de que o sistema nervoso era um conjunto de tubos hidráulicos e propôs que os nervos conduziam o estímulo até o cérebro graças a uma onda de propulsão do fluído em seu interior oco. Repletos deste fluido, os músculos se inflavam e se contraíam.

O engano de Descartes poderia ser atribuído ao fato de que ele não era um cientista experimental e, por este motivo, não teria como comprovar suas teorias. Porém, mesmo em casos de cientistas como era o anatomista inglês Thomas Willis, o modelo hidráulico persistiu por um tempo, pois, apesar de cientistas poderem dissecar cérebros, eles pouco sabiam sobre suas funcionalidades. Assim, no final do século 17, aexistência teórica de um fluido orgânico energético, diferente da água, era especulado por muitos filósofos e naturalistas do final do século 17, como comenta o pós-doutor em neurofisiologia do comportamento, na revista médica Cérebro & Mente, Renato Sabbatini.

O professor relembra, em seu artigo, que até mesmo Sir Isaac Newton escreveu em “Principia Mathematica” (1687) que “existe um espírito certamente muito sutil que preenche e se esconde em todos os corpos maiores” e que “todas as sensações são excitadas e todos os membros do corpo do animal se movem ao comando da vontade, ou seja, por meio das vibrações deste espírito, que se propagam mutuamente ao longo dos filamentos sólidos dos nervos, desde os órgãos exteriores dos sentidos até o cérebro, e do cérebro até os músculos”. Naquela época, a eletricidade ainda não era um assunto de muito interesse científico!

O que se via até aqui são muitas teorias que não tinham fundamento científico. Foi somente na última década do século 18 que foi possível uma abordagem experimental ao problema da condução nervosa. A partir deste período, médicos e físicos começaram a seguir as linhas de pesquisas da primeira revolução científica e passaram a focar suas pesquisas às interações da eletricidade e da fisiologia, na tentativa de fazerem novas descobertas que levassem a um melhor entendimento sobre os seres vivos, além de buscar a cura e tratamento para diversas doenças. É neste momento da história que surgem as figuras dos cientistas italianos,Luigi Galvani e Alessandro Volta. 

Galvani e Volta 

A maior parte das pesquisas de aplicação da eletricidade na medicina foi desenvolvida pelo médico e físico Luigi Galvani, contemporâneo dos médicos de Genebra. Nas décadas de 1770 e 1780, Galvani descobriu que os tecidos neurais podem ser eletricamente excitáveis. Em uma série de experimentos, Galvani submeteu animais mortos a correntes elétricas, utilizando, como ferramentas, geradores de eletricidade estática e Garrafas de Leiden. Assim, conseguiu-se estimular músculos e nervos de sapos e rãs, provocando respostas de co

ntração muscular. Galvani deu a este fenômeno o nome de eletricidade animal e sua descoberta sobre a reação muscular por estímulos elétricos recebeu o nome de galvanismo.

A tecnologia existente na época permitia estimular de forma grosseira os tecidos neurais e não permitia realizar experimentos mais sofisticados, como uma estimulação mais pontual, ou que exigisse uma delimitação de áreas pequenas do tecido. Foi somente quando o progresso técnico da física descobriu formas mais sofisticadas e mais bem controladas de estimulação elétrica, que essa ferramenta deslanchou como uma metodologia sistemática de investigação da função nervosa.

O progresso que faltava veio por meio das pesquisas do físico Alessandro Volta, que inspirado pelas pesquisas de Galvani e ao mesmo tempo descontente com as descobertas do médico, conseguiu provar que a eletricidade não é um fenômeno ligado somente à fisiologia. Volta concluiu que a reação gerada pela eletricidade nas pernas das rãs não era provocada por uma eletricidade animal, mas por uma reação misteriosa entre os metais utilizados para dar choques e os líquidos existentes nas pernas do animal. Suas pesquisas o levaram a concluir que a corrente elétrica era gerada por dois metais diferentes separados por um meio líquido condutor, com uma solução salina.

Com esta conclusão, Volta trabalhou no desenvolvimento de uma pilha capaz de realizar a mesma ação de geração de corrente. Esta pilha, chamada de pilha voltaica, é a precursora da bateria elétrica. Para criá-la, em 1800, o físico teve a ideia de cempilhar discos metálicos em uma coluna (daí o nome “pilha”), separados por discos de feltro embebido em solução condutora. A pilha voltaica revelou-se extremamente útil para gerar correntes elétricas constantes em um determinado valor de intensidade, e a partir desse momento ela tornou-se um dos dispositivos mais usados e mais fáceis de controlar.

A eletroterapia

Em 1830, o médico francês Guillaume Duchenne, outro pesquisador influenciado pelas descobertas de Galvani, passou a realizar experimentos com choques elétricos em seres humanos com a intenção de verificar as reações musculares geradas. No ano de 1835, o francês passa a empregar a técnica de outro médico, Jean-Batiste Sarlandiére, de aplicar choques elétricos abaixo da pele com a utilização de eletrodos em forma de agulhas para estimular os músculos.

A partir de 1840, Duchenne desenvolveu a técnica de eletrização localizada, que estimulava o músculo com choques na superfície da pele. Foi assim que o médico começou a realizar uma série de trabalhos com choques elétricos nos músculos para estudo das reações sobre a expressão humana, estudando não apenas a reação muscular, como os nervos também.

Neste momento, os pesquisadores não tinham conhecimento sobre o transporte de íons pelo nervo, mas tinham a percepção que havia o envolvimento de alguma propriedade elétrica. Desta constatação, Duchenne elaborou a teoria de reflexos neurológicos.

Mesmo tendo vários precursores nas pesquisas de reações de tratamentos com eletricidade no corpo humano e em animais, Duchenne foi o responsável pelo real desenvolvimento da técnica de eletroterapia e da forma de pensar a corrente elétrica no corpo. Por este motivo, o médico francês é considerado o “pai da eletroterapia”. Seus estudos influenciaram uma série de outros profissionais a continuar com pesquisas na área da eletricidade médica como uma forma de terapia e, mais tarde, de diagnóstico.

O funcionamento do cérebro

Durante todo o século 19, foram criados novos tratamentos para tratar enfermidades, com maior consolidação e desenvolvimento no século 20. Em 1875, foi detectada pela primeira vez correntes elétricas no cérebro, mas antes disso, muito já havia sido feito em matéria de experimentos nesta área.

Giovanni Aldini, colaborador e sobrinho de Galvani, em 1802, usou cadáveres de pessoas enforcadas ou recém-decapitadas para aplicar correntes elétricas, da mesma forma que seu tio Galvani tinha feito com nervos e músculos em animais. Atraiu enorme atenção da população, inclusive em espetáculos públicos, para mostrar como as cabeças de pessoas recém-mortas piscavam e arregalavam os olhos, mexiam a língua, faziam contrações e esgares faciais, ao serem estimuladas por enormes pilhas voltaicas construídas por ele, algumas com mais de 100 elementos.

Segundo relata Sabbatini, com os experimentos Aldini tentou provar que, ao se estimular o cérebro, mesmo que externamente, era possível provocar algum efeito. Na realidade, o que ele estava fazendo era estimular os músculos da face, e não propriamente o cérebro, porque a corrente elétrica não atravessa os ossos do crânio.

Até o final do século 19, a eletricidade era comumente apresentada às pessoas como algo mágico e que exercia grande fascínio. Com o aprimoramento e desenvolvimento de novas técnicas médicas, a aplicação da eletricidade passou a ser melhor compreendida e virou sinal de progresso.

Além de Aldini, outros fisiologistas fizeram experimentos com o cérebro exposto e, nas primeiras décadas do século 20, o médico alemão Hans Berger descobriu a possibilidade de registrar corrente elétrica no cérebro, sem a necessidade de abrir o crânio. Nascia o eletroencefalograma, em que a atividade cerebral fica registrada em forma de ondas. O alemão também foi o responsável por descobrir as ondas alfa, oscilações eletromagnéticas nas frequências entre 8 Hz e 12 Hz, que mostram a atividade elétrica no cérebro.

Com todas estas experiências e descobertas, foi possível elaborar todo um conhecimento sobre ondas elétricas cerebrais, fundamental para o tratamento de doenças como epilepsia, alterações cognitivas e encefalopatias.

Eletroterapia – diagnóstico e tratamento

Como se pode observar pelos relatos até aqui, a relação entre eletricidade e medicina é bastante estreita e a cada dia que passa, suas técnicas se aprimoram. Atualmente, o termo eletroterapia pode se aplicar a uma variedade de tratamentos, incluindo o uso de corrente direta, como na cardioversão, e utilização de aparelhos elétricos. 

Segundo Mario Leite, responsável pelo Laboratório Elétrico e Óptico do Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo (IPT), há diversos efeitos de terapia que a eletricidade pode provocar no corpo humano. Isso inclui desde a aplicaç

ão direta da energia elétrica, caso do estimulador muscular, desfibrilador, até outras aplicações de campo eletromagnético, como terapias de microondas, terapias de ondas curtas para aquecimento, etc.

“A eletricidade pode ser pensada como um remédio. Ao tomar a dose correta, você terá benefícios, o contrário pode provocar problemas e até ser fatal. Um choque elétrico na tomada de casa, que demore alguns segundos, pode provocar uma parada cardíaca e, se não houver ajuda, a pessoa pode morrer.”

Dentre os exames diagnósticos mais conhecidos, cuja base é a eletricidade, estão o eletrocardiograma e o eletroencefalograma, exames que se destinam a verificar se os impulsos elétricos gerados pelo corpo estão corretos.

O eletrocardiograma mede os impulsos gerados para sincronizar os batimentos do coração. “São impulsos pequenos que, à medida que se faz algum esforço, o órgão altera o ritmo de batimento. Estes impulsos são da ordem de milivolts (mV). Os sinais são captados por meio de eletrodos fixados no peito do paciente para registrar a formação do sinal elétrico do coração. O médico então pode fazer uma leitura das ondas características de cístole, diástole geradas pelo exame”, explica Leite.

O eletroencefalograma verifica a qualidade dos sinais elétricos emitidos pelo cérebro de forma contínua e, caso haja alguma arritmia, nome dado aos comportamentos irregulares do cérebro, o exame detecta o problema. “No caso do cérebro, são medidas bem mais difíceis de fazer porque as tensões são pequenas, da ordem de microvolts e com frequência bem baixa, da ordem de alguns hertz. Por isso se fazem salas blindadas nos laboratórios de diagnósticos para não haver interferência dos campos de rádio, televisão nos resultados”, afirma o professor do IPT.

No caso dos equipamentos para tratamento, o desfibrilador é um dos mais conhecidos e é utilizado basicamente quando o coração fibrila ou sofre uma parada. O desfibrilador é empregado basicamente quando o coração para de bater ou fica em estado de fibrilação – fora do ritmo. “O objetivo do desfibrilador é retomar os sinais elétricos do coração para que ele volte a pulsar corretamente. “Para isso é aplicado um impulso elétrico diretamente no coração por meio de dois eletrodos. Este impulso é da ordem de 5.000 volts e dura alguns milésimos de segundos, o suficiente para que o órgão retorne à função de batimento normal. Este mesmo choque que serve para salvar uma vida, pode tirá-la se uma pessoa for submetida a uma corrente desta mesma intensidade por apenas um segundo ou mais”.

O marcapasso é outro aparelho que funciona como um gerador de impulso elétrico para corrigir os batimentos, quando o paciente começa a ter problemas desta ordem. “Quando o coração não funciona com o batimento correto, ou sofre pequenas paradas, o marcapasso gera um sinal elétrico dentro do corpo, também aplicado diretamente no coração e garante seu batimento correto”, afirma Leite.

Interação negativa entre eletricidade e corpo humano

Dentre as interações entre eletricidade e corpo humano de forma negativa, sem dúvida, o choque é o mais conhecido. “Um choque elétrico na tomada de casa, que demore alguns segundos, pode provocar uma parada cardíaca. A corrente passa pelo coração, provocando uma fibrilação e, se não houver ajuda, você pode morrer”.

O professor também fala sobre a questão do campo magnético radiado no espaço para fins de comunicação. Como se sabe, televisão, rádio, celular, todos estes aparelhos funcionam à base de campo eletromagnético radiado no ambiente para haver comunicação entre os equipamentos. Porém, este sinal propagado em todas as direções, acaba atingindo também os seres humanos. “Nesta hora, todos nós ficamos expostos ao campo eletromagnético e isso pode provocar problemas se a intensidade for muito alta. O problema mais reconhecido é o de aquecimento, ou seja, é como se fôssemos submetidos a uma terapia de microondas. Ninguém quer exceder os níveis permitidos, mas a verdade é que involuntariamente todos nós estamos expostos a ele. Por isso, é feito um controle desta emissão, por órgãos reguladores, para garantir que a população seja afetada por valores que são considerados no mínimo seguros”, afirma.

Outro problema indicado por Mario Leite é o campo magnético irradiado pelas linhas de transmissão. “Há algum tempo que o campo magnético vem sendo estudado como possível agente cancerogênico. Isso já faz pelo menos uma década e ainda não há parecer conclusivo a respeito, tal como aconteceu com o tabaco, que é comprovado. Há cerca de dois meses, o campo magnético gerado por aparelho celular também foi considerado possível agente, mas sem nenhuma comprovação científica por enquanto, ou seja, teremos que esperar resultados mais definitivos. Até lá, estaremos expostos a este campo, somente protegidos pelos índices que hoje são considerados seguros”, finaliza Leite.