Uma equipe de pesquisa liderada por químicos da Baylor University deu um passo inovador ao eliminar a exclusão de indivíduos com cegueira da educação e experiências em química. Em um artigo publicado hoje na Science Advances , os pesquisadores detalham como usaram litofane – uma forma de arte antiquada – e impressão 3D para transformar dados científicos em gráficos táteis que brilham com resolução semelhante a vídeo, permitindo a visualização universal do mesmo dado por cegos e cegos.
Embora o litofane seja um meio artístico antigo, nunca foi usado - até agora - para representar dados científicos e imagens de maneira quantitativa e controlada para visualização tátil e integração tátil.

O estudo Baylor, intitulado "Dados para todos:gráficos táteis que acendem com resolução perfeita", comparou como pessoas cegas e com visão interpretavam dados de litofane por toque ou visão. As coortes de participantes testaram as cinco formas de litofane - eletroferogramas de gel, micrografias, espectros eletrônicos e de massa e ilustrações de livros didáticos - interpretando todos os cinco litofanes por detecção tátil ou visão com 79% de precisão geral, de acordo com o estudo.

Os pesquisadores se concentraram em criar e testar litofanes de dados encontrados nas ciências químicas por causa da exclusão explícita e sistemática de alunos com cegueira da química, o que os pesquisadores observaram "pode ​​ser visto como uma virtude por educadores, pais, colegas ou por si mesmo, em a base da segurança do laboratório e a natureza 'visual' da química."

"Esta pesquisa é um exemplo de arte tornando a ciência mais acessível e inclusiva. A arte está resgatando a ciência de si mesma", disse Bryan Shaw, Ph.D., professor de química e bioquímica, que lidera o Shaw Research Group em Baylor e é autor correspondente. no artigo da revista. "Os dados e imagens da ciência - por exemplo, as imagens impressionantes que saem do novo telescópio Webb - são inacessíveis para pessoas cegas. Mostramos, no entanto, que gráficos táteis translúcidos finos, chamados litofanes, podem fazer todas essas imagens acessível a todos, independentemente da visão. Como gostamos de dizer, 'dados para todos'."

Novo uso para forma de arte antiga

Provavelmente criados na China no início do século VI e popularizados na Europa no século XIX, os litofanes são gravuras finas feitas de materiais translúcidos (primeiro porcelana e cera, agora plástico) e inicialmente parecem opacas à luz ambiente. No entanto, quando iluminado por qualquer fonte de luz - de uma luz de teto à luz solar - um litofane brilha como uma imagem digital, com a dispersão da luz através do material translúcido fazendo com que regiões mais finas pareçam mais brilhantes e regiões mais grossas pareçam mais escuras. Usando software online gratuito para converter uma imagem bidimensional em um topógrafo 3D, os cientistas neste estudo usaram a impressão 3D para os litofanes.

"A ideia de litofanes era um conceito com o qual o Dr. Shaw estava brincando, e achei que era uma oportunidade incrível para ajudar um grupo de indivíduos que foram estigmatizados no campo da química", disse o co-autor Jordan Koone, doutorando em química em Baylor e membro do laboratório de Shaw. “Foi incrível ver pessoas cegas, que ouviram durante toda a vida que não poderiam se destacar nos campos da ciência, interpretar dados com a mesma facilidade que uma pessoa com visão”.

As coortes participantes incluíram alunos videntes com ou sem venda e cinco pessoas com cegueira que experimentaram cegueira total ou baixa visão desde a infância ou adolescência. Quatro desses indivíduos com cegueira obtiveram Ph.D. diplomas em química antes do teste, e a quinta pessoa é um estudante de graduação da Baylor que sofreu perda completa de visão quando estava no último ano do ensino médio. Essas pessoas cegas são coautoras deste estudo, mas não participaram do desenho dos conjuntos de dados específicos.

"Antes de trabalhar no projeto do litofane, eu acreditava que a pesquisa se limitava a experimentos feitos em laboratório", disse o co-autor Chad Dashnaw, doutorando em química em Baylor, também no laboratório de Shaw. "Mas a pesquisa está apenas tentando responder a perguntas não respondidas, e nosso trabalho aqui está respondendo a uma muito importante:as pessoas cegas podem fazer parte do STEM? Os litófanos fornecem um formato de dados que pode ser universalmente compartilhado entre indivíduos cegos e cegos, tornando o STEM mais acessível para aqueles que anteriormente foram esquecidos."

O estudo descobriu que a precisão média do teste para todos os cinco litofanes foi:

• 96,7% para interpretação tátil às cegas,
• 92,2% para interpretação visual de litofanes retroiluminados e
• 79,8% para interpretação tátil com os olhos vendados.

Os participantes com visão foram capazes de interpretar com precisão imagens digitais em uma tela de computador em 88,4% pela visão. Para 80% das perguntas, a precisão tátil dos químicos cegos foi igual ou superior à interpretação visual dos litofanes, sugerindo que os litofanes poderiam funcionar como um formato de dados compartilhável. Na verdade, Shaw disse que alguns dos químicos cegos no estudo têm uma sensibilidade tátil tão grande que eles podem sentir características táteis dos dados que os indivíduos com visão mal conseguiam ver a si mesmos.

'Vendo' conjuntos de dados pela primeira vez

O coautor do estudo Hoby B. Wedler, Ph.D., empresário, químico e CEO do Wedland Group em Petaluma, Califórnia, interpretou pela primeira vez dados de litofane durante uma chamada de Zoom com Shaw. Para os co-autores do estudo e colegas químicos, este foi um momento muito significativo, pois Wedler, que nasceu cego, mas obteve um Ph.D. em química teórica, viu dados pela primeira vez tocando em gráficos táteis de alta resolução.

"Você pode olhar para isso, e parece exatamente o que eu sinto", disse Wedler. "Eu nunca senti uma especificação de massa. Nunca pensei que seria capaz de falar através de um conjunto de dados analíticos como este. O céu é o limite aqui."

"Eles estavam tão animados para finalmente ver os dados e imagens que eles ouviram falar por tanto tempo. E eles viram esses dados. Porque você vê com sua mente, não com seus olhos", disse Shaw.

Um dos coautores mais notáveis ​​do estudo foi o estudante de graduação e pesquisador de Baylor, Noah Cook. Cook terminou seu primeiro semestre em Baylor na primavera passada, apesar de ter perdido toda a visão durante o último ano do ensino médio.

“Os cinco coautores cegos deste projeto são alguns dos indivíduos mais interessantes e trabalhadores com quem já tive o prazer de trabalhar”, disse Dashnaw. "Durante anos eles ouviram falar de coisas como SDS-PAGE ou espectros de massa, mas nunca tiveram a oportunidade de observar um por si mesmos, muito menos interpretá-lo. Os litofanes deram a eles essa oportunidade. Eles foram capazes de explicar em detalhes exatamente o que eles estavam sentindo, e combinou perfeitamente com o que estávamos vendo."

Abrindo a química para as séries K-12

Este último estudo envolvendo o grupo de Shaw estende a pesquisa Baylor para remover barreiras ao estudo e disciplina de química para alunos do ensino fundamental e médio com cegueira ou baixa visão.

Shaw recentemente recebeu uma doação de US $ 1,3 milhão do National Institutes of Health (NIH) para um projeto de intervenção precoce inédito que abre o trabalho de laboratório e fornece materiais e equipamentos táteis de educação química. Combinando abordagens high-tech e low-tech, o projeto combina robótica e tecnologia com materiais educativos e "hacks de laboratório" que permitem que alunos com cegueira e baixa visão participem das mesmas funções e rotinas que seus colegas videntes, incluindo o uso de litofanes.

"A coisa legal sobre os gráficos táteis que se iluminam com resolução perfeita é que tudo o que posso ver com meus olhos, outra pessoa cega pode sentir com os dedos. Assim, torna todas as imagens e dados de alta resolução acessíveis e compartilhável, independentemente da visão. Podemos sentar com qualquer pessoa, cega ou com visão, e conversar exatamente sobre os mesmos dados ou imagens", disse Shaw.

Shaw e seus colaboradores estão concentrando seu projeto inicialmente em alunos do ensino médio, desenvolvendo um programa piloto para 150 alunos da TSBVI participarem da educação e do currículo e treinarem em materiais no campus da escola e no laboratório de Shaw em Baylor. Espera-se que o piloto seja lançado neste outono, com o programa completo previsto para começar na primavera de 2023 a 2027. No futuro, a equipe espera dimensionar o programa para incluir recursos para crianças que estão começando o estudo da ciência.

Além da química

O formato de dados de litofane ou LDF, e os dados para todos os movimentos, vão além da química ou da ciência e podem ser usados ​​para qualquer assunto, desde arte, história, filosofia e onde quer que imagens ou gráficos sejam usados, disse Shaw. Com esta pesquisa mais recente, o caminho para dados compartilháveis ​​e acessíveis está disponível para qualquer pessoa com sentidos táteis.

Para os doutorandos Koone e Dashnaw, a pesquisa destaca um dos valores centrais de Baylor:facilitar a descoberta de novos conhecimentos e pesquisas que sejam para a melhoria da humanidade.

"A maioria das pesquisas que faço diariamente não terá um impacto significativo na comunidade científica. No entanto, o projeto do litofane permite mudanças reais em tempo real", disse Dashnaw. "Estamos tornando o STEM mais acessível a pessoas com deficiência visual e chamando a atenção para sua exclusão sistêmica". + Explorar mais

O estudo usa modelos semelhantes a doces para tornar o STEM acessível a alunos com deficiência visual