O olho humano no voo espacial

A visão humana resulta de milhões de anos de evolução na atmosfera da Terra onde a luz é difractada pelas moléculas de ar, humidade, pó, etc. Porém, à medida que ascendemos na atmosfera que vai tendo uma densidade cada vez menor, a distribuição da luz é alterada levando a que o nosso sistema visual receba a informação num formato distinto.

Assim, para compreendermos a nossa visão no espaço, existem vários aspectos a ter em conta na acuidade visual, na percepção estereoscópica, na percepção das cores e nas luzes que por vezes são perceptíveis por alguns astronautas e cosmonautas.

Define-se a ‘acuidade visual’ como uma característica do sistema visual ao reconhecer dois pontos muito próximos ou o grau no qual os detalhes e contornos de objectos são percebidos. A acuidade visual é definida em termos de distância mínima separável (a distância mais curta pela qual duas linhas podem ser separadas e ainda percebidas como tal) e vários factores influenciam este fenómeno, tais como, factores ópticos (o estado dos mecanismos de formação da imagem no olho), factores retinianos (o estado dos cones), factores de estímulo (iluminação, brilho do estímulo, contraste entre o estímulo e a imagem de fundo, tempo de duração do estímulo).

Em órbita, os seres humanos são capazes de definir muitos detalhes na superfície do planeta. Em 1963 durante o voo da Faith-7, o astronauta Gordon Cooper descreveu o seguinte, “durante o dia, a Terra tem uma cor predominantemente azul. Podia detectar casas individuais e ruas na baixa humidade e em áreas sem nuvens tais como a área montanhosa dos Himalaias. Vi uma locomotiva a vapor ao perceber primeiro o fumo. Também vi a ondulação de um barco num grande rio em área de Burma e Índia, e uma luz alaranjada brilhante proveniente da refinaria de petróleo britânica ao Sul da cidade de Perth.”

No entanto, estas observações geraram uma onda de cepticismo tendo em conta a tese de Mucler e Narvan (“Visual Surveillance and Reconnaissance from Space Vehicles“) na qual determinaram que um ângulo visual de dez minutos era o mínimo operacional do sistema visual humano a partir da órbita terrestre e que o comprimento mínimo resolúvel de um objecto a uma altitude de 210 km seria de 527 metros. Esta limitação de acuidade foi revista posteriormente para 0,5 segundos de arco para uma linha de contraste e de 15 segundos de arco para a separação mínima entre dois pontos de grande contrasto com o fundo visual.

Orbitando a uma altitude de 439 km a bordo da estação espacial Skylab, foi possível observar toda a Costa Este entre o Canadá e Florida Keys, e detectar detalhes de uma ponte de 152 metros de comprimento por inferência. Convém sublinhar o importante facto de que mesmo os sistemas ópticos artificiais que podem detectar objectos 50 vezes melhor do que o sistema óptico humano, sem a habilidade humana de inferir esses objectos, a interpretação dos dados não tem sentido.

Assim, a acuidade visual no espaço excede a acuidade visual na Terra no caso de objectos com uma extensão linear tais como estradas, pistas de aterragem, ondulação de embarcações, campos de cultivo, etc.

A visão estereoscópica permite-nos a visão de duas imagens como uma só ao fundir as imagens criadas nas retinas. Em órbita, os astronautas e cosmonautas tem de lidar com o facto de que os pontos de referência estão alterados, o que por si cria um problema sério para um «mecanismo visual» que foi desenvolvido tendo em conta a existência de referências visuais para orientação. No exterior do veículo espacial e olhando para o espaço, o olho somente pode fixar as estrelas que em todos os casos se encontram no infinito, isto é, sem visão estereoscópica. Neste caso predomina a ‘miopia de campo vazio’. Esta é uma condição na qual os olhos, não tendo nada no campo visual para onde focar, focam de forma automática a cerca de 3 metros. Um ser humano nestas condições seria incapaz de observar objectos a 30 metros. Se um outro veículo entrasse no seu campo visual, ele não seria capaz de determinar o tamanho ou a distância a que o veículo se encontraria.

Esta situação é real no caso de uma actividade extraveícular no espaço profundo e sem pontos de referência próximos. Uma solução para este problema, seria a criação de pontos de referência no visor do fato espacial e criando um conceito de universo virtual, eliminando assim o problema da ‘miopia de campo vazio’.

Um aspecto da adaptação à microgravidade na órbita terrestre é uma grande dependência nos mecanismos visuais em vez dos mecanismos vestibulares na estabilização da imagem retiniana durante os movimentos da cabeça, o que sublinha a importância da nossa capacidade visual.

A percepção das cores também é afectada durante o voo espacial. Estudos realizados em cosmonautas russos que permaneceram por longos períodos na estação espacial Mir e na estação espacial internacional, apontam para uma redução na percepção do brilho de todas as cores, havendo uma maior degradação na percepção da cor roxa, azul e no verde.

Vários astronautas têm referido a ocorrência de flashes de luz ou de pontos luminosos de baixa luminosidade após a adaptação à escuridão no interior da cabine nas missões Apollo. Estes flashes são geralmente descritos como brancos ou sem cor e são classificados como ‘pontos’ ou como ‘estrelas’ (66%), como ‘estrias’ (25%) ou como ‘relâmpagos atrás de nuvens’ (9%). Curiosamente, muitos dos astronautas que relataram estes fenómenos nas missões Apollo não os relataram em missões anteriores (Gemini), sendo no entanto relatados em todas as missões Skylab especialmente quando a estação espacial atravessava a Anomalia do Atlântico Sul.

W.Zachary Osborne e Lawrence Pinsky, da Universidade de Houston, e J. Vernon Bailey, do Centro Espacial Johnson, da NASA, levaram a cabo uma investigação sobre estes fenómenos e concluíram que se deviam à penetração de radiação cósmica através dos veículos espaciais, influenciando depois a retina e originando os flashes luminosos. O facto destes fenómenos serem notados somente após os olhos estarem adaptados à escuridão aponta para uma interacção retiniana em vez de problemas relacionados com o nervo óptico.

No entanto, estudos recentes (‘Ophthalmology’, Outubro de 2011) mostram que a visão dos astronautas e dos cosmonautas que participam em voos espaciais de longa duração é influenciada por factos relacionados com alterações que ocorrem no corpo humano durante a permanência em órbita.

Os voos espaciais de longa duração levam à degradação dos ossos (num problema semelhante à osteoporose) e à atrofia dos músculos caso não se tomem as medidas profiláticas que previnam a ocorrência destes problemas (tais como a realização de sessões diárias de exercício físico). Por outro lado, muitos dos astronautas parecem ter o rosto um pouco inchado nos primeiros dias de voo o que indica uma alteração na forma como os fluidos corporais são distribuídos devido à ausência de gravidade.

Um estudo recente utilizando imagens de ressonância magnética que permitiram a observação dos cérebros e dos olhos de 27 astronautas que permaneceram uma média de 108 dias em órbita, mostrou anomalias ópticas semelhantes às que ocorrem em pacientes com pressões intracranianas elevadas (Hipertensão intracraniana), sendo esta uma condição séria na qual a pressão aumenta no interior do crânio. As observações mostraram várias combinações de anomalias após a exposição cumulativa de curto e longo prazo à microgravidade também observada com hipertensão intracranial idiopática.

Os problemas induzidos pelo voo espacial foram numerosos e variáveis, onde 9 dos 27 astronautas mostraram uma expansão do espaço do fluído cerebrospinal em torno do nervo óptico, 6 mostraram um aplanamento da zona posterior do globo ocular, 4 tinham um abaulamento do nervo óptico, e em 3 astronautas observaram-se alterações na glândula pituitária e na sua ligação com o cérebro. Esta glândula segrega hormonas que são importantes na regulamentação de uma variedade de funções do corpo humano.

Todas estas anomalias são similares àquelas observadas em pacientes com hipertensão intracranial idiopática – casos nos quais nenhuma causa pode ser determinada para o aumento da pressão no interior do crânio. Esta pressão causa o inchaço da junção entre o nervo óptico e o globo ocular, levando por vezes a problemas visuais.

Este problema pode causar um factor de risco hipotético e uma limitação potencial para o voo espacial de longa duração, nomeadamente para missões a Marte e aos asteróides. Por esta razão, a agência espacial norte-americana colocou este problema na lista dos riscos elevados associados ao voo espacial e iniciou um programa de estudo dos mecanismos e suas implicações, continuando a monitorizar a situação.

Entretanto, um estudo preliminar publicado na edição de Março de 2012 do ‘Journal of Nutrition’ aponta para que as alterações de visão que ocorrem em alguns astronautas podem estar associadas a uma deficiência em vitamina B12 ou a uma deficiência em folatos, isto é uma deficiência em ácido fólico. Estas conclusões surgiram quando se analisaram dados nutricionais numa investigação às alterações de visão dos astronautas e que mostraram similaridades nos sintomas que ocorrem nas deficiências vitamínicas. Este novo estudo pode indicar porque alguns dos astronautas não relatam problemas de visão após os voos espaciais (20% dos casos mostram alterações de visão).

O estudo nutricional incluiu 20 astronautas dos quais 5 exibiram alterações de visão ou da anatomia do globo ocular. A investigação recolheu dados da urina e de amostras de sangue recolhidas antes do voo espacial, durante a permanência na estação espacial (as quais foram armazenadas a bordo no Minus-Eighty Degree Freezer ‘MELFI’) e após o regresso à Terra.

A comparação das análises de sangue com as avaliações nutricionais revelou que os astronautas que exibiram alterações visuais possuíam baixos níveis de folatos e altos níveis de metabólitos. A comparação sugere que as alterações de visão podem ser devidas em parte à denominada ‘via metabólica dependente do um-carbono (1C)’. A via 1C é parte do processo químico que o corpo humano utiliza para fabricar ADN. Estas vias podem ser comparáveis a uma linha de produção numa fábrica e se não funcionarem correctamente, surgem problemas tal como acontece no caso da ocorrência de uma deficiência vitamínica.

Como os astronautas participam em avaliações nutricionais e dietéticas, os investigadores foram capazes de eliminar como causas dos problemas visuais as deficiências vitamínicas e nutricionais comuns, começando a considerar a possibilidade da ocorrência de polimorfismos como causadores dos problemas de visão. Um bom exemplo de polimorfismos, são os diferentes tipos sanguíneos ou mesmo a intolerância à lactose.

Como as variações de folatos e de metabólitos nos astronautas afectados foram observadas antes dos voos espaciais, existem várias teorias. Estes indivíduos podem ser mais susceptíveis a alterações de fluidos induzidas pela microgravidade. Podem também ser afectados por pequenas alterações nos níveis de dióxido de carbono no interior dos veículos espaciais (que geralmente são ligeiramente mais elevados do que na Terra) e mesmo pequenas alterações na mistura do ar no interior desses veículos pode levar a um aumento da pressão intracraniana. Por outro lado, outros astronautas expostos a níveis de dióxido de carbono mais elevados não tiveram alterações de visão.

Em estudos realizados na Terra, as diferenças enzimáticas que abrandam a via 1C levando a problemas, foram relacionadas a uma maior ocorrência de dores de cabeça e acidentes vasculares cerebrais. Estes tipos de condições podem ser relacionadas com o aumento da pressão intracraniana.

Os resultados destas investigações podem também proporcionar avanços na compreensão e no tratamento dos distúrbios e de doenças retinianas vasculares e do nervo óptico.

 

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