O ruído nem sempre prejudica um sistema. Embora o excesso de som em uma metrópole cause desconforto, sinais ruidosos podem ser usados de forma intencional para mascarar um barulho externo ou melhorar a resposta de sistemas de engenharia e do sistema nervoso.
Um exemplo simples é o uso de ruído branco para encobrir música muito alta vinda da vizinhança, especialmente à noite ou de madrugada. Nesse caso, um sinal aleatório de intensidade alta é aplicado a um sistema de som no ambiente interno e suplanta o som externo.
Quando o ruído melhora um sinal
Em telecomunicações, o ruído costuma degradar o desempenho dos sistemas. Os trabalhos de Claude E. Shannon estabeleceram bases matemáticas para compreender essa interferência e projetar sistemas menos afetados por ela.
Na física-estatística, porém, a ressonância estocástica descreve uma situação diferente. Um ruído de baixa intensidade, somado a um sinal periódico na entrada de um sistema não linear com limiar, pode fazer com que o sinal ultrapasse esse limite e produza uma saída útil. Sem o ruído, um sinal abaixo do limiar não geraria resposta.
O efeito depende da intensidade aplicada. A qualidade do sinal melhora até um nível considerado ótimo e depois cai quando o ruído aumenta. Por isso, o termo ressonância estocástica é usado para descrever uma curva com pico, embora o fenômeno não seja equivalente à ressonância normalmente empregada na física e na engenharia.
Aplicações no sistema nervoso
O neurônio é um exemplo de sistema não linear com limiar: ele dispara quando o potencial de membrana ultrapassa determinado nível. Pesquisas mostram que ruídos de intensidades apropriadas podem melhorar a sinalização neural. Para esses casos, McDonnel e Ward introduziram o termo facilitação estocástica, já que as aplicações ao sistema nervoso não envolvem, em geral, um sinal periódico, mas estímulos como um sinal tátil.
No Laboratório de Engenharia Biomédica da Escola Politécnica da USP, um ruído vibratório subliminar aplicado à ponta de um dedo em contato com uma superfície fixa melhorou a qualidade do feedback sensorial relacionado à manutenção da postura ereta.
Pesquisas iniciadas há três décadas por J. J. Collins e seus colaboradores também levaram ao desenvolvimento de palmilhas vibratórias com sinais de ruído. O produto é usado para melhorar o controle postural e o equilíbrio de pessoas com déficits sensoriais nas plantas dos pés, como idosos com neuropatias periféricas. Faixas vibratórias para punho ou tornozelo também podem melhorar o controle motor de membros superiores ou inferiores em pacientes específicos.
A estimulação elétrica estocástica do sistema vestibular é outra base para dispositivo comercial voltado à melhora do equilíbrio de certos pacientes neurológicos. Pesquisas de doutorado de Fernando Henrique Magalhães e Diana Rezende de Toledo, realizadas no Laboratório de Engenharia Biomédica da Poli-USP, mostraram efeitos de estímulos em receptores sensoriais musculares das pernas, com menor variância na força gerada pelos pés e melhor controle postural.
O Wyss Institute da Harvard University pesquisa a estimulação estocástica aplicada ao sistema nervoso humano. Entre os trabalhos ligados ao instituto está a investigação de como estímulos elétricos subliminares em receptores musculares podem alterar o controle da marcha diante de forças repentinas aplicadas ao corpo.
Assim, o ruído pode ser útil quando aplicado com intensidade e finalidade adequadas: para mascarar sons indesejados ou ajudar um sinal a superar o limiar de um sistema.
