Circulação sanguínea

O episódio 1, No coração do assunto, baseia-se na história do conceito de circulação sanguínea e na existência de um obstáculo conceptual semelhante entre cientistas e alunos, a questão da irrigação. Os recursos visam, portanto, explicar em pormenor as principais dificuldades que os alunos enfrentam quando aprendem este conceito, bem como os principais elementos históricos que podem contribuir para os trabalhar.

As concepções iniciais dos alunos correspondem aos conhecimentos, às representações que um aluno utiliza para lidar com um assunto, quer este seja ou não ensinado. Estas concepções estão ligadas ao facto de cada pessoa forjar uma representação do mundo que a rodeia a partir da sua experiência pessoal, da sua cultura e da sua escolaridade. Estas concepções não surgem do nada, mas são a resposta a um problema, a uma questão que foi colocada. É interessante abordar estas concepções na aula porque são muitas vezes erróneas e revelam a presença de obstáculos que podem impedir a aprendizagem do aluno se não forem tidos em conta. No que respeita ao tema da circulação sanguínea, um dos principais obstáculos é o da irrigação: por vezes, os alunos não consideram a possibilidade de o sangue regressar ao coração. Este obstáculo nem sempre é fácil de detetar, uma vez que os alunos utilizam frequentemente o termo “circulação” de uma forma que não significa um circuito fechado. Mesmo que os contextos históricos e escolares sejam diferentes, o trabalho sobre os diferentes modelos históricos deve permitir aos alunos trabalhar as suas próprias representações e ultrapassar este obstáculo.

Exemplos prototípicos de concepções iniciais dos alunos

As duas concepções propostas não deixam dúvidas, quer através do esquema quer do texto, sobre a sua visão do fluxo do sangue no organismo. Mas muitas das outras produções dos alunos são menos explícitas. Apenas a direção do fluxo sanguíneo, representada por setas, permite classificar com toda a certeza a conceção de um aluno. No entanto, as outras indicações, sobretudo se forem numerosas e coerentes, permitem estabelecer uma categorização provável. Segue-se uma lista de pistas a procurar, tanto no texto como no esquema, para analisar as concepções dos alunos sobre a circulação sanguínea.

Pistas para uma conceção irrigante

• Fluxo sanguíneo unidirecional ou bidirecional
• Vasos abertos na periferia
• Presença de um único tipo de vasos que chegam aos órgãos
• Presença de apenas um tipo de sangue

Pistas de uma conceção circulatória

• Fluxo sanguíneo unidirecional com retorno ao coração
• Existência de dois tipos de vasos ao nível dos órgãos (entrada e saída)
• Existência de uma continuidade entre os vasos na periferia (diretamente, através de outros vasos ou através dos órgãos)
• São considerados vários tipos de sangue (rico em O2, rico em CO2, rico em glucose, etc.).
• Existem também concepções de ida e volta em que os alunos representam o fluxo sanguíneo do coração para os órgãos e vice-versa através do mesmo vaso.

O objetivo deste episódio é levar os alunos a refletir sobre o conceito de circulação sanguínea. Embora os alunos estejam familiarizados com o termo “circulação sanguínea”, nem sempre compreendem o significado esperado, nomeadamente o movimento de ida e volta do sangue entre o coração e os órgãos. Para a maioria dos alunos, o termo circulação evoca uma deslocação, um movimento. Alguns alunos nem sequer imaginam que o sangue regressa ao coração. O episódio baseia-se na polémica que surgiu quando William Harvey descobriu a circulação sanguínea no século XVII. O episódio coloca os apoiantes de Harvey, os circuladores, contra os seus opositores, os irrigadores, que defendem o modelo de Galeno, reconhecido na altura. Para os circuladores, o sangue sai do coração através das artérias para os órgãos e regressa ao coração através das veias. Para os irrigadores, o sangue passa pelas veias e artérias até aos órgãos, onde é consumido. Não está previsto qualquer retorno. Esta polémica, importante na época, espalhou-se pela sociedade como em O Doente Imaginário de Molière. Esta peça preparada pelo grandiloquente levá-los-á a descobrir a história da descoberta da circulação sanguínea.

“No coração do assunto” evoca os grandes nomes dos cientistas ligados a esta descoberta. Tem dois objectivos principais:

Problematizar a circulação do sangue no corpo

A banda desenhada não descreve explicitamente os dois modelos em questão. O objetivo é convidar os alunos a questionarem-se: o que é a irrigação e o que significa “circular”? O objetivo é levar os alunos a refletir sobre os modelos possíveis de circulação do sangue no corpo. Uma discussão sobre os dois modelos mencionados na banda desenhada permitirá aos alunos refletir sobre o seu próprio modelo explicativo, por um lado, e por outro lado, refletir sobre os limites de cada modelo. Em combinação com outros recursos (ver secção sobre recursos complementares), a banda desenhada pode realçar a necessidade de um modelo circulante.

Refletir sobre a construção do conhecimento científico

“No coração do assunto” mostra os muitos cientistas envolvidos na descoberta da circulação sanguínea. De facto, o trabalho dos seus antecessores influenciou grandemente o trabalho de William Harvey. Para além destas primeiras descobertas, são mencionadas não só algumas experiências, mas também alguns cálculos. O desenvolvimento dos conhecimentos biológicos não se reduz, portanto, à prova experimental. Finalmente, a polémica entre circulador e irrigador revela a importância da comunidade científica na validação de uma nova descoberta. Todos estes elementos permitem abordar a construção do conhecimento científico com os alunos.

A circulação sanguínea foi um conceito que não se construiu de um dia para o outro. De facto, embora os movimentos do coração e do sangue tenham sido objeto de interesse desde a Antiguidade, só no século XVII é que o médico inglês William Harley descobriu a circulação sanguínea. De facto, a partir do século II, o fluxo sanguíneo foi concebido de acordo com um modelo de irrigação: o sangue é distribuído do coração através das veias e artérias para os órgãos.

Apesar de descobertas importantes, como a passagem do sangue através dos pulmões entre os dois ventrículos (no século XIII no Próximo Oriente por Ibn al-Nafis e no século XVI no Ocidente por Servetus e Colombo), este modelo não é posto em causa pela obra de Harvey. Embora baseado em numerosas observações, experiências e cálculos, o modelo circulatório foi muito debatido na época porque deixava algumas pontas soltas, nomeadamente a passagem do sangue entre as artérias e as veias. Em 1661, Marcello Malpighi descreveu, com recurso a um microscópio, os capilares sanguíneos que ligavam as veias e as artérias ao nível dos pulmões. Esta descoberta, que fecha o circuito sanguíneo, valida o modelo de circulação e põe fim à polémica. Seguem-se os trabalhos sobre os movimentos do sangue dos grandes sábios e cientistas mencionados na banda desenhada.

Galeno (129-210): médico grego

Demonstra a presença de sangue nas artérias e descreve com precisão a estrutura do coração (átrios, ventrículos, válvulas) e os seus movimentos. Descreve um sistema duplo de distribuição do sangue aos órgãos: nas veias a partir do fígado e nas artérias a partir do coração.

O sangue venoso é escuro e contém alimentos, enquanto o sangue venoso vermelho vivo é rico em espírito vital. O fígado é considerado o órgão hematopoiético: produz sangue. O sangue que sai do fígado é enviado em parte através das veias para os órgãos e em parte para o ventrículo direito. Uma parte do sangue venoso passa depois para o ventrículo esquerdo e mistura-se com o ar inspirado: é transformado em espírito vital e distribuído aos órgãos com o sangue arterial. Esta comunicação entre os dois ventrículos faz-se através de poros invisíveis ao nível da parede interventricular. Esta ideia prevalecerá durante muitos séculos.

IIbn-al-Nafis (1208-1288): médico sírio que exerceu a sua atividade no Cairo

Descreveu de forma célebre a chamada circulação menor no seu Comentário à Anatomia do Cânone de Avicena. O sangue é enviado do ventrículo direito para os pulmões através da artéria pulmonar, antes de regressar ao ventrículo esquerdo através da veia pulmonar. Apesar da importância desta descoberta, o modelo de irrigação não foi posto em causa: o sangue arterial flui do coração para os órgãos e o sangue venoso flui do fígado para os órgãos. Os escritos de Ibn-al-Nafis não se difundiram no Ocidente.

Servetus Servetus (1509-1553): médico, anatomista e teólogo espanhol

Escreveu vários livros de teologia polémica. Em 1553, em Christianismi restitutio [Restituição do cristianismo], descreveu a pequena circulação. Com base em dissecações, Servetus explica o importante calibre da artéria pulmonar pela grande quantidade de sangue que esta envia para os pulmões. O sangue mistura-se assim com o ar e regressa ao ventrículo esquerdo através da veia pulmonar. Servetus morreu na fogueira acusado de heresia em 1553 e a maior parte das suas obras foram destruídas. Tal como no caso de Ibn-al-Nafis, era a passagem do sangue através da parede interventricular que estava em causa, mas não o modelo de irrigação.

André Vesalius (1514-1564): anatomista e médico flamengo

Galenista convicto, as suas numerosas dissecações levaram-no, no entanto, a pôr em causa a passagem do sangue através da parede interventricular: na segunda edição da sua obra De humani corporis fabrica, indicou que o septo entre os dois ventrículos é impermeável.

Realdo Colombo (1516-1559): médico e professor de anatomia italiano

Em 1558, publicou a obra De re anatomica, na qual, com base em dissecações, descreveu a passagem através dos pulmões entre os dois ventrículos. Foi ele quem difundiu esta descoberta, que também tinha sido feita por Ibn-al-Nafis e Servetus. Ele também não questiona o modelo de irrigação. O sangue é sempre consumido pelos órgãos.

William Harvey (1578-1657): médico inglês

A sua descoberta da circulação sanguínea pôs em causa o modelo de irrigação, aceite durante 1400 anos. Foi o primeiro a demonstrar que o sangue flui do coração através das artérias e regressa ao coração através das veias. Provou a sua teoria através de um raciocínio rigoroso baseado em dissecções, observações e cálculos. Os seus principais argumentos baseiam-se em:

• O cálculo da quantidade de sangue ejetado pelo coração para a aorta num dia. Esta quantidade é demasiado grande para ser contida em todos os vasos sanguíneos ou para ser consumida pelos órgãos. Por conseguinte, o sangue que chega aos órgãos deve regressar ao coração, e é o mesmo sangue que passa pelo coração várias vezes durante 24 horas, num movimento circular.
• Experiências com ligaduras ao nível do braço, que mostram o movimento do sangue do coração para os órgãos nas artérias e dos órgãos para o coração nas veias.
• Uma observação da disposição das válvulas venosas que impedem o retorno do sangue aos órgãos.

A publicação do seu livro De motu cordis em 1628, no qual descreve a sua descoberta, suscitou uma grande controvérsia entre apoiantes e opositores da circulação.

Saber o que os teus órgãos precisam

De seguida, apresentamos algumas ideias de utilização relacionadas com o episódio 1 na aula com os alunos. Na secção seguinte, apresentamos uma proposta mais detalhada.

o Recolha e comparação das concepções iniciais dos alunos, identificação do obstáculo de irrigação.

o Leitura da banda desenhada (no todo ou em parte) para colocar o problema: o que significa “circular”?

o Comparação dos modelos de Galeno e de Harvey: quais são as diferenças entre eles e quais são as consequências para a nutrição dos órgãos? Para o modelo de Galeno, é necessária uma renovação constante do sangue porque os órgãos consomem-no. No modelo de Harvey, o sangue precisa de ser reabastecido com oxigénio e nutrientes. Isto permite aos alunos refletir sobre a organização funcional da circulação sanguínea.

o Pesquisa bibliográfica: contribuição de cada cientista para a história do conceito de circulação sanguínea.

o Realização de um modelo (scubidu, plasticina) do fluxo sanguíneo segundo Galeno e segundo Harvey para compreender as diferenças.

o Trabalhar sobre os cálculos efectuados por Harvey (um elemento forte da sua demonstração).

o Trabalhar sobre a construção e a natureza da ciência: não linear, tempos de pausa, progressos, retrocessos.

Dois excertos de obras de William Harvey

Os excertos propostos retomam os principais argumentos de William Harvey para demonstrar a circulação sanguínea.

o Fragmento 1 apresentando o fluxo sanguíneo segundo William Harvey

“Considerando a grande quantidade de sangue que encontrei nas vivissecções e nas aberturas arteriais (...), reflectindo (...) sobre a abundância do sangue posto em movimento, e sobre a rapidez deste movimento, perguntei a mim mesmo se o sumo dos alimentos ingeridos poderia bastar para renovar incessantemente o sangue que se esgotava incessantemente. Compreendi que as veias seriam esvaziadas e esgotadas e que, por outro lado, as artérias seriam rompidas por este afluxo contínuo de sangue, se o sangue não regressasse de alguma forma das artérias às veias e não voltasse ao ventrículo direito do coração. Perguntei-me então primeiro se o sangue teria um movimento circular, cuja verdade reconheci mais tarde; reconheci que o sangue que sai do coração era lançado pela contração do ventrículo esquerdo do coração para as artérias e para todas as partes do corpo, tal como pela contração do ventrículo direito, para a artéria pulmonar e para os pulmões. Do mesmo modo, ao passar pelas veias, regressa à veia cava e à aurícula direita, e ao passar pelas veias pulmonares, regressa à aurícula esquerda. Podemos, portanto, chamar a este movimento do sangue um movimento circular...”.

Fragmento de De Motus Cordis de William Harvey (1628).

o Fragmento 2 sobre o cálculo da passagem do sangue pelo coração

“Como foi demonstrado, tanto racional como experimentalmente, o ventrículo esquerdo, dilatado e cheio de sangue, contém uma, duas ou três onças de sangue: eu próprio encontrei mais de três onças num cadáver. Podemos admitir que o coração perde uma certa quantidade de sangue ao contrair-se: de facto, o ventrículo, ao contrair-se, contém menos sangue do que antes: assim, uma certa quantidade de sangue passa para a artéria aorta. (...) Assim, no homem, supomos que, com cada contração do coração, uma onça ou três dracmas de sangue passam para a aorta. Este sangue não pode regressar ao coração devido ao obstáculo que as válvulas lhe opõem. Ora, em meia hora, o coração tem mais de mil contracções; em algumas pessoas tem duas, três ou mesmo quatro mil. Multiplicando por dracmas, vemos que, em meia hora, três mil dracmas, ou quinhentas onças, passam pelo coração para as artérias; em suma, uma quantidade muito mais considerável do que aquela que se poderia encontrar em todo o corpo. (...) Assim, calculando a quantidade de sangue que o coração envia a cada contração e contando essas contracções, vemos que toda a massa de sangue passa das veias para as artérias através do coração e também através dos pulmões. De facto, não tomemos meia hora, nem uma hora, mas um dia: é evidente que o coração transmite, pela sua sístole, mais sangue às artérias do que o alimento poderia dar, mais do que as veias poderiam conter.”

*Nota: Uma onça corresponde a 28,35 g e uma dracma a 1,77g.

Fragmento de De Motus Cordis de William Harvey (1628).

o Fragmento 3 sobre a direção da circulação do sangue nas veias e artérias

“Se cortarmos uma artéria consideravelmente grande e a veia que a acompanha, podemos ver claramente que a parte da veia que está perto do coração não dá sangue nenhum, enquanto da outra parte flui sangue, e apenas sangue (...). Pelo contrário, no caso da artéria, pouco sangue flui da parte periférica, enquanto do outro lado, como de um sifão, jorra uma corrente impetuosa de sangue puro. Esta experiência mostra de onde vem e para onde vai o sangue quando circula pelas partes. Além disso, vemos também que ele flui rapidamente, que é animado por um movimento impetuoso e que não flui lentamente e gota a gota”.

Extrato de Duas dissertações anatómicas sobre a circulação do sangue dirigidas a Jean Riolan por William Harvey (1649).

Diagramas dos diferentes modelos históricos

As obras de Galeno e Harvey não contêm diagramas do trajeto do sangue no organismo. Os dois diagramas seguintes são versões didácticas dos dois modelos. Embora o fígado desempenhe um papel central no modelo de Galeno, a sua representação foi omitida para que os alunos se possam concentrar na direção do fluxo sanguíneo entre o coração e os órgãos.

Um modelo de circulação sanguínea para construir

Propomos um cenário didático possível para uma turma do ensino secundário. Baseia-se nos diferentes recursos apresentados nas outras secções. Esta sequência pode ser planeada em duas ou três sessões.

Fase 1 - Recolha das primeiras concepções dos alunos sobre o percurso do sangue

Este trabalho pode ser efectuado antes da aula sobre a circulação sanguínea, para que o professor tenha tempo de efetuar a análise.

Sugestão de tarefa para os alunos: Como é que o sangue alimenta os órgãos? Qual é o percurso do sangue no corpo? Apresenta a tua resposta sob a forma de um texto e de um diagrama.

Pode ser fornecida aos alunos uma silhueta do corpo humano para facilitar o seu trabalho.

Fase 2- Problematização da sequência

Ler o capítulo 1 da banda desenhada. Esta leitura permite colocar o problema aos alunos: o que é que significa circular?

Formação de grupos de alunos (3-4) com os seus trabalhos da fase 1 e discussão entre eles.

Fase 3 - Leitura dos capítulos 1 e 2 da banda desenhada.

Apresentação dos diagramas dos dois modelos históricos (sem os nomes) e comparação com os modelos dos alunos.

Sugestão de tarefa para os alunos: Explique as diferenças entre os dois modelos históricos e compare-os com as suas próprias produções. Quais são as consequências de cada modelo na nutrição dos órgãos?

Etapa 4 - A história da circulação sanguínea

Problema trabalhado: Que descobertas foram feitas entre o modelo de Galeno e o modelo de Harvey?

Os alunos procuram, em grupos, a descoberta de um cientista sobre a circulação sanguínea antes de Harvey (Ibn-al-Nafis, Colombo, Vesalius).

Tarefa proposta aos alunos: identificar a descoberta feita por um cientista mencionado na banda desenhada.

Criar uma cronologia que resuma as diferentes descobertas. Esta pode ser utilizada para iniciar um debate com os alunos sobre a construção do conhecimento científico.

Fase 5 - Justificar o modelo circulatório de Harvey

Leitura do excerto 1 de Harvey

Problema abordado: quais são os argumentos apresentados por Harvey para justificar o seu modelo circulatório?

Leitura do excerto de Harvey 2.

Tarefa proposta aos alunos: Calcular em kg a quantidade de sangue que sai do coração numa hora e num dia.

Leitura do excerto 3 de Harvey.

Tarefa proposta aos alunos: Identificar o sentido de circulação das veias e artérias.

Fase 6 - Conclusões sobre o trajeto do sangue no organismo.

Problema abordado: Como é que a circulação sanguínea assegura um fornecimento constante de oxigénio e nutrientes aos órgãos?

Realização do modelo com os alunos.

Conclusões com os alunos: voltar ao modelo de Harvey onde os aspectos funcionais não estão presentes.