Nataly Medina Rodríguez desarrolló un sistema para detectar la fatiga mental. Mediante el aprendizaje automático, la interfaz que diseñó clasifica los patrones cerebrales de cansancio por esfuerzo físico y mental.

Nataly Medina:

¿Cómo surge el planteamiento de tu tesis doctoral que conlleva a este proyecto?

En la maestría hice un trabajo relacionado a maquinado, en donde diseñé el algoritmo que utilizaba la ruta de una máquina de control numérico. Ese algoritmo era basado en hormigas y demás. Cuando terminé la maestría y quería entrar al doctorado, le propuse a mi asesor de tesis [Dr. Oscar Montiel Ross] cambiar de tema. A mí siempre me gustó trabajar el área de ingeniería, entonces le propuse -estamos hablando en el 2011- trabajar con actividad cerebral, que era muy novedoso y apenas se escuchaba de eso. Así que estábamos metiéndonos un poquito a neurociencias. Nació como una propuesta de tesis doctoral, pero en un principio quería desarrollar un algoritmo para detectar los pensamientos de las personas. Pero más que nada para mover, movilizar alguna parte del cuerpo. Por ejemplo, un brazo pero que no tienen, para diseño de pruebas que lo puedan controlar corporalmente.

Adquirimos el equipo, pero al analizar, hacer experimentos y estudiar el área de neurociencias junto con neurólogos, nos dimos cuenta que el equipo no tenía los electrodos o los sensores que capturaban sobre la corteza cerebral, que eran específicos para el movimiento, para generar movimientos. A raíz de eso le dije [al asesor de tesis]: “doctor, se me hace que no nos va a dar resultados”. Y como soy profesora, me di cuenta de que en las clases a veces los estudiantes llegaban muy cansados. Ahí fue donde se me ocurrió. Le dije: “doctor, ¿qué le parece si empezamos a detectar el cansancio mental, la fatiga mental?”. Le expliqué que a veces los estudiantes llegan cansados y no atienden la clase, y ahí nació todo. Los estudiantes fueron los pacientes en los cual se hicieron experimentos para monitorear su cansancio mental a partir de un examen que se les hacía.

¿Cuál es el proceso de funcionamiento de la interfaz?

La interfaz es un sistema de cómputo desarrollado por una servidora, en el cual adquirimos una diadema comercial. Esa diadema comercial solamente trae ciertos electrodos, no trae todos, pero sí resultaron para lo que es la parte cognitiva o conductual.

¿En qué consiste? Me comunico con esa diadema de manera inalámbrica hacia mi computadora y mi computadora lo que hace es primero extraer características de las señales eléctricas causadas por las neuronas. Una vez que extrae las características, diseñé un clasificador que, con base en ciertas reglas del área de neurociencias, puede identificar patrones cerebrales. Con eso, se procede a dar como resultado un índice de fatiga mental, el cual está basado en una escala del 0 al 100. Para esa escala me basé en la escala de sueño, o de cansancio o somnolencia de Stanford, que le llaman Stanford Sleepiness Health. Me basé en esa escala para poder determinar un coeficiente al final.

Por ejemplo, si te sale un 90, más o menos de un 80 hasta el 100 ya se puede decir que una persona está somnolienta, digamos que muy muy cansada, en donde pueda perder prácticamente la conciencia. De esa manera funciona: se extraen características ya conectada la diadema, se entra a un clasificador y este clasificador da como resultado un coeficiente del 0 al 100.

Cabe destacar que este clasificador se entrena cada vez, es decir, tiene implementado lo que es aprendizaje máquina. Cada vez que una persona o un paciente se conecta a este dispositivo, el algoritmo aprende y aprende cada vez. Entonces, se van haciendo más finos los resultados y esa es la parte innovadora del producto que desarrollamos.

¿Qué defines por fatiga mental o somnolencia?

Somnolencia es ya un estado de pérdida de atención. Es decir, cuando una persona prácticamente ya no está consciente o, como dicen coloquialmente, “no está en sus cinco sentidos”.

La pérdida de atención es lo que estamos detectando, causada por esfuerzos físicos o esfuerzos mentales. Esa pérdida de atención cuando es muy grave o es bastante la pérdida, ya se le nombra un estado de somnolencia. Eso significa que hay posibilidades de que la persona pueda estar prácticamente dormida. Entonces, es un estado cognitivo o mental, al cual le llamo en mi publicación cansancio o fatiga mental a la pérdida de atención.

¿Por qué esa razón? Porque como una aplicación, si se tiene conocimiento de qué tan cansada está la persona en cuanto a pérdida de atención, podríamos evitar riesgos laborales. Por ejemplo, con pilotos o conductores de transporte, evitar accidentes automovilísticos. Esa es la fatiga mental, es la pérdida de atención que podemos nosotros tener causada por diversos factores, que se desconocen.

En el experimento que trabajé, hice que los estudiantes se cansaran con un examen. Ese fue el factor por el cual ellos presentaban cansancio. Y sí, efectivamente, los jóvenes casi siempre terminan muy cansados de los exámenes, sobre todo porque son procesos mentales que requieren bastante esfuerzo. Entonces, eso es la fatiga mental que estoy trabajando e identificando.

Nataly Medina:

¿Qué es lo que estás midiendo con los electrodos en la corteza cerebral?

Nuestro cerebro tenemos 100.000 millones de neuronas, que son células nerviosas encargadas de la transmisión y el procesamiento de la información. Lo que sucede internamente en las neuronas cuando existe un proceso mental, un movimiento o una articulación, es que son comandos que nuestro cerebro procesa. Entonces, es un proceso electroquímico porque hay ciertas zonas en las que las neuronas se interconectan para ciertas actividades. Por ejemplo, en la parte cognitiva, motora o visual hay ciertas partes del cerebro que se empiezan a activar más que otras.

¿Qué es lo que sucede? Internamente hay una compensación de sodio-potasio. Lo que sucede es que fuera de la neurona y dentro de la neurona, una parte se vuelve más positiva y la otra negativa. ¿Eso qué significa? Que es voltaje, es electricidad lo que estamos midiendo. En la corteza cerebral ponemos esos electrodos y medimos esas señales eléctricas que son pequeñitas, estamos hablando de algo muy bajo en cantidad. Para un eléctrico eso podría decirse que es ruido, porque es una señal muy pequeñita.

En toda esa corteza tenemos algo que se llama campo eléctrico, generado precisamente por esas señales eléctricas. Las neuronas cuando están trabajando para la transmisión o procesamiento de información, la electroquímica provoca que afuera tengamos un campo eléctrico. Y eso es lo que medimos, la actividad eléctrica neuronal de un área en específico del cerebro.

¿Qué es lo que defines como la ausencia de fatiga mental?

Esa es la idea del aprendizaje. Tenemos una base del conocimiento en el área de inteligencia artificial, en el cual hay un historial de dos fuentes, pruebas neurológicas hechas por neurólogos y también pruebas recolectadas de base de datos de otras universidades. Tenemos historial previo de cómo son los patrones cerebrales del cansancio, de los niveles de cansancio. Es una base de datos que tiene el sistema para poder comparar. No es tan fácil como comparar, pero sí es una base del conocimiento que trae el algoritmo. Eso es lo que hace que cada vez que se usa se entrena, por eso aprende el sistema porque no todos son iguales. De acuerdo a cierta similitud es lo que hace que se entrene. Es un algoritmo que cada vez se va entrenando, se va haciendo mejor el resultado. Pero sí tiene ese dato curioso, tenemos una base. Podemos decir que medimos la fatiga mental, pero también podemos decir está muy bien la persona, está en un estado consciente, en donde no tiene precisamente el estado de somnolencia. Entonces, ¿se pueden determinar esos coeficientes? Sí, sí se puede.

¿Qué estás considerando como signos de que está consciente?

La actividad cerebral se ve muy distinta. Si yo me midiera con mi casco la actividad cerebral, habría un patrón muy específico. S yo ya empezara a dormir, desde el momento en que uno ya se va a dormir, el patrón cerebral cambia. ¿Qué es lo que sucede? Cuando hay cansancio mental y las señales eléctricas se elevan en cuanto a frecuencias bajas, se produce el cambio.

Nosotros medimos qué tanto es ese cambio de un estado a otro. Una persona normal, como estoy ahorita, por ejemplo, hablando, pues va a haber cierto ruido porque estoy moviendo la boca, moviendo tal vez mis manos y aparte están ocurriendo procesos cognitivos porque estoy pensando cómo presentar este tema. Pero, no existe un cansancio o una pérdida de conciencia, y eso es lo que detectamos, el patrón cerebral.

Paloma Beamonte

Fuente: HIPERTEXTUAL

Share
Temas: Categorías: Ciencia

Video Destacados

Ad will display in 09 seconds