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UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE BIOLOGIA ROBERTO ALCÂNTARA GOMES
PÓS-GRADUAÇÃO EM MORFOLOGIA
A utilização de técnicas modernas de
microscopia, computação e equipamentos
na criação de um Atlas digital de
Histologia-Embriologia.
Victor Wagner Silva Lopes
Dissertação de Mestrado apresentada ao
Centro Biomédico da Universidade do Estado do
Rio de Janeiro para a obtenção do grau de mestre
em Morfologia.
Rio de Janeiro
2003
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FICHA CATALOGRÁFICA
ii
Silva-Lopes, Victor Wagner
A utilização de técnicas modernas de microscopia,
computação e equipamentos na criação de um Atlas
digital de Histologia-Embriologia / Victor Wagner Silva
Lopes – 2003.
iiiv, p. 11: il.
Orientador: Luiz Henrique Monteiro Leal
Dissertação (Mestrado) – Universidade do Estado do Rio de Janeiro,
Centro Biomédico, Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes,
Departamento de Histologia e Embriologia.
1. Microscopia 2. Educação a Distância 3. Histologia-Embriologia 4.
Teses. I. Monteiro-Leal, Luiz Henrique. II. Universidade do Estado
do Rio de Janeiro. Instituto de Biologia Roberto Alcântara Gomes.
III. Título.
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iii
“A frase mais deliciosa que se pode ouvir na Ciência, aquela que todos
os cientistas adoram, não é Eureka, mas que engraçado”.
(Isaac Asimov)
iv
AGRADECIMENTOS
Aos professores do Departamento de Histologia e Embriologia: Laís, Alessandra, Mara,
Neide, Jorge, William e Andréa Monte Alto Costa pelas várias lições durante estes anos;
Aos técnicos Roberto, Marcelo, Mauro, Fábio, Marco Aurélio, Zefa e Kátia pelo apoio do
trabalho às conversas na cozinha;
A Ana Lúcia por me ajudar nos momentos de “sacrifício”;
Ana Carolina pela paciência, principalmente durante a Iniciação Científica;
Aos colegas estagiários e mestrandos do DHE;
Aos amigos do Laboratório: os atuais e os que já fizeram parte da equipe em algum
momento;
Ao Jonas, pela amizade e pela ajuda no meu trabalho;
Ao secretário da Pós-Graduação – Ciro, por me ajudar a acabar o mestrado, e não o
contrário;
A Lydia Mara por me ajudar na coleta de ouriços;
Ana Francisca Miranda, pela revisão do Inglês do trabalho publicado;
Aos amigos da graduação: André, Bernardo, Conceição, Gabriela, Leonardo, Pablo,
Renato, Richard e Rodrigo.
Ao programa Paint ShopPro, pois sem este, o trabalho não seria realizado.
Ao suporte da CAPES: pela bolsa e pelo Programa ao Apoio à Pesquisa em Educação a
Distância.
v
AGRADECIMENTOS ESPECIAIS
Ao meu DEUS, por estar sempre me provando que ele existe;
A minha família, por estar ao meu lado em todos os momentos e por todo o suporte, em
todos os níveis;
A Erica por estar fazendo a minha vida melhor;
Ao Profº Luiz Henrique pela orientação a partir do 2º período até hoje. Agradeço por ter
me mostrado as técnicas, equipamentos, e idéias que aprendi a amar.
vi
SUMÁRIO
Ficha Catalográfica ii
Agradecimentos iv-v
SUMÁRIO........................................................................................................................... vi
RESUMO ............................................................................................................................ Vii
ABSTRACT ........................................................................................................................ viii
INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 1
RESULTADOS ................................................................................................................... 4
CONCLUSÕES E PERSPECTIVAS ...................................................................................... 5
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 6
RESUMO
A utilização de técnicas modernas de microscopia em associação com sistemas digitais
de aquisição, processamento e transmissão de dados tem influenciado de forma positiva o
ensino escolar e universitário.
No que diz respeito ao ensino de Histologia e Embriologia, que é parcialmente
baseado na apresentação e correta interpretação, pelos alunos, das imagens de células, tecidos
e órgãos, ter acesso a novas técnicas pode ser decisivo na boa formação dos estudantes.
Entretanto, a obtenção de imagens de qualidade, requer a utilização de equipamentos que
normalmente não são acessíveis a todos.
Este trabalho teve como objetivo apresentar as etapas de aquisição, processamento e
produção de imagens necessárias a criação de um Atlas digital de histologia e embriologia, o
qual foi direcionado a estudantes e profissionais no Brasil e no exterior. Também foi avaliado
o impacto do trabalho nesta comunidade e seus possíveis efeitos sobre as diferentes regiões
geográficas e sociais.
Os resultados mostraram que a maior parte dos acessos foi realizada por usuários de
países desenvolvidos, e de regiões mais ricas, no caso do Brasil. Além disso, as análises
mostraram que a maioria dos usuários era composta por universitários.
Nosso trabalho concluiu que a Educação a Distância, utilizando a Internet como base,
não está diminuindo as diferenças entre as áreas mais desenvolvias e as menos desenvolvidas,
em função, entre outras, da quantidade reduzida de computadores nas últimas. Uma solução
sugerida nesta tese foi à aquisição e montagem de salas multimídia equipadas com
computadores em rede, os quais apresentariam saídas de vídeo para a projeção das imagens
em um monitor de 34 polegadas. O custo de montagens como estas seriam, então, menores do
que a compra de vários computadores com acesso à Internet, sem grandes perdas
consideráveis de qualidade. Desta forma mais centros multimídia poderiam ser criados,
diminuindo as diferenças regionais.
A tese também teve como objetivos desenvolver uma metodologia básica para a
criação de um banco de imagens, que seria alicerce para um novo Atlas digital aos moldes do
Atlas Digital de Histologia. O novo Atlas apresentará o desenvolvimento embriológico
comparativo de três espécies animais (ouriço-do-mar, galo doméstico e camundongo). As
imagens poderão ser acessadas por todos os alunos de graduação e pós-graduação através da
Internet, em uma Web page aberta.
ABSTRACT
The use of modern techniques of microscopy in association with digital systems of
acquisition, processing and transmition of data has influenced in a positive way the university
and scholar teaching.
Concerning the Histology and Embryology teaching, which is partially based on the
presentation and correct interpretation of the images of cells, tissues and organs by the
students, having access to new techniques may be decisive to their good formation. However,
the obtainment of high quality images requires the use of equipment that are not usually
accessible to everyone.
This work had by objectives, the presentation of the steps of acquisition, processment
and production of necessary images to the creation of Embryology and Histology Digital
Atlases that was directional to students and professionals in Brazil and foreign countries. It
was also evaluated the impact of the work in that community and possible effects in the
different geographic and social regions.
The results showed that the major part of the accesses was done by users from
developed countries and from the most rich regions, in the case of Brazil. Moreover, the
analyses showed that the majority of the users was composed by universitarians.
Our work concluded that the Distance Learning, using the Internet like base is not
diminishing the differences between the most developed and underdeveloped areas, by the
fact of the few quantity of computers in the former. One solution suggested in this thesis was
the acquisition and montage of multimedia rooms equipped with computers in network that
would present the output video to project the images in a 34-inch TV. The cost of the
montages like that would be inferior to the purchase of various computers with Internet access
and has reduced loss of image quality. This way, more multimedia centers could be created,
diminishing the regional differences.
The thesis also has the objective to develop a basic methodology to create a image bank, that
would be a foundation to a new digital atlas by the Digital Atlas of Histology mould. The new
Atlas is going to present the embryology formation of three animal species (sea-urchin,
domestic hen, and mouse) The images will be accessed by all graduated and PhD students
through the Internet, in an open web page.
- 1 -
INTRODUÇÃO
Nos últimos anos, tem sido crescente a procura por novas e eficazes metodologias de
ensino, que propiciem maior dispersão de informações e ultrapassando os limites físicos das
salas de aula, permitindo assim uma maior divulgação do conhecimento gerado nos centros de
pesquisa. Este conceito é representado pelo ensino por correspondência, universidades
virtuais, teleconferências, multimídias, e mais recentemente, pelo uso das tecnologias
baseadas na Internet (Passerini and Granger, 2000; Wachter and Gupta, 1997).
O uso de computadores tem sido um componente essencial em laboratórios de
pesquisa nas últimas duas décadas, como destacado no artigo de Paalman (2000). Entretanto,
para a maioria dos usuários, estas máquinas continuam a ser simples ferramentas para a
edição de textos, correio eletrônico ou para apresentações no Microsoft PowerPoint®
(Carmichael and Pawlina, 2000). Técnicas que requerem conhecimentos mais específicos, tais
com: computação gráfica, reconstrução tridimensional e microscopia digital (informações
mais detalhadas ver Monteiro-Leal, 2000), ainda estão restritas a poucos usuários.
No intuito de difundir o conhecimento e aumentar a aproximação entre a pesquisa e o
ensino, cientistas e educadores têm procurado formas mais eficazes, baratas e livres de
apresentação do conhecimento. No Brasil, iniciou-se na década de 90 um programa de ensino
pela televisão. Este projeto, o qual era e ainda é patrocinado pela Fundação Roberto Marinho,
possibilitou que diversas pessoas concluíssem os níveis fundamental e médio. Em escala
maior, através da utilização da Internet, esta estratégia vem sendo expandida, de tal forma que
tem permitido o envio e recebimento de informações para e a partir de qualquer parte do
mundo (Brinkley et al., 1997). Esses avanços possibilitaram que as aulas ultrapassassem os
limites físicos e as barreiras do tempo (Chu and Chan, 1998), perdendo os limites regionais,
atingindo um público maior e diversificado, e se tornando uma plataforma para o que é hoje
conhecido como Educação a Distância (Motiwalla and Tello, 2000).
O número de universidades virtuais no Brasil vem crescendo. Consórcios entre
universidades têm surgindo para facilitar o ensino de muitos alunos, os quais não têm tempo
ou dinheiro para cursarem uma faculdade convencional, evitando também a competição
acirrada do vestibular. Um exemplo desta estratégia foi a criação do Consórcio CEDERJ -
Centro de Educação Superior a Distância do Rio de Janeiro, que tem como objetivo expandir
o ensino superior gratuito e de qualidade pelo Estado do Rio de Janeiro, com cursos de
graduação, extensão e especialização. Através de parcerias com as universidades públicas
sediadas no Estado do Rio de Janeiro - UENF, UERJ, UFF, UFRJ, UFRRJ, UNIRIO e as
Prefeituras Municipais, o consórcio realiza suas atividades curriculares, presenciais ou a
distância.
- 2 -
A preocupação com a criação e aplicação de novas tecnologias no ensino pode ser
também observada no crescente aumento das publicações em revistas científicas, as quais aos
poucos passam a dedicar seções inteiras para a apresentação de novas tecnologias e estratégias
para a melhoria do ensino. No campo da microanatomia, podemos destacar como exemplo: o
jornal científico Anatomical Record - The New Anatomist, o qual dedica sessões regulares
sobre metodologias de ensino, como a edição de abril de 2000, a qual apresentou técnicas de
animação com a finalidade de ensinar conceitos de Anatomia e Embriologia (Guttmann,
2000), novas plataformas de trabalho que utilizam aplicativos 3D para demonstrarem o
desenvolvimento embriológico (Guttmann, 1999) e multimídias com exposições utilizando
inúmeros recursos, como o áudio (Trelease et al., 2000).
Em Histologia e Embriologia, a necessidade de se desenvolver tecnologias e mídias
mais efetivas de ensino é cada vez maior. Pode se considerar que o ensino em histologia é
realizado a partir da obtenção de informação visual, utilizando imagens microscópicas
(Hammersen, 1975), para o posterior o entendimento da função de células, tecidos, órgãos e
das transformações e processos a que estes estão sujeitos. A carência de imagens durante o
curso pode levar a uma formação profissional menos sólida, pois estas disciplinas são as bases
sobre as quais, outras disciplinas estão sustentadas. No estudo de Embriologia, o problema
pode ser considerado ainda mais acentuado. Numa área onde o fundamental é a compreensão
das modificações na forma e conseqüente complexidade das células, tecidos e órgãos,
geralmente, a única fonte de imagens acessível à boa parte dos alunos são os livros e Atlas
didáticos. A necessidade do conhecimento mais aprofundado das fases do desenvolvimento
embriológico de uma dada espécie animal é fundamental, pois auxilia aos estudantes na
compreensão das relações normais das estruturas do corpo adulto e das causas de
malformações congênitas (Moore & Persaud, 1999). O estudo comparativo entre várias
espécies animais possibilita uma melhor compreensão do processo de evolução ocorrida ao
longo de milhares de anos (Darwin, 1872). Idéias de órgãos análogos, homólogos e desiguais
surgiram a partir deste estudo. Algumas perguntas podem ser respondidas através do estudo
do desenvolvimento embriológico. Como exemplo a assimetria dos órgãos internos, analisada
por Belmonte, 1999.
O ensino de Embriologia é realizado em muitas universidades de maneira que
poderíamos chamar de clássica, pois as aulas são apresentadas de forma expositiva com o
auxílio de slides. Esta metodologia, no entanto, esbarra em limites, tais como: a dependência
dos alunos aos professores (Filler, 2000), e a necessidade da substituição sistemática dos
livros didáticos por novas edições, quando estes se tornam defasados. Além disto, segundo
- 3 -
Vichitvejpaisal (2001), os livros se demonstram eficientes somente quando o aluno possui
pouco tempo para estudar.
Por outro lado, a Internet ainda não é uma ferramenta acessível a todos, como citado
por Fernandez (2000), a Internet coexiste com bem mais de um bilhão de seres humanos sem
acesso à água limpa. A fantástica tecnologia chegou, mas cinco sextos da humanidade estão
excluídos dela, a qual não traz nenhuma melhoria palpável para as suas condições de vida.
Assim como o argumento do crescimento econômico, o do avanço tecnológico como solução
para nossos problemas tem sido reprovado no maior dos testes: o da realidade.
Durante o desenvolvimento do trabalho aqui apresentado, utilizamos técnicas para a
aquisição, criação e montagem de um banco de imagens de Histologia de alta qualidade, que
posteriormente se tornou o Atlas Digital de Histologia na Internet - aberto a todos os usuários
(ver as imagens do Atlas na Figura 3 do trabalho anexo). As imagens ainda puderam ser
utilizadas para complementar as aulas práticas de Histologia, através da criação de um
laboratório multimídia. Em um segundo momento, o impacto deste Atlas foi estudado através
do preenchimento “on-line” de um formulário e de um contador de acessos. Assim, pudemos
traçar o perfil dos usuários do Atlas.
Por ser uma metodologia na Internet, o Atlas possibilitará que novas informações
possam ser inseridas de forma automática (Brown, 1998), diferentemente do Atlas impresso
que necessita de uma nova edição, como anteriormente citado.
Como ponto inicial no preparo do Atlas comparativo de embriologia, foram escolhidos
três modelos animais (ouriço-do-mar, galo doméstico e camundongo). Assim, foi apresentado
parcialmente o desenvolvimento embriológico de um invertebrado (ouriço-do-mar), o qual
além de ter tido a morfogênese amplamente estudada nas últimas décadas, pode ser
considerado um modelo ideal para o estudo das etapas iniciais do desenvolvimento
embrionário (Wray, 1997) e por também estar intimamente ligado ao desenvolvimento dos
cordados (Gee, 1997 e Lake, 1990). A análise do desenvolvimento de ave (gallo doméstico), a
qual representa um excelente modelo para o desenvolvimento dos animais superiores, ocorreu
em função também da fácil manipulação, os ovos são disponíveis durante todo o ano,
podendo ser estocados (quando não incubados) (Darnell and Schoenwolf, 2000 e Selleck,
1996) e por fim a análise do processo embrionário de camundongo, que é um mamífero
amplamente utilizado em estudos das áreas biológicas (Fujinaga, 2000), possuindo o ciclo
ovulatório curto e um alto número de descendentes por ninhada.
As imagens nos três diferentes métodos de microscopia (descritos posteriormente)
foram adquiridas e armazenadas para formarem o banco de imagens, para em seguida ser
colocado na Internet, seguindo os moldes do Atlas Digital de Histologia.
- 4 -
RESULTADOS
Os resultados obtidos na presente tese originaram 1 trabalho com caráter científico e
educacional, publicado na revista Anatomical Record: The new anatomist (Anexo 1 em
victor.pdf) e a diversas imagens do desenvolvimento embrionário as quais comporão o Atlas
Digital de Embriologia (Anexo 2 em pranchas.ppt).
- 5 -
CONCLUSÕES
Ao criar um Atlas digital de Histologia, os estudantes que possuíssem um computador
conectado à Internet, poderia acessar às imagens de técnicas inacessíveis a grande maioria. O
sucesso pôde ser demonstrado através do contador de acessos;
Pelo fato das imagens terem sido adquiridas e processadas com grande qualidade, não
houve perda substancial da resolução quando sofreram compactação;
A exclusão tecnológica se torna evidente ao se traçar o perfil dos usuários, pois a maioria
dos acessos era feito por pessoas dos países mais ricos e no caso do Brasil, pelas regiões mis
desenvolvidas;
Para diminuir os custos, propusemos a criação de salas multimídia, nas quais as
informações visuais do banco de imagens sairiam de computadores, para monitores de TV,
diminuindo o número de máquinas conectadas a Internet para demonstrarem o Atlas.
PERSPECTIVAS
Neste trabalho foi apresentado um método para a criação de um atlas digital
morfológico gratuito, utilizando técnicas modernas de microscopia e de informática. Através
da estatística do perfil dos usuários do Atlas Digital de Histologia, observamos que tais
tecnologias se demonstram inacessíveis para a grande maioria dos estudantes. Desta maneira,
ainda discuti-se a eficiência da Educação a Distância através da Internet, quanto a
possibilidade de se democratizar o ensino.
- 6 -
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