Carga de trabalho mental versus física

O conceito de carga de trabalho mental (MWL) tornou-se cada vez mais importante, uma vez que as modernas tecnologias semi-automatizadas e computadorizadas podem impor requisitos severos às capacidades mentais ou de processamento de informações humanas nas tarefas de fabricação e administrativas. Assim, especialmente para os domínios de análise de trabalho, avaliação de requisitos de trabalho e design de trabalho, a conceituação de carga de trabalho mental tornou-se ainda mais importante do que a carga de trabalho física tradicional.

Definições de carga de trabalho mental

Não existe uma definição consensual de carga de trabalho mental. A principal razão é que existem pelo menos duas abordagens e definições teoricamente bem fundamentadas: (1) MWL visto em termos dos requisitos da tarefa como uma variável externa independente com a qual os sujeitos de trabalho têm de lidar de forma mais ou menos eficiente, e (2) MWL como definido em termos de uma interação entre os requisitos da tarefa e as capacidades ou recursos humanos (Hancock e Chignell 1986; Welford 1986; Wieland-Eckelmann 1992).

Embora advindas de contextos distintos, ambas as abordagens oferecem contribuições necessárias e bem fundamentadas para problemas distintos.

A requisitos recursos interação A abordagem foi desenvolvida no contexto das teorias de ajuste/desajuste da personalidade-ambiente, que tentam explicar as diferentes respostas interindividuais a condições e requisitos físicos e psicossociais idênticos. Assim, esta abordagem pode explicar as diferenças individuais nos padrões de respostas subjetivas aos requisitos e condições de carga, por exemplo, em termos de fadiga, monotonia, aversão afetiva, esgotamento ou doenças (Gopher e Donchin 1986; Hancock e Meshkati 1988).

A requisitos de tarefa A abordagem foi desenvolvida dentro daquelas partes da psicologia ocupacional e ergonomia que estão predominantemente engajadas no projeto de tarefas, especialmente no projeto de tarefas futuras novas e não experimentadas, ou as chamadas projeto de tarefa prospectiva. O pano de fundo aqui é o conceito de tensão-deformação. Os requisitos da tarefa constituem o estresse e os sujeitos que trabalham tentam se adaptar ou lidar com as demandas da mesma forma que fariam com outras formas de estresse (Hancock e Chignell, 1986). Essa abordagem de requisitos de tarefa tenta responder à questão de como projetar tarefas com antecedência para otimizar seu impacto posterior nos funcionários - muitas vezes ainda desconhecidos - que realizarão essas tarefas futuras.

Existem pelo menos algumas características comuns de ambas as conceituações de MWL.

1. O MWL descreve principalmente os aspectos de entrada das tarefas, ou seja, os requisitos e demandas feitas pelas tarefas aos funcionários, que podem ser usados ​​na previsão do resultado da tarefa.
2. Os aspectos mentais do MWL são conceituados em termos de processamento de informações. O processamento da informação inclui tanto aspectos cognitivos quanto motivacionais/volitivos e emocionais, pois a pessoa sempre avaliará as demandas com as quais terá de lidar e, assim, autorregulará seu esforço de processamento.
3. O processamento de informações integra processos mentais, representações (por exemplo, conhecimento ou modelos mentais de uma máquina) e estados (por exemplo, estados de consciência, graus de ativação e, menos formalmente, humor).
4. O MWL é uma característica multidimensional dos requisitos da tarefa, uma vez que cada tarefa varia em um par de dimensões inter-relacionadas, mas distintas, que devem ser tratadas separadamente no design da tarefa.
5. MWL terá um impacto multidimensional que pelo menos determinará (a) o comportamento, por exemplo, as estratégias e o desempenho resultante, (b) o bem-estar subjetivo percebido de curto prazo com consequências para a saúde a longo prazo, e (c ) processos psicofisiológicos, por exemplo, alterações da pressão arterial no trabalho, que podem se tornar efeitos a longo prazo de tipo positivo (promovendo, digamos, melhoria do condicionamento físico) ou de tipo negativo (envolvendo deficiências ou problemas de saúde).
6. Do ponto de vista do projeto de tarefas, MWL não deve ser minimizado – como seria necessário no caso de poluição do ar cancerígena – mas otimizado. A razão é que os exigentes requisitos de tarefas mentais são inevitáveis ​​para o bem-estar, promoção da saúde e qualificação, uma vez que oferecem os impulsos ativadores necessários, pré-requisitos de aptidão e opções de aprendizagem/treinamento. A falta de demandas, ao contrário, pode resultar em desativação, perda de aptidão física, desqualificação e deterioração da chamada motivação intrínseca (dependente do conteúdo da tarefa). Descobertas nessa área levaram à técnica de design de tarefas de promoção da saúde e da personalidade (Hacker, 1986).
7. MWL, portanto, em qualquer caso, deve ser tratado na análise da tarefa, na avaliação dos requisitos da tarefa, bem como no projeto corretivo e prospectivo da tarefa.

Abordagens Teóricas: Abordagens Requisitos-Recursos

Do ponto de vista do ajuste pessoa-ambiente, o MWL e suas consequências podem ser categorizados grosseiramente - como mostrado na figura 1 - em subcarga, carga adequada e sobrecarga. Essa categorização resulta das relações entre os requisitos da tarefa e as capacidades ou recursos mentais. Os requisitos da tarefa podem exceder, ajustar-se ou deixar de ser satisfeitos pelos recursos. Ambos os tipos de desajuste podem resultar de modos quantitativos ou qualitativos de desajuste e terão consequências qualitativamente diferentes, mas em qualquer caso negativas (ver figura 1).

Figura 1. Tipos e consequências das relações requisitos-recursos

Algumas teorias tentam definir o MWL a partir do lado do recurso ou capacidade dos requisitos, ou seja, relacionamentos de recursos. Essas teorias de recursos podem ser subdivididas em volume de recursos e teorias de alocação de recursos (Wieland-Eckelmann 1992). A quantidade de capacidade disponível pode vir de uma única fonte (solteiro teorias de recursos) que determina o processamento. A disponibilidade deste recurso varia com a excitação (Kahneman 1973). Moderno múltiplo as teorias de recursos supõem um conjunto de recursos de processamento relativamente independentes. Assim, o desempenho dependerá da condição se o mesmo recurso ou recursos diferentes são necessários simultaneamente e simultaneamente. Diferentes recursos são, por exemplo, codificação, processamento ou recursos de resposta (Gopher e Donchin 1986; Welford 1986). O problema mais crítico para esses tipos de teorias é a identificação confiável de uma ou mais capacidades bem definidas para operações de processamento qualitativamente diferentes.

As teorias de alocação de recursos supõem um processamento que muda qualitativamente em função de estratégias variadas. Dependendo das estratégias, diferentes processos mentais e representações podem ser aplicados para a realização da tarefa. Assim, não o volume de recursos estáveis, mas as estratégias de alocação flexível tornam-se o ponto-chave de interesse. Mais uma vez, porém, questões essenciais — especialmente no que diz respeito aos métodos de diagnóstico das estratégias — permanecem por responder.

Avaliação de MWL: usando abordagens de recursos de requisitos

Uma medição estrita de MWL no momento seria impossível, uma vez que faltam unidades de medida bem definidas. Mas, certamente, a conceituação e os instrumentos para uma avaliação devem atender aos critérios gerais de qualidade das abordagens diagnósticas, que têm objetividade, confiabilidade, validade e utilidade. No entanto, até agora, pouco se sabe sobre a qualidade geral das técnicas ou instrumentos propostos.

Há um número considerável de razões para as dificuldades remanescentes com a avaliação do MWL de acordo com as abordagens de recursos de requisitos (O'Donnell e Eggemeier 1986). Uma tentativa de avaliação MWL tem que lidar com questões como as seguintes: a tarefa é auto-intencionada, segue objetivos auto-estabelecidos, ou é dirigida com referência a uma ordem definida externamente? Que tipo de capacidades (processamento intelectual consciente, aplicação de conhecimento tácito, etc.) são necessários, e são chamados simultaneamente ou sequencialmente? Existem diferentes estratégias disponíveis e, em caso afirmativo, quais? Quais mecanismos de enfrentamento de uma pessoa que trabalha podem ser necessários?

As abordagens mais discutidas tentam avaliar MWL em termos de:

1. esforço necessário (avaliação de esforço) abordagens que aplicam - em algumas versões validadas psicofisiologicamente - procedimentos de escalonamento, como os oferecidos por Bartenwerfer (1970) ou Eilers, Nachreiner e Hänicke (1986), ou
2. capacidade mental ocupada ou, inversamente, residual (avaliação da capacidade mental) abordagens que aplicam o tradicional técnicas de dupla tarefa como, por exemplo, discutido por O'Donnell e Eggemeier (1986).

Ambas as abordagens são fortemente dependentes dos pressupostos das teorias de recurso único e, consequentemente, têm que lutar com as questões acima mencionadas.

Avaliação de esforço. Tais técnicas de avaliação de esforço como, por exemplo, o procedimento de escalonamento aplicado a um correlato percebido do ativação central geral, desenvolvidos e validados por Bartenwerfer (1970), oferecem escalas verbais que podem ser completadas por gráficas e que graduam a parte unidimensionalmente variável do esforço percebido exigido durante a realização da tarefa. Os sujeitos são solicitados a descrever seu esforço percebido por meio de uma das etapas da escala fornecida.

Os critérios de qualidade mencionados acima são atendidos por esta técnica. Suas limitações incluem a unidimensionalidade da escala, abrangendo uma parte essencial, mas questionável do esforço percebido; a possibilidade limitada ou ausente de prever resultados de tarefas pessoais percebidas, por exemplo, em termos de fadiga, tédio ou ansiedade; e especialmente o caráter altamente abstrato ou formal do esforço que identificará e explicará quase nada dos aspectos dependentes do conteúdo do MWL como, por exemplo, quaisquer possíveis aplicações úteis da qualificação ou das opções de aprendizado.

Avaliação da capacidade mental. A avaliação da capacidade mental consiste em técnicas de dupla tarefa e um procedimento de interpretação de dados relacionado, chamado de característica operacional de desempenho (POC). As técnicas de dupla tarefa cobrem vários procedimentos. Sua característica comum é que os sujeitos são solicitados a realizar duas tarefas simultaneamente. A hipótese crucial é: quanto menos uma tarefa adicional ou secundária na situação de dupla tarefa se deteriorar em comparação com a situação de linha de base de tarefa única, menores serão os requisitos de capacidade mental da tarefa primária e vice-versa. A abordagem agora é ampliada e várias versões de interferência de tarefas sob condições de dupla tarefa são investigadas. Por exemplo, os sujeitos são instruídos a realizar duas tarefas simultaneamente com variações graduais das prioridades das tarefas. A curva POC ilustra graficamente os efeitos de possíveis combinações de dupla tarefa decorrentes do compartilhamento de recursos limitados entre as tarefas executadas simultaneamente.

Os pressupostos críticos da abordagem consistem principalmente nas sugestões de que cada tarefa exigirá uma certa parcela de uma capacidade de processamento consciente, limitada e estável (versus inconsciente, automatizada, implícita ou tácita), na hipotética relação aditiva dos dois requisitos de capacidade, e na restrição da abordagem apenas aos dados de desempenho. Este último pode ser enganoso por várias razões. Em primeiro lugar, existem diferenças substanciais na sensibilidade dos dados de desempenho e dos dados percebidos subjetivamente. A carga percebida parece ser determinada principalmente pela quantidade de recursos necessários, muitas vezes operacionalizados em termos de memória de trabalho, enquanto as medidas de desempenho parecem ser determinadas predominantemente pela eficiência do compartilhamento de recursos, dependendo das estratégias de alocação (isso é teoria da dissociação; ver Wickens e Yeh 1983). Além disso, diferenças individuais nas habilidades de processamento de informações e traços de personalidade influenciam fortemente os indicadores de MWL nas áreas subjetiva (percebida), de desempenho e psicofisiológica.

Abordagens Teóricas: Abordagens de Requisitos de Tarefas

Conforme demonstrado, os requisitos da tarefa são multidimensionais e, portanto, podem não ser suficientemente descritos por meio de apenas uma dimensão, seja ela o esforço percebido ou a capacidade mental consciente residual. Uma descrição mais profunda pode ser semelhante a um perfil, aplicando um padrão teoricamente selecionado de dimensões graduais das características da tarefa. A questão central é, portanto, a conceituação de “tarefa”, especialmente em termos de conteúdo da tarefa, e de “realização da tarefa”, especialmente em termos de estrutura e fases de ações orientadas para um objetivo. O papel da tarefa é enfatizado pelo fato de que mesmo o impacto das condições contextuais (como temperatura, ruído ou horas de trabalho) nas pessoas são dependentes da tarefa, uma vez que são mediadas pela tarefa que atua como um dispositivo de portão (Fisher 1986). . Várias abordagens teóricas concordam suficientemente com relação a essas dimensões críticas da tarefa, que oferecem uma previsão válida do resultado da tarefa. Em qualquer caso, o resultado da tarefa é duplo, uma vez que (1) o resultado pretendido deve ser alcançado, atendendo aos critérios de resultado de desempenho e (2) vários efeitos colaterais pessoais não intencionais de curto prazo e cumulativos de longo prazo surgirão, por exemplo exemplo fadiga, tédio (monotonia), doenças ocupacionais ou motivação intrínseca melhorada, conhecimento ou habilidades.

Avaliação de MWL. Com abordagens de requisitos de tarefas, abordagens orientadas para a ação, como aquelas de ações completas versus ações parcializadas ou a pontuação do potencial de motivação (para uma elaboração de ambos, consulte Hacker 1986), propõem como características de tarefas indispensáveis ​​para análise e avaliação pelo menos o seguinte:

• autonomia temporal e processual quanto às decisões sobre metas autodefinidas e, consequentemente, transparência, previsibilidade e controle da situação de trabalho

• número e variedade de subtarefas (especialmente em relação à preparação, organização e verificação dos resultados da implementação) e de ações que realizam essas subtarefas (ou seja, se tais ações envolvem completude cíclica versus fragmentação)

• variedade (“nível”) de processos e representações mentais reguladores da ação. Estes podem ser mentalmente automatizados ou rotineiros, baseados em conhecimento “se-então” ou intelectuais e de resolução de problemas. (Eles também podem ser caracterizados pela completude hierárquica em oposição à fragmentação)

• cooperação necessária

• requisitos ou opções de aprendizado de longo prazo.

A identificação dessas características da tarefa requer procedimentos conjuntos de análise de trabalho/tarefa, incluindo análises de documentos, observações, entrevistas e discussões em grupo, que devem ser integrados em um projeto quase-experimental (Rudolph, Schönfelder e Hacker 1987). Estão disponíveis instrumentos de análise de tarefas que podem orientar e auxiliar a análise. Alguns deles auxiliam apenas na análise (por exemplo, NASA-TLX Task Load Index, Hart e Staveland, 1988), enquanto outros são úteis para avaliação e projeto ou redesenho. Um exemplo aqui é o TBS-GA (Tätigkeitsbewertungs System für geistige Arbeit [Pesquisa de Diagnóstico de Tarefas—Trabalho Mental]); ver Rudolph, Schönfelder e Hacker (1987).

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A palavra biomarcador é a abreviação de marcador biológico, um termo que se refere a um evento mensurável que ocorre em um sistema biológico, como o corpo humano. Esse evento é então interpretado como um reflexo, ou marcador, de um estado mais geral do organismo ou da expectativa de vida. Na saúde ocupacional, um biomarcador é geralmente usado como um indicador do estado de saúde ou risco de doença.

Os biomarcadores são usados ​​para estudos in vitro e in vivo que podem incluir seres humanos. Normalmente, três tipos específicos de marcadores biológicos são identificados. Embora alguns biomarcadores possam ser difíceis de classificar, geralmente eles são separados em biomarcadores de exposição, biomarcadores de efeito ou biomarcadores de suscetibilidade (ver tabela 1).

Tabela 1. Exemplos de biomarcadores de exposição ou biomarcadores de efeito que são utilizados em estudos toxicológicos em saúde ocupacional

Dado um grau aceitável de validade, os biomarcadores podem ser empregados para diversos fins. Em uma base individual, um biomarcador pode ser usado para apoiar ou refutar um diagnóstico de um determinado tipo de envenenamento ou outro efeito adverso induzido quimicamente. Em um indivíduo saudável, um biomarcador também pode refletir a hipersuscetibilidade individual a exposições químicas específicas e, portanto, servir como base para previsão de risco e aconselhamento. Em grupos de trabalhadores expostos, alguns biomarcadores de exposição podem ser aplicados para avaliar a extensão da conformidade com os regulamentos de redução da poluição ou a eficácia dos esforços preventivos em geral.

Biomarcadores de Exposição

Um biomarcador de exposição pode ser um composto exógeno (ou um metabólito) dentro do corpo, um produto interativo entre o composto (ou metabólito) e um componente endógeno ou outro evento relacionado à exposição. Mais comumente, os biomarcadores de exposições a compostos estáveis, como metais, compreendem medições das concentrações de metais em amostras apropriadas, como sangue, soro ou urina. Com produtos químicos voláteis, sua concentração na respiração exalada (após a inalação de ar livre de contaminação) pode ser avaliada. Se o composto for metabolizado no corpo, um ou mais metabólitos podem ser escolhidos como biomarcadores da exposição; os metabolitos são frequentemente determinados em amostras de urina.

Métodos modernos de análise podem permitir a separação de isômeros ou congêneres de compostos orgânicos e a determinação da especiação de compostos metálicos ou proporções isotópicas de certos elementos. Análises sofisticadas permitem a determinação de mudanças na estrutura do DNA ou outras macromoléculas causadas pela ligação com produtos químicos reativos. Sem dúvida, essas técnicas avançadas ganharão consideravelmente em importância para aplicações em estudos de biomarcadores, e limites de detecção mais baixos e melhor validade analítica provavelmente tornarão esses biomarcadores ainda mais úteis.

Desenvolvimentos particularmente promissores ocorreram com biomarcadores de exposição a produtos químicos mutagênicos. Esses compostos são reativos e podem formar adutos com macromoléculas, como proteínas ou DNA. Adutos de DNA podem ser detectados em glóbulos brancos ou biópsias de tecidos, e fragmentos específicos de DNA podem ser excretados na urina. Por exemplo, a exposição ao óxido de etileno resulta em reações com as bases do DNA e, após a excisão da base danificada, a N-7-(2-hidroxietil)guanina será eliminada na urina. Alguns adutos podem não se referir diretamente a uma exposição específica. Por exemplo, a 8-hidroxi-2'-desoxiguanosina reflete o dano oxidativo ao DNA, e essa reação pode ser desencadeada por vários compostos químicos, muitos dos quais também induzem a peroxidação lipídica.

Outras macromoléculas também podem ser alteradas pela formação de adutos ou oxidação. De especial interesse, tais compostos reativos podem gerar adutos de hemoglobina que podem ser determinados como biomarcadores de exposição aos compostos. A vantagem é que grandes quantidades de hemoglobina podem ser obtidas a partir de uma amostra de sangue e, dada a vida útil de quatro meses das hemácias, os adutos formados com os aminoácidos da proteína indicarão a exposição total nesse período.

Os adutos podem ser determinados por técnicas sensíveis, como cromatografia lipídica de alta eficiência, e alguns métodos imunológicos também estão disponíveis. Em geral, os métodos analíticos são novos, caros e precisam de mais desenvolvimento e validação. Melhor sensibilidade pode ser obtida usando o ³²P pós-ensaio de marcação, que é uma indicação inespecífica de que ocorreu dano ao DNA. Todas essas técnicas são potencialmente úteis para monitoramento biológico e têm sido aplicadas em um número crescente de estudos. No entanto, métodos analíticos mais simples e sensíveis são necessários. Dada a especificidade limitada de alguns métodos em exposições de baixo nível, o tabagismo ou outros fatores podem ter um impacto significativo nos resultados da medição, causando dificuldades de interpretação.

A exposição a compostos mutagênicos, ou a compostos que são metabolizados em mutagênicos, também pode ser determinada pela avaliação da mutagenicidade da urina de um indivíduo exposto. A amostra de urina é incubada com uma cepa de bactéria na qual uma mutação pontual específica é expressa de uma forma que pode ser facilmente medida. Se produtos químicos mutagênicos estiverem presentes na amostra de urina, ocorrerá um aumento na taxa de mutações nas bactérias.

Os biomarcadores de exposição devem ser avaliados em relação à variação temporal da exposição e à relação com os diferentes compartimentos. Assim, o(s) período(s) de tempo representado(s) pelo biomarcador, ou seja, até que ponto a medição do biomarcador reflete a(s) exposição(ões) passada(s) e/ou carga corporal acumulada, deve(m) ser determinado(s) a partir de dados toxicocinéticos para interpretar o resultado. Em particular, o grau em que o biomarcador indica retenção em órgãos-alvo específicos deve ser considerado. Embora as amostras de sangue sejam frequentemente usadas para estudos de biomarcadores, o sangue periférico geralmente não é considerado um compartimento como tal, embora atue como um meio de transporte entre os compartimentos. O grau em que a concentração no sangue reflete os níveis em diferentes órgãos varia amplamente entre diferentes produtos químicos e geralmente também depende da duração da exposição, bem como do tempo desde a exposição.

Às vezes, esse tipo de evidência é usado para classificar um biomarcador como um indicador de dose (total) absorvida ou um indicador de dose efetiva (ou seja, a quantidade que atingiu o tecido-alvo). Por exemplo, a exposição a um determinado solvente pode ser avaliada a partir de dados sobre a concentração real do solvente no sangue em um determinado momento após a exposição. Essa medição refletirá a quantidade de solvente que foi absorvida pelo corpo. Parte da quantidade absorvida será exalada devido à pressão de vapor do solvente. Ao circular no sangue, o solvente interagirá com vários componentes do corpo e, eventualmente, ficará sujeito à degradação por enzimas. O resultado dos processos metabólicos pode ser avaliado pela determinação de ácidos mercaptúricos específicos produzidos por conjugação com glutationa. A excreção cumulativa de ácidos mercaptúricos pode refletir melhor a dose efetiva do que a concentração sanguínea.

Eventos da vida, como reprodução e senescência, podem afetar a distribuição de uma substância química. A distribuição de produtos químicos dentro do corpo é significativamente afetada pela gravidez, e muitos produtos químicos podem atravessar a barreira placentária, causando assim a exposição do feto. A lactação pode resultar na excreção de substâncias químicas lipossolúveis, levando assim a uma diminuição da retenção na mãe, juntamente com uma maior absorção pelo lactente. Durante a perda de peso ou desenvolvimento de osteoporose, produtos químicos armazenados podem ser liberados, o que pode resultar em uma exposição “endógena” renovada e prolongada de órgãos-alvo. Outros fatores podem afetar a absorção individual, metabolismo, retenção e distribuição de compostos químicos, e alguns biomarcadores de suscetibilidade estão disponíveis (ver abaixo).

Biomarcadores de Efeito

Um marcador de efeito pode ser um componente endógeno, ou uma medida da capacidade funcional, ou algum outro indicador do estado ou equilíbrio do corpo ou sistema orgânico, conforme afetado pela exposição. Esses marcadores de efeito são geralmente indicadores pré-clínicos de anormalidades.

Esses biomarcadores podem ser específicos ou inespecíficos. Os biomarcadores específicos são úteis porque indicam um efeito biológico de uma determinada exposição, fornecendo assim evidências que podem ser potencialmente utilizadas para fins preventivos. Os biomarcadores não específicos não apontam para uma causa individual do efeito, mas podem refletir o efeito total e integrado devido a uma exposição mista. Ambos os tipos de biomarcadores podem, portanto, ser de uso considerável na saúde ocupacional.

Não há uma distinção clara entre biomarcadores de exposição e biomarcadores de efeito. Por exemplo, pode-se dizer que a formação do aduto reflete um efeito e não a exposição. No entanto, os biomarcadores de efeito geralmente indicam alterações nas funções das células, tecidos ou do corpo inteiro. Alguns pesquisadores incluem alterações grosseiras, como aumento do peso do fígado de animais de laboratório expostos ou diminuição do crescimento em crianças, como biomarcadores de efeito. Para fins de saúde ocupacional, os biomarcadores de efeito devem ser restritos àqueles que indicam alterações bioquímicas subclínicas ou reversíveis, como inibição de enzimas. O biomarcador de efeito mais utilizado é provavelmente a inibição da colinesterase causada por certos inseticidas, ou seja, organofosforados e carbamatos. Na maioria dos casos, esse efeito é totalmente reversível e a inibição da enzima reflete a exposição total a esse grupo específico de inseticidas.

Algumas exposições não resultam na inibição da enzima, mas sim no aumento da atividade de uma enzima. É o caso de várias enzimas pertencentes à família P450 (ver “Determinantes genéticos da resposta tóxica”). Eles podem ser induzidos por exposições a certos solventes e hidrocarbonetos poliaromáticos (PAHs). Uma vez que essas enzimas são expressas principalmente em tecidos dos quais uma biópsia pode ser difícil de obter, a atividade enzimática é determinada indiretamente in vivo pela administração de um composto que é metabolizado por essa enzima específica e, em seguida, o produto de decomposição é medido na urina ou no plasma.

Outras exposições podem induzir a síntese de uma proteína protetora no organismo. O melhor exemplo é provavelmente a metalotioneína, que se liga ao cádmio e promove a excreção desse metal; a exposição ao cádmio é um dos fatores que resultam no aumento da expressão do gene da metalotioneína. Proteínas protetoras semelhantes podem existir, mas ainda não foram suficientemente exploradas para serem aceitas como biomarcadores. Entre os candidatos a possíveis usos como biomarcadores estão as chamadas proteínas de estresse, originalmente chamadas de proteínas de choque térmico. Essas proteínas são geradas por uma variedade de organismos diferentes em resposta a uma variedade de exposições adversas.

O dano oxidativo pode ser avaliado pela determinação da concentração de malondialdeído no soro ou pela exalação de etano. Da mesma forma, a excreção urinária de proteínas de baixo peso molecular, como a albumina, pode ser utilizada como biomarcador de lesão renal precoce. Vários parâmetros usados ​​rotineiramente na prática clínica (por exemplo, níveis séricos de hormônios ou enzimas) também podem ser úteis como biomarcadores. No entanto, muitos desses parâmetros podem não ser suficientemente sensíveis para detectar comprometimento precoce.

Outro grupo de parâmetros de efeito refere-se aos efeitos genotóxicos (alterações na estrutura dos cromossomos). Tais efeitos podem ser detectados por microscopia de glóbulos brancos que sofrem divisão celular. Danos sérios aos cromossomos – aberrações cromossômicas ou formação de micronúcleos – podem ser vistos em um microscópio. Os danos também podem ser revelados pela adição de um corante às células durante a divisão celular. A exposição a um agente genotóxico pode então ser visualizada como uma troca aumentada do corante entre as duas cromátides de cada cromossomo (troca de cromátides-irmãs). As aberrações cromossômicas estão relacionadas a um risco aumentado de desenvolver câncer, mas o significado de uma taxa aumentada de troca de cromátides-irmãs é menos claro.

Uma avaliação mais sofisticada da genotoxicidade é baseada em mutações pontuais específicas em células somáticas, isto é, glóbulos brancos ou células epiteliais obtidas da mucosa oral. Uma mutação em um locus específico pode tornar as células capazes de crescer em uma cultura que contém uma substância química tóxica (como a 6-tioguanina). Alternativamente, um produto gênico específico pode ser avaliado (por exemplo, concentrações séricas ou teciduais de oncoproteínas codificadas por oncogenes específicos). Obviamente, essas mutações refletem o dano genotóxico total incorrido e não necessariamente indicam nada sobre a exposição causadora. Esses métodos ainda não estão prontos para uso prático em saúde ocupacional, mas o rápido progresso nessa linha de pesquisa sugere que tais métodos estarão disponíveis dentro de alguns anos.

Biomarcadores de Suscetibilidade

Um marcador de suscetibilidade, herdada ou induzida, é um indicador de que o indivíduo é particularmente sensível ao efeito de um xenobiótico ou aos efeitos de um grupo desses compostos. A maior parte da atenção tem sido focada na suscetibilidade genética, embora outros fatores possam ser pelo menos tão importantes. A hipersuscetibilidade pode ser devida a uma característica hereditária, à constituição do indivíduo ou a fatores ambientais.

A capacidade de metabolizar certos produtos químicos é variável e é determinada geneticamente (consulte “Determinantes genéticos da resposta tóxica”). Várias enzimas relevantes parecem ser controladas por um único gene. Por exemplo, a oxidação de produtos químicos estranhos é realizada principalmente por uma família de enzimas pertencentes à família P450. Outras enzimas tornam os metabólitos mais solúveis em água por conjugação (por exemplo, N-acetiltransferase e μ-glutationa).S-transferase). A atividade dessas enzimas é controlada geneticamente e varia consideravelmente. Conforme mencionado acima, a atividade pode ser determinada pela administração de uma pequena dose de um medicamento e, em seguida, pela determinação da quantidade do metabólito na urina. Alguns dos genes já foram caracterizados e as técnicas estão disponíveis para determinar o genótipo. Estudos importantes sugerem que o risco de desenvolver certas formas de câncer está relacionado à capacidade de metabolizar compostos estranhos. Muitas questões ainda permanecem sem resposta, limitando, neste momento, o uso desses potenciais biomarcadores de suscetibilidade na saúde ocupacional.

Outros traços herdados, como alfa₁-deficiência de antitripsina ou deficiência de glicose-6-fosfato desidrogenase, também resultam em mecanismos de defesa deficientes no corpo, causando hipersuscetibilidade a certas exposições.

A maioria das pesquisas relacionadas à suscetibilidade tratou da predisposição genética. Outros fatores também desempenham um papel e foram parcialmente negligenciados. Por exemplo, indivíduos com uma doença crônica podem ser mais sensíveis a uma exposição ocupacional. Além disso, se um processo de doença ou exposição anterior a substâncias químicas tóxicas causou algum dano subclínico de órgão, é provável que a capacidade de resistir a uma nova exposição tóxica seja menor. Os indicadores bioquímicos da função do órgão podem, neste caso, ser usados ​​como biomarcadores de suscetibilidade. Talvez o melhor exemplo em relação à hipersuscetibilidade esteja relacionado às respostas alérgicas. Se um indivíduo se tornou sensível a uma exposição específica, anticorpos específicos podem ser detectados no soro. Mesmo que o indivíduo não tenha se tornado sensibilizado, outras exposições atuais ou passadas podem aumentar o risco de desenvolver um efeito adverso relacionado a uma exposição ocupacional.

Um grande problema é determinar o efeito conjunto de exposições mistas no trabalho. Além disso, hábitos pessoais e uso de drogas podem resultar em maior suscetibilidade. Por exemplo, a fumaça do tabaco geralmente contém uma quantidade considerável de cádmio. Assim, com a exposição ocupacional ao cádmio, um fumante inveterado que acumulou quantidades substanciais desse metal no corpo terá maior risco de desenvolver doença renal relacionada ao cádmio.

Aplicação em Saúde Ocupacional

Os biomarcadores são extremamente úteis na pesquisa toxicológica e muitos podem ser aplicáveis ​​no monitoramento biológico. No entanto, as limitações também devem ser reconhecidas. Muitos biomarcadores até agora foram estudados apenas em animais de laboratório. Os padrões toxicocinéticos em outras espécies podem não refletir necessariamente a situação em seres humanos, e a extrapolação pode exigir estudos confirmatórios em voluntários humanos. Além disso, deve-se levar em consideração as variações individuais devido a fatores genéticos ou constitucionais.

Em alguns casos, os biomarcadores de exposição podem não ser viáveis ​​(por exemplo, para produtos químicos de vida curta in vivo). Outros produtos químicos podem ser armazenados ou afetar órgãos que não podem ser acessados ​​por procedimentos de rotina, como o sistema nervoso. A via de exposição também pode afetar o padrão de distribuição e, portanto, também a medição do biomarcador e sua interpretação. Por exemplo, a exposição direta do cérebro através do nervo olfativo provavelmente escapará da detecção pela medição dos biomarcadores de exposição. Quanto aos biomarcadores de efeito, muitos deles não são nada específicos, e a alteração pode ser devida a uma variedade de causas, incluindo fatores de estilo de vida. Talvez em particular com os biomarcadores de suscetibilidade, a interpretação deva ser muito cautelosa no momento, pois muitas incertezas permanecem sobre o significado geral de saúde de genótipos individuais.

Na saúde ocupacional, o biomarcador ideal deve atender a vários requisitos. Em primeiro lugar, a coleta e análise de amostras devem ser simples e confiáveis. Para uma qualidade analítica ideal, a padronização é necessária, mas os requisitos específicos variam consideravelmente. As principais áreas de preocupação incluem: preparação do indivíduo, procedimento de amostragem e manuseio da amostra e procedimento de medição; o último abrange fatores técnicos, como calibração e procedimentos de garantia de qualidade, e fatores relacionados ao indivíduo, como educação e treinamento de operadores.

Para documentação de validade analítica e rastreabilidade, os materiais de referência devem ser baseados em matrizes relevantes e com concentrações apropriadas de substâncias tóxicas ou metabólitos relevantes em níveis apropriados. Para que os biomarcadores sejam usados ​​para monitoramento biológico ou para fins diagnósticos, os laboratórios responsáveis ​​devem ter procedimentos analíticos bem documentados com características de desempenho definidas e registros acessíveis para permitir a verificação dos resultados. Ao mesmo tempo, no entanto, a economia de caracterizar e usar materiais de referência para complementar os procedimentos de garantia de qualidade em geral deve ser considerada. Assim, a qualidade alcançável dos resultados e os usos a que eles são destinados devem ser equilibrados com os custos adicionais de garantia de qualidade, incluindo materiais de referência, mão de obra e instrumentação.

Outra exigência é que o biomarcador seja específico, pelo menos nas circunstâncias do estudo, para um determinado tipo de exposição, com uma relação clara com o grau de exposição. Caso contrário, o resultado da medição do biomarcador pode ser muito difícil de interpretar. Para uma interpretação adequada do resultado da medição de um biomarcador de exposição, a validade diagnóstica deve ser conhecida (ou seja, a tradução do valor do biomarcador na magnitude de possíveis riscos à saúde). Nesta área, os metais servem de paradigma para a pesquisa de biomarcadores. Pesquisas recentes demonstraram a complexidade e sutileza das relações dose-resposta, com dificuldade considerável em identificar níveis sem efeito e, portanto, também em definir exposições toleráveis. No entanto, esse tipo de pesquisa também ilustrou os tipos de investigação e o refinamento necessários para descobrir as informações relevantes. Para a maioria dos compostos orgânicos, ainda não estão disponíveis associações quantitativas entre as exposições e os correspondentes efeitos adversos à saúde; em muitos casos, mesmo os órgãos-alvo primários não são conhecidos com certeza. Além disso, a avaliação dos dados de toxicidade e concentrações de biomarcadores é muitas vezes complicada pela exposição a misturas de substâncias, em vez da exposição a um único composto no momento.

Antes que o biomarcador seja aplicado para fins de saúde ocupacional, algumas considerações adicionais são necessárias. Primeiro, o biomarcador deve refletir apenas uma alteração subclínica e reversível. Em segundo lugar, dado que os resultados dos biomarcadores podem ser interpretados em relação aos riscos à saúde, esforços preventivos devem estar disponíveis e devem ser considerados realistas caso os dados dos biomarcadores sugiram a necessidade de reduzir a exposição. Em terceiro lugar, o uso prático do biomarcador deve ser geralmente considerado eticamente aceitável.

As medições de higiene industrial podem ser comparadas com os limites de exposição aplicáveis. Da mesma forma, os resultados em biomarcadores de exposição ou biomarcadores de efeito podem ser comparados aos limites de ação biológica, às vezes referidos como índices de exposição biológica. Esses limites devem ser baseados no melhor conselho de médicos e cientistas de disciplinas apropriadas, e os administradores responsáveis ​​como “gerentes de risco” devem levar em consideração os fatores éticos, sociais, culturais e econômicos relevantes. A base científica deve, se possível, incluir relações dose-resposta complementadas por informações sobre variações na suscetibilidade dentro da população em risco. Em alguns países, trabalhadores e membros do público em geral estão envolvidos no processo de estabelecimento de padrões e fornecem contribuições importantes, especialmente quando a incerteza científica é considerável. Uma das maiores incertezas é como definir um efeito adverso à saúde que deve ser evitado - por exemplo, se a formação de aduto como um biomarcador de exposição por si só representa um efeito adverso (ou seja, biomarcador de efeito) que deve ser evitado. É provável que surjam questões difíceis ao decidir se é eticamente defensável, para o mesmo composto, ter limites diferentes para exposição acidental, por um lado, e exposição ocupacional, por outro.

As informações geradas pelo uso de biomarcadores geralmente devem ser transmitidas aos indivíduos examinados na relação médico-paciente. As preocupações éticas devem ser consideradas em particular em relação a análises de biomarcadores altamente experimentais que atualmente não podem ser interpretadas em detalhes em termos de riscos reais à saúde. Para a população em geral, por exemplo, existe orientação limitada no momento com relação à interpretação de biomarcadores de exposição além da concentração de chumbo no sangue. Também é importante a confiança nos dados gerados (ou seja, se a amostragem apropriada foi realizada e se procedimentos sólidos de garantia de qualidade foram utilizados no laboratório envolvido). Uma área adicional de preocupação especial está relacionada à hipersuscetibilidade individual. Essas questões devem ser levadas em consideração ao fornecer o feedback do estudo.

Todos os setores da sociedade afetados ou preocupados com a realização de um estudo de biomarcadores precisam ser envolvidos no processo de tomada de decisão sobre como lidar com as informações geradas pelo estudo. Procedimentos específicos para prevenir ou superar conflitos éticos inevitáveis ​​devem ser desenvolvidos dentro dos marcos legais e sociais da região ou país. No entanto, cada situação representa um conjunto diferente de questões e armadilhas, e nenhum procedimento único para envolvimento do público pode ser desenvolvido para cobrir todas as aplicações de biomarcadores de exposição.

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O conceito de vigilância refere-se ao estado de alerta de um observador humano em tarefas que exigem registro e processamento eficiente de sinais. As principais características das tarefas de vigilância são durações relativamente longas e a necessidade de detectar estímulos-alvo pouco frequentes e imprevisíveis (sinais) em um contexto de outros eventos de estímulo.

Tarefas de Vigilância

A tarefa prototípica para a pesquisa de vigilância era a dos operadores de radar. Historicamente, seu desempenho aparentemente insatisfatório durante a Segunda Guerra Mundial tem sido um grande impulso para o extenso estudo da vigilância. Outra tarefa importante que requer vigilância é uma inspeção industrial. De forma mais geral, todos os tipos de tarefas de monitoramento que requerem a detecção de sinais relativamente pouco frequentes incorporam o risco de falhas na detecção e na resposta a esses eventos críticos.

As tarefas de vigilância constituem um conjunto heterogéneo e variam em várias dimensões, apesar das suas características comuns. Uma dimensão obviamente importante é a taxa de estímulo geral, bem como a taxa de estímulos-alvo. Nem sempre é possível definir a taxa de estímulo de forma inequívoca. Este é o caso em tarefas que requerem a detecção de eventos-alvo contra estímulos de fundo apresentados continuamente, como na detecção de valores críticos em um conjunto de dials em uma tarefa de monitoramento. Uma distinção obviamente menos importante é aquela entre tarefas de discriminação sucessiva e tarefas de discriminação simultânea. Nas tarefas de discriminação simultânea, os estímulos-alvo e os estímulos de fundo estão presentes ao mesmo tempo, enquanto nas tarefas de discriminação sucessiva, um é apresentado após o outro, de modo que algumas demandas da memória são feitas. Embora a maioria das tarefas de vigilância requeira a detecção de estímulos visuais, estímulos em outras modalidades também foram estudados. Os estímulos podem ser confinados a uma única localização espacial, ou pode haver diferentes fontes de estímulos-alvo. Os estímulos-alvo podem diferir dos estímulos de fundo por características físicas, mas também por outras mais conceituais (como um certo padrão de leituras do medidor que pode diferir de outros padrões). Obviamente, a conspicuidade dos alvos pode variar: alguns podem ser detectados facilmente, enquanto outros podem ser difíceis de discriminar dos estímulos de fundo. Os estímulos-alvo podem ser únicos ou pode haver conjuntos de estímulos-alvo sem limites bem definidos para diferenciá-los dos estímulos de fundo, como é o caso em muitas tarefas de inspeção industrial. Essa lista de dimensões nas quais as tarefas de vigilância diferem pode ser expandida, mas mesmo esse tamanho da lista é suficiente para enfatizar a heterogeneidade das tarefas de vigilância e, portanto, os riscos envolvidos na generalização de certas observações em todo o conjunto.

Variações de desempenho e diminuição da vigilância

A medida de desempenho mais utilizada em tarefas de vigilância é a proporção de estímulos-alvo, por exemplo, produtos defeituosos em inspeção industrial, que foram detectados; esta é uma estimativa da probabilidade do chamado visitas. Esses estímulos-alvo que permanecem despercebidos são chamados sente falta. Embora a taxa de acertos seja uma medida conveniente, ela é um tanto incompleta. Existe uma estratégia trivial que permite atingir 100% de acertos: basta classificar todos os estímulos como alvos. No entanto, a taxa de acerto de 100% é acompanhada por uma taxa de alarme falso de 100%, ou seja, não apenas os estímulos-alvo são detectados corretamente, mas também os estímulos de fundo são “detectados” incorretamente. Essa linha de raciocínio deixa bem claro que sempre que houver alarmes falsos, é importante saber sua proporção além da taxa de acerto. Outra medida de desempenho em uma tarefa de vigilância é o tempo necessário para responder aos estímulos-alvo (tempo de resposta).

O desempenho em tarefas de vigilância exibe dois atributos típicos. O primeiro é o baixo nível geral de desempenho da vigilância. É baixo em comparação com uma situação ideal para os mesmos estímulos (curtos períodos de observação, alta prontidão do observador para cada discriminação, etc.). O segundo atributo é o chamado decréscimo de vigilância, o declínio do desempenho no decorrer do relógio que pode começar nos primeiros minutos. Ambas as observações se referem à proporção de acertos, mas também foram relatadas para tempos de resposta. Embora o decréscimo de vigilância seja típico de tarefas de vigilância, ele não é universal.

Ao investigar as causas do baixo desempenho geral e dos decréscimos da vigilância, será feita uma distinção entre conceitos relacionados às características básicas da tarefa e conceitos relacionados a fatores situacionais orgânicos e não relacionados à tarefa. Entre os fatores relacionados à tarefa, os estratégicos e não estratégicos podem ser distinguidos.

Processos estratégicos em tarefas de vigilância

A detecção de um sinal como um produto defeituoso é em parte uma questão de estratégia do observador e em parte uma questão de discriminabilidade do sinal. Essa distinção é baseada na teoria da detecção de sinal (TSD), e alguns fundamentos da teoria precisam ser apresentados para destacar a importância da distinção. Considere uma variável hipotética, definida como “evidência da presença de um sinal”. Sempre que um sinal é apresentado, esta variável assume algum valor, e sempre que um estímulo de fundo é apresentado, assume um valor menor na média. Supõe-se que o valor da variável de evidência varie entre apresentações repetidas do sinal. Assim, ela pode ser caracterizada por uma chamada função de densidade de probabilidade, conforme ilustrado na figura 1. Outra função de densidade caracteriza os valores da variável de evidência na apresentação de um estímulo de fundo. Quando os sinais são semelhantes aos estímulos de fundo, as funções se sobrepõem, de modo que um determinado valor da variável de evidência pode originar-se de um sinal ou de um estímulo de fundo. A forma particular das funções de densidade da figura 1 não é essencial para o argumento.

Figura 1. Limiares e discriminabilidade

A resposta de detecção do observador é baseada na variável de evidência. Supõe-se que um limite seja definido para que uma resposta de detecção seja fornecida sempre que o valor da variável de evidência estiver acima do limite. Conforme ilustrado na figura 1, as áreas sob as funções de densidade à direita do limite correspondem às probabilidades de acertos e alarmes falsos. Na prática, podem ser derivadas estimativas da separação das duas funções e da localização do limiar. A separação das duas funções de densidade caracteriza a discriminabilidade dos estímulos-alvo dos estímulos de fundo, enquanto a localização do limiar caracteriza a estratégia do observador. A variação do limiar produz uma variação conjunta das proporções de acertos e falsos alarmes. Com um limiar alto, as proporções de acertos e falsos alarmes serão pequenas, enquanto que com um limiar baixo as proporções serão grandes. Assim, a seleção de uma estratégia (colocação do limiar) é essencialmente a seleção de uma certa combinação de taxa de acerto e taxa de falso alarme dentre as combinações possíveis para uma certa discriminabilidade.

Dois fatores principais que influenciam a localização do limite são os retornos e a frequência do sinal. O limite será definido para valores mais baixos quando houver muito a ganhar com um acerto e pouco a perder com um alarme falso, e será definido como valores mais altos quando os alarmes falsos forem caros e os benefícios dos acertos forem pequenos. Uma configuração de limite baixo também pode ser induzida por uma alta proporção de sinais, enquanto uma proporção baixa de sinais tende a induzir configurações de limite mais altas. O efeito da frequência do sinal nas configurações de limite é um fator importante para o baixo desempenho geral em termos de proporção de acertos em tarefas de vigilância e para o decréscimo de vigilância.

A contabilização do decréscimo da vigilância em termos de mudanças estratégicas (mudanças de limiar) requer que a redução da proporção de acertos no decorrer da vigilância seja acompanhada de uma redução da proporção de falsos alarmes. Este é, de fato, o caso em muitos estudos, e é provável que o baixo desempenho geral nas tarefas de vigilância (em comparação com a situação ótima) também resulte, pelo menos em parte, de um ajuste de limiar. No decorrer de uma observação, a frequência relativa das respostas de detecção coincide com a frequência relativa dos alvos, e esse ajuste implica um limite alto com uma proporção relativamente pequena de acertos e também uma proporção relativamente pequena de alarmes falsos. No entanto, há decréscimos de vigilância que resultam de mudanças na discriminabilidade, e não de mudanças nas configurações de limite. Estes foram observados principalmente em tarefas de discriminação sucessiva com uma taxa relativamente alta de eventos de estímulo.

Processos não estratégicos em tarefas de vigilância

Embora parte do mau desempenho geral em tarefas de vigilância e muitas instâncias do decréscimo de vigilância possam ser contabilizadas em termos de ajustes estratégicos do limiar de detecção para baixas taxas de sinal, tal relato não está completo. Há mudanças no observador durante uma observação que podem reduzir a discriminabilidade dos estímulos ou resultar em aparentes mudanças de limiar que não podem ser consideradas como uma adaptação às características da tarefa. Nos mais de 40 anos de pesquisa em vigilância, foram identificados vários fatores não estratégicos que contribuem para o mau desempenho geral e para a diminuição da vigilância.

Uma resposta correta a um alvo em uma tarefa de vigilância requer um registro sensorial suficientemente preciso, uma localização de limiar apropriada e uma ligação entre os processos perceptivos e os processos associados relacionados à resposta. Durante a observação, os observadores devem manter um determinado conjunto de tarefas, uma certa prontidão para responder aos estímulos-alvo de uma determinada maneira. Este é um requisito não trivial porque, sem uma tarefa específica definida, nenhum observador responderia aos estímulos-alvo da maneira necessária. Duas fontes principais de falhas são, portanto, registros sensoriais imprecisos e lapsos na prontidão para responder aos estímulos-alvo. As principais hipóteses para explicar tais falhas serão brevemente revisadas.

A detecção e identificação de um estímulo são mais rápidas quando não há incerteza temporal ou espacial sobre sua aparência. É provável que a incerteza temporal e/ou espacial reduza o desempenho da vigilância. Esta é a previsão essencial de teoria da Expectativa. A preparação ideal do observador requer certeza temporal e espacial; obviamente, as tarefas de vigilância são menos do que ideais a esse respeito. Embora o foco principal da teoria da expectativa seja o baixo desempenho geral, ela também pode servir para explicar partes do decréscimo da vigilância. Com sinais pouco frequentes em intervalos aleatórios, altos níveis de preparação podem existir inicialmente em momentos em que nenhum sinal é apresentado; além disso, serão apresentados sinais em níveis baixos de preparação. Isso desencoraja altos níveis ocasionais de preparação em geral, de modo que quaisquer benefícios advindos deles desaparecerão no decorrer de uma vigília.

A teoria da expectativa tem uma estreita relação com teorias atencionais. As variantes das teorias atencionais da vigilância, é claro, estão relacionadas às teorias dominantes da atenção em geral. Considere uma visão de atenção como “seleção para processamento” ou “seleção para ação”. De acordo com essa visão, os estímulos são selecionados do ambiente e processados ​​com alta eficiência sempre que servem ao plano de ação ou ao conjunto de tarefas atualmente dominante. Como já foi dito, a seleção se beneficiará de expectativas precisas sobre quando e onde tais estímulos ocorrerão. Mas os estímulos só serão selecionados se o plano de ação – o conjunto de tarefas – estiver ativo. (Os motoristas de carros, por exemplo, respondem a semáforos, outros tipos de tráfego, etc.; os passageiros não o fazem normalmente, embora ambos estejam quase na mesma situação. A diferença crítica é que entre os conjuntos de tarefas dos dois: apenas o conjunto de tarefas do motorista requer respostas aos semáforos.)

A seleção de estímulos para processamento sofrerá quando o plano de ação for desativado temporariamente, ou seja, quando o conjunto de tarefas estiver temporariamente ausente. As tarefas de vigilância incorporam uma série de características que desencorajam a manutenção contínua do conjunto de tarefas, como tempos de ciclo curtos para processamento de estímulos, falta de feedback e pouco desafio motivacional pela aparente dificuldade da tarefa. Os chamados bloqueios podem ser observados em quase todas as tarefas cognitivas simples com tempos de ciclo curtos, como aritmética mental simples ou respostas seriais rápidas a sinais simples. Bloqueios semelhantes também ocorrem na manutenção da tarefa definida em uma tarefa de vigilância. Eles não são imediatamente reconhecíveis como respostas atrasadas porque as respostas são pouco frequentes e os alvos que são apresentados durante um período de ausência do conjunto de tarefas podem não estar mais lá quando a ausência terminar, de modo que uma falha será observada em vez de uma resposta atrasada. Os bloqueios tornam-se mais frequentes com o tempo gasto na tarefa. Isso pode dar origem ao decréscimo de vigilância. Pode haver razões adicionais para lapsos temporários na disponibilidade do conjunto de tarefas apropriado, por exemplo, distração.

Certos estímulos não são selecionados a serviço do plano de ação vigente, mas em virtude de suas próprias características. Esses são estímulos intensos, novos, que se movem em direção ao observador, têm um início abrupto ou por qualquer outro motivo podem exigir ação imediata, independentemente do plano de ação atual do observador. Há pouco risco de não detectar tais estímulos. Eles atraem a atenção automaticamente, como é indicado, por exemplo, pela resposta de orientação, que inclui uma mudança na direção do olhar em direção à fonte do estímulo. No entanto, atender uma campainha de alarme normalmente não é considerado uma tarefa de vigilância. Além dos estímulos que chamam a atenção por suas características próprias, existem estímulos que são processados ​​automaticamente como consequência da prática. Eles parecem “sair” do ambiente. Esse tipo de processamento automático requer prática estendida com o chamado mapeamento consistente, ou seja, uma atribuição consistente de respostas a estímulos. O decréscimo da vigilância provavelmente será pequeno ou mesmo ausente uma vez que o processamento automático de estímulos tenha sido desenvolvido.

Finalmente, o desempenho da vigilância sofre com a falta de excitação. Esse conceito refere-se de maneira bastante global à intensidade da atividade neural, variando do sono, passando pela vigília normal, até a alta excitação. Um dos fatores que afetam a excitação é a estimulação externa, e esta é bastante baixa e uniforme na maioria das tarefas de vigilância. Assim, a intensidade da atividade do sistema nervoso central pode diminuir ao longo de um relógio. Um aspecto importante da teoria da excitação é que ela vincula o desempenho da vigilância a vários fatores situacionais não relacionados à tarefa e fatores relacionados ao organismo.

A influência de fatores situacionais e organísmicos

Baixa excitação contribui para baixo desempenho em tarefas de vigilância. Assim, o desempenho pode ser aprimorado por fatores situacionais que tendem a aumentar a excitação e pode ser reduzido por todas as medidas que reduzem o nível de excitação. No geral, essa generalização é mais correta para o nível geral de desempenho em tarefas de vigilância, mas os efeitos no decréscimo de vigilância estão ausentes ou observados de forma menos confiável em diferentes tipos de manipulação de excitação.

Uma maneira de aumentar o nível de excitação é a introdução de ruído adicional. No entanto, o decréscimo de vigilância geralmente não é afetado e, com relação ao desempenho geral, os resultados são inconsistentes: níveis de desempenho aprimorados, inalterados e reduzidos foram todos observados. Talvez a natureza complexa do ruído seja relevante. Por exemplo, pode ser afetivamente neutro ou irritante; não pode ser apenas excitante, mas também uma distração. Mais consistentes são os efeitos da privação do sono, que é “desativante”. Geralmente reduz o desempenho da vigilância e, às vezes, pode aumentar a diminuição da vigilância. Alterações apropriadas no desempenho da vigilância também foram observadas com drogas depressivas como benzodiazepínicos ou álcool e drogas estimulantes como anfetamina, cafeína ou nicotina.

As diferenças individuais são uma característica marcante do desempenho em tarefas de vigilância. Embora as diferenças individuais não sejam consistentes em todos os tipos de tarefas de vigilância, elas são bastante consistentes em tarefas semelhantes. Há apenas pouco ou nenhum efeito do sexo e da inteligência geral. Com relação à idade, o desempenho da vigilância aumenta durante a infância e tende a diminuir após os XNUMX anos. Além disso, há uma boa chance de que os introvertidos mostrem melhor desempenho do que os extrovertidos.

A melhoria do desempenho da vigilância

As teorias e dados existentes sugerem alguns meios para melhorar o desempenho da vigilância. Dependendo da quantidade de especificidade das sugestões, não é difícil compilar listas de vários tamanhos. Algumas sugestões bastante amplas são dadas abaixo que devem ser ajustadas aos requisitos de tarefas específicas. Estão relacionados com a facilidade de discriminações perceptivas, os ajustes estratégicos apropriados, a redução da incerteza, a evitação dos efeitos dos lapsos de atenção e a manutenção da excitação.

Tarefas de vigilância requerem discriminações sob condições não ótimas. Assim, é aconselhável tornar as discriminações tão fáceis quanto possível, ou os sinais tão evidentes quanto possível. As medidas relacionadas a esse objetivo geral podem ser diretas (como iluminação adequada ou tempos de inspeção mais longos por produto) ou mais sofisticadas, incluindo dispositivos especiais para aumentar a visibilidade dos alvos. As comparações simultâneas são mais fáceis do que as sucessivas, portanto, a disponibilidade de um padrão de referência pode ser útil. Por meio de dispositivos técnicos, às vezes é possível apresentar o padrão e o objeto a ser examinado em rápida alternância, de modo que as diferenças apareçam como movimentos na tela ou outras mudanças para as quais o sistema visual é particularmente sensível.

Para contrariar as alterações estratégicas do limiar que conduzem a uma proporção relativamente baixa de deteções corretas de alvos (e para tornar a tarefa menos aborrecida em termos da frequência das ações a efetuar) foi sugerida a introdução de alvos falsos. No entanto, esta não parece ser uma boa recomendação. Alvos falsos aumentarão a proporção de acertos em geral, mas ao custo de alarmes falsos mais frequentes. Além disso, a proporção de alvos não detectados entre todos os estímulos que não são respondidos (o material defeituoso que sai em uma tarefa de inspeção industrial) não será necessariamente reduzida. Mais adequado parece ser o conhecimento explícito sobre a importância relativa de ocorrências e alarmes falsos e talvez outras medidas para obter uma colocação adequada do limite para decidir entre “bom” e “mau”.

A incerteza temporal e espacial são determinantes importantes do mau desempenho da vigilância. Para algumas tarefas, a incerteza espacial pode ser reduzida por meio da definição de uma determinada posição do objeto a ser inspecionado. No entanto, pouco pode ser feito sobre a incerteza temporal: o observador seria desnecessário em uma tarefa de vigilância se a ocorrência de um alvo pudesse ser sinalizada antes de sua apresentação. Uma coisa que pode ser feita em princípio, no entanto, é misturar os objetos a serem inspecionados se as falhas tendem a ocorrer em grupos; isso serve para evitar intervalos muito longos sem metas, bem como intervalos muito curtos.

Existem algumas sugestões óbvias para a redução de lapsos de atenção ou pelo menos seu impacto no desempenho. Por meio de treinamento adequado, algum tipo de processamento automático de alvos talvez possa ser obtido, desde que os estímulos de fundo e alvo não sejam muito variáveis. A exigência de manutenção sustentada do conjunto de tarefas pode ser evitada por meio de pausas curtas frequentes, rotação de trabalho, ampliação do trabalho ou enriquecimento do trabalho. A introdução da variedade pode ser tão simples quanto fazer com que o próprio inspetor obtenha o material a ser inspecionado de uma caixa ou outro local. Isso também introduz o autocontrole, que pode ajudar a evitar apresentações de sinais durante desativações temporárias do conjunto de tarefas. A manutenção sustentada do conjunto de tarefas pode ser suportada por meio de feedback, interesse indicado pelos supervisores e conscientização do operador sobre a importância da tarefa. Obviamente, feedback preciso do nível de desempenho não é possível em tarefas típicas de vigilância; no entanto, mesmo um feedback impreciso ou incompleto pode ser útil no que diz respeito à motivação do observador.

Existem algumas medidas que podem ser tomadas para manter um nível suficiente de excitação. O uso contínuo de medicamentos pode existir na prática, mas nunca é encontrado nas recomendações. Algumas músicas de fundo podem ser úteis, mas também podem ter um efeito oposto. O isolamento social durante as tarefas de vigilância deve ser evitado principalmente e, durante os períodos do dia com baixos níveis de excitação, como altas horas da noite, medidas de suporte, como relógios curtos, são particularmente importantes.

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A avaliação da toxicidade genética é a avaliação dos agentes quanto à sua capacidade de induzir qualquer um dos três tipos gerais de alterações (mutações) no material genético (DNA): gene, cromossômico e genômico. Em organismos como os humanos, os genes são compostos de DNA, que consiste em unidades individuais chamadas bases de nucleotídeos. Os genes são arranjados em estruturas físicas discretas chamadas cromossomos. A genotoxicidade pode resultar em efeitos significativos e irreversíveis na saúde humana. O dano genotóxico é um passo crítico na indução do câncer e também pode estar envolvido na indução de defeitos congênitos e morte fetal. As três classes de mutações mencionadas acima podem ocorrer dentro de qualquer um dos dois tipos de tecidos possuídos por organismos como os humanos: esperma ou óvulos (células germinativas) e o tecido remanescente (células somáticas).

Os ensaios que medem a mutação genética são aqueles que detectam a substituição, adição ou deleção de nucleotídeos dentro de um gene. Os ensaios que medem a mutação cromossômica são aqueles que detectam quebras ou rearranjos cromossômicos envolvendo um ou mais cromossomos. Os ensaios que medem a mutação genômica são aqueles que detectam alterações no número de cromossomos, uma condição chamada aneuploidia. A avaliação da toxicidade genética mudou consideravelmente desde o desenvolvimento por Herman Muller em 1927 do primeiro ensaio para detectar agentes genotóxicos (mutagênicos). Desde então, foram desenvolvidos mais de 200 ensaios que medem mutações no DNA; no entanto, menos de dez ensaios são comumente usados ​​atualmente para avaliação de toxicidade genética. Este artigo analisa esses ensaios, descreve o que eles medem e explora o papel desses ensaios na avaliação de toxicidade.

Identificação de Riscos de Câncer Antes do Desenvolvimento do Campo da Toxicologia Genética

A toxicologia genética tornou-se parte integrante do processo geral de avaliação de risco e ganhou estatura nos últimos tempos como um preditor confiável para atividade carcinogênica. No entanto, antes do desenvolvimento da toxicologia genética (antes de 1970), outros métodos foram e ainda estão sendo usados ​​para identificar riscos potenciais de câncer para os seres humanos. Existem seis categorias principais de métodos atualmente usados ​​para identificar riscos de câncer humano: estudos epidemiológicos, bioensaios in vivo de longo prazo, bioensaios in vivo de médio prazo, bioensaios in vivo e in vitro de curto prazo, inteligência artificial (estrutura-atividade), e inferência baseada em mecanismo.

A Tabela 1 apresenta as vantagens e desvantagens desses métodos.

Tabela 1. Vantagens e desvantagens dos métodos atuais para identificar riscos de câncer humano

Justificativa e Base Conceitual para Ensaios de Toxicologia Genética

Embora os tipos e números exatos de ensaios usados ​​para avaliação de toxicidade genética estejam em constante evolução e variem de país para país, os mais comuns incluem ensaios para (1) mutação genética em bactérias e/ou células de mamíferos cultivadas e (2) mutação cromossômica em células de mamíferos cultivadas e/ou medula óssea em camundongos vivos. Alguns dos ensaios dentro desta segunda categoria também podem detectar aneuploidia. Embora esses ensaios não detectem mutações em células germinativas, eles são usados ​​principalmente devido ao custo extra e à complexidade da realização de ensaios de células germinativas. No entanto, ensaios de células germinativas em camundongos são usados ​​quando informações sobre os efeitos das células germinativas são desejadas.

Estudos sistemáticos durante um período de 25 anos (1970-1995), especialmente no Programa Nacional de Toxicologia dos EUA na Carolina do Norte, resultaram no uso de um número discreto de ensaios para detectar a atividade mutagênica dos agentes. A justificativa para avaliar a utilidade dos ensaios foi baseada em sua capacidade de detectar agentes que causam câncer em roedores e que são suspeitos de causar câncer em humanos (ou seja, carcinógenos). Isso ocorre porque estudos durante as últimas décadas indicaram que as células cancerígenas contêm mutações em certos genes e que muitos carcinógenos também são mutagênicos. Assim, as células cancerígenas são vistas como contendo mutações de células somáticas, e a carcinogênese é vista como um tipo de mutagênese de células somáticas.

Os ensaios de toxicidade genética usados ​​mais comumente hoje foram selecionados não apenas por causa de seu grande banco de dados, custo relativamente baixo e facilidade de desempenho, mas porque demonstraram detectar muitos carcinógenos de roedores e, presumivelmente, humanos. Consequentemente, os ensaios de toxicidade genética são usados ​​para prever a potencial carcinogenicidade dos agentes.

Um importante desenvolvimento conceitual e prático no campo da toxicologia genética foi o reconhecimento de que muitos carcinógenos foram modificados por enzimas dentro do corpo, criando formas alteradas (metabólitos) que frequentemente eram a forma carcinogênica e mutagênica definitiva do produto químico original. Para duplicar esse metabolismo em uma placa de Petri, Heinrich Malling mostrou que a inclusão de uma preparação de fígado de roedor continha muitas das enzimas necessárias para realizar essa conversão ou ativação metabólica. Assim, muitos ensaios de toxicidade genética realizados em placas ou tubos (in vitro) empregam a adição de preparações enzimáticas semelhantes. As preparações simples são chamadas de mistura S9 e as preparações purificadas são chamadas de microssomos. Algumas células bacterianas e de mamíferos já foram geneticamente modificadas para conter alguns dos genes de roedores ou humanos que produzem essas enzimas, reduzindo a necessidade de adicionar mistura S9 ou microssomos.

Ensaios e Técnicas de Toxicologia Genética

Os sistemas bacterianos primários usados ​​para triagem de toxicidade genética são o ensaio de mutagenicidade de Salmonella (Ames) e, em uma extensão muito menor, a cepa WP2 de Escherichia coli. Estudos em meados da década de 1980 indicaram que o uso de apenas duas cepas do sistema Salmonella (TA98 e TA100) eram suficientes para detectar aproximadamente 90% dos mutagênicos conhecidos de Salmonella. Assim, essas duas cepas são usadas para a maioria dos propósitos de triagem; no entanto, várias outras cepas estão disponíveis para testes mais extensos.

Esses ensaios são realizados de várias maneiras, mas dois procedimentos gerais são os ensaios de incorporação em placa e suspensão líquida. No ensaio de incorporação de placa, as células, o produto químico de teste e (quando desejado) o S9 são adicionados juntos em um ágar liquefeito e despejados na superfície de uma placa de Petri de ágar. O ágar superior endurece em alguns minutos e as placas são incubadas por dois a três dias, após o que as células mutantes cresceram para formar aglomerados visualmente detectáveis ​​de células chamadas colônias, que são então contadas. O meio de ágar contém agentes seletivos ou é composto de ingredientes de forma que apenas as células recém-mutadas irão crescer. O ensaio de incubação líquida é semelhante, exceto que as células, agente de teste e S9 são incubados juntos em líquido que não contém ágar liquefeito e, em seguida, as células são lavadas para remover o agente de teste e S9 e semeadas no ágar.

Mutações em células de mamíferos cultivadas são detectadas principalmente em um dos dois genes: hprt e tk. Semelhante aos ensaios bacterianos, as linhagens de células de mamíferos (desenvolvidas a partir de roedores ou células humanas) são expostas ao agente de teste em placas de cultura de plástico ou tubos e, em seguida, são semeadas em placas de cultura que contêm meio com um agente seletivo que permite apenas o crescimento de células mutantes . Os ensaios usados ​​para esse fim incluem o CHO/HPRT, o TK6 e o ​​linfoma de camundongo L5178Y/TK^+/- ensaios. Outras linhas de células contendo várias mutações de reparo de DNA, bem como contendo alguns genes humanos envolvidos no metabolismo também são usadas. Esses sistemas permitem a recuperação de mutações dentro do gene (mutação gênica), bem como mutações envolvendo regiões do cromossomo que flanqueiam o gene (mutação cromossômica). No entanto, este último tipo de mutação é recuperado em muito maior extensão pelo tk sistemas de genes do que pelos hprt sistemas de genes devido à localização do tk desconfortável.

Semelhante ao ensaio de incubação líquida para mutagenicidade bacteriana, os ensaios de mutagenicidade de células de mamíferos geralmente envolvem a exposição das células em placas ou tubos de cultura na presença do agente de teste e S9 por várias horas. As células são então lavadas, cultivadas por mais alguns dias para permitir que os produtos gênicos normais (tipo selvagem) sejam degradados e os produtos gênicos recém-mutados sejam expressos e acumulados, e então eles são semeados em meio contendo um agente seletivo que permite apenas as células mutantes para crescer. Como os ensaios bacterianos, as células mutantes crescem em colônias visualmente detectáveis ​​que são então contadas.

A mutação cromossômica é identificada principalmente por ensaios citogenéticos, que envolvem a exposição de roedores e/ou roedores ou células humanas em placas de cultura a um produto químico de teste, permitindo que uma ou mais divisões celulares ocorram, coloração dos cromossomos e, em seguida, exame visual dos cromossomos através de um microscópio para detectar alterações na estrutura ou no número de cromossomos. Embora uma variedade de parâmetros possa ser examinada, os dois que são atualmente aceitos pelas agências reguladoras como sendo os mais significativos são as aberrações cromossômicas e uma subcategoria chamada micronúcleos.

São necessários treinamento e experiência consideráveis ​​para pontuar as células quanto à presença de aberrações cromossômicas, o que torna esse procedimento caro em termos de tempo e dinheiro. Em contraste, os micronúcleos requerem pouco treinamento e sua detecção pode ser automatizada. Os micronúcleos aparecem como pequenos pontos dentro da célula que são distintos do núcleo, que contém os cromossomos. Os micronúcleos resultam de quebra cromossômica ou de aneuploidia. Devido à facilidade de marcar micronúcleos em comparação com aberrações cromossômicas, e porque estudos recentes indicam que os agentes que induzem aberrações cromossômicas na medula óssea de camundongos vivos geralmente induzem micronúcleos neste tecido, os micronúcleos são agora comumente medidos como uma indicação da capacidade de um agente para induzir mutação cromossômica.

Embora os ensaios de células germinativas sejam usados ​​com muito menos frequência do que os outros ensaios descritos acima, eles são indispensáveis ​​para determinar se um agente representa um risco para as células germinativas, cujas mutações podem levar a efeitos na saúde nas gerações seguintes. Os ensaios de células germinativas mais comumente usados ​​são em camundongos e envolvem sistemas que detectam (1) translocações hereditárias (trocas) entre cromossomos (ensaio de translocação hereditária), (2) genes ou mutações cromossômicas envolvendo genes específicos (visíveis ou bioquímicas de locus específico ensaios) e (3) mutações que afetam a viabilidade (ensaio letal dominante). Tal como acontece com os ensaios de células somáticas, a suposição de trabalho com os ensaios de células germinativas é que os agentes positivos nesses ensaios são presumivelmente mutagênicos em células germinativas humanas.

Situação Atual e Perspectivas Futuras

Estudos recentes indicaram que apenas três informações eram necessárias para detectar aproximadamente 90% de um conjunto de 41 carcinógenos de roedores (ou seja, presumíveis carcinógenos humanos e mutagênicos de células somáticas). Estes incluíram (1) conhecimento da estrutura química do agente, especialmente se ele contiver porções eletrofílicas (consulte a seção sobre relações estrutura-atividade); (2) Dados de mutagenicidade de Salmonella; e (3) dados de um ensaio de toxicidade crônica de 90 dias em roedores (camundongos e ratos). De fato, praticamente todos os carcinógenos humanos declarados pela IARC são detectáveis ​​como mutagênicos usando apenas o ensaio de Salmonella e o ensaio de micronúcleo de medula óssea de camundongo. O uso desses ensaios de mutagenicidade para detectar potenciais carcinógenos humanos é apoiado ainda mais pela constatação de que a maioria dos carcinógenos humanos são carcinógenos em ratos e camundongos (carcinógenos transespécies) e que a maioria dos carcinógenos transespécies são mutagênicos em Salmonella e/ou induzem micronúcleos na medula óssea de camundongos.

Com os avanços na tecnologia do DNA, o projeto do genoma humano e uma melhor compreensão do papel da mutação no câncer, estão sendo desenvolvidos novos ensaios de genotoxicidade que provavelmente serão incorporados aos procedimentos de triagem padrão. Entre eles estão o uso de células transgênicas e roedores. Sistemas transgênicos são aqueles em que um gene de outra espécie foi introduzido em uma célula ou organismo. Por exemplo, já estão em uso experimental camundongos transgênicos que permitem a detecção de mutação em qualquer órgão ou tecido do animal, a partir da introdução de um gene bacteriano no camundongo. Células bacterianas, como Salmonella, e células de mamíferos (incluindo linhagens celulares humanas) já estão disponíveis contendo genes envolvidos no metabolismo de agentes carcinogênicos/mutagênicos, como os genes P450. Análise molecular das mutações reais induzidas no gene trans em roedores transgênicos ou em genes nativos, como hprt, ou os genes-alvo dentro da Salmonella podem agora ser realizados, de modo que a natureza exata das mutações induzidas pelos produtos químicos possa ser determinada, fornecendo informações sobre o mecanismo de ação do produto químico e permitindo comparações com mutações em humanos presumivelmente expostos ao agente .

Avanços moleculares em citogenética agora permitem uma avaliação mais detalhada de mutações cromossômicas. Isso inclui o uso de sondas (pequenos pedaços de DNA) que se ligam (hibridizam) a genes específicos. Rearranjos de genes no cromossomo podem então ser revelados pela localização alterada das sondas, que são fluorescentes e facilmente visualizadas como setores coloridos nos cromossomos. O ensaio de eletroforese em gel de célula única para quebra de DNA (comumente chamado de ensaio “cometa”) permite a detecção de quebras de DNA dentro de células individuais e pode se tornar uma ferramenta extremamente útil em combinação com técnicas citogenéticas para detectar danos cromossômicos.

Após muitos anos de uso e a geração de um banco de dados grande e sistematicamente desenvolvido, a avaliação da toxicidade genética pode agora ser feita com apenas alguns ensaios por um custo relativamente pequeno em um curto período de tempo (algumas semanas). Os dados produzidos podem ser usados ​​para prever a capacidade de um agente ser um roedor e, presumivelmente, carcinógeno humano/mutagênico de células somáticas. Esta capacidade permite limitar a introdução no ambiente de agentes mutagénicos e cancerígenos e desenvolver agentes alternativos não mutagénicos. Estudos futuros devem levar a métodos ainda melhores com maior previsibilidade do que os ensaios atuais.

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