ARTIGO ORIGINAL
Análise da correlação
entre carga mental e alteração na frequência dos sinais biológicos
Analysis of the correlation between mind load and change in the
frequency of biological signs
José Ronaldo Veronesi Junior, Ft., D.Sc.
Fisioterapeuta do
Trabalho, Ergonomista, Perito Judicial, Doutor em
Ciências Biomédicas e CEO do IEDUV
Correspondência: José Ronaldo Veronesi Junior, Instituto Educacional Veronesi
- IEDUV, Sala 401, torre A, Centro Empresarial, Av. João Palácio, 300, Eurico
Sales 29160-161 Serra ES
Trabalho apresentado na
I semana científica do IEDUV – I Seminário de Perícia Fisioterapêutica pelo
Método Veronesi, Vitória/ES, 17 a 20 de janeiro de
2019 (Prof. Dr. Francisco Rebelo, Universidade de Lisboa; Prof. Dr. José
Ronaldo Veronesi Junior, IEDUV/ Faculdade Delta;
Prof. Msc. Cristiane de Oliveira Veronesi,
IEDUV/ Faculdade Delta;Prof. Dra. Lisandra Vanessa Martins, UFES)
Resumo
O
trabalho é necessário
para as condições psicossociais do ser humano,
porém com o capitalismo
instituído no mundo global a pressão por produtividade e
qualidade no mundo
empresarial é uma realidade. Esta condição leva a
uma fadiga mental devido a
uma exigente carga mental. O cansaço mental é uma das
causas mais
significativas de acidentes na sociedade moderna, tanto no trabalho
quanto em
condições da vida diária, como no trânsito.
Portanto, o que se propõem nesse
estudo é correlacionar a carga mental no trabalho com a
alteração dos sinais
biológicos humano, em especial a frequência
cardíaca e as ondas cerebrais. Foi
realizado um estudo de caráter teórico-conceitual e
exploratório, por meio de
pesquisa bibliográfica em artigos científicos indexados
em revistas científicas
de grande fator de impacto. Foram pesquisados artigos em inglês,
português e
espanhol para aqueles que teve relação direta sobre o
tema até novembro de
2019. Foram selecionados 41 trabalhos científicos, entre
artigos, trabalho de
conclusão de cursos de graduação e
pós-graduação, dissertação de
mestrado e
tese de doutorado. O presente estudo mostrou que a carga mental pode
gerar
quadro de fadiga, sonolência e como consequência gerar uma
distração ao ser
humano, culminando em erros em suas atividades laborais ou em sua vida
diária,
podendo ocasionar inclusive acidentes. A carga mental pode ser avaliada
por
medidas subjetivas como questionário e medidas
fisiológicas como a variação da
frequência cardíaca e frequência das ondas
cerebrais. O presente estudo
evidenciou que as ondas cerebrais, beta e teta, são mais
ativadas durante a
carga mental, e estas ondas atualmente podem ser monitoradas e
quantificadas
por eletroencefalograma, um equipamento portátil e de
fácil uso. Mostrou também
que a frequência cardíaca sofre alteração em
situações de estresse e carga
mental, e que a medida destes sinais pode ser realizada por
equipamentos
portáteis e de fácil uso como relógios funcionais.
Desta forma este estudo
apresentou evidências científicas para a
avaliação da carga mental com
dispositivos portáteis e de fácil uso, por meio de
medidas das ondas cerebrais
e frequência cardíaca, sendo um fator importante no
controle da saúde do
trabalhador, como no treinamento do comportamento humano seguro para
evitar
erros e acidentes.
Palavras-chave: carga mental, ondas
cerebrais, frequência cardíaca, sinais biológicos, erro humano.
Abstract
Work
is necessary for the psychosocial conditions of the human being, but with
capitalism instituted in the global world the pressure for productivity and
quality in the business world is a reality. This condition leads to mental
fatigue due to a demanding mental load. Mental tiredness is one of the most
significant causes of accidents in modern society, both at work and in
conditions of daily life, such as traffic. Therefore, the purpose of this study
is to correlate the mental load at work with the alteration of human biological
signals, especially heart rate and brain waves. A theoretical-conceptual and
exploratory study was carried out, where it was given through bibliographic
research in scientific articles indexed in scientific journals of high impact
factor. We searched articles in English, Portuguese and Spanish for those who
had a direct relationship on the subject until November 2019. We selected 41
scientific papers, including articles, undergraduate and graduate studies,
master's thesis and doctoral thesis. . The present
study showed that mental load can cause fatigue, drowsiness and as a consequence generate distraction to the human being,
resulting in errors in their work activities or in their daily life, and may
even cause accidents. Mental burden can be assessed by subjective measures such
as a questionnaire and physiological measures such as heart rate variation and
brain wave frequency. The present study showed that brain waves, beta and
theta, are most activated during mental loading, and these waves can now be
monitored and quantified by electroencephalogram, a portable and user-friendly
equipment. It also showed that heart rate changes under stress and mental load,
and that these signals can be measured by portable and easy-to-use equipment
such as functional watches. Thus, this study presented scientific evidence for
the assessment of mental load with portable and easy-to-use devices through
brainwave and heart rate measurements, being an important factor in the control
of workers' health, as in the training of safe human co-behavior. to avoid
mistakes and accidents.
Key-words: mental load,
brainwave, heart rate, biological signals, human error.
O trabalho é uma
necessidade para manter as condições psicossocial da vida do ser humano,
importante para o bem-estar psicológico trabalhadores. Porém com o Capitalismo
instituído no mundo global, o trabalho passou a ser dado como um fator de
aquisições de bens materiais, de riqueza e de recursos. Levando assim a
condições inadequadas no trabalho, com grande exigência e pressão por
produtividade, qualidade, prazos, devido à grande competitividade que o mercado
impõe. Dessa forma, o padrão de trabalho atual frequentemente tem se mostrado
nocivo para a saúde do trabalhador, levando a vários problemas, dentre eles, o
aumento da carga mental e como consequência a fadiga mental.
A fadiga é definida
como dificuldade em iniciar ou sustentar atividades voluntárias, pode ser
classificada como física ou mental. A fadiga mental pode ser definida como um
estado psicobiológico causado por períodos
prolongados de atividade cognitiva decorrente a uma carga imposta de forma
contínua. O cansaço mental é uma das causas mais significativas de acidentes na
sociedade moderna, tanto no trabalho quanto em condições da vida diária, como
no trânsito. O esforço mental, a carga mental, é influenciada pelo ambiente
externo e por fatores cognitivos internos, dessa forma deve se considerar uma
variável contínua e não somente por um diagnóstico transversal. Existem várias
formas de avaliar a carga mental no trabalho, desde métodos subjetivos por meio
de questionários, à métodos objetivos como eletroencefalograma e frequência
cardíaca.
Portanto, o que se
propõem nesse estudo é correlacionar a carga mental no trabalho com a alteração
dos sinais biológicos humano, em especial a frequência cardíaca e as ondas
cerebrais.
Objetivos
Avaliar a correlação
entre a carga mental com os sinais biológicos: frequência cardíaca e ondas
cerebrais. Avaliar a correlação entre a carga mental e a variação da frequência
cardíaca. Avaliar a correlação entre a carga mental e a variação nas ondas cerebrais.
Para analisar a
correlação entre a carga mental e a alteração na frequência dos sinais
biológicos, o presente estudo foi de caráter teórico-conceitual e exploratório,
onde foi dado por meio de pesquisa bibliográfica em artigos científicos
indexados em revistas científicas nas bases de dados do google
acadêmico: (https://scholar.google.com.br), utilizando a combinação dos
seguintes descritores: em português (carga mental, ondas cerebrais, frequência
cardíaca, fadiga mental, sinais biológicos). Na base PubMed
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/) utilizando a
combinação dos seguintes descritores: (mental load, brain waves, heart
rate, mental fadigue and biological
signs). Foram pesquisados artigos em
inglês,
português e espanhol para aqueles que teve relação
direta sobre o tema até
novembro de 2019. Foram selecionados 41 trabalhos científicos,
entre artigos,
trabalho de conclusão de cursos de graduação e
pós-graduação, dissertação de
mestrado e tese de doutorado.
O sistema nervoso
central é composto de mais de cem bilhões de neurônios, no qual ocorre de forma
contínua uma comunicação entre eles, chamado de sinapse nervosa. Esse sistema é
responsável por 20% do consumo do oxigênio corporal em condições de homeostase,
porém em condições de maiores exigências esse consumo aumenta [1].
A carga mental é a
relação entre o excesso de informações cognitivas imposto ao ser humano e a
capacidade que cada um tem para processar tais informações. Segundo a ISO
10075, carga mental de trabalho é quando o ambiente de trabalho apresenta
aspectos como excesso de informação, trabalho contínuo com imput
de dados, fadiga e monotonia. A carga mental pode ser considerada como subcarga mental, em casos de monotonia e sobrecarga mental
em caso de fadiga por excesso de informação [2]. A carga de trabalho mental é
um fator chave que influencia a ocorrência de erro humano, em particular, carga
mental no trabalho excessivamente alta ou baixa podem levar os operadores a
negligenciar informações críticas [3].
A quantidade total de
esforço mental que é usado na memória de trabalho, denominada carga de memória
de trabalho, é frequentemente investigada em níveis discretos por meio de
questionários. No entanto, como a carga da memória de trabalho é influenciada
pelo ambiente externo e por fatores cognitivos internos, considerá-la uma
variável contínua é uma abordagem mais realista. O estudo de Astrand [4] mostrou que a carga de memória de trabalho (e
possivelmente também atenção e esforço) extraída em uma escala contínua, da
atividade oscilatória do EEG, prediz o desempenho de tarefas comportamentais de
tentativa a tentativa.
No estudo de Sonnleitner [5] foi utilizado eletroencefalograma para
medir as ondas cerebrais durante o ato de dirigir com e sem uma tarefa
secundária que causaria uma distração. Os resultados mostraram que ocorreu uma
maior alteração da frequência das ondas cerebrais durante a tarefa de condução
associado a tarefa secundária, quando comparado somente em conduzir o veículo,
e concluiu que a distração do motorista é responsável por um número substancial
de acidentes de trânsito, e essa distração pode ser dada por uma condição de
carga mental. Tanto em situação de sobrecarga mental quanto em subcarga mental, ocorre uma oscilação na frequência das
ondas cerebrais.
O estudo de Tanaka [6]
demonstrou que a execução de uma tarefa contínua de indução de fadiga mental
causa alterações na ativação do córtex pré-frontal e se manifesta com um
aumento do poder da frequência da onda beta nessa área do cérebro, além de
sonolência. O estudo de Chen [7] mostrou que atividade de cálculo altera a
frequência das ondas cerebrais, aumentando assim a carga mental. A modulação
das oscilações das ondas beta pelo exame de eletroencefalograma em humano tem
sido observada principalmente quando os indivíduos realizam tarefas cognitivas
que requerem interação sensoriomotora [8]. Segundo
estudos de Santos [1] as ondas beta estão relacionadas
diretamente com o estado de vigia, com a atenção e concentração, condições
fisiológicas diretamente relacionada ao imput de
informações cognitivas dadas em situação de carga mental no trabalho. O estudo
de Simonetti [9] relacionou a onda beta com o estado
de ansiedade, uma situação que pode estar diretamente relacionada a carga
mental, em especial em situação temporal para cumprimento de prazos.
Vários estudos
relataram uma relação funcional entre a potência espectral na banda da onda
teta analisada pelo eletroencefalograma e a carga de memória ao processar
informações visuais ou semânticas [10]. Estudos de Li [11] e Jacobs [12]
mostraram que as ondas tetas são atividades para a busca da memória mental,
situação essa fundamental para as demandas cognitivas do trabalho. Tanto Ned [13]
quanto Santos [1] relatam que a onda teta em adulto
está relacionada ao estresse emocional na presença de frustração e
desapontamento, situações encontradas na demanda de trabalho mental, seja por
ter maior capacidade do que exigência (subcarga
mental) ou quando não tem capacidade para atender a
exigência (sobrecarga mental). Nos últimos anos, a aquisição dos dados por
eletroencefalograma encontrou seu importante papel no domínio médico e na
neuropsicologia para o entendimento do comportamento mental humano [14].
O estresse mental é um
dos maiores problemas das sociedades modernas. Em uma situação de estresse, o
organismo humano redistribui suas fontes de energia para evitar um dano
tecidual, isso ocorre devido o princípio da homeostase. Este princípio é feito
pelo Sistema Nervoso Autônomo Simpático e Parassimpático, que é responsável
pelo alerta durante uma situação de risco, e que atua diretamente no aumento ou
diminuição da Frequência Cardíaca, de acordo com a situação encontrada [15].
O estudo de Dimitriev [16] que o estresse mental provoca aumento
imediato na pressão sanguínea e na frequência cardíaca, o estudo concluiu que
as condições de estresse, tem interferência no controle fisiológico da
frequência cardíaca, isso devido o princípio da homeostase feita pelo Sistema
Nervoso Autônomo. O estudo de Hughes [17] mostrou que a carga de trabalho
cognitiva afeta o desempenho humano, gerando um estresse mental, e que nessas
condições ocorrem uma variabilidade da frequência cardíaca. O estudo de Can [18] avaliou vinte e um participantes de um concurso de
programação algorítmica por nove dias utilizando avaliação da frequência
cardíaca, condutância da pele e acelerômetro. Os resultados mostraram que houve
correlação entre o estresse da competição devido a carga cognitiva
relativamente alta e a alteração nos sinais biológicos. O trabalho de Thielmann [19] apresentou uma revisão de estudos
científicos recentes para analisar o estresse em cirurgiões durante as
cirurgias, utilizando parâmetros fisiológico como frequência cardíaca e
variabilidade da frequência cardíaca. Os resultados apresentados foram que os
cirurgiões quando estressados tiveram um aumento na frequência cardíaca e uma
baixa expressão da variabilidade da frequência cardíaca. Essas alterações na
frequência cardíaca explicitada pelos artigos estão relacionadas a ansiedade e
a sobrecarga mental, onde o Sistema Nervoso Autônomo atua para buscar a
homeostase em prol da defesa do organismo.
Nos dias atuais com o
advento da indústria 4.0, as exigências cognitivas estão sendo cada vez maior,
e como consequência ocorre uma carga mental associado a um estresse mental
decorrente as condições do trabalho. O presente estudo mostrou que a carga
mental pode gerar quadro de fadiga, sonolência e como consequência gerar uma
distração ao ser humano, culminando em erros em suas atividades laborais ou em
sua vida diária, podendo ocasionar inclusive acidentes. A carga mental pode ser
avaliada por medidas subjetivas como questionário e medidas fisiológicas como a
variação da frequência cardíaca e frequência das ondas cerebrais.
O presente estudo
evidenciou que as ondas cerebrais, beta e teta, são mais ativadas durante a
carga mental, e estas ondas atualmente podem ser monitoradas e quantificadas
por eletroencefalograma, um equipamento portátil e de fácil uso. Mostrou também
que a frequência cardíaca sofre alteração em situações de estresse e carga
mental, e que a medida destes sinais pode ser realizada por equipamentos
portáteis e de fácil uso como relógios funcionais.
Desta forma este estudo
apresentou evidências científicas para a avaliação da carga mental com
dispositivos portáteis e de fácil uso, por meio de medidas das ondas cerebrais
e frequência cardíaca, sendo um fator importante no controle da saúde do
trabalhador, como no treinamento do comportamento humano seguro para evitar
erros e acidentes. Considerando que este estudo foi de caráter
teórico-conceitual e exploratório, sugere-se que novos estudos de caráter
experimental sejam realizados para novas descobertas e assim dar sentido ao
princípio da lógica das ciências: fazer ciência para estimular a própria
ciência.