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Professor Esp. Gabriel Henrique Souza de Oliveira FÍSICA ACÚSTICA APLICADA À FONOAUDIOLOGIA Mobile User 2023 by Editora Edufatecie. Copyright do Texto C 2023. Os autores. Copyright C Edição 2023 Editora Edufatecie. O conteúdo dos artigos e seus dados em sua forma, correção e confiabilidade são de responsabilidade exclusiva dos autores e não representam necessariamente a posição oficial da Editora Edufatecie. Permitido o download da obra e o compartilhamento desde que sejam atribuídos créditos aos autores, mas sem a possibilidade de alterá-la de nenhuma forma ou utilizá-la para fins comerciais. FICHA CATALOGRÁFICA Dados Internacionais de Catalogação na Publicação - CIP O48f Oliveira, Gabriel Henrique Souza de Física e acústica aplicada à fonoaudiologia / Gabriel Henrique Souza de Oliveira. Paranavaí: EduFatecie, 2025. 109 p.: il. color. 1. Fonoaudiologia. 2. Acústica. 3. Distúrbios da comunicação (Audiologia) I. Centro Universitário UniFatecie. II. Núcleo de Educação a Distância. III. Título. CDD: 23. ed. 616.855 Catalogação na publicação: Zineide Pereira dos Santos – CRB 9/1577 As imagens utilizadas neste material didático são oriundas do banco de imagens Shutterstock . REITORIA Prof. Me. Gilmar de Oliveira DIREÇÃO ADMINISTRATIVA Prof. Me. Renato Valença DIREÇÃO DE ENSINO PRESENCIAL Prof. Me. Daniel de Lima DIREÇÃO DE ENSINO EAD Profa. Dra. Giani Andrea Linde Colauto DIREÇÃO FINANCEIRA Eduardo Luiz Campano Santini DIREÇÃO FINANCEIRA EAD Guilherme Esquivel DIREÇÃO DE INOVAÇÃO Prof. Me. Jorge Luiz Garcia Van Dal DIREÇÃO DE PLANEJAMENTO E PROCESSOS Prof. Me. Arthur Rosisnski NÚCLEO DE APOIO PSICOLÓGICO E PSICOPEDAGÓGICO Bruna Tavares Fernandes BIBLIOTECÁRIA Tatiane Viturino Oliveira PROCURADOR INSTITUCIONAL Tiago Pereira da Silva COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO (CONPEx) – MODALIDADE PRESENCIAL Profa. Dra. Luciana Moraes COORDENAÇÃO DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO (CONPEx) – MODALIDADE EaD Prof. Me. Bruno Eckert Bertuol COORDENAÇÃO DO DEPTO. DE PRODUÇÃO DE MATERIAIS DIDÁTICOS Luiz Fernando Freitas REVISÃO ORTOGRÁFICA E NORMATIVA Carolayne Beatriz da Silva Cavalcante Isabelly Oliveira Fernandes de Souza Gleice Emanoela Nunes Ferreira Jéssica Eugênio Azevedo Louise Ribeiro Marcelino Fernando Rodrigues Santos Maria Clara da Silva Costa Milena Pereira do Espirito Santo Stephanie Rodrigues da Mota Vieira Vinicius Rovedo Bratfisch PROJETO GRÁFICO E DIAGRAMAÇÃO Bruna de Lima Ramos Carlos Firmino de Oliveira Erick Henrique Kelman de Souza Késia Marjorri Santos Moreira Lucas Patrick Rodrigues Ferreira Estevão Roberto da Silva Garcia ESTÚDIO, PRODUÇÃO E EDIÇÃO André Oliveira Vaz DE VÍDEO Evandro Osmar Correia da Silva Guilherme Carrenho Maria Beatriz Paula da Silva Mayan Fiais dos Santos Pedro Vinícius de Lima Machado Thassiane da Silva Jacinto 3 AUTOR Olá! Antes de iniciarmos nossa jornada, gostaria de me apresentar brevemente. Meu nome é Gabriel Oliveira, sou fonoaudiólogo e especialista, com uma trajetória dedicada a compreender e a trabalhar com o fascinante universo da voz. Minha formação acadêmica passou pela graduação em Fonoaudiologia, 2 pós-graduações concluídas em voz (Voz profissional e Fundamentos da voz), bem como mais duas em andamento (Pedagogia da voz e Fisiologia vocal e canto crossover). Iniciei minha jornada acadêmica no curso de Licenciatura em Música na UEL, depois de uma breve passagem pela graduação em Jornalismo (UNOPAR), no último ano da licenciatura, foi quando decidi me dedicar completamente à voz. Ingressei como cantor no curso de extensão em Estilos vocais pela Berklee College of Music que me rendeu um certificado de Vocal Styles Specialist. A partir daí, prestei vestibular para fonoaudiologia e o resto é história! Ao longo dos anos, tenho me aprofundado nos estudos que conectam a ciência e a arte da voz, do canto e da comunicação humana, além de atuar como cantor e professor de canto há 20 anos. Para quem tiver interesse em conhecer mais sobre minhas publicações e meu percurso acadêmico, meu currículo completo está disponível na Plataforma Lattes. Será um prazer ser seu guia nesta disciplina! Informações e contato: Currículo Plataforma Lattes: http://lattes.cnpq.br/4282636695002595 Professor Esp. Gabriel Henrique Souza de Oliveira http://lattes.cnpq.br/4282636695002595 4 APRESENTAÇÃO Olá, futuro(a) Fonoaudiólogo(a)! Seja muito bem-vindo(a) à disciplina de Física acústica aplicada à Fonoaudiologia! Sei que, à primeira vista, o termo “Física” pode causar um certo estranhamento. Muitos de nós escolhemos a área da saúde justamente por nossa afinidade com as humanidades e a biologia, e a física pode parecer um universo distante. Mas, posso te fazer um convite? Permita-se, ao longo das próximas páginas, descobrir como a física acústica não apenas fundamenta, mas também enriquece e potencializa de forma espetacular a nossa prática clínica. O objetivo desta apostila é ser a sua ponte para esse conhecimento. Juntos, vamos fazer uma viagem que começa no conceito mais básico de uma onda sonora e termina na complexidade de um diagnóstico vocal ou audiológico. Meu papel aqui é ser seu guia, traduzindo conceitos complexos em uma linguagem clara e mostrando, a cada passo, como a teoria se conecta com o dia a dia da nossa profissão. Para isso, nossa jornada foi dividida em quatro grandes etapas: Na Unidade I, vamos construir nossos alicerces. Começaremos do início, conhecendo a natureza do som, suas propriedades, as grandezas físicas que o descrevem e como ele se propaga. É aqui que vamos aprender o “idioma” da acústica para podermos conversar com segurança sobre os temas seguintes. Já na Unidade II, daremos um salto fascinante do mundo físico para o mundo da percepção. Você irá saber mais sobre a psicoacústica, o campo que estuda como nosso cérebro e nosso sistema auditivo interpretam as ondas sonoras, transformando-as em sensações de volume, tom e, claro, no timbre que torna cada voz única. Na sequência, na Unidade III, faremos uma viagem para dentro do nosso próprio corpo. Falaremos a respeito da biofísica da audição, investigando a incrível “engenharia” do nosso aparelho auditivo. Vamos entender como cada parte, da orelha externa à interna, está perfeitamente desenhada para captar, transmitir e converter o som em impulsos elétricos que o cérebro pode entender. Em nossa Unidade IV, vamos finalizar o conteúdo desta disciplina, fechando o ciclo da comunicação. Após entendermos como ouvimos, vamos explorar a biofísica da fonação para descobrir como produzimos a voz. 5 Vamos desvendar como o sopro vira som, como a laringe funciona como nossa fonte sonora e como o trato vocal atua como um filtro que molda a nossa identidade vocal. Meu conviteque faz o som da sirene de uma ambulância parecer mudar de tom à medida que ela se aproxima e depois se afasta de nós? Pois bem, esse efeito é um campo fértil para a psicoacústica e vai além da simples percepção da mudança de frequência. O nosso cérebro não processa apenas a alteração na tonalidade (o som ficando mais agudo na aproximação e mais grave no afastamento). A taxa com que essa frequência se modifica também nos fornece pistas auditivas incrivelmente importantes! Por exemplo, se a frequência da sirene está mudando muito rapidamente, o nosso sistema auditivo pode interpretar que a fonte sonora (a ambulância, no caso) está se movendo em alta velocidade ou que está passando muito perto de nós. Além disso, o nosso cérebro combina essa informação da mudança de frequência com a mudança na intensidade do som (o som fica mais forte à medida que a fonte se aproxima e mais fraco à medida que se afasta). Essa combinação de pistas – variação da frequência e variação da intensidade – permite que tenhamos uma percepção ainda mais rica e precisa da trajetória, da velocidade e até mesmo da distância do objeto que está produzindo o som. É como se o nosso sistema auditivo realizasse uma complexa “computação” em tempo real, utilizando esses dados para nos ajudar a construir um mapa mental do ambiente sonoro e a entender o que está acontecendo ao nosso redor. Fascinante, não acha? Fonte: o Autor (2025). SAIBA MAIS “O silêncio que precede o esporro é mais barulhento do que o próprio esporro.” Fonte: Autor desconhecido (s. d.) REFLITA Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 38 E assim, chegamos ao final da nossa Unidade I! Foi uma jornada intensa e, espero, muito proveitosa pelos fundamentos da física acústica, não é mesmo?A intenção ao longo destes tópicos foi te apresentar a conceitos e ferramentas iniciais para que, como futuro(a) fonoaudiólogo(a), você possa começar a “decifrar” o mundo sonoro com ouvidos mais técnicos, mais conscientes e mais curiosos! Nós iniciamos desvendando a natureza íntima do som, compreendendo-o como uma onda mecânica que necessita de um meio para se propagar através de compressões e rarefações. Exploramos o “RG”, a identidade do som: suas grandezas físicas como frequência, amplitude, intensidade e o timbre. Conhecemos os diferentes tipos de ondas sonoras, como podemos traduzi-las em representações gráficas e como se dão os processos de medição do som e do ruído. Não paramos por aí! Investigamos as fontes sonoras, e o fenômeno da ressonância – essencial para a produção da nossa voz e para a própria percepção auditiva – e compreendemos a função e a importância dos filtros acústicos. Dedicamos uma atenção especial ao ruído: o que ele é, como o medimos, como podemos controlá-lo e, o mais crucial para nossa área, os efeitos que sua exposição desencadeiam na nossa audição e no nosso organismo. Para coroar nossa primeira etapa, começamos a desbravar o campo da psicoacústica, que é a chave mestra para entendermos como os testes audiológicos (que serão seus fiéis companheiros de jornada profissional) funcionam e o que eles nos revelam sobre a experiência auditiva de cada indivíduo. Que todo esse conhecimento não se restrinja a um conjunto de conceitos teóricos a serem memorizados. Desejo, sinceramente, que você se sinta intelectualmente provocado, que sua curiosidade seja ativada para observar o mundo ao seu redor com mais atenção, para questionar, para investigar e, acima de tudo, para ouvir – o mundo e as pessoas – de uma forma mais consciente, crítica e empática. Lembre-se: dominar os fundamentos da física do som é construir o alicerce sólido sobre o qual você edificará uma prática fonoaudiológica competente, eficaz e profundamente gratificante. Que esta unidade sirva como um despertar para muitas outras descobertas e aprendizados em sua formação! CONSIDERAÇÕES FINAIS Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 39 Se você sentiu aquele “gostinho de quero mais” e deseja aprofundar um pouco os temas que abordamos, especialmente sobre os impactos do ruído em nossa saúde, tenho uma sugestão de leitura que considero bastante valiosa: Fonte: LIMA, Zaira Ellen Anselmo de et al. O ruído como um dos riscos ocupacionais: uma revisão de literatura. Enfermería Global, [S.l.], n. 19, p. 1-11, jan. 2007. Disponível em: https://scielo.isciii.es/pdf/eg/n19/pt_revision1.pdf. Acesso em: 16 maio 2025. (Este artigo, embora publicado na Enfermería Global, é uma tradução de um trabalho originalmente veiculado na revista Medicina y Seguridad del Trabajo, focando nos aspectos de saúde ocupacional). Por que esta leitura pode ser interessante para você? Este artigo de revisão oferece um panorama bem completo e detalhado sobre como o ruído no ambiente de trabalho pode afetar a saúde das pessoas, indo além dos efeitos auditivos e abordando também outras consequências para o organismo. Além disso, discute aspectos relacionados à legislação e às estratégias de prevenção. É uma excelente forma de complementar o que vimos sobre os efeitos do ruído e de perceber a importância de um controle eficaz desse agente em diversos contextos. Acredito que essa leitura poderá enriquecer ainda mais sua compreensão, mostrando como o conhecimento que você está adquirindo aqui se aplica diretamente a questões relevantes da saúde pública e do bem-estar no trabalho. Vale a pena dedicar um tempo a ela! LEITURA COMPLEMENTAR Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 https://scielo.isciii.es/pdf/eg/n19/pt_revision1.pdf 40 MATERIAL COMPLEMENTAR FILME • Título: O Som do Silêncio (Sound of Metal) • Ano: 2019 • Sinopse: este filme é uma experiência cinematográfica intensa e profundamente tocante, que oferece uma perspectiva muito humana sobre a perda auditiva. A trama acompanha a jornada de um baterista de heavy metal que, de forma abrupta, começa a perder a audição. Somos convidados a vivenciar com ele seus medos, suas frustrações, suas descobertas e sua busca por um novo modo de viver, se comunicar e encontrar seu lugar no mundo. É uma obra que, mesmo sendo ficcional, aborda com grande sensibilidade o impacto da deficiência auditiva na identidade do indivíduo, a importância do acolhimento, da comunidade e do processo de adaptação. Essencial para ampliar nossa empatia e reflexão como futuros profissionais da saúde auditiva. LIVRO • Título: Tratado de Audiologia • Autor: BOÉCHAT, Edilene Marchini et al. (Organizadores) • Editora: Guanabara Koogan (Parte do Grupo GEN) • Sinopse: se existe uma obra que pode ser considerada um pilar fundamental para quem estuda audiologia no Brasil, certamente é esta. É um livro extremamente completo e abrangente, que vai muito além do escopo desta nossa primeira unidade. No entanto, os capítulos iniciais, que tratam da física acústica, da fisiologia do sistema auditivo e dos princípios que regem os exames audiológicos, são simplesmente excepcionais para você aprofundar seus conhecimentos e ter como uma fonte de consulta confiável. É, sem dúvida, um daqueles livros para se ter sempre à mão durante toda a sua formação e vida profissional! Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 41 WEB • Apresentação do link: que tal explorar o portal da Sociedade Brasileira de Fonoaudiologia (SBFa)? É o lugar ideal para você se manter atualizado sobre o que acontece na nossa profissão aqui no Brasil. Lá, você encontrará uma riqueza de informações: artigos científicos, notícias relevantes da área, divulgação de eventos, congressos, e muito material de qualidade sobre todas as vertentes da Fonoaudiologia, incluindo, é claro, inúmeros recursos e discussões sobre saúde auditiva. É uma excelente maneira de se conectar com a comunidade fonoaudiológica e expandir seus horizontes! • Link do site: https://www.sbfa.org.br/ Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 https://www.sbfa.org.br/ 42 REFERÊNCIASBRASIL. Ministério do Trabalho. Norma regulamentadora n.º 15 (NR-15): atividades e operações insalubres. Portaria MTb n.º 3.214, de 08 de junho de 1978. Brasília: Diário Oficial da União, 06 jul. 1978. BUGALHO FILHO, Armando Fernandes. Curso básico de psicoacústica. UNAERP, [s.d.]. Disponível em: https://musicaeadoracao.com.br/recursos/arquivos/efeitos/audicao/ curso_psicoacustica.pdf. Acesso em: 16 maio 2025. CLINIMED. Entenda os efeitos do ruído sonoro no organismo. Clinimed: saúde e segurança do trabalho, 2019. Disponível em: https://clinimedjoinville.com.br/entenda-os-e- feitos-do-ruido-sonoro-no-organismo/. Acesso em: 16 maio 2025. CONSELHOS FEDERAL E REGIONAIS DE FONOAUDIOLOGIA. Classificação brasileira de procedimentos em fonoaudiologia. Conselhos Federal e Regionais de Fonoau- diologia, 3. ed. [s.l.], 2010. Disponível em: http://fonoaudiologia.org.br/wp-content/ uploads/2019/09/Classificacao-Brasileira-de-Procedimentos-em-Fonoaudiologia-3-Edicao. pdf. Acesso em: 16 maio 2025. COSTA, Elenilson. Fontes sonoras (física): guia completo. Escolas disruptivas, 2024. Disponível em: https://escolasdisruptivas.com.br/glossario/fontes-sonoras-fisica/. Acesso em: 16 maio 2025. EAC UFSM. Psicoacústica e qualidade sonora. EAC: engenharia acústica, [s.d.]. Disponí- vel em: https://www.eac.ufsm.br/pesquisa/qualidade-sonora. Acesso em: 16 maio 2025. GANIME, J. F. et al. O ruído como um dos riscos ocupacionais: uma revisão de literatura. Enfermería Global, [s.l.], n. 19, p. 1-11, jan. 2007. Disponível em: https://scielo.isciii.es/ pdf/eg/n19/pt_revision1.pdf. Acesso em: 16 maio 2025. ISOVER. Entenda o que é poluição sonora e os efeitos causados em sua saúde. Isover Saint-Gobain, [s.d.]. Disponível em: https://www.isover.com.br/blog/entenda-o-que-e-po- luicao-sonora-e-os-efeitos-causados-em-sua-saude. Acesso em: 16 maio 2025. PROLIFE ENGENHARIA. Ruído, quais são os efeitos deste risco no organismo humano?. ProLife Engenharia, 2018. Disponível em: https://prolifeengenharia.com.br/2018/09/13/ efeito-do-ruido-no-corpo/. Acesso em: 16 maio 2025. SILVA, Heloiza da. Análise de ruído: o que é, como fazer + modelo de laudo. Produttivo, 17 abr. 2024. Disponível em: https://www.produttivo.com.br/blog/analise-de-ruido/. Acesso em: 16 maio 2025. THOMAS. Medição de ruído ambiental: importância e métodos. Acoustic control, 16 fev. 2024. Disponível em: https://www.acousticcontrol.com.br/blog/categorias/artigos/medicao- -de-ruido-ambiental-importancia-e-metodos. Acesso em: 16 maio 2025. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 https://musicaeadoracao.com.br/recursos/arquivos/efeitos/audicao/curso_psicoacustica.pdf https://musicaeadoracao.com.br/recursos/arquivos/efeitos/audicao/curso_psicoacustica.pdf https://musicaeadoracao.com.br/recursos/arquivos/efeitos/audicao/curso_psicoacustica.pdf https://clinimedjoinville.com.br/entenda-os-efeitos-do-ruido-sonoro-no-organismo/ https://clinimedjoinville.com.br/entenda-os-efeitos-do-ruido-sonoro-no-organismo/ https://clinimedjoinville.com.br/entenda-os-efeitos-do-ruido-sonoro-no-organismo/ http://fonoaudiologia.org.br/wp-content/uploads/2019/09/Classificacao-Brasileira-de-Procedimentos-em-Fonoaudiologia-3-Edicao.pdf http://fonoaudiologia.org.br/wp-content/uploads/2019/09/Classificacao-Brasileira-de-Procedimentos-em-Fonoaudiologia-3-Edicao.pdf http://fonoaudiologia.org.br/wp-content/uploads/2019/09/Classificacao-Brasileira-de-Procedimentos-em-Fonoaudiologia-3-Edicao.pdf http://fonoaudiologia.org.br/wp-content/uploads/2019/09/Classificacao-Brasileira-de-Procedimentos-em-Fonoaudiologia-3-Edicao.pdf https://escolasdisruptivas.com.br/glossario/fontes-sonoras-fisica/ https://escolasdisruptivas.com.br/glossario/fontes-sonoras-fisica/ https://www.eac.ufsm.br/pesquisa/qualidade-sonora https://www.eac.ufsm.br/pesquisa/qualidade-sonora https://scielo.isciii.es/pdf/eg/n19/pt_revision1.pdf https://scielo.isciii.es/pdf/eg/n19/pt_revision1.pdf https://scielo.isciii.es/pdf/eg/n19/pt_revision1.pdf https://www.isover.com.br/blog/entenda-o-que-e-poluicao-sonora-e-os-efeitos-causados-em-sua-saude https://www.isover.com.br/blog/entenda-o-que-e-poluicao-sonora-e-os-efeitos-causados-em-sua-saude https://www.isover.com.br/blog/entenda-o-que-e-poluicao-sonora-e-os-efeitos-causados-em-sua-saude https://prolifeengenharia.com.br/2018/09/13/efeito-do-ruido-no-corpo/ https://prolifeengenharia.com.br/2018/09/13/efeito-do-ruido-no-corpo/ https://prolifeengenharia.com.br/2018/09/13/efeito-do-ruido-no-corpo/ https://www.produttivo.com.br/blog/analise-de-ruido/ https://www.produttivo.com.br/blog/analise-de-ruido/ https://www.acousticcontrol.com.br/blog/categorias/artigos/medicao-de-ruido-ambiental-importancia-e-metodos https://www.acousticcontrol.com.br/blog/categorias/artigos/medicao-de-ruido-ambiental-importancia-e-metodos https://www.acousticcontrol.com.br/blog/categorias/artigos/medicao-de-ruido-ambiental-importancia-e-metodos 2 Psicoacústica UNIDADEUNIDADE 44 PLANO DE ENSINO Tópicos de Estudos • Fundamentos de psicoacústica e métodos psicofísicos; • Fenômenos acústicos e psicoacústicos na fonoaudiologia; • Fenômenos ondulatórios acústicos; • Acústica escolar e percepção da fala. Objetivos da Aprendizagem • Definir psicoacústica e descrever seus conceitos fundamentais, incluindo a Lei de Weber-Fechner e os atributos perceptuais do som (sonoridade, tonalidade, timbre). • Identificar os principais métodos psicofísicos clássicos que são utilizados no estudo da audição. • Relacionar os conhecimentos de física acústica e psicoacústica com as diversas áreas de atuação da Fonoaudiologia, compreendendo sua aplicabilidade clínica e teórica. • Descrever os principais fenômenos ondulatórios e analisar como eles afetam a propagação e a percepção do som. • Avaliar a importância da acústica de salas, especialmente em ambientes de aprendizado, e justificar a relevância da relação sinal/ruído para a inteligibilidade da fala e o processo de aprendizagem. PsicoacústicaUNIDADE 2 45 Olá, novamente, futuro(a) fonoaudiólogo(a)! É uma alegria imensa ter você aqui para darmos continuidade à nossa exploração do fascinante universo do som! Na Unidade I, você lembra, nós mergulhamos nos fundamentos da física acústica, conhecemos as propriedades das ondas sonoras, a forma como elas se propagam e como se comportam. Agora, na Unidade II, o convite é para uma viagem ainda mais instigante: vamos adentrar mais profundamente no território da Psicoacústica. Se a física do som já despertou sua curiosidade, prepare-se, pois agora vamos investigar melhor e compreender como nós, seres humanos, com toda a nossa complexidade, realmente percebemos o som. Já se perguntou por que uma mesma música pode soar incrivelmente alta para uma pessoa e agradável para outra? Ou como conseguimos distinguir a voz de um amigo em meio a uma multidão ruidosa? A psicoacústica busca responder a essas e muitas outras questões, investigando como nosso sistema auditivo e nosso cérebro processam e interpretam os estímulos sonoros. Vamos desvendar como as características físicas do som, como sua frequência e intensidade, transformam-se nas sensações que conhecemos como tom, volume e timbre. Nesta unidade, inicialmente, vamos desvendar o que exatamente é a psicoacústica. Vamos explorar como percebemos aquelas características que dão “cor”, “textura” e “volume” aos sons: a sonoridade, a tonalidade e, com um carinho especial, o timbre, aquela qualidade que dá a cada voz sua identidade única. Vamos conhecer a histórica Lei de Weber-Fechner e os métodos psicofísicos clássicos. Mais importante ainda, faremos a conexão desses conhecimentos com a sua futura prática clínica. Analisaremos como as teorias psicoacústicas se manifestam nas diversas áreas da nossa profissão, desde o diagnóstico de perdas auditivas até a terapia vocal, onde daremos uma leve pincelada sobre a voz cantada e a oratória. Revisitaremos também alguns fenômenos ondulatórios – como a interferência, a reflexão,a difração, entre outros – mas agora sob uma nova perspectiva, com um foco especial em como eles podem influenciar a nossa percepção auditiva. E, para fechar com um tema de enorme relevância prática, vamos abordar a acústica de salas de aula, discutindo como a inteligibilidade da fala, ou seja, a clareza com que entendemos o que é dito, pode ser drasticamente afetada por fatores como a reverberação e o ruído de fundo. E você entenderá a importância crucial da relação sinal/ruído para que a gente consiga se comunicar e aprender de forma eficaz. INTRODUÇÃO PsicoacústicaUNIDADE 2 46 Na unidade anterior, você aprendeu sobre o que é o som em termos físicos. Esta unidade é um convite para você entender como nós ouvimos e interpretamos o vasto e complexo universo sonoro que nos rodeia. Esses conhecimentos são absolutamente essenciais para uma atuação fonoaudiológica cada vez mais embasada, crítica, eficaz e, porque não dizer, humanizada. Isso eu posso garantir! Preparado(a) para mais essa etapa da nossa jornada? Então, vamos lá! PsicoacústicaUNIDADE 2 47 A psicoacústica, para que você possa situá-la bem em nosso campo de estudo, é aquele ramo da ciência que se dedica a investigar a percepção do som. Ou seja, ela busca entender as relações, muitas vezes complexas e não lineares, entre os estímulos sonoros – que são fenômenos físicos, passíveis de medição e descrição objetiva – e as sensações e percepções auditivas que esses estímulos evocam em nós, como ouvintes. Se a acústica, como você viu na Unidade I, se ocupa em detalhar as propriedades físicas do som (tais como sua frequência, intensidade, composição espectral, forma de onda), a psicoacústica volta seu foco para a maneira como essas propriedades físicas são “traduzidas” ou processadas pelo nosso sistema auditivo e por nosso cérebro, resultando em experiências subjetivas como a percepção da altura de um tom (tonalidade ou pitch), da intensidade de um som (sonoridade ou loudness) e, de forma muito especial para nós, da qualidade distintiva de uma voz ou de um instrumento musical (timbre). 1.1 Lei de Weber-Fechner e a percepção humana Como vimos brevemente na introdução, uma das primeiras tentativas de formalizar a relação entre o mundo físico e a nossa percepção foi a Lei de Weber- Fechner. De forma simples, o que essa lei nos ensina é que nossa percepção não é linear, mas sim logarítmica. Para que a gente sinta um aumento de “um ponto” na sensação de volume, o estímulo físico precisa aumentar muito mais do que “um ponto” em sua energia. Fundamentos de Psicoacústica e Métodos Psicofísicos1 TÓPICO PsicoacústicaUNIDADE 2 48PsicoacústicaUNIDADE 2 É por isso que a escala em decibéis (dB), que também é logarítmica, funciona tão bem para descrever nossa audição (Santos; Teotonio; Pereira, 2023; Burkert, s. d.). Essa lei, embora seja um marco histórico e um bom ponto de partida, possui suas limitações e foi complementada por teorias posteriores, mas nos ajuda a entender a base da medição psicofísica (Burkert, s. d.). 1.2 Sonoridade (Loudness) e a voz A sonoridade é o nosso “termômetro” subjetivo para a intensidade de um som, o que nos faz classificá-lo como “fraco” ou “forte” (Lorenzi; Chaix, s. d.). Um cantor ou palestrante que deseja ser ouvido em um ambiente grande precisa ser capaz de produzir uma voz com maior intensidade física, que será percebida como uma maior sonoridade. Na voz humana, a sonoridade está diretamente ligada à projeção vocal. Uma habilidade técnica fundamental é esse controle sobre a sonoridade. Ela depende da força com que o ar passa pelas pregas vocais, mas também da eficiência com que a energia sonora é transferida e ressoa pelo trato vocal. Além disso, como vimos, a frequência e a duração do som também influenciam a sonoridade percebida. Sons muito curtos ou com frequências para as quais somos menos sensíveis (muito graves ou muito agudos) podem ser percebidos como mais fracos, mesmo que tenham a mesma intensidade física de um som na faixa da fala (Boéchat et al., 2015). 1.3 Tonalidade (Pitch) e a voz A tonalidade (ou pitch) é o que nos permite perceber um som como “grave” ou “agudo”. Na voz humana, ela é o correlato perceptual da frequência fundamental (F0), que é a taxa de vibração das pregas vocais. A entonação da nossa fala – aquela “melodia” que usamos para diferenciar uma pergunta de uma afirmação, ou para expressar ironia e outras emoções – é, na verdade, uma variação contínua da tonalidade. No canto, o controle preciso da tonalidade é o que define a afinação e a capacidade de executar uma melodia corretamente. É interessante notar, como aponta o fenômeno do “fundamental fantasma”, que nosso cérebro é tão bom em perceber a tonalidade que consegue “adivinhar” a frequência fundamental de uma voz, mesmo que ela esteja fraca no sinal acústico, como em uma ligação telefônica de baixa qualidade (Lorenzi; Chaix, s. d.). Isso mostra que a percepção da tonalidade vocal é um processo robusto e sofisticado. 49PsicoacústicaUNIDADE 2 1.4 Timbre e a identidade vocal: um olhar aprofundado Um dos conceitos mais ricos e importantes para a Fonoaudiologia, e que merece uma atenção especial, é o timbre! Vamos entendê-lo melhor? Se a sonoridade é o “volume” e a tonalidade é a “nota”, o timbre é a “cor”, a “textura”, a identidade única da voz. É o timbre que permite que reconheçamos a voz de um amigo em meio a tantas outras, mesmo que ele diga uma palavra com a mesma intensidade e no mesmo tom que outra pessoa (Cooper, s. d.). O que determina o timbre de uma voz é a sua composição espectral e a forma como ela se modifica no tempo. O som produzido na fonte sonora, nesse caso, pelas pregas vocais, é rico em harmônicos. Esse som é então “filtrado” e “moldado” pelo nosso trato vocal (faringe, boca, nariz), que atua como uma caixa de ressonância. Certas faixas de frequência (os formantes) são amplificadas de acordo com a forma e o tamanho dessas cavidades de ressonância. A relação entre a frequência fundamental e a distribuição de energia nesses formantes é o que cria a qualidade tímbrica única de cada voz e o que nos permite diferenciar as vogais, por exemplo (Pinho; Pontes, 2008). O controle do timbre é essencial quando se trata de voz profissional, seja ela falada (oratória) ou cantada. Um ator pode precisar modificar seu timbre para criar um personagem. Para cantar diferentes estilos vocais, um cantor pode buscar diferentes “cores” vocais. Um timbre considerado “agradável” ou “saudável” geralmente apresenta uma rica e equilibrada composição de harmônicos e uma boa projeção dos formantes, sem a presença excessiva de ruído (o que seria percebido como rouquidão ou soprosidade). Como fonoaudiólogo, você perceberá que grande parte da terapia vocal consiste em ajudar o paciente a realizar ajustes sutis (e muitas vezes inconscientes) no seu trato vocal para encontrar uma configuração que resulte em um timbre mais eficiente, saudável e esteticamente satisfatório (Oliveira, 2020). 1.5 Métodos psicofísicos clássicos Para estudar cientificamente essas percepções, a psicoacústica utiliza os métodos psicofísicos. Os três clássicos, como já mencionado, são (Burkert, s. d.): 1. Método dos limites: apresenta estímulos em séries crescentes ou decrescentes para encontrar o ponto onde a percepção muda. É a base da técnica audiométrica que você usará na clínica. 2. Método do ajuste: o próprio participante controla o estímulo para ajustá-lo ao seu limiar ou para igualá-lo a um som de referência. 3. Método dos estímulos constantes: considerado o mais preciso, apresenta vários níveis de estímulo em ordem aleatória para traçar uma “curva de probabilidade” da detecção. Compreender esses métodos é importante para que você tenha uma visão crítica sobre como os dados sobre a audição humana são obtidos, tanto na pesquisa quanto na clínica. 50 Ok, mas como tudo isso se encaixa de fato no dia a dia de um fonoaudiólogo?Agora que você já tem uma boa base sobre os conceitos da psicoacústica, talvez esta pergunta esteja latente dentro de você. E essa é uma pergunta excelente! Esses conhecimentos são a espinha dorsal de uma imensa variedade de práticas e compreensões dentro das diversas áreas que compõem a Fonoaudiologia. Não são apenas curiosidades teóricas. Você vai utilizá-los no dia a dia, na prática! 2.1 Relevância nas diferentes áreas da fonoaudiologia Permita-me conduzi-lo(a) por algumas das principais áreas da nossa profissão, destacando como a acústica e a psicoacústica desempenham papéis fundamentais em cada uma delas: IMAGEM 1: AUDIOLOGIA Fonte: Shutterstock ID: 2119234640 Fenômenos Acústicos e Psicoacústicos na Fonoaudiologia2 TÓPICO PsicoacústicaUNIDADE 2 51 2.1.2 Audiologia: esta é, possivelmente, a especialidade fonoaudiológica onde a intersecção com a acústica e a psicoacústica se manifesta de forma mais explícita, direta e constante. • Diagnóstico auditivo: procedimentos como a audiometria e a logoaudiometria baseiam-se inteiramente em princípios psicoacústicos para determinar limiares de audibilidade e a capacidade de reconhecimento da fala (Gielow, 2005). A compreensão de fenômenos como mascaramento, somação temporal e a percepção diferencial de frequências e intensidades é crucial para a correta aplicação e análise crítica desses testes. • Seleção e adaptação de dispositivos eletrônicos: a escolha e a programação de um Aparelho de Amplificação Sonora Individual (AASI) ou de um Implante Coclear (IC) são guiadas pelo perfil audiométrico e por algoritmos que levam em conta a psicoacústica da perda auditiva, buscando restaurar a audibilidade de forma confortável e otimizar a inteligibilidade da fala. • Processamento Auditivo Central (PAC): a avaliação do PAC emprega testes que desafiam habilidades psicoacústicas específicas, como a discriminação de sons em condições de escuta desfavoráveis (fala no ruído, fala filtrada) ou a capacidade de reconhecer padrões temporais e de frequência (Pereira, 2018). 2.1.3 Linguagem (oral e escrita): • Percepção da Fala: nossa capacidade de decodificar os sons da fala depende da análise de múltiplas pistas acústicas, como as transições dos formantes (cruciais para identificar consoantes), a duração e a intensidade dos fonemas, e as variações da frequência fundamental (que modulam a entonação). A psicoacústica investiga como essas pistas são percebidas e como déficits nesse processamento podem estar na base de transtornos de linguagem e de aprendizagem (Quental; Colella-Santos; Couto, 2014). • Desenvolvimento da Linguagem: os bebês demonstram, desde muito cedo, capacidades psicoacústicas notáveis, como a habilidade de discriminar fonemas de diversas línguas, que se especializa para a língua materna com a experiência (Pereira, s. d.). A qualidade do input auditivo é determinante para o desenvolvimento saudável da linguagem. PsicoacústicaUNIDADE 2 52PsicoacústicaUNIDADE 2 2.1.4 Voz e a voz profissional: • Análise acústica da voz: como já conversamos, softwares de análise acústica medem parâmetros físicos como frequência fundamental (F0), jitter, shimmer e relação harmônico-ruído. Esses dados objetivos são correlacionados com a nossa percepção psicoacústica da qualidade vocal (rouquidão, aspereza, soprosidade) para auxiliar no diagnóstico de disfonias e no monitoramento da evolução terapêutica (Gielow, 2005). • A voz cantada e a oratória: aqui, a psicoacústica e a biofísica andam de mãos dadas. Para um cantor ou um profissional da voz falada (como um ator ou professor), o objetivo é produzir uma voz que não seja apenas saudável, mas também esteticamente adequada e eficaz. Isso envolve um controle refinado sobre a sonoridade (projeção), a tonalidade (afinação e entonação) e o timbre (qualidade vocal). O fonoaudiólogo que atua nesta área, como descrito por Oliveira (2020), utiliza o conhecimento da fisiologia e da acústica para desenvolver uma pedagogia vocal que otimize a técnica do indivíduo, promovendo não só a performance, mas também a saúde vocal. A voz aplicada ao canto, por exemplo, apresenta desafios e ajustes diferentes daqueles da fala cotidiana (Fontoura; Cielo, 2007). Entender como esses diferentes ajustes (de respiração, fonação e ressonância) se traduzem em diferentes percepções sonoras é a chave do trabalho com a voz profissional. 2.1.5 Motricidade orofacial e disfagia: • Embora a conexão seja menos direta, a percepção de sons específicos pode ser uma ferramenta auxiliar. A ausculta cervical, por exemplo, técnica que utiliza um estetoscópio para ouvir os sons da deglutição, depende da capacidade do clínico de discriminar e interpretar psicoacusticamente os sons para identificar possíveis alterações no processo. Em suma, a compreensão integrada da acústica e da psicoacústica capacita você a realizar diagnósticos mais precisos, a planejar intervenções mais eficazes e a compreender de forma mais completa a experiência comunicativa de seus pacientes. 53 Em sua propagação pelo ambiente, as ondas sonoras raramente seguem um caminho livre e desimpedido. Elas interagem com paredes, objetos, pessoas e até mesmo com outras ondas sonoras, ou seja, com tudo o que encontram! Essas interações dão origem a uma série de fenômenos ondulatórios que alteram suas características e, consequentemente, a forma como chegam aos nossos ouvidos e são percebidas. Para analisar a acústica de ambientes e compreender diversos aspectos da nossa audição, é fundamental entender esses fenômenos. 1. Reflexão: ocorre quando uma onda sonora atinge uma superfície e “bate e volta”. Materiais duros e lisos são ótimos refletores. As duas principais consequências perceptuais da reflexão são: • Eco: uma repetição clara e distinta do som original. Para que seja percebido, o som refletido precisa chegar com um atraso considerável em relação ao som direto (geralmente, quando a superfície está a mais de 17 metros). • Reverberação: é o prolongamento do som em um ambiente fechado, causado por múltiplas e sucessivas reflexões. Um tempo de reverberação (TR) muito longo pode “embaçar” os sons, prejudicando a inteligibilidade da fala. Fenômenos Ondulatórios Acústicos3 TÓPICO PsicoacústicaUNIDADE 2 54PsicoacústicaUNIDADE 2 2. Absorção: é o oposto da reflexão. É quando a energia da onda sonora se dispersa ao atingir uma superfície, geralmente sendo convertida em calor. Materiais porosos e macios, como espumas acústicas, carpetes e cortinas, são bons absorvedores (Vibrasom, 2024). Uma excelente estratégia para controlar a reverberação e melhorar a clareza do som em uma sala de aula ou estúdio é utilizar materiais absorventes. 3. Transmissão: acontece quando o som atravessa uma barreira, como uma parede. Paredes mais grossas e pesadas isolam melhor o som. Isso ocorre porque a capacidade de uma parede de barrar o som depende do seu isolamento acústico, que por sua vez está muito relacionado à sua massa (Vibrasom, 2025). É por isso que paredes mais grossas e pesadas isolam melhor o som (Vibrasom, 2025). 4. Difração: é a capacidade que o som tem de “contornar” obstáculos ou se espalhar ao passar por uma abertura. Sons de baixa frequência (graves), por terem um comprimento de onda maior, difratam com mais facilidade. É por isso que você consegue ouvir os graves de uma música vinda de outra sala, mesmo que não consiga ouvir os agudos com a mesma clareza (Mello, s. d.). 5. Refração: consiste na mudança de direção do som quando ele passa por meios com diferentes velocidades de propagação, o que pode acontecer devido a gradientes de temperatura no ar. É por isso que, às vezes, em noites frias, conseguimos ouvir sons de lugares muito mais distantes do que durante o dia. 6. Interferência: ocorre quando duas ou mais ondas sonoras se encontram. Elas podem se somar (interferência construtiva), resultando em um som mais forte, ou se subtrair (interferência destrutiva), resultandoem um som mais fraco ou até mesmo no silêncio em um ponto específico. 7. Batimentos: é um tipo especial de interferência que acontece quando duas frequências muito próximas se encontram. O que percebemos é uma flutuação periódica na intensidade do som. Músicos usam os batimentos para afinar seus instrumentos: quando os batimentos desaparecem, os sons estão em uníssono. 8. Efeito Doppler: é a mudança aparente na frequência de um som causada pelo movimento relativo entre a fonte e o ouvinte. É o clássico efeito da sirene da ambulância, que parece mais aguda quando se aproxima e mais grave quando se afasta. 55PsicoacústicaUNIDADE 2 IMAGEM 2: EFEITO DOPPLER Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/doppler-effect-concept-change-frequency- wave-2615420541 Para você, como fonoaudiólogo, é fundamental compreender como esses fenômenos agem no dia a dia, orientar sobre a acústica de ambientes e entender as dificuldades auditivas que seus pacientes podem enfrentar. https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/doppler-effect-concept-change-frequency-wave-2615420541 https://www.shutterstock.com/pt/image-photo/doppler-effect-concept-change-frequency-wave-2615420541 56 A sala de aula é um ambiente muito especial e de extrema importância para o desenvolvimento e a aprendizagem. Um espaço como este precisa de atenção especial em relação à sua qualidade acústica, pois esta influência de forma direta e determinante sobre a capacidade dos alunos de perceber, processar e, fundamentalmente, compreender a fala do professor e a comunicação entre colegas. Por isso, vamos agora direcionar nosso foco para a sala de aula! A clareza com que a mensagem oral é compreendida, ou seja, a inteligibilidade da fala, é o principal objetivo acústico em espaços destinados à comunicação e à educação. 4.1 Fatores acústicos que afetam a inteligibilidade da fala Dois grandes vilões costumam atrapalhar a comunicação em sala de aula: 1. Ruído de fundo (Background Noise): sons indesejados presentes no ambiente que não seja o sinal de fala de interesse. Podem vir de fontes externas (tráfego, obras) ou internas (ar condicionado, conversas paralelas). O ruído de fundo age como um agente mascarador do sinal de fala, tornando mais difícil para os alunos – especialmente aqueles com perdas auditivas, transtornos de processamento auditivo ou de atenção – discriminar os fonemas e compreender a mensagem (Dreossi; Momensohn-Santos, 2005). 2. Reverberação excessiva: é o prolongamento do som devido a múltiplas reflexões nas superfícies da sala. Um Tempo de Reverberação (TR) muito longo faz com que as sílabas da fala se sobreponham, “embaçando” os sons e reduzindo a clareza. Este efeito é particularmente prejudicial para a inteligibilidade das consoantes, que são cruciais para o significado das palavras (Pereira; Resende, 2019). Acústica Escolar e Percepção da Fala4 TÓPICO PsicoacústicaUNIDADE 2 57PsicoacústicaUNIDADE 2 4.2 A importância da relação Sinal/Ruído (S/R) A relação sinal/ruído (S/R) é um dos parâmetros mais críticos para a inteligibilidade da fala. Ela representa a diferença, em decibéis (dB), entre o nível do sinal de fala desejado (a voz do professor) e o nível do ruído de fundo no local onde o aluno está. • Uma S/R positiva (ex: +15 dB) indica que a fala é 15 dB mais intensa que o ruído, o que é uma condição favorável. • Uma S/R negativa ou próxima de zero indica que o ruído é igual ou mais intenso que a fala, tornando a compreensão extremamente difícil (Mazzochi; Aita, 2013). Para ambientes de aprendizado, especialmente para crianças, a voz do professor deve chegar ao aluno pelo menos 15 dB mais forte que o ruído de fundo, ou seja, a Relação Sinal/Ruído seja de, no mínimo, +15 dB (Pereira; Resende, 2019). Relações S/R ainda maiores podem ser necessárias para casos de crianças com alguma dificuldade auditiva. Uma acústica ruim impacta diretamente a percepção, a compreensão e, por consequência, o aprendizado, gerando fadiga, distração e menor rendimento acadêmico. 4.3 Normas e estratégias de melhoria Existem normas técnicas, como a ABNT NBR 10152, que estabelecem critérios acústicos para ambientes escolares, visando garantir condições adequadas para o aprendizado (ABNT NBR 10152, 2017). O controle do ruído diretamente na fonte (uso de equipamentos silenciosos), o isolamento da sala, e o tratamento acústico interno com o uso de materiais absorventes (forros, painéis, carpetes) para reduzir a reverberação e difusores para espalhar melhor o som, são opções para melhorar a acústica nesses ambientes. A atenção à acústica escolar é um investimento direto na qualidade da educação. 58 O Fenômeno do “Missing Fundamental” (Fundamental Fantasma): O Cérebro Detetive! Prepare-se para um dos fenômenos psicoacústicos que eu, particularmente, acho mais incrível e que realmente nos mostra o quão sofisticado é o nosso processamento auditivo: o fenômeno do “missing fundamental”, que a gente também pode chamar de fundamental fantasma. Sabe do que se trata? É a capacidade que o nosso sistema auditivo tem de perceber a tonalidade (o pitch, lembra? Aquilo que nos diz se um som é grave ou agudo) correspondente à frequência fundamental de um som complexo periódico, mesmo quando essa mesmíssima componente da frequência fundamental está fisicamente ausente do espectro sonoro que chega aos nossos ouvidos, ou quando a sua intensidade é tão baixinha que mal faria cócegas na nossa cóclea! Deixa eu te dar um exemplo para ficar mais claro. Imagine um som que é composto por uma série de harmônicos, digamos, 200 Hz, 300 Hz, 400 Hz e 500 Hz. Se você parar para pensar, essas frequências são, respectivamente, o segundo, o terceiro, o quarto e o quinto harmônico de uma frequência fundamental de 100 Hz (já que 200 = 2x100, 300 = 3x100, e assim por diante). O mais surpreendente é que, mesmo que a energia acústica em 100 Hz seja praticamente inexistente ou totalmente ausente no estímulo sonoro original que alcança nossos tímpanos, o nosso cérebro, esse detetive incrível, “preenche a lacuna” e nós percebemos a tonalidade do som como sendo a de 100 Hz! É como se o cérebro dissesse: “Hmm, se eu tenho esses harmônicos aqui, espaçados dessa forma, a fundamental deveria ser esta aqui!”. Este fenômeno não é só uma curiosidade de laboratório, não! Para a nossa percepção da tonalidade de muitas fontes sonoras que encontramos no nosso dia a dia, ele tem uma importância enorme! A voz humana, por exemplo, especialmente quando a gente ouve através de sistemas com uma banda de frequência mais limitada, como o telefone (que, historicamente, costumava cortar ou atenuar bastante as frequências mais baixas), ainda assim tem sua tonalidade fundamental (o “tom” da voz da pessoa) percebida com bastante clareza, graças a esse mecanismo. O que o fenômeno do fundamental fantasma nos sugere de forma muito forte é que o nosso cérebro não depende exclusivamente da presença física da F0 (frequência fundamental) para determinar a tonalidade de um som. Em vez disso, ele parece realizar uma análise muito mais sofisticada do padrão de espaçamento e da relação entre os harmônicos que estão presentes no espectro para, a partir daí, inferir qual seria a frequência fundamental subjacente. Este é um exemplo absolutamente fantástico de como a nossa percepção auditiva não é um simples registro passivo do estímulo físico que nos chega, mas sim um processo ativo, inteligente e construtivo! Não é demais? Fonte: o autor (2025). SAIBA MAIS PsicoacústicaUNIDADE 2 59 “Ouvir não é apenas um processo físico de captação de ondas sonoras, mas uma complexa construção mental que dá significado ao nosso mundo acústico.” Fonte: o autor (2025). Que tal a gente parar um minutinho para pensar sobre essa frase? Ela resume bem muito do que estamos conversando nesta unidade, não acha? Dedique um instante agora para refletir sobre como a sua própria percepção auditiva – essa “construção mental”– molda a sua interação com o mundo ao seu redor e com as pessoas com quem você se comunica todos os dias. Quais são os sons que lhe trazem sensações de conforto, de prazer, ou que despertam boas memórias? Quais são aqueles sons que, ao contrário, o colocam em estado de alerta, causam desconforto, ou até mesmo irritação? E quantos outros sons, em meio à verdadeira “sinfonia” (ou, às vezes, cacofonia!) da vida moderna, são simplesmente filtrados, ignorados ou processados de forma quase inconsciente pelo seu cérebro? Agora, leve essa reflexão um passo adiante. Como o conhecimento mais aprofundado da psicoacústica, que explora justamente essa “construção mental” da audição, poderá torná-lo(a) um(a) fonoaudiólogo(a) mais empático(a), mais perspicaz e, consequentemente, mais eficaz na sua capacidade de compreender as diversas e singulares experiências auditivas e comunicativas de seus futuros pacientes? Pense em como isso pode transformar a sua escuta clínica e a sua abordagem terapêutica. É algo para se levar para a vida profissional, com certeza! REFLITA PsicoacústicaUNIDADE 2 60 E assim, chegamos ao final da nossa Unidade II, dedicada a esse campo tão rico e revelador que é a Psicoacústica! Espero que você tenha conseguido aprofundar sua compreensão sobre o universo do som, percebendo que ele transcende, e muito, suas características puramente físicas. O convite aqui foi para que você explorasse a fascinante dimensão da percepção auditiva humana, entendendo que o ato de ouvir é muito mais do que a simples e passiva detecção de vibrações mecânicas que chegam aos nossos ouvidos. É um processo eminentemente ativo, uma sofisticada e contínua construção de significado, que é orquestrada pelo nosso sistema auditivo em uma íntima e complexa colaboração com o nosso cérebro. Nós desvendamos juntos os pilares conceituais da psicoacústica. Iniciamos pela sua definição e, em seguida, exploramos como nós, seres humanos, percebemos os atributos sonoros que são fundamentais para nossa experiência auditiva: a sonoridade, a tonalidade e o timbre, a “identidade” a cada som que ouvimos. Tivemos um olhar especial para a voz. Analisamos também a relevância histórica e conceitual da Lei de Weber-Fechner e você foi apresentado(a) aos métodos psicofísicos clássicos, ferramentas indispensáveis para a investigação científica dos fenômenos perceptuais auditivos. Um ponto crucial da nossa conversa foi enfatizar a intrínseca e vasta aplicabilidade dos princípios da acústica e da psicoacústica nas diversas áreas de atuação que compõem a Fonoaudiologia. Vimos como esses conhecimentos são vitais para o embasamento do diagnóstico audiológico, para o planejamento e a execução eficaz da terapia da voz e da fala, e para uma compreensão mais aprofundada e precisa dos mecanismos que estão subjacentes tanto à percepção da fala quanto ao desenvolvimento da linguagem. Nós também revisitamos, agora sob a lente da percepção, os principais fenômenos ondulatórios, compreendendo como essas interações das ondas sonoras com o meio ambiente e entre si acabam por moldar as características dos estímulos sonoros que efetivamente alcançam os nossos ouvidos. Por fim, dedicamos uma atenção especial à importância crítica da acústica de ambientes, com um foco particular nas salas de aula, ressaltando o papel central da relação sinal/ruído para uma comunicação eficaz. Espero que o conteúdo apresentado nesta unidade tenha não apenas expandido o seu repertório teórico, mas também e principalmente, que tenha aguçado ainda mais a sua percepção para a complexidade e para a beleza da audição humana. O fonoaudiólogo que entende a psicoacústica de forma sólida e integrada está muito melhor preparado para interpretar as queixas e as necessidades de seus pacientes com precisão e, acima de tudo, humanidade. Que esta unidade continue a inspirar sua jornada de aprendizado! CONSIDERAÇÕES FINAIS PsicoacústicaUNIDADE 2 61 LEITURA COMPLEMENTAR Para expandir ainda mais os seus conhecimentos sobre a aplicação da psicoacústica e a importância da acústica ambiental, especialmente em contextos educacionais que são tão caros à nossa área. Se a sua curiosidade foi aguçada, tenho uma sugestão de leitura que considero bastante enriquecedora: O Ruído e Sua Interferência Sobre Estudantes em Uma Sala de Aula: Revisão de Literatura Este artigo de revisão, publicado em um periódico nacional de grande relevância para a Fonoaudiologia, discute de forma aprofundada e bem referenciada a interferência que o ruído pode causar no ambiente escolar. Ele aborda o impacto dessa exposição sobre os estudantes e sobre as diversas atividades educacionais. Acredito que ele complementa de forma excelente a nossa discussão sobre a acústica de salas de aula e a importância da relação sinal/ruído, trazendo uma perspectiva bem fundamentada e com foco na realidade brasileira. Fonte: DREOSSI, R. C. F.; MOMENSOHN-SANTOS, T. O ruído e sua interferência sobre estudantes em uma sala de aula: revisão de literatura. Pró-Fono Revista de Atualização Científica, Barueri (SP), v. 17, n. 2, p. 251-258, maio-ago. 2005. Disponível em: https://www.scielo.br/j/pfono/a/7yXJSScQJzXjwjn79PPd3Fm/?format=pdf&lang=pt. Acesso em: 17 maio 2025. Acredito que este texto fornecerá a você uma visão ainda mais ampla e detalhada sobre as consequências da exposição ao ruído em ambientes de aprendizado, reforçando a importância do nosso papel como fonoaudiólogos na promoção de ambientes sonoramente mais saudáveis e propícios ao desenvolvimento. PsicoacústicaUNIDADE 2 https://www.scielo.br/j/pfono/a/7yXJSScQJzXjwjn79PPd3Fm/?format=pdf&lang=pt https://www.scielo.br/j/pfono/a/7yXJSScQJzXjwjn79PPd3Fm/?format=pdf&lang=pt 62 MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO • Título: An Introduction To The Psychology of Hearing • Autor: Brian C. J. Moore • Editora: Academic Press. • Ano: 2013. • Sinopse: O estudo aprofundado da psicoacústica é absolutamente essencial para a formação de fonoaudiólogos, pois ele fornece a base científica para que possamos entender como os sons são efetivamente percebidos e processados pelo sistema auditivo humano. Obras de referência como a de Brian C.J. Moore (ou equivalentes) exploram com grande detalhe e rigor científico os conceitos de sonoridade, tonalidade, timbre, os fenômenos de mascaramento, a localização sonora, a percepção da fala e os métodos psicofísicos para a sua medição. Mais importante ainda, esses textos estabelecem as conexões cruciais entre esses aspectos perceptuais, a fisiologia do sistema auditivo e a prática clínica audiológica. É um tipo de leitura fundamental para quem deseja uma compreensão verdadeiramente profunda dos complexos mecanismos que regem a nossa percepção auditiva. VÍDEO • Título: O Que é uma Ilusão Sonora? - Tom de Shepard • Ano: 2021 • Sinopse: Neste vídeo do canal “Detona Física”, o apresentador explora de forma didática e com exemplos práticos o famoso Paradoxo de Shepard. O material explica como essa incrível ilusão auditiva, que cria a sensação de um som que sobe ou desce infinitamente, é construída a partir da sobreposição de ondas sonoras. É uma excelente demonstração de como os princípios da psicoacústica podem ser usados para “enganar” nosso cérebro e como são aplicados em trilhas sonoras para criar tensão, como nos filmes de Christopher Nolan. • Link: http://www.youtube.com/watch?v=NZlEoiu52XU PsicoacústicaUNIDADE 2 http://www.youtube.com/watch?v=NZlEoiu52XU http://www.youtube.com/watch?v=NZlEoiu52XU 63 WEB • Viagem ao mundo da audição: trata-se de um recurso educativo online de altíssima qualidade, desenvolvido por uma equipe de especialistas e pesquisadores na área da audição. O site oferece um vasto e detalhado conteúdo sobre todos os aspectos da audição, incluindo seções muito bem elaboradas sobre as propriedades do som, a anatomia e a fisiologia da orelha e, o que é especialmente relevante para esta nossa unidade, sobre psicoacústica. Omaterial é rico em ilustrações, animações interativas e explicações claras e didáticas. É, sem dúvida, um excelente recurso para você complementar e aprofundar seus estudos de forma dinâmica e visual. • Link do site: https://www.cochlea.eu/pt/accueil-po/ PsicoacústicaUNIDADE 2 https://www.cochlea.eu/po https://www.cochlea.eu/pt/accueil-po/ 64 REFERÊNCIAS ABNT NBR 10152. Acústica – Níveis de pressão sonora em ambientes internos a edificações. Rio de Janeiro: ABNT, 2017. Disponível em: http://www2.uesb.br/biblioteca/ wp-content/uploads/2022/03/ABNT-NBR10152-AC%C3%9ASTICA-N%C3%8DVEIS- -DE-PRESS%C3%83O-SONORA-EM-AMBIENTES-INTERNOS-E-EDIFICA%C3%87%- C3%95ES.pdf. Acesso em: 17 maio 2025. BOÉCHAT, Edilene Marchini et al. Tratado de audiologia. 2. ed. Rio de Janeiro: Guana- bara Koogan, 2015. BURKERT, Janaína Fernandes de Medeiros. Leis psicofísicas. Universidade Federal do Rio Grande, s. d. Disponível em: https://www.repositorio.furg.br/bitstream/hand- le/1/9440/5%20PSICOF%C3%8DSICA1.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 17 maio 2025. COOPER, Michael. 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Objetivos da Aprendizagem • Descrever os princípios da bioacústica funcional auditiva, incluindo a faixa de frequências e intensidades que a audição humana é capaz de perceber. • Explicar os mecanismos biofísicos que regem o funcionamento das orelhas externa e média, como a ressonância do conduto auditivo, a biomecânica da cadeia ossicular e o fundamental casamento de impedâncias. • Compreender os aspectos biofísicos que fundamentam os testes de imitância acústica, uma ferramenta crucial no seu diagnóstico clínico. • Detalhar os processos de hidráulica coclear e de transdução mecano-elétrica que ocorrem na orelha interna, transformando a energia mecânica em impulso nervoso. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 68 Olá! Que satisfação ter você aqui para mais uma etapa da nossa jornada. Depois de explorarmos a física do som e a forma como o nosso cérebro o percebe na psicoacústica, chegou a hora de uma aventura que eu, particularmente, acho espetacular: vamos fazer uma viagem para dentro do nosso aparelho auditivo! Bem-vindo(a) à unidade III: biofísica da audição. Se você já se perguntou como uma simples vibração no ar – seja ela a voz de alguém, uma nota musical ou o barulho de uma folha caindo – se transforma em tudo o que nós “ouvimos”, com toda a sua riqueza de detalhes, emoções e significados, é aqui que você encontrará as respostas. Nesta unidade, vamos atuar quase como engenheiros e biólogos, investigando a “máquina” incrível que é o nosso sistema auditivo. Nosso ponto de partida será a bioacústica funcional, onde vamos entender os limites da nossa percepção: qual a faixa de frequências e intensidades que o ouvido humano consegue captar? Em seguida, vamos dissecar, de forma figurada, claro, as bases biofísicas da nossa audição. Começaremos pela orelha externa, entendendo como ela funciona como um funil e ressoador. Depois, adentraremos a fascinante orelha média, desvendando a biomecânica genial da membrana timpânica e da cadeia ossicular, e o “truque” de engenharia da natureza conhecido como casamento de impedâncias – um mecanismo crucial para que o som consiga passar do meio aéreo para o meio líquido da orelha interna. Falando em orelha média, você verá como os princípios biofísicos que a regem são a base para um dos exames mais importantes da sua futura prática clínica: a imitanciometria. Vamos entender o que realmente estamos medindo quando realizamos esse procedimento. E, para o grand finale, chegaremos à orelha interna, o verdadeiro “santo dos santos” da audição. Lá, vamos explorar a hidráulica da cóclea, as famosas ondas viajantes, e o processo mágico da transdução mecano-elétrica, onde as células ciliadas, verdadeiras heroínas microscópicas, transformam o movimento mecânico em impulsos elétricos que o nosso cérebro finalmente pode interpretar como som. Prepare-se! Esta unidade é um mergulho profundo nos mecanismos que nos permitem interagir com o mundo sonoro. É uma oportunidade única de aliar os conhecimentos de física que você já adquiriu com a biologia e a fisiologia do corpo humano. Tenho certeza de que, ao final desta unidade, sua admiração pela complexidade e pela perfeição do nosso sistema auditivo será ainda maior. Vamos juntos nessa? INTRODUÇÃO Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 69 Para começarmos a nossa viagem pela biofísica da audição, é fundamental estabelecermos o nosso “mapa do território”. Ou seja, precisamos entender quais são os limites e as capacidades do sistema que estamos prestes a explorar. A bioacústica funcional auditiva é justamente o campo que estuda as características do som que são relevantes para o sistema auditivo de um ser vivo, e a psicoacústica, como vimos, nos ajuda a compreender como essas características são percebidas. Vamos, então, definir os contornos da nossa percepção auditiva. FIGURA 1 - FAIXA PERCEPTIVA DE FREQUÊNCIA DA AUDIÇÃO HUMANA Fonte: Shutterstock ID: 717565138 Bioacústica e Psicoacústica da Audição Humana1 TÓPICO Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 70 Como você já viu na Unidade I, a frequência de uma onda sonora está diretamente relacionada à nossa percepção de altura tonal (se um som é grave ou agudo). No entanto, o nosso sistema auditivo não é capaz de perceber todas as frequências existentes. Existe uma faixa específica na qual ele opera. Para um ser humano jovem e com audição saudável, essa faixa de frequências audíveis se estende, aproximadamente, de 20 Hertz (Hz) a 20.000 Hertz (Hz), ou 20 quilo-hertz (kHz) (Fin, 2022). • Infrassons: sons com frequências abaixo de 20 Hz são chamados de infrassons. Nós não conseguimos ouvi-los conscientemente, mas alguns animais, como elefantes e baleias, utilizam essas frequências para se comunicar a longas distâncias. • Ultrassons: sons com frequências acima de 20.000 Hz são os ultrassons. Novamente, estão fora da nossa capacidade de percepção, mas são amplamente utilizados por animais como morcegos e golfinhos para ecolocalização, e pela tecnologia em aplicações médicas (como a ultrassonografia) e industriais. É importante que você saiba que essa faixa não é fixa para a vida toda. Com o envelhecimento natural (processo conhecido como presbiacusia) ou devido a exposições ao ruído, ou a outros agentes agressores, é muito comum que a sensibilidade para as frequências mais altas seja a primeira a diminuir. A faixa de frequências mais importante para a compreensão da fala humana situa-se, de forma geral, entre 300 Hz e 4.000 Hz (Boéchat et al., 2015). Essa mesma faixa é crucial para a nossa própria produção vocal. A frequência fundamental da voz humana, por exemplo, varia desde cerca de 80 Hz para vozes masculinas graves até mais de 1.000 Hz para vozes femininas ou infantis agudas, mas os harmônicos que definem o timbre e a clareza da voz se espalham por toda essa região perceptiva. 1.1 Determinação do nível de audição Além da frequência, a intensidade é outra grandeza fundamental. Para que um som seja ouvido, ele precisa ter energia suficiente para estimular nosso sistema auditivo. A menor intensidade sonora que uma pessoa consegue detectar em uma determinada frequência é o que chamamos de limiar de audibilidade absoluto. Esse limiar não é o mesmo para todas as frequências. Nossa maior sensibilidade auditiva (ou seja, onde os limiares são mais baixos) ocorre na faixa de frequências médias, aproximadamente entre1.000 Hz e 4.000 Hz (Guyton; Hall, 2017). Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 71 Na prática clínica, a determinação do nível de audição é feita principalmente através da audiometria tonal liminar, aquele exame que você já conheceu na introdução à psicoacústica. Nesse exame, o objetivo é encontrar os limiares de audibilidade do paciente para diferentes frequências. Os resultados são plotados em um gráfico, o audiograma, que utiliza uma unidade de medida específica: o decibel nível de audição (dBNA) ou, em inglês, decibel hearing Level (dBHL) (Russo; Santos, 2012). Mas o que é o dBNA? Ele é uma escala relativa, criada para facilitar a interpretação clínica. O valor de 0 dBNA em cada frequência no audiograma não significa ausência de som; ele representa a intensidade sonora média que um grupo de adultos jovens com audição normal precisa para apenas detectar aquele som. Ou seja, é uma “normalização” dos limiares. Se um paciente tem um limiar de 40 dBNA, isso significa que ele precisa de 40 decibéis a mais de intensidade do que uma pessoa com audição normal para começar a ouvir aquela frequência. Essa escala é muito mais prática do que usar o decibel Nível de Pressão Sonora (dBNPS ou dBSPL), que é uma medida física absoluta, pois com o dBNA, qualquer valor acima de um certo limite (geralmente 20-25 dBNA) já indica algum grau de perda auditiva (Boéchat et al., 2015). Essa combinação de bioacústica (estudo das características do som relevantes para a biologia) com a psicoacústica (estudo da percepção) é o que nos permite, como fonoaudiólogos, quantificar e qualificar a capacidade auditiva de um indivíduo de forma significativa. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 72 Agora que já definimos o “mapa” da nossa audição, vamos começar nossa viagem pelas estruturas anatômicas, sempre com um olhar biofísico. Nosso objetivo aqui é entender como o som que está no ambiente é captado e preparado para a etapa mais complexa do processamento, que ocorre na orelha interna. A orelha externa e a orelha média funcionam como um sistema mecânico incrivelmente engenhoso e eficiente. 2.1 Orelha externa: o funil e o ressoador A orelha externa é composta pelo pavilhão auricular (a parte que vemos do lado de fora da cabeça) e pelo meato acústico externo (ou conduto auditivo). As suas funções biofísicas são primordiais: 1. Função de coleta: o pavilhão auricular, com suas curvas e conchas, funciona como um funil, coletando as ondas sonoras que vêm do ambiente e direcionando-as para a entrada do meato acústico (Musiek; Baran, 2016). 2. Função de localização: a forma assimétrica do pavilhão ajuda na localização da fonte sonora, especialmente no plano vertical (para sabermos se um som vem de cima, de baixo, da frente ou de trás). Ele modifica o espectro do som de maneira sutil, dependendo da direção de onde ele vem, e o cérebro aprende a interpretar essas modificações (Guyton; Hall, 2017). Bases Biofísicas da Audição2 TÓPICO Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 73 3. Função de ressonância: esta é uma das funções biofísicas mais importantes da orelha externa! O meato acústico externo, por suas características físicas, funciona como um tubo fechado em uma das extremidades (a extremidade interna, fechada pela membrana timpânica). Como todo tubo fechado, ele possui uma frequência de ressonância natural, que é determinada pelo seu comprimento (em um adulto, cerca de 2,5 cm). Essa ressonância ocorre em uma frequência em torno de 2.500 a 3.000 Hz. O resultado prático disso é que os sons nessa faixa de frequência são amplificados em cerca de 10 a 15 dB quando chegam à membrana timpânica (Boéchat et al., 2015). É como se a orelha externa desse um “empurrãozinho” extra justamente em uma faixa de frequências muito importante para a inteligibilidade dos sons da fala, especialmente as consoantes, e também para a percepção do “brilho” da voz. 2.2 Orelha média: a engenharia do casamento de impedâncias Após viajar pelo meato acústico, a onda sonora chega à membrana timpânica, que marca o início da orelha média. A orelha média é uma cavidade preenchida por ar que abriga a cadeia ossicular – o famoso trio formado por martelo, bigorna e estribo. A principal e mais genial função biofísica da orelha média é resolver um grande problema: a passagem da energia sonora do ar (um meio de baixa impedância) para o líquido da cóclea (um meio de alta impedância). Se o som tentasse passar diretamente do ar para o líquido, cerca de 99,9% de sua energia seria refletida, e nós mal conseguiríamos ouvir (Guyton; Hall, 2017). É aí que entra o mecanismo de casamento de impedâncias. A orelha média supera essa diferença de impedância através de dois mecanismos principais: 1. A diferença de área entre a membrana timpânica e a janela oval: a área da membrana timpânica que vibra efetivamente é muito maior (cerca de 17 vezes maior) do que a área da platina (a base) do estribo, que se encaixa na janela oval da cóclea. Ao concentrar a força que atua na grande área do tímpano em uma área muito menor na janela oval, a pressão (que é força dividida por área) é amplificada significativamente (Musiek; Baran, 2016). Imagine tentar furar algo com a ponta do dedo versus a ponta de um prego: a mesma força aplicada em uma área menor gera uma pressão muito maior. 2. O efeito de alavanca da cadeia ossicular: os ossículos (martelo, bigorna e estribo) não são apenas uma “ponte”, eles funcionam como um sistema de alavancas. O “braço” do martelo é um pouco mais longo que o “braço” da bigorna, o que proporciona um pequeno ganho mecânico, amplificando a força transmitida do tímpano para o estribo em cerca de 1,3 vezes (Guyton; Hall, 2017). Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 74 A combinação desses dois efeitos (diferença de área e sistema de alavanca) resulta em uma amplificação da pressão sonora da ordem de 25 a 30 dB, o que é suficiente para compensar a perda de energia que ocorreria na transição do ar para o líquido. É um verdadeiro feito da engenharia biológica! Além disso, a orelha média possui outras funções importantes: • Controle biomecânico (o feedback auditivo e a proteção): os músculos da orelha média (tensor do tímpano e estapédio), como vimos, contraem-se reflexamente em resposta a sons intensos. Isso atenua a transmissão de sons muito fortes (especialmente os de baixa frequência), protegendo a orelha interna de possíveis danos (Boéchat et al., 2015). Esse reflexo também é ativado durante a nossa própria fonação, especialmente em emissões de alta intensidade. Isso significa que, quando falamos alto ou cantamos forte, nosso próprio sistema auditivo se ajusta para modular a percepção da nossa voz, um componente essencial do feedback auditivo que nos permite controlar a produção vocal. • Função ventilatória e equilíbrio de pressão: a orelha média é conectada à parte de trás do nosso nariz (a nasofaringe) pela tuba auditiva (antigamente chamada de trompa de eustáquio). A principal função da tuba auditiva é ventilar a orelha média, permitindo que o ar entre e saia. Isso é essencial para manter a pressão do ar dentro da orelha média igual à pressão atmosférica do lado de fora. Quando esse equilíbrio de pressão é mantido, a membrana timpânica pode vibrar livremente e da forma mais eficiente possível. Sabe aquela sensação de ouvido “tampado” quando você sobe a serra ou viaja de avião? Isso acontece porque a pressão externa muda rapidamente, e a tuba auditiva ainda não conseguiu igualar a pressão interna. Ao bocejar ou engolir, você ativa os músculos que abrem a tuba auditiva, permitindo que o ar entre ou saia e a pressão se equalize, e então você ouve aquele “estouro” e a audição volta ao normal (Russo; Santos, 2012). A compreensão desses mecanismos biofísicos da orelha externa e média é, como você pode ver, a base para entendermos não só a audição normal, mas também muitas das patologias que afetam essas estruturas e os exames que utilizamos para avaliá-las.Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 75 Agora que você já entendeu a engenharia por trás da orelha média, especialmente sua função de casamento de impedâncias, fica muito mais fácil compreender a base biofísica da imitância acústica. Este é o nome que damos ao conjunto de testes que nos permite avaliar, de forma objetiva, a integridade e o funcionamento do sistema tímpano-ossicular. Na prática clínica, você ouvirá muito sobre a imitanciometria, que é o exame que realiza essas medidas. 3.1 O que é imitância acústica? A palavra “imitância” é uma combinação de outras duas: impedância e admitância. • Impedância acústica (Z): representa a oposição ou a resistência que um sistema oferece à passagem da energia sonora. Em termos simples, é o quanto a orelha média “dificulta” a entrada do som. Uma orelha média com alta impedância (por exemplo, com líquido ou com os ossículos fixos) dificulta a passagem do som (Russo; Santos, 2012). • Admitância acústica (Y): é o inverso da impedância. Representa a facilidade com que um sistema permite a passagem da energia sonora. Uma orelha média com alta admitância (por exemplo, com a membrana timpânica muito flácida ou com a cadeia ossicular desconectada) deixa o som passar com muita facilidade (Russo; Santos, 2012). Aspectos Biofísicos da Imitância Acústica3 TÓPICO Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 76 Os equipamentos modernos de imitanciometria medem, na verdade, a admitância (ou sua principal componente, a complacência), pois é tecnicamente mais fácil. No entanto, o princípio biofísico é entender esse balanço entre a oposição e a facilidade de passagem do som. 3.2 A biofísica da timpanometria A timpanometria é o principal teste da imitanciometria. Seu objetivo é avaliar a mobilidade do sistema tímpano-ossicular em resposta a variações de pressão no meato acústico externo. E como isso funciona na prática? 1. Uma pequena sonda é inserida e vedada no meato acústico do paciente. 2. Essa sonda tem três “funções”: • Ela emite um tom de prova de baixa frequência (geralmente 226 Hz para adultos). • Ela possui um microfone que capta o quanto desse som foi refletido pela membrana timpânica. • Ela possui uma pequena bomba de ar que varia a pressão dentro do meato acústico, de positiva (+200 daPa) para negativa (-400 daPa). O princípio biofísico é o seguinte: o sistema tímpano-ossicular transmite a energia sonora de forma mais eficiente (ou seja, tem a maior admitância e a menor impedância) quando a pressão do ar no meato acústico externo é exatamente igual à pressão do ar na cavidade da orelha média. Nessa condição de equilíbrio, a membrana timpânica está em sua posição mais “confortável” e pode vibrar com máxima liberdade (Boéchat et al., 2015). Quando a gente introduz uma pressão positiva ou negativa no meato, a membrana timpânica é “empurrada” para dentro ou “puxada” para fora de sua posição de repouso. Isso a torna mais rígida, aumentando a impedância do sistema. Uma membrana mais rígida reflete mais som de volta para a sonda e transmite menos som para a orelha interna. O resultado do teste é um gráfico chamado timpanograma, que mostra a admitância (no eixo Y) em função da variação de pressão (no eixo X). Um timpanograma normal (Tipo A) tem a forma de um pico, indicando que a máxima admitância (pico da curva) ocorre quando a pressão no meato é de 0 daPa, o que significa que a pressão na orelha média está normal e igual à atmosférica, e que o sistema tímpano-ossicular está se movendo adequadamente. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 77 Variações na forma, na altura do pico e na posição desse pico no gráfico nos dão pistas valiosas sobre diversas condições patológicas da orelha média, como presença de líquido, disfunção da tuba auditiva, perfuração timpânica ou problemas na cadeia ossicular (Russo; Santos, 2012). 3.3 A biofísica do reflexo acústico O outro teste fundamental da imitanciometria é a pesquisa do reflexo acústico. Como já vimos, trata-se de uma contração muscular involuntária em resposta a um som de alta intensidade. A biofísica por trás do teste é que essa contração, especialmente do músculo estapédio, aumenta a rigidez da cadeia ossicular. Esse aumento de rigidez, por sua vez, diminui a admitância (e aumenta a impedância) da orelha média (Musiek; Baran, 2016). O equipamento de imitanciometria é capaz de detectar essa pequena mudança na admitância da orelha média quando o reflexo é desencadeado. Assim, para testar o reflexo, o aparelho emite sons intensos em diferentes frequências e detecta se ocorre ou não a mudança na admitância. FIGURA 2 - TIMPANOMETRIA Fonte: SHUTTERSTOCK ID: 1684769692 Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 78 O limiar do reflexo acústico é a menor intensidade sonora capaz de provocar essa mudança detectável. A presença ou ausência do reflexo e o nível de seu limiar nos dão informações importantes não apenas sobre a orelha média, mas sobre toda a via neural envolvida no arco-reflexo, desde a cóclea até o tronco encefálico e o nervo facial (Boéchat et al., 2015). Portanto, a imitanciometria é uma ferramenta diagnóstica poderosa porque ela nos permite “sondar” a condição biofísica da orelha média de forma objetiva, sem depender da resposta do paciente. Ela é um exemplo perfeito de como a aplicação de princípios da física e da biofísica pode nos fornecer informações clínicas de imenso valor. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 79 FIGURA 3 - ANATOMIA DA CÓCLEA Fonte: SHUTTERSTOCK ID: 97755611 Hidráulica Coclear e Transdução Auditiva4 TÓPICO Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 80 Chegamos agora à etapa final e, talvez, mais fascinante da nossa viagem pela biofísica da audição: a orelha interna. Se a orelha externa e a média funcionaram como um sistema mecânico para captar e amplificar o som, a orelha interna é onde a verdadeira “mágica” acontece. É aqui que a energia mecânica da vibração sonora é convertida em impulsos elétricos que o nosso cérebro finalmente pode interpretar. Vamos entender como funciona esse processo de transdução mecano-elétrica. 4.1 Hidráulica da audição: a cóclea e a onda viajante A principal estrutura da orelha interna responsável pela audição é a cóclea, um órgão em forma de concha de caracol. A cóclea não é preenchida por ar, como a orelha média, mas sim por fluidos (a perilinfa e a endolinfa). É por isso que falamos em hidráulica da audição: a energia sonora agora se propagará através de um meio líquido. Lembra do estribo, o último ossículo da orelha média? Ele se encaixa na janela oval, uma das “portas de entrada” da cóclea. Quando o estribo vibra, ele age como um pequeno pistão, empurrando e puxando a platina na janela oval. Esse movimento cria uma onda de pressão nos fluidos da cóclea. Essa onda de pressão não se espalha de qualquer maneira; ela gera uma onda que se propaga ao longo da membrana basilar, uma estrutura flexível que percorre quase toda a extensão da cóclea. Essa onda é conhecida como a onda viajante, um conceito brilhantemente descrito pelo pesquisador Georg von Békésy, que lhe rendeu o Prêmio Nobel (Békésy, 1960). 4.2 O analisador harmônico coclear e a tonotopia Aqui está uma das características mais geniais da cóclea: a membrana basilar não é uniforme. Ela é mais estreita e rígida na base da cóclea (perto da janela oval) e vai se tornando progressivamente mais larga e flexível em direção ao ápice (a “ponta” do caracol) (Pickles, 2012). Essa variação nas propriedades físicas faz com que a membrana basilar funcione como um analisador de frequências ou um analisador harmônico. A onda viajante, ao se propagar da base para o ápice, atinge um ponto de máxima amplitude de vibração em um local específico da membrana basilar, e esse local depende da frequência do som: • Sons de alta frequência (agudos) provocam uma vibração máxima na base da cóclea, onde a membrana é mais rígida e estreita. • Sons de baixa frequência (graves) viajam mais longe ao longo daa você é que encare este material com a mente aberta e com curiosidade. A fonoaudiologia é uma ciência, e a física é uma de suas ferramentas mais poderosas. Tenho certeza de que, ao final deste percurso, você terá uma visão muito mais profunda e integrada sobre o fenômeno da audição e da voz, bem como o componente biofísico presente nestes sistemas. Vamos começar? 6 SUMÁRIO Biofísica da Fonação Biofísica da Audição Psicoacústica Física Acústica e Interação do Som com o Meio 1 Física Acústica e Interação do Som com o Meio UNIDADEUNIDADE 8 PLANO DE ENSINO Tópicos de Estudos • Grandezas físicas e natureza da onda sonora; • Tipos de ondas sonoras, ruídos e seus efeitos; • Ruídos usados em audiologia: efeitos do ruído no organismo; • Psicoacústica na avaliação auditiva. Objetivos da Aprendizagem • Conceituar e contextualizar aquelas grandezas físicas que são o “DNA” do som, bem como compreender a real natureza de uma onda sonora. • Entender os diferentes tipos de ondas sonoras, como é possível representar graficamente essas ondas e como funcionam os processos de medição do som e do ruído. • Identificar diversas fontes sonoras, descrever o fenômeno da ressonância – tão crucial para a voz – e a função dos filtros acústicos. • Definir ruído, seus tipos mais relevantes para a audiologia, os métodos para sua medição e controle, e, fundamentalmente, discutir seus efeitos sobre a audição e o organismo. • Reconhecer a importância da psicoacústica e sua aplicação nos principais métodos diagnósticos que farão parte do seu cotidiano profissional, como a audiometria, a imitanciometria e a decibelimetria. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 9 INTRODUÇÃO Olá! Que satisfação ter você aqui para iniciarmos nossa jornada pela Física Acústica Aplicada à Fonoaudiologia com esta Unidade I. O som, esse fenômeno tão presente em cada instante de nossas vidas, muitas vezes nos envolve sem que paremos para refletir sobre sua complexa essência. Você já se pegou pensando como algo que sequer podemos tocar consegue carregar oceanos de informação, despertar um turbilhão de emoções e, o que é mais empolgante para nós, ser uma ferramenta de trabalho tão fundamental e transformadora na sua futura profissão? Desde a melodia quase imperceptível de uma brisa até a riqueza e a complexidade da fala humana ou a energia contagiante de uma música que nos emociona, o som é uma constante. Para você, que escolheu a Fonoaudiologia, desvendar a física que rege esse universo é muito mais do que uma simples etapa acadêmica; é como receber as chaves para um entendimento mais profundo da audição, da produção da voz, dos desafios da comunicação e das tecnologias que vêm para somar e transformar vidas. Nesta primeira unidade, nosso roteiro nos conduzirá a desvendar alguns dos mistérios da acústica. Começaremos explorando as grandezas físicas que são a “impressão digital” de uma onda sonora e investigando suas características da sua natureza. Em seguida, navegaremos pelos diferentes tipos de ondas, descobriremos como podemos “traduzir” o som para o papel ou para a tela de um computador, e aprenderemos como medir o som e o ruído que nos cercam. Nossa conversa se estenderá às fontes geradoras de som, ao intrigante e vital fenômeno da ressonância – essencial para nossa voz e audição, como você logo verá – e também ao importante papel dos filtros acústicos. E o ruído? Ah, o ruído! Esse personagem muitas vezes barulhento e incômodo, mas cujo entendimento é, para nós, absolutamente crucial. Vamos conceituá-lo, aprender sobre seus métodos de medição e estratégias de controle e, de forma central, analisar seus potenciais efeitos sobre nossa audição e bem-estar geral. Conheceremos também os tipos de ruídos que se tornam, eles mesmos, ferramentas valiosas nos diagnósticos audiológicos. Para arrematar esta etapa inicial da nossa exploração, faremos uma introdução ao campo da psicoacústica. Um nome talvez novo para você? Trata-se da área do conhecimento que estuda como nós, seres humanos, percebemos os sons. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 10 Veremos como seus princípios são a base de exames diagnósticos essenciais que, em breve, se tornarão parte da sua prática profissional diária, como a audiometria, a imitanciometria e a decibelimetria. Então prepare sua curiosidade e sua mente para o novo! O convite é para uma imersão em conceitos que irão, certamente, refinar sua percepção sobre o universo sonoro e fornecer um alicerce científico robusto e indispensável para sua futura atuação clínica. Tenho a convicção de que, ao final desta unidade, sua forma de “ver” – ou melhor, de “ouvir” – o mundo será ainda mais rica e informada. Vamos começar? Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 11 Para darmos o pontapé inicial em nossa exploração do som, esse fenômeno que, como você sabe, nos acompanha em cada momento, é fundamental primeiro entendermos suas características mais básicas e a maneira como ele “viaja” pelos ambientes. O som, em sua natureza mais fundamental, é uma onda que classificamos como mecânica do tipo longitudinal. O som se propaga através dos gases, líquidos e sólidos, e é detectado pelo sistema auditivo. E o que isso quer dizer na prática? Basicamente, ele precisa de um meio material para se propagar – seja esse meio um sólido, um líquido ou um gás, como o ar que respiramos. Sem esse “caminho”, como aconteceria no vácuo do espaço sideral, o som simplesmente não consegue se manifestar. 1.1 Natureza da onda sonora Onda Mecânica: perturbação sonora que se propaga em um meio físico, como o ar, a água ou um material sólido. O som não pode viajar no vácuo, pois a energia sonora é transmitida pela vibração das partículas desse meio. Imagine uma fileira de dominós caindo: a energia se move de um para o outro, mas só porque eles estão ali para transmitir essa energia. Além de ser uma onda mecânica, o som possui outra característica essencial: ele é uma onda do tipo longitudinal. Permita-me detalhar um pouco mais: o termo “mecânica” se justifica, como vimos, pela necessidade de as partículas do meio vibrarem para que a energia sonora seja transportada. Já o termo “longitudinal” nos diz algo sobre a direção dessa vibração: as partículas do meio vibram para frente e para trás na mesma direção em que a onda está avançando. Grandezas Físicas e Natureza da Onda Sonora1 TÓPICO 1 Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 12 Uma boa analogia é pensar em uma mola esticada: ao comprimir uma das pontas e soltá-la, você observará uma compressão se deslocando ao longo da mola, na mesma direção do seu empurrão. Com o som no ar é parecido: uma fonte sonora faz as moléculas de ar vibrarem, criando regiões onde elas ficam mais “juntinhas” e a pressão aumenta (as compressões) e regiões onde elas ficam mais “espaçadas” e a pressão diminui (as rarefações). São essas alternâncias de compressão e rarefação que se propagam e chegam aos nossos ouvidos como som. É importante também que você saiba que as ondas sonoras, em geral, são tridimensionais. Isso significa que, a partir da fonte que as origina, elas tendem a se espalhar em todas as direções do espaço, como se fossem frentes de onda esféricas se expandindo. 1.2 Grandezas físicas da onda sonora Para que possamos descrever, medir e entender o som de uma forma mais precisa e objetiva, a física nos presenteia com um conjunto de grandezas. Vamos conhecer agora aquelas que são mais cruciais para o nosso estudo da acústica? • Frequência (f): você certamente já percebeu que alguns sons nos parecem mais “finos” ou agudos (como o canto de um passarinho) e outros mais “grossos” ou graves (como o som de um trovão). Essa qualidade do som, que chamamos de altura tonal, está diretamente ligada à sua frequência. A frequência de uma onda sonora nada mais é do que o número de ciclos completosmembrana e provocam uma vibração máxima no ápice da cóclea, onde ela é mais flexível e larga. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 81 Essa organização espacial das frequências ao longo da cóclea é chamada de tonotopia. É como se a cóclea tivesse um “teclado de piano” desenrolado, com as notas mais agudas em uma ponta e as mais graves na outra. Essa organização tonotópica é preservada ao longo de toda a via auditiva até o cérebro (Guyton; Hall, 2017). É essa análise precisa que nos permite, por exemplo, perceber as sutis diferenças entre os formantes de uma vogal, que são essenciais para o reconhecimento da fala e para a percepção da qualidade de uma voz. 4.3 A transdução mecano-elétrica: o papel das células ciliadas A vibração da membrana basilar é o gatilho para o evento final e mais crucial da audição periférica. Sobre a membrana basilar repousa uma estrutura altamente especializada chamada Órgão de Corti. É no Órgão de Corti que encontramos as verdadeiras “estrelas” do show: as células ciliadas. FIGURA 4 - ÓRGÃO DE CORTI Fonte: https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/structure-organ-corti-736944172 Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 https://www.shutterstock.com/pt/image-vector/structure-organ-corti-736944172 82 Existem dois tipos de células ciliadas: • Células Ciliadas Internas (CCIs): dispostas em uma única fileira, são os principais receptores sensoriais. Elas são responsáveis por realizar a transdução mecano-elétrica, ou seja, por converter o movimento mecânico em um sinal elétrico (Musiek; Baran, 2016). • Células Ciliadas Externas (CCEs): dispostas em três ou mais fileiras, elas têm uma função diferente e fascinante. Elas atuam como um amplificador coclear. Quando estimuladas, elas têm a capacidade de se contrair e se expandir rapidamente, amplificando ativamente as vibrações da membrana basilar. Essa amplificação é o que nos dá a nossa incrível sensibilidade para sons fracos e a nossa capacidade de discriminar finamente entre diferentes frequências (Pickles, 2012). Sem a ação das CCEs, nossa audição seria cerca de 40-50 dB menos sensível! O processo de transdução acontece da seguinte forma: no topo de cada célula ciliada existem pequenos “pelos” (os estereocílios). Quando a membrana basilar vibra, esses estereocílios são “dobrados” ou defletidos. Essa deflexão mecânica abre pequenos canais iônicos na membrana da célula, permitindo que íons positivos (principalmente potássio) entrem na célula. A entrada desses íons despolariza a célula (muda sua voltagem elétrica) e provoca a liberação de neurotransmissores na sua base. Esses neurotransmissores, por sua vez, excitam as fibras do nervo auditivo que estão conectadas às células ciliadas, gerando um potencial de ação – o impulso nervoso que finalmente viajará até o cérebro para ser interpretado como som (Hudspeth, 1989). Em resumo, a orelha interna, através da hidráulica coclear, da análise de frequências tonotópica da membrana basilar e do sofisticado processo de transdução mecano-elétrico realizado pelas células ciliadas (com a preciosa ajuda da amplificação das CCEs), consegue transformar uma simples vibração mecânica em um código neural complexo e organizado, que carrega todas as informações sobre a intensidade, a frequência e o tempo do estímulo sonoro original. É a partir desse código que o nosso cérebro constrói a nossa rica e detalhada percepção do mundo acústico. É ou não é uma obra-prima da biofísica? Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 83 As Emissões Otoacústicas: O Ouvido que Também “Fala”! Você sabia que o nosso ouvido não apenas capta sons, mas também é capaz de produzir sons? Parece estranho, não é? Mas é verdade! Esses sons, gerados na orelha interna, são chamados de emissões otoacústicas (EOAs). Eles são sons de baixíssima intensidade que são produzidos na cóclea e viajam no sentido inverso, passando pela orelha média e pela membrana timpânica, até que possam ser captados por um microfone extremamente sensível inserido no meato acústico externo. E quem são as responsáveis por essa produção sonora? As nossas amigas que acabamos de conhecer: as células ciliadas externas (CCEs)! Acredita-se que as EOAs sejam um subproduto da função motora dessas células, ou seja, da sua capacidade de se contrair e se expandir para amplificar as vibrações na cóclea (o amplificador coclear). A descoberta das EOAs foi revolucionária para a audiologia, pois nos deu uma forma rápida, objetiva e não invasiva de avaliar a integridade funcional da cóclea, e mais especificamente, das células ciliadas externas. Se as CCEs estão saudáveis e funcionando bem, elas produzem emissões otoacústicas. Se elas estão danificadas (por exemplo, devido a exposição a ruído, uso de medicamentos ototóxicos ou problemas genéticos), as EOAs estarão ausentes ou reduzidas. É por isso que o teste de emissões otoacústicas, conhecido popularmente como o “teste da orelhinha”, tornou-se um procedimento padrão de triagem auditiva neonatal em maternidades de todo o mundo. Ele permite identificar, já nos primeiros dias de vida, se um bebê tem risco de apresentar uma perda auditiva de origem coclear, possibilitando um diagnóstico e uma intervenção precoces, que são cruciais para o desenvolvimento da linguagem e da comunicação da criança. Fascinante, não é? O nosso ouvido é uma máquina tão incrível que até mesmo ecoa os sons que processa! Fonte: o autor (2025). SAIBA MAIS “A Natureza Não Faz Nada em Vão.” Fonte: Aristóteles. Ao longo desta unidade, nós exploramos a incrível e complexa “engenharia” do nosso sistema auditivo. Desde a forma do pavilhão auricular, passando pelo engenhoso sistema de alavancas da orelha média que resolve o problema do casamento de impedâncias, até a organização tonotópica precisa da cóclea e o trabalho das células ciliadas. Cada detalhe, cada estrutura parece ter uma função biofísica perfeitamente ajustada para um propósito. Diante de toda essa complexidade e eficiência, o que a frase de Aristóteles lhe sugere sobre o estudo da biofísica da audição? Reflita sobre como a compreensão do “porquê” funcional de cada estrutura (sua finalidade biofísica) pode transformar a sua visão sobre as patologias auditivas. Quando uma dessas peças falha, não se trata apenas de uma “quebra”, mas da interrupção de uma função cuidadosamente desenhada. Como essa perspectiva pode enriquecer o seu raciocínio clínico na hora de interpretar um exame ou de explicar uma condição auditiva para um paciente? REFLITA Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 84 E assim, concluímos nossa detalhada exploração da unidade III: biofísica da audição. Espero que esta viagem pelo interior do nosso sistema auditivo tenha sido tão reveladora para você quanto é fascinante para mim cada vez que revisito esses conceitos. Se nas unidades anteriores nosso foco esteve no som como um fenômeno físico e em como o percebemos de forma subjetiva, aqui o nosso objetivo foi desvendar a “mágica” que acontece no meio do caminho: os processos biofísicos que tornam a audição possível. Nós iniciamos definindo os limites do nosso campo de estudo, a bioacústica funcional, compreendendo a faixa de frequências e intensidades que a audição humana é capaz de processar. A partir daí, mergulhamos na “engenharia” do nosso aparelho auditivo. Vimos como a orelha externa atua como um captador e ressoador natural, e como a orelha média, com sua incrível biomecânica, resolve o desafio do casamento de impedâncias, garantindo que a energia sonora seja transmitida de forma eficiente do ar para os fluidos da orelha interna. Com essa base, pudemos compreender os fundamentos biofísicos por trás da imitância acústica, um dos exames que farão parte da sua rotina clínica, percebendo o que realmente estamos avaliando ao medir a mobilidade do sistema tímpano-ossicular e ao pesquisar o reflexo acústico. Por fim, adentramos a sofisticada orelha interna, onde a hidráulica da cóclea, através do mecanismo da onda viajantee da organização tonotópica da membrana basilar, realiza uma verdadeira análise de frequências do som. E o mais incrível de tudo: o processo de transdução mecano-elétrica, no qual as minúsculas, porém poderosas, células ciliadas convertem o movimento mecânico em impulsos neurais, a linguagem que o nosso cérebro finalmente entende. O conhecimento que você adquiriu nesta unidade é mais do que um conjunto de informações sobre anatomia e fisiologia. É a base para que você possa desenvolver um raciocínio clínico sólido e preciso. Ao entender como o sistema auditivo funciona em seus mínimos detalhes biofísicos, você estará muito mais preparado(a) para entender por que ele pode falhar, como diagnosticar essas falhas com precisão e como intervir de forma mais eficaz. Que essa admiração pela complexidade e pela perfeição da máquina auditiva humana o(a) acompanhe em toda a sua futura jornada profissional! CONSIDERAÇÕES FINAIS Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 85 LEITURA COMPLEMENTAR Se você ficou fascinado com os mecanismos da orelha interna e deseja se aprofundar em como a energia mecânica do som é convertida em sinais neurais, tenho uma sugestão de leitura que, embora mais técnica, é extremamente enriquecedora: • Título: How The Ear’s Works Work (Como o Trabalho do Ouvido Funciona) • Autor: HUDSPETH, A. J. • Fonte: Nature, Londres, v. 341, n. 6241, p. 397-404, out. 1989. • Breve descrição: neste artigo clássico e fundamental para a ciência auditiva, o neurocientista A. J. Hudspeth detalha, com uma clareza notável, os mecanismos biofísicos da transdução mecano-elétrica. O texto explora a estrutura e a função das células ciliadas, explicando como o movimento de seus estereocílios, na escala de nanômetros, é capaz de abrir canais iônicos e gerar a resposta elétrica que está na base da nossa audição. A leitura deste artigo proporciona uma visão aprofundada do “motor molecular” da cóclea, conectando a biofísica que estudamos com a biologia celular e a neurociência. Fonte: HUDSPETH, A. J. How the ear’s works work. Nature, Londres, v. 341, n. 6241, p. 397-404, out. 1989. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 86 MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO • Título: Reabilitação Auditiva • Autor: Maria Inês Dornelles Da Costa Ferreira • Editora: BOOK TOY. • Ano: 2017. • Sinopse: O livro aborda temas diversos relacionados à Fonoaudiologia, distribuídos em 28 capítulos, que incluem a criação do curso de Fonoaudiologia, a implementação de centros de saúde e a formação interdisciplinar em saúde coletiva. Também aborda a regulação de serviços ambulatoriais de média complexidade, políticas inclusivas de educação e saúde, e várias formas de avaliação auditiva, como a avaliação de processamento auditivo, otorrinolaringológica, e eletrofisiológica. O livro discute ainda a adaptação de aparelhos auditivos, o uso de sistemas de frequência modulada, e a formação de professores para atender alunos com deficiência auditiva. Outros tópicos incluem neuroplasticidade, implantes cocleares, a gestão de serviços de triagem auditiva neonatal e o impacto das condições socioeconômicas e de saúde na reabilitação auditiva. Também são abordados aspectos da fonoterapia, treinamento auditivo em idosos e experiências práticas em reabilitação auditiva. VÍDEO • Título: Vídeo Sobre Como a Audição Funciona. • Ano: 2018. • Sinopse: esta animação 3D de alta qualidade, produzida pela MED-EL (uma das líderes mundiais em soluções auditivas), demonstra de forma clara e detalhada todo o processo da audição. O vídeo acompanha a jornada da onda sonora desde o pavilhão auricular, passando pela vibração da membrana timpânica, a mecânica dos ossículos, até a propagação da onda viajante na cóclea e a estimulação das células ciliadas. É um recurso visual excelente para solidificar a compreensão dos complexos mecanismos biofísicos estudados nesta unidade. • Link: https://www.youtube.com/watch?v=FLUwYCHFVas Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 https://www.youtube.com/watch?v=FLUwYCHFVas 87 REFERÊNCIAS BÉKÉSY, G. Von. Experiments in hearing. New York: McGraw-Hill, 1960. BOÉCHAT, Edilene Marchini et al. Tratado de audiologia. 2. ed. Rio de Janeiro: Guana- bara Koogan, 2015. FIN, Denis. Ondas: as principais diferenças entre som e luz. Aprova total, 28 jun. 2022. Disponível em: https://aprovatotal.com.br/ondas-luz-som/. Acesso em: 16 maio 2025. GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. HUDSPETH, A. J. How the ear’s works work. Nature, Londres, v. 341, n. 6241, p. 397- 404, out. 1989. MUSIEK, F. E.; BARAN, J. A. The auditory system: anatomy, physiology, and clinical correlates. 2. ed. San Diego: Plural Publishing, 2016. PICKLES, J. O. An introduction to the physiology of hearing. 4. ed. Bingley: Emerald Group Publishing, 2012. RUSSO, I. C. P.; SANTOS, T. M. M. A prática da audiologia clínica. 8. ed. São Paulo: Cortez, 2012. Biofísica da AudiçãoUNIDADE 3 https://aprovatotal.com.br/ondas-luz-som/ Biofísica da Fonação4 UNIDADEUNIDADE 89 PLANO DE ENSINO Tópicos de Estudos • Biofísica do trato vocal e o sistema de ressonância da fonação; • Biofísica da respiração; • Instrumentação em fonoaudiologia: noções de espectrografia acústica; • Bases físicas da fonação e vibração laríngea. Objetivos da Aprendizagem • Descrever a biofísica do trato vocal, compreendendo-o como um sistema de ressonância e filtro fundamental para a qualidade da voz. • Explicar os mecanismos biofísicos da respiração para a fonação, relacionando a ação da musculatura com princípios físicos como a Teoria de Pascal. • Compreender os conceitos básicos da espectrografia acústica como ferramenta de análise da voz. • Discutir a biofísica da fonte glótica, incluindo o suprimento de energia, o papel dos efeitos de Bernoulli e Venturi, e como as variações na vibração das pregas vocais geram diferentes qualidades vocais. Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 90 Olá, futuro(a) colega fonoaudiólogo(a)! Chegamos à nossa última unidade, e que jeito espetacular de fecharmos nossa jornada pela Física Acústica Aplicada à Fonoaudiologia! Depois de termos desvendado o som como fenômeno físico, mergulhado na percepção auditiva com a psicoacústica e explorado a incrível engenharia do nosso sistema auditivo, agora vamos nos concentrar no outro lado da moeda: a produção do som mais complexo e fascinante de todos – a voz humana. Bem-vindo(a) à unidade IV: biofísica da fonação. Se nas unidades anteriores a pergunta era “Como ouvimos?”, agora a nossa questão central é “Como produzimos a voz?”. E, acredite, a resposta é uma sinfonia de eventos biofísicos que transformam o simples sopro em fala, em canto, em expressão. Nesta unidade final, vamos explorar a maravilhosa máquina que é o nosso aparelho fonador. Começaremos investigando a biofísica do trato vocal, entendendo como ele funciona como um sistema de filtros e ressoadores que molda o som bruto da laringe e dá a cada voz sua identidade única, seu timbre. Em seguida, daremos um passo atrás para entender a fonte de energia de tudo isso: a biofísica da respiração. Você verá como a ação dos músculos respiratórios e princípios físicos, como a Teoria de Pascal, criam o fluxo de ar essencial para a fonação. Avançaremos para uma ferramenta que será sua grande aliada na clínica de voz: a espectrografia acústica. Vou te mostrar, de forma introdutória, como podemos “visualizar” os componentes acústicos da voz, tornando visível aquilo que apenas ouvimos. E, para o coração da nossa unidade, vamos nos aprofundar nas bases físicas da fonação e vibração laríngea. Discutiremos como a laringe, com suas pregas vocais, converte a energia aerodinâmica do ar em energia acústica, explorando fenômenos como os efeitos de Bernoulli e Venturi. E o mais interessante: como as variações nesse processo nos permitem criar uma infinidade de qualidades vocais, desde a fala cotidiana até as mais sofisticadas técnicas de canto. Prepare-se para conectartodos os pontos que vimos até agora. Aqui, a física, a biologia e a arte se encontram. Compreender a biofísica da fonação não é apenas um requisito acadêmico; é a chave para que você possa avaliar, diagnosticar e intervir com precisão e eficácia nos mais diversos casos de voz, seja na clínica, na assessoria a profissionais ou na pedagogia vocal. Tenho certeza de que, ao final desta unidade, sua apreciação pela complexidade e beleza da voz humana terá alcançado um novo patamar. Vamos fechar nossa apostila com chave de ouro? INTRODUÇÃO Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 91 Se você se lembra da nossa conversa na Unidade II, falamos sobre o modelo fonte-filtro para entender a produção da voz. Pois bem, agora vamos mergulhar de cabeça na biofísica do filtro. A fonte sonora, que são as nossas pregas vocais vibrando, produz um som inicial bastante simples, quase como o zumbido de uma abelha. O que transforma esse som bruto na voz rica e complexa que conhecemos é a sua passagem pelo trato vocal. O trato vocal é o nosso sistema de ressonância e articulação, uma série de cavidades e estruturas que atuam modificando o som laríngeo. 1.1 O trato vocal como um tubo ressonador Do ponto de vista físico, podemos entender o trato vocal como um tubo que se estende desde a glote (o espaço entre as pregas vocais) até a abertura dos lábios. Esse tubo tem uma forma complexa e, o mais importante, variável. Ele é composto principalmente pela faringe, a cavidade oral e, em alguns casos, a cavidade nasal (Behlau; Pontes, 1995). Como todo tubo acústico, o trato vocal possui frequências de ressonância naturais, que são as frequências que ele tende a amplificar. Essas frequências de ressonância do trato vocal são o que chamamos de formantes. Quando a energia dos harmônicos gerados pelas pregas vocais coincide com as frequências dos formantes, esses harmônicos são significativamente amplificados. Biofísica do Trato Vocal e o Sistema de Ressonância da Fonação1 TÓPICO Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 92Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 É a configuração dos formantes – ou seja, quais faixas de frequência estão sendo amplificadas pelo trato vocal em um determinado momento – que define o timbre da voz e nos permite, por exemplo, distinguir uma vogal da outra. A posição e a largura de banda dos formantes são determinadas pela forma e pelo volume do trato vocal. E como nós mudamos essa forma? Através da ação dos nossos articuladores: a língua, os lábios, a mandíbula, o véu palatino (palato mole) e a própria laringe, que pode se elevar ou se abaixar (Pinho; Pontes, 2008). 1.2 Formantes e a identidade das vogais A identidade de cada vogal é determinada principalmente pela frequência dos dois primeiros formantes (F1 e F2): • Primeiro Formante (F1): está relacionado à altura da língua e à abertura da mandíbula. Quanto mais alta a língua no eixo vertical (como na vogal /i/), mais baixo é o F1. Quanto mais baixa a língua (como na vogal /a/), mais alto é o F1. • Segundo Formante (F2): está relacionado ao ponto de articulação da língua no eixo ântero-posterior. Quanto mais anterior a língua (como em /i/), mais alto é o F2. Quanto mais posterior a língua (como em /u/), mais baixo é o F2. É por isso que, acusticamente, a vogal /i/ é caracterizada por um F1 baixo e um F2 alto, enquanto a vogal /u/ tem F1 e F2 baixos, e a vogal /a/ tem F1 e F2 relativamente altos e próximos um do outro (Behlau; Azevedo; Pontes, 2001). Ao movermos nossos articuladores, estamos, na verdade, “sintonizando” nosso trato vocal para ressoar em diferentes frequências e, assim, produzir os diferentes sons da fala. 1.3 O trato vocal na voz cantada No canto, a manipulação do trato vocal para otimizar a ressonância é levada a um nível de refinamento ainda maior. Cantores líricos, por exemplo, aprendem a ajustar seu trato vocal para criar um pico de ressonância adicional em torno de 2.500-3.000 Hz, conhecido como formante do cantor. Esse formante extra funciona como um “amplificador natural”, permitindo que a voz do cantor “corte” através do som de uma orquestra e seja ouvida em um grande teatro sem microfone (Sundberg, 1987). Já em estilos de canto popular, como o belting (muito usado em musicais da Broadway), o cantor aprende a sintonizar o primeiro ou o segundo formante com um dos harmônicos da nota que está sendo cantada. 93Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 Essa sintonia formante-harmônico cria uma transferência de energia muito eficiente, resultando em um som de grande potência e brilho, especialmente nas notas agudas (Schutte; Miller, 1986). A pedagogia vocal, em grande parte, consiste em ensinar o cantor a ter consciência e controle sobre esses ajustes ressonanciais, promovendo uma produção vocal que seja não apenas esteticamente agradável, mas também fisiologicamente saudável e eficiente (Oliveira, 2020). Como bem aponta Mirna Rubim (2019), a busca por esse equilíbrio é fundamental: “saber dosar a necessidade de suavizar a emissão do cantor com a necessidade igualmente importante de desenvolver a força e a resistência da musculatura utilizada no canto é um desafio” (Rubim, 2019, p. 164), e isso passa diretamente pela compreensão e domínio da ressonância. 94 Se a laringe é a fonte sonora e o trato vocal é o filtro, a respiração é o motor de tudo. É o fluxo de ar vindo dos pulmões que fornece a energia necessária para que as pregas vocais possam vibrar e iniciar o processo da fonação. Entender a biofísica da respiração é, portanto, o ponto de partida para compreender a produção de qualquer som vocal, da fala mais suave ao canto mais potente. 2.1 Musculatura respiratória: os atores do processo A respiração é um processo mecânico que envolve a ação coordenada de diversos músculos para alterar o volume da caixa torácica e, consequentemente, dos pulmões. Os principais “atores” são: • Diafragma: é o principal músculo da inspiração. É um grande músculo em forma de cúpula que separa o tórax do abdômen. Durante a inspiração tranquila, o diafragma se contrai e se achata, deslocando-se para baixo. Isso aumenta o volume vertical da caixa torácica. • Músculos Intercostais Externos: localizados entre as costelas, eles também atuam na inspiração. Ao se contraírem, eles elevam e expandem as costelas, aumentando o diâmetro ântero-posterior e lateral do tórax. • Musculatura abdominal: o grupo de músculos da parede abdominal (reto abdominal, oblíquos, transverso do abdômen) é o principal ator da expiração ativa e forçada. Ao se contraírem, eles pressionam as vísceras abdominais para cima, empurrando o diafragma relaxado para uma posição mais elevada e diminuindo o volume da caixa torácica. • Músculos Intercostais Internos: atuam de forma oposta aos externos, auxiliando na expiração forçada ao abaixar e contrair as costelas. Biofísica da Respiração2 TÓPICO Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 95 2.2 Teoria de pascal e as fases da respiração O movimento do ar para dentro e para fora dos pulmões é governado por um princípio físico fundamental: o ar sempre se move de uma área de maior pressão para uma área de menor pressão. É aqui que a Lei de Boyle (que descreve a relação inversa entre volume e pressão de um gás) e a Teoria de Pascal (que afirma que uma mudança de pressão em um fluido confinado é transmitida integralmente a todos os pontos do fluido) entram em jogo. 1. Inspiração: a contração do diafragma e dos intercostais externos aumenta o volume da caixa torácica. Como os pulmões estão “grudados” à parede torácica pela pleura, eles também se expandem. De acordo com a Lei de Boyle, o aumento do volume pulmonar faz com que a pressão do ar dentro dos pulmões (pressão intrapulmonar) se torne menor que a pressão atmosférica externa. Essa diferença de pressão cria um “vácuo” que força o ar a entrar nos pulmões até que as pressões se equalizem. 2. Expiração Passiva: durante a respiração de repouso, a expiração é um processo passivo. O diafragmae os intercostais relaxam. Devido à elasticidade dos pulmões e da caixa torácica, eles retornam ao seu volume de repouso (menor). Isso diminui o volume pulmonar, fazendo com que a pressão intrapulmonar se torne maior que a pressão atmosférica. Como resultado, o ar é expulso dos pulmões. 3. Expiração Ativa (para fonação): para a fala e, principalmente, para o canto, a expiração passiva não é suficiente. Precisamos de um controle fino e sustentado do fluxo de ar. Aqui, a musculatura abdominal entra em cena. A contração controlada desses músculos mantém uma pressão positiva sobre o diafragma relaxado, permitindo a manutenção de uma pressão subglótica (a pressão do ar logo abaixo das pregas vocais) constante e adequada para a fonação. É o que chamamos de apoio respiratório. Esse apoio permite sustentar notas longas, variar a intensidade da voz e manter a estabilidade da emissão (Hirano, 1981). O fonoaudiólogo que trabalha com voz profissional dedica grande parte do seu tempo a desenvolver no cantor ou no orador a consciência e o controle dessa musculatura, promovendo uma respiração eficiente e que sirva de base sólida para uma boa produção vocal. Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 96 Como fonoaudiólogos, especialmente na área de voz, nós não apenas ouvimos a produção sonora de nossos pacientes; nós também a “enxergamos”. Uma das ferramentas mais poderosas que temos para visualizar e analisar objetivamente as características acústicas da voz e da fala é a espectrografia acústica. 3.1 O que é um espectrograma? Um espectrograma é uma representação gráfica tridimensional do som. Ele nos mostra como a energia sonora (ou a intensidade) se distribui ao longo das diferentes frequências, e como essa distribuição muda ao longo do tempo. Em um espectrograma típico: • O eixo horizontal (X) representa o tempo. • O eixo vertical (Y) representa a frequência. • A intensidade de cada frequência em cada instante de tempo é representada pela cor ou pela escala de cinza do traçado (geralmente, traços mais escuros ou cores mais “quentes” indicam maior intensidade). É como se tivéssemos uma série de “fotos” do espectro sonoro (aquele gráfico de frequência vs. intensidade que vimos) tiradas em sequência e empilhadas para mostrar a evolução temporal. Instrumentação em Fonoaudiologia: Noções de Espectrografia Acústica3 TÓPICO Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 97 3.2 Analisando a voz com a espectrografia A espectrografia nos permite visualizar e medir diversos parâmetros acústicos da voz que são cruciais para a nossa avaliação: • Formantes: as faixas de frequência que são amplificadas pelo trato vocal aparecem no espectrograma como barras horizontais escuras. A análise da frequência e da transição dos formantes é essencial para o estudo das vogais e das consoantes. • Frequência Fundamental (F0) e Harmônicos: em um espectrograma de banda estreita (que tem alta resolução em frequência), conseguimos ver a F0 e seus harmônicos como linhas horizontais finas e paralelas. Isso nos permite analisar a melodia e a entonação da fala. • Ruído: a presença de ruído na voz (como em uma voz rouca ou soprosa) aparece no espectrograma como um “chuvisco” ou áreas acinzentadas e desorganizadas, especialmente nas altas frequências. • Consoantes: diferentes tipos de consoantes têm “assinaturas” distintas no espectrograma. Por exemplo, as consoantes plosivas (como /p/, /t/, /k/) aparecem como uma breve interrupção do som (barra de explosão) seguida de uma explosão de ruído. As fricativas (como /s/, /f/) aparecem como um ruído de alta frequência e de maior duração. Para o fonoaudiólogo, a espectrografia acústica é uma ferramenta inestimável. Ela permite objetivar o que ouvimos na avaliação perceptivo-auditiva, quantificar as características da voz do paciente, monitorar o progresso terapêutico de forma visual e fornecer um feedback poderoso para o próprio paciente sobre sua produção vocal (Behlau; Pontes, 1995). Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 98 Chegamos ao coração da produção vocal: a laringe e a forma como ela transforma o sopro em som. A teoria mais aceita para explicar a vibração das pregas vocais é a Teoria Mioelástica-Aerodinâmica. Ela nos diz que a fonação é o resultado de uma complexa interação entre as propriedades elásticas dos tecidos das pregas vocais (mioelástica) e as forças do ar que passa por elas (aerodinâmica). 4.1 Suprimento de energia e a laringe como fonte sonora O processo começa com a pressão subglótica. O ar que vem dos pulmões, controlado pela musculatura expiratória, acumula-se abaixo das pregas vocais, que estão aduzidas (fechadas). Quando essa pressão se torna forte o suficiente para vencer a resistência das pregas vocais, elas são “empurradas” e se abrem, liberando um pequeno pulso de ar. 4.2 Efeito Bernoulli e efeito Venturi: a física da vibração FIGURA 1 - PRINCÍPIO DE BERNOULLI Fonte: SHUTTERSTOCK ID: 1623026416 Bases Físicas da Fonação e Vibração Laríngea4 TÓPICO Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 99 Assim que o pulso de ar passa pela glote, dois efeitos físicos entram em ação para fazer com que as pregas vocais se fechem novamente: 1. Efeito Bernoulli: este princípio da dinâmica dos fluidos afirma que, quando a velocidade de um fluido (como o ar) aumenta, sua pressão diminui. Ao passar pela constrição da glote, o fluxo de ar acelera, o que cria uma zona de pressão negativa entre as bordas das pregas vocais. Essa pressão negativa “suga” as pregas vocais, puxando-as uma em direção à outra. 2. Efeito Venturi: é uma aplicação do efeito Bernoulli em um tubo com um estreitamento. O estreitamento da glote funciona como um “tubo de Venturi”, intensificando a queda de pressão e a consequente força de sucção. Além dessas forças aerodinâmicas, a elasticidade intrínseca dos tecidos das pregas vocais também as ajuda a retornar à sua posição fechada. Esse ciclo de abertura (pela pressão subglótica) e fechamento (pelas forças aerodinâmicas e pela elasticidade) se repete centenas de vezes por segundo, gerando os pulsos de ar que constituem a fonte sonora da voz. 4.3 Lei de Ohm aplicada à voz FIGURA 2 - LEI DE OHM Fonte: SHUTTERSTOCK ID: 2321541819 Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 100 Podemos fazer uma analogia da produção vocal com um circuito elétrico, utilizando a Lei de Ohm (V=R⋅I). Neste caso: • A tensão (V) seria a pressão subglótica. • A resistência (R) seria a resistência glótica (o quão “apertadas” estão as pregas vocais). • A corrente (I) seria o fluxo de ar que passa pela glote. Essa analogia nos ajuda a entender que, para uma mesma pressão de ar, se aumentarmos a resistência glótica (fechando mais as pregas), o fluxo de ar diminuirá. Por outro lado, para manter um fluxo constante com uma resistência maior, precisaríamos de mais pressão. Esse balanço é fundamental para uma fonação eficiente. 4.4 Variação de frequências e funções de vibração As variações nas características da voz são o resultado de ajustes finos neste sistema: • Variação da Frequência (tonalidade): a frequência fundamental (F0) da voz é determinada principalmente pela tensão, massa e comprimento das pregas vocais. Para produzir sons mais agudos, nós contraímos os músculos cricotireóideos (CT), que esticam e afinam as pregas vocais, aumentando sua tensão. Para sons mais graves, os músculos tireoaritenóideos (TA) se contraem, encurtando e engrossando as pregas vocais (Pinho; Pontes, 2008). • Funções de Vibração (qualidade vocal): a forma como as pregas vocais vibram determina a qualidade da voz. Uma adução firme e completa resulta em uma voz “firme” ou “prensada”. Uma adução incompleta permite que o ar “escape”, resultando em uma voz “soprosa”. Diferentes estilos de canto e fala utilizam diferentes modos de vibração para criar qualidades vocais específicas, o que está no cerne do trabalho de um profissional da voz e do fonoaudiólogo que o auxilia (Estiene, 2004; Oliveira, 2020). A seleção vocal e a busca poruma qualidade específica dependem do controle preciso sobre essa complexa interação mioelástica e aerodinâmica. Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 101 Ouvindo o Inaudível: A Relação entre a Voz e o Ouvido Você já pensou que a forma como você ouve pode influenciar diretamente a forma como você fala ou canta? A conexão entre a audição e a produção da voz é um circuito de feedback fundamental para a Fonoaudiologia. O feedback auditivo é o processo pelo qual nós ouvimos a nossa própria voz enquanto a produzimos, permitindo que o cérebro monitore e faça ajustes em tempo real na intensidade, na altura e no timbre. Quando uma pessoa tem uma perda auditiva, esse circuito é prejudicado. Por exemplo, indivíduos com perdas auditivas em frequências agudas podem não perceber adequadamente o som de consoantes como /s/ e /f/ em sua própria fala, o que pode levar a uma articulação imprecisa desses sons. Da mesma forma, a falta de um bom feedback auditivo pode levar a um controle inadequado da intensidade vocal (falar muito alto ou muito baixo) ou a uma entonação monótona. No canto, essa relação é ainda mais crítica. A afinação depende de uma comparação constante entre a nota que se pretende produzir e a nota que está sendo efetivamente ouvida. Por isso, a saúde auditiva é uma preocupação primordial para cantores. A biofísica da audição e da fonação estão, portanto, intrinsecamente ligadas, e a intervenção em uma área frequentemente requer a consideração da outra. Fonte: o Autor (2025). SAIBA MAIS “Técnica é o conjunto de modalidades de aplicação de um exercício vocal utilizadas de modo racional para um fim específico”. Fonte: Behlau e Pontes (1995, p. 45). Essa definição da Dra. Mara Behlau um dos maiores nomes da Fonoaudiologia brasileira, nos convida a pensar sobre a nossa futura prática. Como você pode ver nesta unidade, cada ajuste na respiração, na vibração das pregas vocais ou na forma do trato vocal tem uma consequência biofísica e acústica direta. Não existe “mágica” na terapia ou no treinamento vocal; existe ciência aplicada. Reflita sobre isso: como a compreensão da biofísica da fonação pode transformar a sua abordagem na hora de escolher um exercício vocal para um paciente? Como o conhecimento do Efeito Bernoulli ou da função dos formantes pode ajudá-lo(a) a explicar para um cantor ou um professor por que ele deve realizar um determinado exercício de uma forma e não de outra? De que maneira esse conhecimento “racional” pode potencializar a sua capacidade de atingir o “fim específico” que você e seu paciente desejam? REFLITA Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 102 E assim, chegamos ao final da nossa Unidade IV e, com ela, concluímos nossa jornada pela apostila de Física Acústica Aplicada à Fonoaudiologia. Foi um percurso denso, repleto de conceitos, mas espero que tenha sido, acima de tudo, revelador para você. Se iniciamos nossa exploração entendendo o som como um fenômeno físico e depois como ele é percebido, nesta última etapa, nós fechamos o ciclo, desvendando os mecanismos que nos permitem ser, nós mesmos, fontes sonoras. Nesta unidade, mergulhamos na biofísica da fonação. Investigamos como o nosso trato vocal funciona como um complexo e versátil sistema de ressonância, capaz de moldar o som bruto da laringe e dar a cada voz sua identidade inconfundível. Vimos como a respiração, governada por princípios físicos e pela ação coordenada da musculatura, fornece a energia essencial para todo o processo. Introduzimos a espectrografia acústica como uma poderosa ferramenta que nos permite “visualizar” a voz, traduzindo em gráficos as suas ricas características acústicas. E, finalmente, exploramos o “coração” da produção vocal: a laringe e suas pregas vocais, entendendo como os efeitos aerodinâmicos e as propriedades mioelásticas interagem para gerar o som e como os ajustes finos nesse mecanismo nos permitem variar a altura, a intensidade e a qualidade da nossa voz. O conhecimento que você adquiriu nesta unidade é mais do que um conjunto de informações sobre anatomia e fisiologia; é a base para que você possa desenvolver um raciocínio clínico sólido e preciso na área de voz. Ao entender como o sistema fonador funciona em seus mínimos detalhes biofísicos – desde a geração de energia pela respiração, passando pela complexa vibração das pregas vocais, até a moldagem final do som no trato vocal – você estará muito mais preparado(a) para entender por que ele pode falhar, como diagnosticar essas falhas com precisão e como intervir de forma mais eficaz. Que essa admiração pela complexidade e pela perfeição da voz humana o(a) acompanhe em toda a sua futura jornada profissional! Foi um prazer acompanhá-lo(a) até aqui! CONSIDERAÇÕES FINAIS Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 103 LEITURA COMPLEMENTAR Se o tema da biofísica da fonação despertou seu interesse e você deseja se aprofundar em uma ferramenta de análise acústica que nos dá um “retrato” da qualidade vocal, integrando os conceitos de fonte e filtro, tenho uma sugestão de leitura que considero muito valiosa: O Espectro Médio de Longo Termo na Pesquisa e na Clínica Fonoaudiológica Uma das maiores dificuldades que encontramos ao avaliar uma voz é julgar a sua qualidade por meio da análise perceptivo-auditiva que - ainda que soberana - envolve desde aspectos sócio-econômicos e culturais até preferências individuais. Muitos são os adjetivos usados nesta avaliação e os métodos empregados, pela subjetividade envolvida neste processo, acabam gerando discordâncias entre os ouvintes e dificuldades de assumir um consenso em torno do uso desta ou daquela terminologia. Neste contexto, o laboratório de voz e, mais especificamente, a análise acústica computadorizada, trouxe a possibilidade de orientar e complementar a conduta fonoaudiológica. Entre as várias possibilidades de análise espectrográfica, o espectro médio de longo termo (Long-Term Average Spectrum - LTAS) oferece a possibilidade de “quantificar” a qualidade de uma voz, marcando as diferenças entre gênero, idade, vozes profissionais - falada e cantada - e vozes disfônicas. O LTAS vem sendo muito utilizado em pesquisas na área de voz pois, ao evidenciar a contribuição da fonte glótica e da ressonância para a sua qualidade, fornece subsídios objetivos para a avaliação deste parâmetro que depende basicamente da nossa percepção auditiva. Fonte: MASTER, S. et al. O espectro médio de longo termo na pesquisa e na clínica fonoaudiológica. Pró-Fono Revista de Atualização Científica, v. 18, n. 1, p. 111–120, jan. 2006. Disponível em: https://www.scielo.br/j/pfono/a/nxDKcHscNKDc3fmSk8z4XKM/ . Acesso em: 29 ago. 2025. Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 https://www.scielo.br/j/pfono/a/nxDKcHscNKDc3fmSk8z4XKM/ 104 MATERIAL COMPLEMENTAR LIVRO • Título: Voz: O Livro do Especialista (Volumes 1 e 2). • Autor(a): Mara Behlau. • Editora: Revinter (Grupo GEN) • Ano: 2001 • Sinopse: esta é, sem dúvida, uma das obras mais completas e importantes sobre voz no Brasil e no mundo. Organizada por uma das maiores especialistas na área, reúne capítulos escritos por diversos autores de renome, abordando todos os aspectos da voz, desde a anatomia e fisiologia até a avaliação e a terapia das mais diversas alterações vocais. Os capítulos que tratam da fisiologia da fonação e da aerodinâmica da produção vocal são especialmente relevantes para esta unidade e oferecem um aprofundamento de altíssima qualidade. VÍDEO • Título: Beth’s First Laryngoscopy - Vocal Cords in Action • Ano: 2007 • Sinopse: ver as pregas vocais em ação é uma experiência reveladora! Existem diversos vídeos de exames de laringoestroboscopia ou de filmagens de alta velocidade que mostram, em câmera lenta, o complexo padrão de vibração das pregas vocais durante a fonação. Neste em especial, podemos ver uma prega vocal em ação também na voz cantada, modulando entre os registros vocais. • Link: https://www.youtube.com/watch?v=iYpDwhpILkQBiofísica da FonaçãoUNIDADE 4 https://www.youtube.com/watch?v=iYpDwhpILkQ 105 WEB • Apresentação do link: The Voice Foundation. • Descrição: esta é uma das mais importantes organizações mundiais dedicadas ao cuidado e à ciência da voz. O site da fundação é uma fonte rica de informações, artigos, notícias sobre pesquisas e eventos na área de voz. Explorar o site pode te manter atualizado sobre os avanços no campo da laringologia e da ciência vocal. • Link do site: https://voicefoundation.org/ Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 https://voicefoundation.org/ https://voicefoundation.org/ 106 REFERÊNCIAS BEHLAU, M.; AZEVEDO, R.; PONTES, P. Voz: o livro do especialista. v. 1. Rio de Janeiro: Revinter, 2001. BEHLAU, M.; PONTES, P. Avaliação e tratamento das disfonias. São Paulo: Lovise, 1995. ESTIENE, François. Voz falada voz canta: avaliação e terapia. Rio de Janeiro: Revinter, 2004. HIRANO, M. Clinical examination of voice. New York: Springer-Verlag, 1981. OLIVEIRA, Gabriel Henrique Souza de. A fonoaudiologia na pedagogia vocal de cantores: a promoção da saúde através do desenvolvimento da técnica vocal. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Fonoaudiologia) - Universidade Pitágoras Unopar, Londrina, 2020. PINHO, S. M. R.; PONTES, P. Músculos intrínsecos da laringe e dinâmica vocal. Rio de Janeiro: Revinter, 2008. RUBIM, Mirna. Voz, corpo e equilíbrio. Rio de Janeiro: Thieme Revinter, 2019. SCHUTTE, H. K.; MILLER, D. G. Belting and pop, a non-classical approach to professional voice use. Folia Phoniatrica et Logopaedica, Basel, v. 38, n. 3, p. 142-150, 1986. SUNDBERG, J. The science of the singing voice. DeKalb: Northern Illinois University Press, 1987. Biofísica da FonaçãoUNIDADE 4 107 CONCLUSÃO GERAL Chegamos ao fim da nossa jornada, futuro(a) fonoaudiólogo(a)! E que percurso incrível nós fizemos juntos. Se você se lembra, lá na apresentação desta apostila, eu te convidei para uma viagem que prometia conectar dois mundos aparentemente distantes: a física e a fonoaudiologia. A minha esperança era mostrar a você que, por trás de cada som que ouvimos e de cada voz que emitimos, existe uma ciência fascinante e precisa. Olhando para trás agora, espero ter cumprido essa promessa! Na Unidade I, demos o nosso primeiro passo, construindo a base de tudo. Desvendamos o som como um fenômeno físico, entendendo sua natureza como onda mecânica e nos familiarizando com suas grandezas fundamentais, como frequência, intensidade e timbre. Ali, estabelecemos a linguagem que nos permitiria avançar com segurança. Em seguida, na Unidade II, demos um salto do mundo objetivo da física para o universo subjetivo da percepção. Com a psicoacústica, exploramos como as ondas sonoras se transformam nas sensações de tonalidade, sonoridade e, com um carinho especial, no timbre que dá identidade a cada voz. Foi nesse momento que a ponte entre a física e a nossa área começou a se tornar mais sólida e visível, mostrando que ouvir é um ato complexo de interpretação cerebral. Com essa base, mergulhamos fundo na incrível “engenharia” do nosso corpo na Unidade III, que tratou da biofísica da audição. Fizemos uma viagem pelo aparelho auditivo, desde a captação do som pela orelha externa, passando pelo genial mecanismo de casamento de impedâncias da orelha média, até a mágica da transdução mecano- elétrica na cóclea. Vimos, em detalhes, como nosso corpo está perfeitamente adaptado para captar e processar o som. Finalmente, na Unidade IV, fechamos o ciclo, olhando para o outro lado da comunicação: a produção. Ao explorar a biofísica da fonação, desvendamos como transformamos o ar em voz. Entendemos a respiração como o motor, a laringe como a fonte sonora e o trato vocal como o filtro ressonador. Vimos como a física, através de princípios como o Efeito Bernoulli, rege a vibração das nossas pregas vocais, e como cada ajuste muscular e articulatório se traduz em uma qualidade vocal única. 108 Percebe como tudo está interligado? A física do som (Unidade I) nos dá as ferramentas para entender o que o nosso cérebro percebe (Unidade II). A forma como percebemos o som é totalmente dependente da máquina biológica que o processa (Unidade III). E a nossa capacidade de produzir a voz (Unidade IV) é um fenômeno biofísico que gera as ondas sonoras que iniciaram todo esse ciclo. O conhecimento que você adquiriu aqui não é apenas teórico; ele é a base do seu raciocínio clínico. Ele te permitirá ler um audiograma com mais profundidade, interpretar um espectrograma de voz com mais segurança, planejar uma terapia fonoaudiológica com mais embasamento e orientar um paciente com mais clareza. Espero que, ao final desta apostila, você não veja mais a física acústica como um campo distante, mas como uma aliada poderosa na sua futura prática profissional. Que a curiosidade que te trouxe até aqui continue a te impulsionar e que o fascínio pelo incrível universo da comunicação humana, em todas as suas dimensões, seja sempre o seu guia. Foi uma honra imensa ser seu professor nesta jornada. Desejo a você muito sucesso em sua carreira! ENDEREÇO MEGAPOLO SEDE Praça Brasil , 250 - Centro CEP 87702 - 320 Paranavaí - PR - Brasil TELEFONE (44) 3045 - 9898 Unidade 1 - 2024 Unidade 2 - 2024 Unidade 3 - 2024 Unidade 4 - 2024 Site UniFatecie 5: Botão 19: Botão 18: Botão 17: Botão 16:de vibração que essa onda realiza em um determinado intervalo de tempo – por convenção, contamos em um segundo. Sua unidade de medida no Sistema Internacional (SI) é o Hertz (Hz). Portanto, sons de alta frequência são aqueles que percebemos como agudos, enquanto sons de baixa frequência nos soam como graves. O sistema auditivo humano, quando saudável, é capaz de perceber sons numa faixa de frequência que se estende, aproximadamente, de 20 Hz até 20.000 Hz (ou 20 kHz). Sons com frequências abaixo desse limite inferior (20 Hz) são denominados infrassons, e aqueles com frequências acima do limite superior (20 kHz) são os ultrassons. • Período (T): se a frequência nos indica quantos ciclos completos da onda ocorrem a cada segundo, o período (T) é o tempo que a onda leva para completar um único ciclo. De forma simples, o período é o inverso da frequência, o que pode ser expresso pela relação matemática T= f1 . Sua unidade de medida no SI é o segundo (s). Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 13 • Comprimento de onda (λ): imagine a onda sonora se propagando, com suas regiões de maior e menor pressão. O comprimento de onda (λ) é a distância física entre dois pontos idênticos e consecutivos dessa onda. Por exemplo, poderia ser a distância entre o centro de duas compressões sucessivas ou entre o centro de duas rarefações sucessivas. A unidade de medida para o comprimento de onda no SI é o metro (m). É interessante notar que, para uma mesma velocidade de propagação do som em um determinado meio, existe uma relação inversa entre a frequência e o comprimento de onda: sons de alta frequência terão comprimentos de onda curtos, e sons de baixa frequência terão comprimentos de onda longos. • Amplitude (A): a amplitude de uma onda sonora está relacionada à “energia” ou à “força” com que ela vibra. De forma mais técnica, a amplitude representa a máxima variação de pressão que a onda sonora causa em relação à pressão de equilíbrio do meio em que se propaga. Se fôssemos desenhar o perfil da onda, a amplitude seria a “altura” máxima de uma crista (ponto de máxima compressão) ou a “profundidade” máxima de um vale (ponto de máxima rarefação), medida a partir do eixo central da onda. A amplitude é um correlato físico muito importante da intensidade percebida do som: de modo geral, ondas com maior amplitude carregam mais energia e são, portanto, percebidas por nós como sons mais fortes ou com maior “volume”. • Velocidade de propagação (v): esta grandeza nos informa com que rapidez a onda sonora se desloca através de um determinado meio. É crucial que você entenda que essa velocidade não é um valor fixo e universal para o som; ela depende intimamente das características intrínsecas do meio de propagação, tais como sua densidade, sua elasticidade (ou compressibilidade) e também sua temperatura. Como regra geral, o som tende a se propagar com maior velocidade em meios sólidos, seguido pelos líquidos, e mais lentamente nos gases. Para você ter uma referência, a velocidade do som no ar, sob condições normais de temperatura (aproximadamente 20 °C) e pressão (ao nível do mar) são de cerca de 343 metros por segundo (m/s). Na água, essa velocidade salta para cerca de 1480 m/s, e em materiais como o aço, pode ultrapassar a marca dos 5000 m/s! Existe uma relação matemática simples entre essas grandezas: a velocidade de propagação (v) é igual ao produto do comprimento de onda (λ) pela frequência (f), ou seja, v= λ f.. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 14 • Intensidade sonora (I): a intensidade sonora (I) é uma medida que nos diz quanta energia sonora está atravessando uma determinada área (orientada perpendicularmente à direção de propagação do som) por unidade de tempo. Em termos mais simples, pode ser entendida como a potência sonora distribuída por unidade de área. Sua unidade no SI é o Watt por metro quadrado (W/ m²). É importante notar que, em um campo livre (sem obstáculos ou reflexões significativas), a intensidade sonora diminui à medida que nos afastamos da fonte sonora, e essa diminuição ocorre com o quadrado da distância. A percepção humana da intensidade não é linear; por essa razão, utiliza-se uma escala logarítmica, o decibel (dB), para expressar o nível de intensidade sonora ou nível de pressão sonora (NPS) – que são formas de quantificar o quão “forte” um som é em relação a uma referência. O limiar da audição humana, que é o som mais fraco que um ouvido humano saudável consegue detectar, tem uma intensidade de aproximadamente 10−12 W/m², e este valor é definido como 0 dB. No outro extremo da nossa capacidade auditiva, o limiar da dor (onde o som começa a causar desconforto físico e pode ser prejudicial) está em torno de 1 W/m², o que equivale a 120 dB. Percebe a vastidão dessa faixa? • Potência sonora (P): diferentemente da intensidade, que considera a distribuição da energia por área, a potência sonora representa a quantidade total de energia que uma fonte sonora emite por unidade de tempo. Sua unidade no SI é o Watt (W). • Timbre: o timbre é aquela qualidade do som que nos permite distinguir sons que possuem a mesma frequência (mesma altura) e a mesma intensidade (mesmo “volume”), mas que foram produzidos por fontes sonoras diferentes. É o timbre que nos possibilita diferenciar, por exemplo, a nota Dó tocada por um piano da mesmíssima nota Dó executada por um violino. Essa característica está intrinsecamente ligada à forma da onda sonora, a qual é determinada pela combinação da frequência fundamental com seus harmônicos (frequências múltiplas inteiras da fundamental), cada um possuindo diferentes amplitudes e fases relativas. É o timbre que confere a “cor”, a “textura” e a identidade única a cada som. A compreensão clara e aprofundada de cada uma dessas grandezas físicas é o nosso ponto de partida essencial. Elas são o vocabulário básico que permitirá a você, futuro fonoaudiólogo, não apenas entender, mas também analisar e intervir nos mais diversos fenômenos acústicos relacionados à comunicação humana e à saúde auditiva. Com essa base, estamos prontos para avançar. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 15 Muito bem! Agora que você já tem uma boa noção sobre a natureza do som e as grandezas que o descrevem, vamos aprofundar um pouco mais. Neste tópico, vamos explorar os diferentes “tipos” de ondas sonoras, como podemos “desenhá-las” para entendê-las melhor, e como fazemos para medir tanto o som que nos interessa quanto aquele barulho indesejado que chamamos de ruído. Além disso, investigaremos quem são os “fabricantes” de som (as fontes sonoras), o que é o fenômeno da ressonância (lembra que eu comentei que ele é super importante?) e qual a função dos filtros acústicos. Parece um cardápio variado? Sem dúvida, mas cada item é fundamental para sua formação! 2.1 Tipos de ondas sonoras (considerando a forma e a periodicidade) Além daquela classificação básica de serem ondas mecânicas e longitudinais, podemos categorizar as ondas sonoras observando sua forma e se elas seguem um padrão repetitivo, ou seja, se são periódicas: 2.1.1 Sons simples ou tons puros Imagine um som absolutamente “puro”, sem nenhuma “mistura”. Esse é o tom puro! Trata-se de uma onda sonora que consiste em uma única frequência. Se fôssemos representar graficamente um tom puro em função do tempo, obteríamos uma curva senoidal perfeita. Um diapasão, aquele instrumento metálico em forma de garfo que os músicos utilizam para afinação, quando vibrado corretamente, produz um som que se aproxima muito de um tom puro. No nosso cotidiano e na natureza, são relativamente raros, mas sua importância é imensa em testes auditivos, como a audiometria tonal, que você estudará em detalhes. Tipos de Ondas Sonoras, Ruídos e Seus Efeitos2 TÓPICO Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 16 2.1.2 Sons complexos A grande maioria dos sons que você ouve ao longo do dia são,na verdade, complexos. Isso significa que são o resultado da combinação de múltiplas frequências: uma frequência principal (chamada de fundamental) e diversas outras frequências “acompanhantes” (os harmônicos ou parciais). • Sons complexos periódicos: nestes sons, a combinação de frequências segue uma “receita” organizada. As frequências que os compõem são múltiplas inteiras da frequência fundamental. O som de um instrumento musical ou a nossa voz ao emitir uma vogal sustentada são, tipicamente, sons complexos periódicos. Eles possuem uma altura tonal bem definida. Se traçarmos sua forma de onda, ela será mais elaborada que uma senoide, mas apresentará um padrão que se repete em intervalos regulares. • Sons complexos aperiódicos (ou, simplesmente, ruídos): aqui, a mistura de frequências é mais “aleatória”, sem uma relação harmônica clara e simples entre elas. Consequentemente, sua forma de onda não exibe um padrão repetitivo regular. Pense no som de uma consoante fricativa como o /s/ ou o /f/, no barulho de um motor em funcionamento, ou no som das ondas do mar quebrando na praia. Todos são exemplos de ruídos. Dentro da categoria dos ruídos, existe um tipo particular conhecido como ruído branco, que, teoricamente, conteria todas as frequências audíveis com a mesma intensidade. 2.2 Representação gráfica das ondas sonoras FIGURA 1 - REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE ONDA SONORA Fonte: SHUTTERSTOCK ID: 247319545 Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 17 Como podemos “visualizar” o som, já que ele é uma onda invisível? Através de representações gráficas! As duas formas mais comuns e importantes para você conhecer são: 2.2.1 Oscilograma (ou forma de onda) É como se tirássemos uma “fotografia instantânea” da variação da onda sonora ao longo do tempo. Este gráfico mostra como a amplitude (ou a pressão sonora) do som varia à medida que o tempo passa. Através do oscilograma, conseguimos visualizar a forma geral da onda, se ela possui um padrão que se repete (periodicidade) ou não, e como sua amplitude se altera durante sua duração. • Um tom puro no oscilograma? Apresenta-se como uma senoide perfeitamente regular. • Um som complexo periódico? Revela uma forma de onda mais intrincada, porém com um padrão que se repete. • Um ruído? Mostra uma forma de onda bastante irregular, sem um padrão repetitivo claro. 2.2.2 Espectro sonoro (ou análise de frequência) Este gráfico nos oferece uma perspectiva diferente. Ele nos mostra quais são as “frequências componentes” de um som e qual a “quantidade” (amplitude ou intensidade) de cada uma delas. No espectro sonoro, o eixo horizontal representa a frequência, enquanto o eixo vertical representa a amplitude ou a intensidade. • Um tom puro no espectro? Aparecerá como uma única linha vertical, localizada exatamente na sua frequência específica. • Um som complexo periódico? Exibirá uma série de linhas verticais: uma correspondente à frequência fundamental e as demais aos seus harmônicos. • Um ruído, como o ruído branco? Apresentará um espectro mais “preenchido”, muitas vezes contínuo, indicando a presença de uma vasta gama de frequências. A análise de frequência é uma ferramenta poderosíssima para entendermos o timbre de um som e para identificarmos as características acústicas de diferentes tipos de ruído. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 18 2.3 Processos de medida do som e ruído A medição do som e do ruído é uma etapa crucial em diversas áreas do conhecimento e da prática profissional: na fonoaudiologia, como você já pode imaginar, mas também na saúde ocupacional, na acústica ambiental, na engenharia, entre outras. Os principais instrumentos e técnicas que utilizamos para essa tarefa são: 2.3.1 Medidor de nível de pressão sonora (também conhecido como sonômetro ou decibelímetro) Este é o equipamento mais comumente empregado para medir os níveis de pressão sonora (NPS), e seus resultados são expressos em decibéis (dB). Os sonômetros modernos são bastante sofisticados e capazes de realizar diversas análises importantes: • Nível de pressão sonora instantâneo: o valor do NPS registrado em um dado momento. • Nível de pressão sonora equivalente (Leq): quando o nível sonoro de um ambiente varia muito ao longo do tempo, o Leq nos fornece um valor único que representa o nível de um som contínuo e estável que teria a mesma energia sonora total que o som flutuante medido durante um determinado período. É uma métrica fundamental para avaliar a exposição ao ruído de forma integrada. • Ponderações em frequência (A, C, Z): nosso sistema auditivo não percebe todas as frequências com a mesma sensibilidade. Para que a medição do aparelho se aproxime mais da nossa percepção humana, os sonômetros utilizam “curvas de ponderação”. A ponderação A (dBA) é a mais utilizada para avaliação de risco auditivo e de incômodo, pois ela atenua as baixas e as muito altas frequências, simulando a resposta do ouvido humano para sons de baixa e média intensidade. A ponderação C (dBC) é mais plana e é frequentemente usada para medir sons de alta intensidade ou para avaliar a contribuição de componentes de baixa frequência. A ponderação Z (Zero), ou Linear, indica uma resposta plana do medidor, sem nenhuma ponderação em frequência. • Ponderações no tempo (Fast, Slow, Impulse): estes termos se referem à “velocidade de resposta” do medidor a variações no nível sonoro. “Slow” (lento) é geralmente empregado para sons cujos níveis variam gradualmente. “Fast” (rápido) é mais adequado para sons que flutuam mais rapidamente. E “Impulse” (impulso) é uma ponderação específica para medir ruídos de impacto, que são de curta duração e alta intensidade. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 19 2.3.2 Dosímetro de ruído Trata-se de um tipo especializado de sonômetro, projetado para ser pequeno e portátil. Ele é utilizado para medir a exposição individual ao ruído ao longo de um período específico, como uma jornada de trabalho. O dosímetro é geralmente fixado próximo à zona auditiva do indivíduo, registrando a “dose” de ruído recebida (Silva, 2024). 2.3.3 Analisador de frequência Este equipamento tem a capacidade de decompor um som complexo em suas diferentes frequências componentes, mostrando a intensidade de cada uma delas. Pode ser uma função integrada a sonômetros mais avançados ou um dispositivo separado. A análise pode ser realizada em bandas de frequência (como bandas de oitava ou terços de oitava) para caracterizar detalhadamente o espectro do som ou do ruído. 2.4 Fontes sonoras De onde vêm os sons que nos cercam? As fontes sonoras são quaisquer objetos ou fenômenos capazes de entrar em vibração e, consequentemente, gerar ondas sonoras no meio circundante (Costa, 2024) Podemos classificá-las de diversas formas: • Fontes naturais: são aquelas que ocorrem na natureza, sem intervenção humana direta. Pense na voz humana e na dos animais, no som do vento sibilando entre as árvores, no barulho das ondas do mar, nos trovões durante uma tempestade, etc. • Fontes artificiais (ou mecânicas/eletrônicas): estas são as fontes criadas pelo ser humano. A lista é vasta e inclui os instrumentos musicais (sejam eles de corda, sopro ou percussão), os alto-falantes de nossos sistemas de som, as sirenes de alerta, os motores de veículos e de máquinas industriais, entre muitos outros (Costa, 2024). • Podemos também classificar as fontes quanto à sua geometria de propagação, como fontes pontuais (cujas dimensões são pequenas em relação à distância do ouvinte, como um único e pequeno alto-falante), fontes lineares (como o ruído do tráfego intenso em uma rodovia) ou fontes superficiais (como uma grande parede vibrando). É a vibração da fonte sonora que causa as perturbações no meio, gerando as ondas de compressão e rarefação que caracterizam o som. As propriedades intrínsecas da fonte sonora – como o material de que é feita, sua forma, seu tamanhoe o modo como ela vibra – influenciam diretamente as características do som produzido, como sua frequência fundamental e o espectro de harmônicos, os quais, em conjunto, determinam o timbre percebido (Costa, 2024). Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 20 2.5 Ressonância acústica Prepare-se para conhecer um fenômeno verdadeiramente fundamental e fascinante na acústica: a ressonância. Ela ocorre quando um sistema físico (que pode ser um objeto, uma corda de violão, o ar contido dentro de um tubo, ou até mesmo uma cavidade do nosso corpo) é excitado por uma força externa cuja frequência coincide, ou é muito próxima, de uma das frequências naturais de vibração desse sistema. E quando a “sintonia” acontece, o sistema entra em um estado de vibração com amplitudes progressivamente maiores, muitas vezes de forma surpreendente! Todo objeto ou sistema possui um conjunto de frequências nas quais ele “prefere” vibrar naturalmente. Essas frequências naturais de vibração dependem de suas características físicas, como sua forma, tamanho, massa, material de que é constituído e as condições de suas bordas ou extremidades (se estão fixas, livres, etc.). Se uma onda sonora, portando uma frequência igual a uma dessas frequências naturais, incide sobre o objeto, este pode entrar em ressonância. Nesse processo, ele absorve energia da onda incidente de forma muito eficiente e passa a vibrar com uma amplitude consideravelmente grande. Ou seja, ressonância é o fenômeno em que um sistema vibratório ou força externa conduz outro sistema a oscilar com maior amplitude em frequências específicas, conhecidas como frequências de ressonâncias ou frequências naturais do sistema. Quer alguns exemplos para tornar isso mais claro? • Instrumentos musicais: a caixa de ressonância de um violão ou o corpo de um violino não estão ali por acaso! Eles são cuidadosamente projetados para ressoar em certas faixas de frequência, amplificando os sons relativamente fracos produzidos pela vibração das cordas. O mesmo princípio se aplica aos tubos dos instrumentos de sopro, que atuam como ressoadores para a coluna de ar vibrante. • A voz humana: nossas cavidades do trato vocal – a faringe, a boca, as cavidades nasais – funcionam como um sistema complexo de ressoadores. Elas amplificam seletivamente certas frequências geradas pela vibração das nossas pregas vocais. Essas frequências amplificadas são chamadas de formantes e são cruciais para a formação dos diferentes sons da fala, permitindo-nos distinguir as vogais, por exemplo. • O sistema auditivo: nosso próprio canal auditivo externo e as estruturas da orelha média (cavidade timpânica) também possuem características de ressonância que amplificam certas frequências sonoras, especialmente na faixa de médias-altas frequências, antes que elas alcancem a orelha interna, onde o som é efetivamente convertido em sinais neurais. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 21 • O exemplo clássico da taça de cristal: você já deve ter ouvido falar da possibilidade de quebrar uma taça de cristal com a voz. Não é mito! Se uma cantora consegue emitir uma nota musical com uma frequência e intensidade precisas, que coincidam exatamente com uma das frequências naturais de vibração da taça, esta pode começar a vibrar com uma amplitude tão grande a ponto de sua estrutura não suportar e se estilhaçar. Fundamental para a produção e percepção sonora, a ressonância possui um papel de grande importância. No entanto, há situações em que ela se torna um desafio sério: por exemplo, em estruturas como edifícios e pontes, a ressonância causada por ventos ou abalos sísmicos, pode gerar vibrações excessivas e potencialmente perigosa. 2.6 Filtros acústicos Para concluir, vamos conversar sobre os filtros acústicos. Em termos simples, filtros acústicos são dispositivos ou sistemas projetados com o objetivo de modificar o espectro de um som. Isso significa que eles podem atenuar (ou seja, reduzir a amplitude) de certas faixas de frequência ou, inversamente, permitir a passagem de outras faixas de frequência com pouca ou nenhuma atenuação. O funcionamento dos filtros acústicos se baseia em princípios físicos como a absorção sonora, a reflexão seletiva ou a interferência entre ondas. Existem alguns tipos comuns de filtros acústicos que vale a pena você conhecer: • Filtro Passa-Baixa (Low-Pass Filter): este tipo de filtro permite a passagem de frequências abaixo de uma determinada frequência de corte e atenua as frequências mais altas. • Filtro Passa-Alta (High-Pass Filter): faz o oposto: permite a passagem de frequências acima de uma determinada frequência de corte e atenua as frequências mais baixas. • Filtro Passa-Banda (Band-Pass Filter): este filtro seleciona uma faixa específica de frequências para passar (delimitada por duas frequências de corte, uma inferior e uma superior) e atenua as frequências que estão fora dessa banda. • Filtro Rejeita-Banda (Band-Stop Filter ou Notch Filter): este é o “exigente”: ele atenua significativamente uma faixa específica de frequências e permite a passagem das demais frequências que estão ao redor dessa banda. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 22 As aplicações dos filtros acústicos são inúmeras e muito importantes em diversas áreas: • Processamento de áudio: em equipamentos de som, mesas de mixagem e softwares de produção musical, os filtros são usados para equalizar o som (ajustar o balanço entre graves, médios e agudos), remover ruídos indesejados ou criar uma variedade de efeitos especiais. • Proteção auditiva: muitos protetores auriculares, como os plugs de inserção ou os abafadores tipo concha, atuam como filtros acústicos passivos, atenuando os sons de alta intensidade, com maior ou menor seletividade para diferentes frequências. Existem também protetores de alta fidelidade, projetados para atenuar o som de forma mais uniforme em todo o espectro de frequências, preservando a qualidade sonora original, o que é útil para músicos, por exemplo. • Controle de ruído industrial e ambiental: filtros acústicos são incorporados em sistemas de ventilação, em silenciadores de escapamento de motores de combustão e em diversas máquinas industriais, com o objetivo de reduzir a emissão de ruído em faixas de frequência específicas. • Telecomunicações: na telefonia e em sistemas de videoconferência, filtros são usados para melhorar a inteligibilidade da fala, por exemplo, filtrando ruídos de fundo ou realçando as frequências mais importantes para a compreensão da voz. • Aparelhos auditivos: os modernos aparelhos de amplificação sonora individual (AASI) utilizam filtros digitais extremamente sofisticados. Esses filtros permitem amplificar seletivamente apenas as faixas de frequência em que o usuário apresenta perda auditiva, ao mesmo tempo, em que podem atenuar ruídos de fundo ou proteger o ouvido de sons excessivamente intensos. Os filtros acústicos podem ser implementados por meios mecânicos (como nos silenciadores de escapamento, que utilizam câmaras de ressonância e materiais absorventes), através do uso de materiais porosos que absorvem a energia sonora, por meio de ressoadores que atenuam frequências específicas, ou, de forma muito versátil, eletronicamente, através de processadores digitais de sinais (DSP). É um campo vasto e com aplicações cada vez mais inovadoras! Compreender esses diferentes tipos de ondas, como as representamos, como as medimos, de onde vêm, e como fenômenos como a ressonância e a filtragem as afetam, nos dá um panorama muito mais completo do mundo sonoro. E isso, para você que está se preparando para ser fonoaudiólogo(a), é conhecimento de primeira linha! Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 23 No nosso dia a dia, estamos constantemente cercados por uma miríade de sons. Muitos deles são agradáveis, informativos ou essenciais para nossa comunicação. No entanto, há umtipo de som que frequentemente se destaca por seu caráter indesejado: o ruído. O impacto do ruído em nossa saúde e bem-estar é uma preocupação crescente na sociedade moderna, e para você, futuro fonoaudiólogo, o entendimento aprofundado sobre o ruído é uma ferramenta indispensável, tanto para o diagnóstico e reabilitação auditiva quanto para a promoção da saúde auditiva da população. Vamos, então, desmistificar esse “personagem” muitas vezes barulhento de nossas vidas? 3.1 Conceito de ruído: mais do que um simples “barulho” De uma forma bastante direta, podemos definir ruído como qualquer som que seja percebido como indesejado, desagradável, perturbador ou que interfira em alguma atividade que estejamos realizando (Isover, [s. d.]). Se formos olhar pela perspectiva da física acústica, o ruído é frequentemente caracterizado como um som complexo e aperiódico. Lembra que conversamos sobre isso? Significa que é um som composto por múltiplas frequências que não possuem uma relação harmônica simples entre si, e sua forma de onda não apresenta um padrão que se repete regularmente ao longo do tempo. Contudo, é muito importante que você perceba que a classificação de um som como “ruído” também carrega uma forte dose de subjetividade e depende muito do contexto. O que pode ser uma música vibrante e energizante para uma pessoa, pode ser um ruído intolerável para outra. Ruído Usados em Audiologia: Efeitos do Ruído no Organismo3 TÓPICO Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 24 Da mesma forma, um som específico pode ser perfeitamente aceitável em um determinado ambiente ou situação, mas se tornar extremamente perturbador em outro. Quando pensamos em termos de saúde ocupacional e ambiental, a definição de ruído se torna mais objetiva: é considerado ruído qualquer som que tenha o potencial de causar perda auditiva, gerar estresse ou provocar outros efeitos adversos à saúde dos indivíduos expostos. 3.2 Tipos de ruído (considerando sua variação ao longo do tempo) Para fins de análise e controle, costumamos classificar o ruído de acordo com a forma como seu nível de intensidade varia (ou não) ao longo do tempo: • Ruído contínuo: é aquele cujo nível de pressão sonora permanece relativamente constante durante o período de observação, com flutuações mínimas (geralmente inferiores a 3 dB). Exemplos típicos são o barulho de um ventilador operando em velocidade constante ou de um motor elétrico mantendo uma rotação estável. • Ruído intermitente (ou flutuante): este tipo de ruído se caracteriza por variações significativas no nível de pressão sonora ao longo do tempo. Há períodos em que o ruído é mais intenso, intercalados com períodos de menor intensidade. O ruído do tráfego urbano, com carros passando, ou o som de máquinas industriais que operam em ciclos de liga e desliga, são bons exemplos (Silva, 2024). • Ruído de impacto (ou impulsivo): este é caracterizado por picos de alta intensidade sonora que ocorrem em uma duração muito curta (geralmente inferior a 1 segundo). Tipicamente, há intervalos de tempo maiores que 1 segundo entre esses picos. Pense no som de uma martelada, no disparo de uma arma de fogo, ou em explosões (Silva, 2024). Esses ruídos são particularmente perigosos para a audição devido à sua alta energia concentrada em um curto espaço de tempo. 3.3 Medição do ruído: como “quantificamos” o barulho? A medição do ruído segue os mesmos princípios e utiliza os mesmos instrumentos que empregamos para medir o som em geral. Os principais são: • Decibelímetros (ou sonômetros): como vimos, são usados para medir o Nível de Pressão Sonora (NPS), expresso em dBA (para simular a resposta do ouvido humano e avaliar o risco de dano auditivo e o nível de incômodo) ou em dBC (para sons de alta intensidade ou com componentes significativos de baixa frequência). Parâmetros como o Leq (nível sonoro equivalente) são cruciais para quantificar a exposição a ruídos que variam ao longo do tempo, fornecendo uma “média energética” da exposição. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 25 • Dosímetros de ruído: são aqueles sonômetros portáteis e compactos, projetados para medir a exposição individual ao ruído durante um período específico, como uma jornada de trabalho. Eles são fixados próximo à zona auditiva do trabalhador e registram a dose de ruído acumulada. • Analisadores de frequência: estes equipamentos nos permitem identificar quais são as frequências predominantes em um determinado ruído. Essa informação é muito valiosa para determinar a origem do ruído e para selecionar as medidas de controle mais eficazes. É fundamental que você saiba que existem legislações e normas técnicas, como a Norma Regulamentadora n.º 15 (NR-15) aqui no Brasil (Brasil, 1978), que estabelecem limites de tolerância para a exposição ao ruído em ambientes de trabalho. Esses limites são geralmente baseados em um nível de referência de 85 dBA para uma jornada de 8 horas, com um “fator de duplicação de dose” que indica o quanto o tempo de exposição permitido deve ser reduzido para cada aumento no nível de ruído (geralmente, a cada 3 dB ou 5 dB de aumento, dependendo da norma, o tempo de exposição permitido cai pela metade). 3.4 Controle do ruído: é possível “abaixar o volume” do ambiente? A boa notícia é que sim, é possível (e muitas vezes necessário!) controlar o ruído, com o objetivo de reduzir os níveis sonoros a patamares que sejam seguros e confortáveis para as pessoas. As medidas de controle do ruído podem ser aplicadas em três níveis hierárquicos: • Na fonte: esta é sempre a medida mais eficaz e desejável – atacar o problema na sua origem! As estratégias incluem: • Substituir equipamentos ou máquinas ruidosas por modelos mais silenciosos disponíveis no mercado. • Realizar a manutenção preventiva e corretiva adequada de máquinas e equipamentos, para evitar ruídos gerados por desgaste, folgas ou desalinhamento de peças. • Modificar processos produtivos ou operacionais para que sejam inerentemente menos ruidosos. • Aplicar o enclausuramento acústico da fonte, ou seja, “isolar” a máquina ou o equipamento ruidoso dentro de uma cabine ou estrutura com bom isolamento acústico. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 26 • Na trajetória (ou no meio de propagação): quando o controle na fonte não é suficiente ou tecnicamente viável, podemos atuar no caminho que o som percorre entre a fonte e o receptor. As medidas incluem: • Instalar barreiras acústicas (paredes, painéis, biombos com propriedades isolantes e/ou absorventes) entre a fonte de ruído e as áreas onde as pessoas estão. • Aumentar a distância entre a fonte e o receptor (lembre-se que a intensidade do som diminui com a distância). • Realizar o tratamento acústico do ambiente com a aplicação de materiais absorvedores sonoros (como espumas acústicas, painéis de lã mineral ou de PET, carpetes, cortinas pesadas) em paredes, tetos e outras superfícies. Isso ajuda a reduzir as reflexões sonoras e a reverberação, diminuindo o nível de ruído geral no ambiente. • Isolar as vibrações de máquinas, por exemplo, utilizando bases antivibratórias ou amortecedores sob os equipamentos, para evitar que a vibração se propague pela estrutura do edifício e gere ruído em outros locais. • No receptor (ou seja, no indivíduo): esta é considerada a última linha de defesa, a ser adotada quando as medidas de controle na fonte e na trajetória não são suficientes para reduzir o ruído a níveis seguros. As estratégias incluem: • O uso de Equipamentos de Proteção Individual (EPI) auditiva, como os protetores auriculares (sejam eles do tipo plug de inserção ou abafadores do tipo concha). • Limitar o tempo de permanência dos trabalhadores em áreas com níveis elevados de ruído (rodízio de funções, pausas em locais silenciosos). • Implementar Programas de Conservação Auditiva (PCA) nas empresas, que devem incluir o monitoramento regularda audição dos trabalhadores (através de audiometrias), o fornecimento e fiscalização do uso de EPIs, treinamentos sobre os riscos do ruído e a importância da proteção, e a conscientização contínua dos trabalhadores. 3.5 Ruídos utilizados em audiologia: quando o “barulho” se torna uma ferramenta Pode parecer um contrassenso, mas na prática audiológica, utilizamos tipos específicos de ruído como estímulos em diversos testes diagnósticos. Sua principal aplicação é na técnica de mascaramento (que serve para evitar que a orelha não testada “interfira” no resultado da orelha que está sendo avaliada) e também em alguns testes de percepção e reconhecimento da fala. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 27 Os principais tipos de ruído que você encontrará na audiologia são: • Ruído de Banda Larga (Broadband Noise - BBN): como o próprio nome sugere, este tipo de ruído contém um espectro amplo de frequências, geralmente abrangendo toda ou uma grande parte da faixa de frequências audíveis pelo ser humano. Dois exemplos comuns são: • Ruído Branco (White Noise - WN): idealmente, o ruído branco possui igual energia em todas as frequências do espectro. • Ruído Rosa (Pink Noise): este ruído tem a característica de possuir igual energia por banda de oitava (ou seja, sua intensidade diminui 3 dB por oitava com o aumento da frequência). Os ruídos de banda larga são utilizados, por exemplo, como ruído mascarante durante a logoaudiometria (teste de reconhecimento de fala) ou em certos testes que avaliam o processamento auditivo central. • Ruído de Banda Estreita (Narrowband Noise - NBN): diferentemente do BBN, o ruído de banda estreita (ou narrowband) possui sua energia sonora concentrada em uma faixa limitada (estreita) de frequências, que é centrada em uma frequência específica. Este é o tipo de ruído mais eficaz e mais comumente utilizado para mascarar tons puros durante a audiometria tonal liminar. A banda de frequência do NBN é cuidadosamente calibrada para ser ligeiramente mais larga que a chamada “banda crítica” correspondente à frequência do tom puro que se deseja mascarar. Isso garante um mascaramento eficiente do tom puro na orelha não testada, sem a necessidade de utilizar intensidades de ruído excessivas, o que poderia causar desconforto ou até mesmo um sobremascaramento. • Speech Noise (SN) ou Ruído com Espectro de Fala: este é um tipo de ruído de banda larga que foi filtrado de modo a possuir um espectro de frequência que se assemelha ao espectro médio da fala humana de longo termo. Ele é frequentemente utilizado como um ruído competidor em testes de percepção de fala no ruído (logoaudiometria no ruído), com o objetivo de simular condições de escuta mais desafiadoras e mais próximas da realidade cotidiana. Como mencionei, a técnica de mascaramento é essencial em audiologia. Ela consiste na introdução de um ruído apropriado na orelha não testada para elevar temporariamente o seu limiar auditivo, impedindo assim que ela participe da resposta quando a orelha testada está sendo estimulada. Isso é particularmente crucial quando existe uma diferença significativa na sensibilidade auditiva entre as duas orelhas, para evitar o fenômeno da “audição cruzada” (quando o som apresentado a uma orelha é intenso o suficiente para ser percebido pela outra). Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 28 3.6 Efeitos do ruído na audição e no organismo: o preço alto do barulho excessivo A exposição ao ruído, especialmente quando os níveis são elevados e a duração da exposição é prolongada, pode acarretar uma série de efeitos adversos à saúde, que vão muito além de um simples incômodo. 3.6.1 Efeitos auditivos: • Mudança temporária do limiar auditivo (TTS - Temporary Threshold Shift): você já saiu de um show ou de uma festa com a sensação de ouvidos “tampados” ou com um zumbido persistente? Isso é, provavelmente, um TTS. Trata-se de uma diminuição temporária da sensibilidade auditiva que ocorre após a exposição a um ruído intenso. Felizmente, na maioria dos casos, a audição retorna ao normal após um período de repouso auditivo, longe do barulho (Ganime et al., 2007). • Mudança permanente do limiar auditivo (PTS - Permanent Threshold Shift) ou perda auditiva induzida por ruído (PAIR): esta é a consequência mais grave e, infelizmente, irreversível. A exposição crônica e repetida a níveis elevados de ruído, ou mesmo uma exposição única a ruídos de impacto de altíssima intensidade, pode causar danos permanentes às delicadas células ciliadas da cóclea (localizadas na orelha interna, são elas que transformam as vibrações sonoras em sinais elétricos para o cérebro). O resultado é uma perda auditiva neurossensorial permanente. A PAIR tipicamente afeta inicialmente as frequências mais altas (na faixa de 3000 a 6000 Hz), e é muito comum observar no audiograma um “entalhe” característico, uma queda acentuada nos limiares auditivos em torno da frequência de 4000 Hz. Com a continuação da exposição ao ruído, essa perda pode progredir para outras frequências, comprometendo cada vez mais a comunicação (Clinimed, 2019). A PAIR é uma das principais causas de surdez ocupacional em todo o mundo. IMAGEM 1 - EFEITOS DO RUÍDO Fonte: SHUTTERSTOCK ID: 561877147 Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 29 • Trauma acústico: refere-se a uma perda auditiva que ocorre de forma súbita e, geralmente, severa, causada pela exposição a um ruído de impacto de extrema intensidade, como uma explosão muito próxima ao ouvido. O trauma acústico pode envolver danos não apenas à cóclea, mas também às estruturas da orelha média, como, por exemplo, uma perfuração da membrana timpânica (Clinimed, 2019). Dependendo da intensidade do ruído e da duração da exposição, o trauma acústico pode ser reversível ou irreversível. Em casos leves, a audição pode se recuperar completamente em algumas horas ou dias, com repouso e evitando a exposição a ruídos altos. Porém, a lesão pode ser permanente em casos mais graves. • Zumbido (Tinnitus): é a percepção de um som (que pode ser um chiado, apito, campainha, zunido, etc.) na ausência de uma fonte sonora externa correspondente. O zumbido é um sintoma frequentemente associado à PAIR e a outras condições auditivas, e pode ser extremamente incômodo e impactar significativamente a qualidade de vida da pessoa (Prolife Engenharia, 2018). • Hiperacusia: trata-se de uma intolerância a sons de intensidade moderada, que normalmente seriam considerados aceitáveis ou até mesmo baixos pela maioria das pessoas. Sons cotidianos podem se tornar desconfortavelmente altos para quem tem hiperacusia. • Dificuldade de compreensão da fala: mesmo que os limiares auditivos pareçam normais ou apresentem apenas uma perda leve em algumas frequências, a exposição prévia ao ruído ou a presença de ruído de fundo no momento da comunicação pode prejudicar significativamente a capacidade de discriminar os sons da fala e compreender as mensagens, especialmente em ambientes acusticamente desfavoráveis. 3.6.2 Efeitos extra-auditivos (não auditivos): quando o corpo todo “sente” o barulho É fundamental que você compreenda que o ruído não afeta apenas o nosso sistema auditivo. Ele pode atuar como um potente estressor fisiológico e psicológico, desencadeando uma série de reações em cascata por todo o nosso organismo (Clinimed, 2019; Ganime et al., 2007; Thomas, 2024): • Sistema cardiovascular: a exposição ao ruído pode levar ao aumento da pressão arterial, aceleração da frequência cardíaca (taquicardia), constrição dos vasos sanguíneos periféricos e, a longo prazo, aumentar o risco de desenvolvimento de hipertensão arterial e outras doenças cardiovasculares. • Sistema nervoso: o ruído é um conhecido causador de estresse, irritabilidade, ansiedade e fadiga. Pode também provocar dores de cabeça, distúrbios do sono (como insônia ou sono fragmentado e não reparador), e prejudicar a atenção, a concentração,a memória e o desempenho cognitivo em tarefas que exigem foco, impactando a produtividade no trabalho ou nos estudos. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 30 • Sistema endócrino e metabólico: a exposição ao ruído pode levar à liberação de hormônios do estresse, como o cortisol e a adrenalina, e provocar alterações no metabolismo. • Sistema digestório: problemas gástricos, como azia, gastrite e até mesmo úlceras, podem ser exacerbados ou desencadeados pela exposição crônica ao estresse induzido pelo ruído. Náuseas também podem ocorrer em algumas situações. • Sistema respiratório: pode haver um aumento da frequência respiratória em resposta à exposição ao ruído. • Impacto psicológico e social: a dificuldade de comunicação causada pelo ruído ou pela perda auditiva pode levar ao isolamento social, à frustração, a sentimentos de inadequação, e até mesmo contribuir para o desenvolvimento de quadros de depressão, resultando em uma significativa redução da qualidade de vida. A conscientização sobre essa multiplicidade de efeitos do ruído é o primeiro passo para a implementação de políticas de saúde pública eficazes e de medidas preventivas robustas. Para você, futuro fonoaudiólogo, compreender a fundo esses impactos é essencial para o adequado aconselhamento de seus pacientes, para o planejamento da reabilitação auditiva e para sua participação ativa e competente em programas de conservação da saúde auditiva em diversos contextos. O ruído é, sem dúvida, um desafio, mas com conhecimento e ação, podemos atenuar seus efeitos! Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 31 Depois de conhecer tantos conceitos importantes relacionados ao som, chegamos a um ponto interessante e que estará presente no dia a dia da sua prática clínica: a psicoacústica. A psicoacústica é uma ciência que busca entender a nossa percepção do som e é muito utilizada pelo fonoaudiólogo nos métodos diagnósticos. Muitos dos exames audiológicos se baseiam em como o paciente reage aos estímulos sonoros. A psicoacústica está presente ali e fornece o embasamento para que o fonoaudiólogo possa entender como está a audição do paciente. 4.1 Conceitos da psicoacústica que iluminam os testes audiológicos Vamos conhecer alguns conceitos importantes da psicoacústica. Esses serão essenciais para, posteriormente, nos aprofundarmos nos exames audiológicos: • Limiar auditivo absoluto: lembra dele? É a menor intensidade sonora, o “fiozinho” de som, a menor intensidade sonora que a pessoa consegue detectar em uma certa frequência. É um princípio fundamental da audiometria tonal liminar, que por sua vez, é um exame básico e muito importante! • Limiar de desconforto (LDL - Loudness Discomfort Level): é a intensidade sonora a partir da qual o indivíduo começa a sentir desconforto auditivo. É fundamental na adaptação de aparelhos auditivos. • Limiar diferencial: é a menor diferença que conseguimos perceber entre dois sons, seja essa diferença na intensidade (o quão mais forte um é que o outro), na frequência (o quão mais agudo) ou na duração. Psicoacústica na Avaliação Auditiva4 TÓPICO Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 32 • Percepção de altura (Pitch): é o que nos faz dizer se um som é “agudo” ou “grave”. É uma qualidade subjetiva e relacionada à frequência do som (pitch). • Percepção de intensidade/volume (Loudness): é influenciada pela frequência do som (curvas isofônicas), mas no geral, é a sensação que nos faz perceber se o som está “forte” ou “fraco”. Está relacionada à intensidade física do som (Bugalho Filho, [s.d.]). • Mascaramento: é o fenômeno que ocorre quando um som dificulta a percepção de outro som. Este conceito é essencial em muitos contextos audiológicos. 4.2 Psicoacústica na audiometria: desvendando os limites da audição A audiometria é um exame que mede a acuidade auditiva. É composta por uma série de procedimentos, que, combinados, fazem uma avaliação profunda da função auditiva. Muitos desses testes terão a psicoacústica como ferramenta fundamental. • Audiometria Tonal Liminar (ATL): este é o exame “padrão outro” para determinar os limiares auditivos absolutas de uma pessoa para tons puros. Esta avaliação pode ser feita por via aérea (fones de ouvido) ou por via óssea (pequeno vibrador posicionado atrás da orelha, no osso mastoide). Testamos frequências entre 250 Hz até 8000 Hz. • O paciente é instruído a sinalizar sempre que perceber/ouvir um som, independentemente de ele ser muito fraco ou forte. Pode ser levantando a mão ou apertando um botão. • O examinador vai variando a intensidade do tom puro, com uma técnica específica, até encontrar o nível mínimo em que o paciente responda ao som de forma consciente. • Os resultados são organizados em um audiograma, um gráfico que mostra se há perda auditiva, a sua configuração (como se distribui por diferentes frequências) e seu grau (leve, moderado, severo, profundo) (Conselhos Federal e Regionais de Fonoaudiologia, 2010). • E onde entra a psicoacústica aqui? Em tudo! A ATL depende da detecção do paciente para detectar os limiares absolutos. É um teste comportamental. Envolve vários aspectos do comportamento do paciente, como a sua atenção seletiva (focar em prestar atenção nos sons), sua tomada de decisão em responder de forma confiável. É utilizado também o princípio psicoacústico do mascaramento auditivo, pois utilizamos um ruído de banda estreita na orelha que não está sendo testada. É o mascaramento que garante que as respostas registradas são referentes à orelha que está sendo avaliada, que o tom puro não está sendo detectado pela “orelha boa”. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 33 • Logoaudiometria (ou Audiometria Vocal): é um exame que avalia a capacidade do indivíduo de detectar e compreender a fala. Não apenas como uma adição de novos sons, mas também quando o indivíduo consegue entender palavras e frases. • Limiar de Recepção de Fala (LRF ou SRT - Speech Reception Threshold): é um exame que avalia a capacidade do indivíduo de detectar e compreender a fala. Não apenas como uma adição de novos sons, mas também quando a o indivíduo consegue entender palavras e frases. • Índice Percentual de Reconhecimento de Fala (IPRF ou WRS - Word Recognition Score): neste teste, é utilizado uma intensidade confortável, cerca de 30 ou 40dB acima do LRF do indivíduo. a intenção agora é medir a capacidade do paciente de discriminar palavras monossilábicas (pão, sol, giz, mão). Pela porcentagem final de seus erros e acertos, temos uma ideia da capacidade de discriminação fonêmica do paciente, ou seja, da “clareza” com que ele percebe a fala. • E a psicoacústica aqui? A psicoacústica está presente aqui na percepção dos diferentes sons que compõem as palavras (fonemas) e da fala em seus múltiplos níveis (detecção, discriminação, reconhecimento). Se o teste for realizado com presença de ruído competidor, novamente teremos envolvimento do mascaramento auditivo. Além dos aspectos do comportamento do indivíduo, como a sua atenção seletiva (focar em prestar atenção nos sons), memória e sua tomada de decisão em responder de forma confiável. • Acufenometria: é um exame que identifica características do zumbido (acúfenos ou tinnitus). Este procedimento também utiliza métodos psicoacústicos, pois através da comparação com outros sons, o próprio paciente indica qual se assemelha mais com zumbido. Através da técnica de pitch matching (pareamento de tonalidade), comparamos o zumbido do paciente com sons externos (tons puros ou ruídos de banda estreita) para identificar a sua frequência e com a técnica de loudness matching (pareamento de sonoridade), encontramos a sua intensidade. • Audiometria de altas frequências (geralmente de 8 kHz até cerca de 20 kHz): mesmo tipo de exame da “Audiometria Tonal Liminar”, mas que avalia os limiares auditivos numa faixa de frequências bem agudas, fora dos padrões daATL. É muito útil para detectar perdas auditivas precoces causadas pela exposição ao ruído intenso (PAIR), ou pela exposição a agentes ototóxicos (medicamentos, substâncias químicas), que são condições que afetam primeiro as frequências mais altas do espectro audível. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 34 4.3 Psicoacústica na imitanciometria: uma olhada funcional na orelha média A imitanciometria é composta por dois testes: a timpanometria e a pesquisa do reflexo acústico. Esse conjunto nos permite avaliar a integridade funcional da orelha média. Ela mede a admitância (como a energia sonora é admitida) ou encontra a sua impedância (oposição à sua passagem), ambas através do sistema tímpano- ossicular (membrana timpânica e cadeia de ossículos). Esse exame não depende diretamente da resposta comportamental do paciente, pois muitos dos seus componentes são objetivos. Mas a interpretação de alguns achados, e a correlação com os resultados da audiometria, envolvem um raciocínio clínico que demanda conhecimentos psicoacústicos. • Timpanometria: este teste avalia a integridade da membrana timpânica, mede a mobilidade (ou complacência) do sistema tímpano-ossicular, em resposta às variações de pressão do ar que são introduzidas no conduto auditivo externo. É um procedimento objetivo, mas pode revelar algumas condições que afetam a percepção auditiva e os limiares tonais do indivíduo. Isso porque algumas condições, como a presença de líquido na orelha média, disfunção da tuba auditiva, flacidez ou rigidez excessiva do sistema tímpano- ossicular, têm consequências diretas na forma como o som é transmitido para a cóclea. Ou seja, alterações presentes ATL podem ter suas causas encontradas na timpanometria. • Pesquisa do reflexo acústico: o reflexo acústico (ou reflexo estapediano) é uma contração protetiva involuntária da orelha média, e ocorre em resposta a um som de alta intensidade. Essa contração enrijece a cadeia ossicular e reduz a quantidade de energia sonora que é transmitida para a orelha interna, sendo assim, um mecanismo de proteção contra sons muito fortes. A pesquisa do reflexo acústico avalia a contração dos músculos da orelha média, principalmente o músculo estapédio e o músculo tensor do tímpano, em resposta a estímulos sonoros. A pesquisa é realizada através de um teste que, com um equipamento que emite sons em diferentes tons para cada orelha, a intensidade dos sons é aumentada gradualmente até desencadear o reflexo acústico: quando o reflexo acústico ocorre, significa que a orelha média e o nervo auditivo estão preservados e funcionando normalmente. Já a ausência ou alteração do reflexo acústico pode indicar problemas na orelha média (inflamação ou otite), danos no nervo auditivo ou problemas no sistema nervoso central. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 35 • Limiar do reflexo acústico: é a menor intensidade de som que desencadeia o reflexo acústico. Assim como a presença ou ausência do reflexo acústico, descobrir o seu limiar pode fornecer informações valiosas sobre a integridade das vias auditivas aferentes (nervo coclear, tronco encefálico baixo) e eferentes (nervo facial, que inerva o músculo estapédio), e sobre a função da própria orelha média. • E a psicoacústica nisso? A ausência do reflexo acústico ou a presença de limiares elevados, podem estar associados a certos tipos e graus de perda auditiva, impactando na dinâmica da audição, podendo afetar a discriminação da fala em ambientes ruidosos, e na tolerância de sons intensos. Ou seja, pode afetar diretamente a forma como o indivíduo percebe e compreende os sons. A integração dos achados na audiometria tonal limiar, da logoaudiometria e da imitanciometria proporciona a nós, como fonoaudiólogos, a possibilidade de um diagnóstico topográfico mais preciso da perda auditiva. Torna-se possível localizar com maior clareza o local da lesão ou disfunção no sistema auditivo. 4.4 Psicoacústica na decibelimetria: medindo o som com uma perspectiva perceptual Como já vimos, a Decibelimetria é a medição dos níveis de pressão sonora, realizada através do decibelímetro (ou sonômetro). Neste caso, os princípios acústicos são evidentes tanto no instrumento de medida, quanto na forma como interpretamos suas leituras: • A Escala Decibel (dB): a escala decibel (dB) é uma escala logarítmica (lembra da Lei de Weber-Fechner?), é uma unidade de medida que expressa a intensidade de um som, comparando-o com o limiar de audição humana. Por ser escala logarítmica, a diferença de 10 dB corresponde a uma dezena da intensidade do som. Ou seja, um aumento de 10 dB, por exemplo, é geralmente percebido como uma duplicação da sonoridade (medida em sones), enquanto um aumento de 3 dB corresponde a uma duplicação da potência sonora física (Bugalho Filho, [s.d.]). • As curvas de ponderação em frequência (dBA, dBC): são filtros que alteram a forma como as frequências são medidas em decibéis (dB), visando refletir melhor a resposta do ouvido humano. Isso porque o ouvido humano não possui a mesma sensibilidade para todas as frequências sonoras. Essas curvas foram desenvolvidas com base em extensos estudos psicoacústicos sobre a audibilidade em diferentes frequências (curvas isofônicas de Fletcher-Munson e Robinson-Dadson). Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 36 • O dBC (ponderação C) considera uma resposta mais linear para todos os níveis sonoros, com menos atenuação em frequências altas e baixas e reflete a resposta do ouvido humano a níveis sonoros muito altos (100 fones). • O dBA (ponderação A) enfatiza as frequências mais importantes para a audição humana, e faz com que a leitura do decibelímetro se aproxime mais da percepção humana de “quão alto” um som é, e do seu potencial de causar dano ou incômodo auditivo. Simula a resposta do ouvido humano a níveis de som de 40 fones, atenua as frequências mais baixas e altas, destacando as frequências mais médias, que o ouvido humano percebe melhor. Ou seja, O uso da ponderação A tenta fazer com que a leitura do decibelímetro se aproxime mais da percepção humana de ‘quão alto’ um som é e do seu potencial de causar dano auditivo (EAC UFSM, [s.d.]). • A interpretação dos níveis de ruído: é medida em dB e é indispensável para avaliar a saúde do indivíduo e o impacto ambiental. Na interpretação do níveis de ruído, não levamos em conta apenas a medida em decibéis, mas as diversas características psicoacústicas desse ruído, como suas frequências, se possui um tom puro discernível, impulsividade, e o tempo de exposição a esse ruído. • A Organização Mundial da Saúde (OMS) estabelece limites de ruído. As normas e diretrizes para o controle de ruído em diferentes ambientes são todas baseadas em estudos que correlacionam os níveis sonoros com seus efeitos auditivos e extra-auditivos (como interferência na comunicação, perda auditiva, estresse e fadiga), sempre considerando a percepção e a tolerância humanas. Em resumo, a psicoacústica é indispensável na prática audiológica. É uma grande aliada que nos fornece base teórica para o desenvolvimento, aplicação e interpretação de muitos testes diagnósticos. É fundamental para o nosso entendimento da percepção sonora em condições normais e patológicas, e ampara o nosso raciocínio clínico para aplicação eficaz de estratégias de reabilitação e conservação auditiva. Na prática fonoaudiológica, os conhecimentos em psicoacústica ajudam a elevar nossa audição para o tão almejado “padrão ouro”. Física Acústica e Interação do Som com o MeioUNIDADE 1 37 O Efeito Doppler e a Percepção Sonora: Uma Análise Mais Profunda! Você se lembra de quando conversamos sobre o efeito Doppler na introdução desta unidade? Te ajudo a relembrar: efeito Doppler é um fenômeno físico que ocorre nas ondas sonoras quando emitidas ou refletidas por um objeto que está em movimento com relação ao observador. É aquele fenômeno