Os cientistas desenvolveram uma estrutura nova e geral para comparar várias oscilações, fornecendo informações importantes sobre a ciência neurológica e cardíaca. Ao transformar o problema de comparação de osciladores em um problema de álgebra linear, a equipe pode agora comparar e compreender osciladores que antes se pensava terem propriedades diferentes, com aplicações que podem variar desde a compreensão das oscilações do coração e do cérebro até a análise da oscilação de arranha-céus.
Uma equipe internacional de pesquisadores propôs uma estrutura universal para explicar as “oscilações”.
Os ritmos aleatórios da vida nos cercam - desde o piscar hipnótico e sincronizado dos vaga-lumes... ao balanço de uma criança em um balanço... até as mudanças sutis no "pop-pop" constante do coração humano.
No entanto, os cientistas ainda não têm ideia de como compreender verdadeiramente esses padrões, conhecidos como oscilações estocásticas ou estocásticas. Apesar de alguns progressos na análise das ondas cerebrais e dos ritmos cardíacos, os investigadores e médicos ainda não conseguem comparar ou catalogar as inúmeras alterações e fontes.
"Se conseguirmos obter uma compreensão mais profunda das causas subjacentes das oscilações, poderemos fazer avanços na neurociência, na ciência cardíaca e em muitos campos diferentes", disse Peter Thomas, professor de matemática aplicada na Case Western Reserve University.
Thomas faz parte de uma equipa internacional de investigadores que afirma ter desenvolvido uma estrutura nova e geral para comparar e contrastar oscilações - independentemente dos seus mecanismos subjacentes - que poderá um dia ser um passo fundamental para a compreensão completa das oscilações.
Suas descobertas foram publicadas recentemente no Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Transformamos o problema de comparação de osciladores em um problema de álgebra linear”, disse Thomas. O que fizemos foi muito mais preciso do que estudos anteriores. Este é um grande avanço conceitual. "
Outros podem agora comparar, compreender melhor e até manipular osciladores que antes se pensava terem propriedades completamente diferentes, dizem os investigadores.
Por exemplo, se as células do seu coração ficarem fora de sincronia, você poderá morrer de fibrilação atrial. Mas se as células cerebrais estiverem muito sincronizadas, você poderá desenvolver a doença de Parkinson ou epilepsia, dependendo de onde a sincronização ocorre no cérebro. Ao usar nossa nova estrutura, os cientistas do coração ou do cérebro poderão compreender melhor o que as oscilações podem significar e como o coração ou o cérebro funcionam ou mudam ao longo do tempo.
Thomas disse que pesquisadores, incluindo colaboradores de universidades da França, Alemanha e Espanha, descobriram uma nova maneira de usar números complexos para descrever o tempo dos osciladores e seu “ruído”, ou tempo impreciso. A maioria das oscilações é irregular até certo ponto. Por exemplo, o ritmo cardíaco não é 100% regular. Uma variação natural de 5% a 10% nos batimentos cardíacos é considerada saudável. O problema de comparar osciladores pode ser ilustrado por dois exemplos distintos: ritmos cerebrais e arranha-céus oscilantes.
"Em São Francisco, os arranha-céus modernos balançam com o vento, atingidos por correntes de ar que mudam aleatoriamente - eles são empurrados ligeiramente para fora da vertical, mas as propriedades mecânicas da estrutura os puxam para trás", disse ele. "Essa combinação de flexibilidade e elasticidade ajuda edifícios altos a resistir a tremores durante terremotos. Você não pensaria que esse processo pudesse ser comparado a ondas cerebrais, mas nossa nova estrutura permite que você faça isso."
Pode ainda não estar claro como a sua descoberta ajudará as duas disciplinas da engenharia mecânica e da neurociência. Ele comparou esse avanço conceitual à descoberta de Galileu das luas em órbita de Júpiter.
Ele disse: "O que Galileu percebeu foi uma nova perspectiva. Embora a nossa descoberta não seja tão abrangente como a de Galileu, ainda é uma mudança de perspectiva. O que relatamos no artigo é uma perspectiva completamente nova sobre osciladores estocásticos."