En la psicología moderna , la vigilancia , también denominada concentración sostenida , se define como la capacidad de mantener la atención concentrada durante períodos prolongados de tiempo. [1] Durante este tiempo, la persona intenta detectar la aparición de un estímulo objetivo en particular. El individuo busca un estímulo de señal que pueda ocurrir en un momento desconocido. [2] [3] El estudio de la vigilancia se ha expandido desde la década de 1940 principalmente debido a la mayor interacción de las personas con las máquinas para aplicaciones que involucran el monitoreo y detección de eventos raros y señales débiles. Tales aplicaciones incluyen control de tráfico aéreo , inspección y control de calidad., navegación automatizada, vigilancia militar y de fronteras y salvavidas .
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Orígenes de la investigación
Norman Mackworth inició el estudio sistemático de la vigilancia durante la Segunda Guerra Mundial . Mackworth fue el autor de "La ruptura de la vigilancia durante una búsqueda visual prolongada" en 1948 y este artículo es la publicación fundamental sobre la vigilancia. [4] El estudio de Mackworth de 1948 investigó la tendencia de los operadores de radar y sonar a perder detecciones de eventos irregulares raros cerca del final de su guardia. Mackworth simuló eventos irregulares raros en una pantalla de radar haciendo que los participantes de la prueba observaran un reloj sin marcar durante un período de 2 horas. Una sola manecilla de reloj se movía en pequeños incrementos iguales alrededor de la esfera del reloj, con la excepción de saltos ocasionales más grandes. Este dispositivo se conoció como el Reloj Mackworth . A los participantes se les pidió que informaran cuando detectaran los saltos más grandes. Los resultados de Mackworth indicaron una disminución en la detección de señales a lo largo del tiempo, conocida como disminución de la vigilancia. La detección de eventos de los participantes disminuyó entre un 10 y un 15 por ciento en los primeros 30 minutos y luego continuó disminuyendo más gradualmente durante los 90 minutos restantes. El método de Mackworth se conoció como la "prueba del reloj" y este método se ha empleado en investigaciones posteriores.
Decremento de vigilancia
La disminución de la vigilancia se define como "el deterioro de la capacidad de permanecer atento a las señales críticas con el tiempo, como lo indica una disminución en la tasa de detección correcta de señales". [5] La disminución de la vigilancia se asocia más comúnmente con el monitoreo para detectar una señal de objetivo débil. Es menos probable que se produzca una pérdida de rendimiento de detección en los casos en que la señal de destino muestre una gran importancia. Por ejemplo, es poco probable que un operador de radar pierda un objetivo raro al final de una vigilancia si se tratara de una gran señal brillante y parpadeante, pero podría perder una pequeña señal tenue.
En la mayoría de las condiciones, la disminución de la vigilancia se vuelve significativa dentro de los primeros 15 minutos de atención, [6] pero una disminución en el rendimiento de detección puede ocurrir más rápidamente si las condiciones de demanda de la tarea son altas. [7] Esto ocurre tanto en los ejecutantes de tareas experimentados como en los novatos. [8] La vigilancia se ha asociado tradicionalmente con una baja demanda cognitiva y la disminución de la vigilancia con una disminución en la excitación de conformidad con la baja demanda cognitiva, [9] pero estudios posteriores indicaron que la vigilancia es un trabajo duro, que requiere la asignación de recursos cognitivos significativos e induce niveles significativos de estrés . [10]
Teoría de la disminución de la vigilancia y la detección de señales
Green y Swets [11] formularon la Teoría de Detección de Señales , o SDT, en 1966 para caracterizar la sensibilidad del desempeño de la tarea de detección al tiempo que tienen en cuenta tanto la capacidad perceptiva como la voluntad de respuesta del observador. SDT asume que un observador activo hace juicios perceptuales cuando las condiciones de incertidumbre varían. Un tomador de decisiones puede variar su sesgo de respuesta, caracterizado por d ', para permitir detecciones más o menos correctas, pero al costo respectivo de más o menos falsas alarmas. Esto se denomina cambio de criterio. El grado en el que el observador tolera falsas alarmas para lograr una mayor tasa de detección se denomina sesgo. El sesgo representa una estrategia para minimizar las consecuencias de los objetivos perdidos y las falsas alarmas. Como ejemplo, el vigía durante un robo a un banco debe establecer un umbral de cuán "parecido a un policía" puede ser un individuo o vehículo que se aproxima. No detectar al "policía" de manera oportuna puede resultar en prisión, pero una falsa alarma resultará en una oportunidad perdida de robar dinero. Para producir una medida sin sesgo, d 'se calcula midiendo la distancia entre las medias de la señal y las no señales (ruido) y escalando por la desviación estándar del ruido. Matemáticamente, esto se puede lograr restando el puntaje z de la tasa de aciertos del puntaje z de la tasa de falsas alarmas. La aplicación de SDT al estudio de la vigilancia indica que en la mayoría de los casos, pero no en todos, la disminución de la vigilancia no es el resultado de una reducción de la sensibilidad a lo largo del tiempo. [12] En la mayoría de los casos, una reducción de las detecciones va acompañada de una reducción proporcional de las falsas alarmas, de modo que d 'permanece relativamente sin cambios.
Taxonomía de vigilancia: tipo de discriminación y tasa de eventos
La carga de trabajo mental, o carga cognitiva , basada en las diferencias de tareas puede afectar significativamente el grado de disminución de la vigilancia. En 1977, Parasuraman y Davies investigaron el efecto de dos variables de diferencia de tareas sobre d 'y propusieron la existencia de una taxonomía de vigilancia basada en el tipo de discriminación y la tasa de eventos. Parasuraman y Davies emplearon tareas de discriminación que fueron sucesivas o simultáneas, y se presentaron con tasas de eventos altas y bajas. Las sucesivas tareas de discriminación en las que se debe retener información crítica en la memoria de trabajo generan una mayor carga de trabajo mental que las tareas de comparación simultáneas. Sus resultados indican el tipo de discriminación y la velocidad a la que ocurren los eventos discriminables que interactúan para afectar la atención sostenida. Las sucesivas tareas de discriminación indican un mayor grado de disminución de la vigilancia que las discriminaciones simultáneas, como las comparaciones, pero solo cuando las tasas de eventos son relativamente altas. Para las tareas de detección, la evidencia empírica sugiere que una tasa de eventos igual o superior a 24 eventos por minuto reduce significativamente la sensibilidad. Investigaciones posteriores han indicado que cuando la tarea de discriminación es difícil, puede producirse una disminución cuando la carga de trabajo mental es baja, como ocurre con las comparaciones simultáneas, tanto en tasas altas como bajas de eventos. [13] [14]
El efecto de la tasa de eventos en el monitoreo del desempeño de la tarea puede verse afectado por la adición de objetos salientes no objetivo en frecuencias variables. La investigación de la prueba del reloj realizada a fines de la década de 1950 y 1960 indica que un aumento en la tasa de eventos para señales raras e irregulares de baja prominencia redujo la disminución de la vigilancia. Cuando se introdujeron señales "artificiales" no objetivo similares a las señales objetivo, la disminución de la vigilancia también se redujo. Cuando la señal "artificial" difería significativamente de la señal objetivo, no se midió ninguna mejora en el rendimiento. [15]
Otras dimensiones más allá de la tasa de eventos y la dificultad de la tarea de discriminación afectan el desempeño de las tareas de vigilancia y son factores en la Taxonomía de Vigilancia. Estos incluyen, pero no se limitan a: modalidad sensorial o combinaciones de modalidades sensoriales; complejidad de la fuente; duración de la señal; intensidad de la señal; múltiples fuentes de señales; eventos discretos versus continuos; necesidad de atención intermitente versus continua; nivel de habilidad del observador; y valor de estimulación. [dieciséis]
Medir la carga de trabajo mental durante las tareas de vigilancia.
Los estudios de taxonomía de vigilancia inicial se basaron en supuestos sobre la carga de trabajo mental asociada con las tareas de discriminación, en lugar de una cuantificación directa de esa carga de trabajo. Se suponía, por ejemplo, que las discriminaciones sucesivas imponían una mayor carga de trabajo que las discriminaciones simultáneas. A partir de finales de la década de 1990, se han empleado técnicas de neuroimagen como la tomografía por emisión de positrones (PET), la resonancia magnética funcional (fMRI) y la ecografía Doppler transcraneal (TCD) para evaluar de forma independiente la activación cerebral y la carga de trabajo mental durante los experimentos de vigilancia. Estas técnicas de neuroimagen estiman la activación cerebral midiendo el flujo sanguíneo (fMRI y TCD) o el metabolismo de la glucosa (PET) asociado con regiones específicas del cerebro. La investigación que emplea estas técnicas ha vinculado los aumentos en la carga de trabajo mental y la asignación de recursos de atención con una mayor actividad en la corteza prefrontal. Los estudios que emplean PET, fMRI y TCD indican que una disminución de la actividad en la corteza prefrontal se correlaciona con una disminución de la vigilancia. Los estudios de neuroimagen también indican que el control de la vigilancia puede residir en el hemisferio cerebral derecho en una variedad de regiones del cerebro. [17]
Regiones cerebrales asociadas
Las reducciones en la excitación generalmente corresponden a reducciones en la vigilancia. La excitación se define como un componente de la vigilancia, aunque no es, como uno puede creer, la única fuente del efecto principal del decremento de la vigilancia. [18]
Como tal, las regiones subcorticales del cerebro asociadas con la excitación juegan un papel fundamental en el desempeño de las tareas de vigilancia. Debido a que la amígdala juega un papel importante en el reconocimiento de los estímulos emocionales, parece ser una estructura cerebral importante en la regulación de la vigilancia. [19]
Las regiones cerebrales subcorticales asociadas con la excitación incluyen el sistema colinérgico del prosencéfalo basal y el sistema noradrenérgico del locus coeruleus (LC) . [20] Ambas regiones son componentes del sistema de activación reticular (RAS). El sistema colinérgico del prosencéfalo basal se asocia con la liberación cortical de acetilcolina , que se asocia con la excitación cortical. El bloqueo de la liberación de acetilcolina en el prosencéfalo con compuestos GABAérgicos perjudica el desempeño de la vigilancia. [21]
Varias regiones corticales del cerebro están asociadas con la atención y la vigilancia. Estos incluyen las cortezas frontal derecha, parietal inferior , prefrontal , temporal superior y la circunvolución del cíngulo . En el lóbulo frontal, los datos de fMRI y TCD indican que la activación cerebral aumenta durante las tareas de vigilancia con mayor activación en el hemisferio derecho. Los estudios de lesiones y del cerebro dividido indican un mejor desempeño del cerebro derecho en las tareas de vigilancia, lo que indica un papel importante para la corteza frontal derecha en las tareas de vigilancia. [22] La actividad en el sistema LC noradrenérgico se asocia con el estado de alerta de vigilia en los animales a través de la liberación de noradrenalina . El bloqueo químico de la liberación de noradrenalina induce somnolencia y lapsos de atención asociados con una disminución de la vigilancia. La corteza prefrontal dorsolateral exhibe un mayor nivel de activación que otras áreas significativamente activas, lo que indica un papel clave en la vigilancia.
La circunvolución del cíngulo se diferencia de otras regiones del cerebro asociadas con la vigilancia en que exhibe menos activación durante las tareas de vigilancia. El papel de la circunvolución del cíngulo en la vigilancia no está claro, pero su proximidad y conexiones con el cuerpo calloso , que regula la actividad interhemisférica, pueden ser significativas. La activación reducida en la circunvolución del cíngulo puede ser un subproducto de la activación asimétrica del lóbulo frontal iniciada en el cuerpo calloso. [23]
Estrés
Las actividades estresantes implican la aplicación continua de amplios recursos cognitivos. Si la disminución de la vigilancia fuera el resultado de una menor actividad cerebral en lugar de más, no se podría esperar que las tareas de vigilancia fueran estresantes. Los altos niveles de epinefrina y norepinefrina se correlacionan con cargas de trabajo mentales extensas y continuas, lo que hace que estos compuestos sean buenos indicadores químicos de los niveles de estrés. Los sujetos que realizan tareas de vigilancia exhiben niveles elevados de epinefrina y norepinefrina, lo que es consistente con altos niveles de estrés e indica una carga de trabajo mental significativa. [24] Por lo tanto, se puede suponer que las tareas de vigilancia son un trabajo mental duro y estresante.
Diferencias individuales en el desempeño
En varios estudios de vigilancia se han informado grandes diferencias individuales en el desempeño de las tareas de monitoreo. Sin embargo, para una tarea dada, la disminución de la vigilancia entre sujetos es generalmente constante a lo largo del tiempo, de modo que los individuos que exhiben niveles relativamente más altos de desempeño para una tarea dada mantienen ese nivel de desempeño a lo largo del tiempo. [25] Para diferentes tareas, sin embargo, las diferencias de desempeño individual no son consistentes [26] ya que cualquier individuo puede no correlacionarse bien de una tarea a otra. Un individuo que no muestre una disminución significativa mientras realiza una tarea de monitoreo de conteo puede exhibir una disminución significativa durante una prueba de reloj. El desempeño relativo entre sujetos también puede variar según la naturaleza de la tarea. [27] Por ejemplo, los sujetos cuyo desempeño en una tarea está bien correlacionado para una tarea sucesiva pueden exhibir una correlación de desempeño pobre para una tarea simultánea. Por el contrario, se puede esperar que los sujetos que realizan tareas de monitoreo similares, como la detección de objetivos por radar versus sonar, muestren patrones similares de desempeño de la tarea.
Levine y col. proponen que las diferencias individuales en el desempeño de la tarea pueden estar influenciadas por las demandas de la tarea. Por ejemplo, algunas tareas pueden requerir comparaciones rápidas o "velocidad de percepción", mientras que otras pueden requerir "flexibilidad de cierre", como la detección de algún objeto predefinido dentro de una escena desordenada. [28] Vincular las diferencias en el desempeño de la tarea con las demandas de la tarea es consistente con la Taxonomía de Vigilancia propuesta por Parasuraman y Davies descrita anteriormente, y también apoya la hipótesis de que la vigilancia requiere trabajo mental, en lugar de ser una actividad pasiva.
Reducir la disminución de la vigilancia con anfetaminas
Se ha dedicado una considerable investigación a la reducción de la disminución de la vigilancia. Como se señaló anteriormente, la adición de señales no objetivo puede mejorar el rendimiento de la tarea con el tiempo si las señales son similares a las señales objetivo. Además, se cree que la práctica, la retroalimentación del rendimiento, las anfetaminas y el descanso moderan la disminución temporal del rendimiento sin reducir la sensibilidad. [29]
A partir de mediados de la década de 1940, se llevó a cabo una investigación para determinar si las anfetaminas podían reducir o contrarrestar la disminución de la vigilancia. [30] [31] En 1965, Jane Mackworth realizó experimentos de prueba de reloj en los que la mitad de 56 participantes recibieron una fuerte anfetamina y la otra mitad un placebo. [32] Mackworth también proporcionó retroalimentación falsa y retroalimentación en ensayos separados. Mackworth analizó las tasas de detección y falsas alarmas para determinar d ', la medida de sensibilidad. Los participantes a los que se les administró una dosis de anfetamina no mostraron un aumento de la sensibilidad, pero sí una reducción muy significativa en la disminución de la vigilancia. En las pruebas de retroalimentación, la sensibilidad aumentó mientras que la disminución del rendimiento se redujo significativamente. En los ensayos en los que se administraron tanto anfetaminas como retroalimentación, la sensibilidad aumentó y no hubo una disminución significativa de la vigilancia.
Práctica y atención sostenida
El entrenamiento y la práctica reducen significativamente la disminución de la vigilancia, reducen la tasa de falsas alarmas y pueden mejorar la sensibilidad para muchas tareas de atención sostenida. Los cambios en la estrategia o el sesgo pueden mejorar el desempeño de la tarea. Se esperaría que las mejoras basadas en tal cambio de criterio ocurrieran al principio del proceso de capacitación. [33] Los experimentos que involucran estímulos tanto de audio como visuales indican la mejora esperada en el rendimiento del entrenamiento dentro de las primeras cinco a diez horas de práctica o menos. [34] [35] [36]
Las mejoras en el entrenamiento también pueden ocurrir debido a la reducción de la carga de trabajo mental asociada con la automaticidad de la tarea. En los experimentos de pilotaje y controles de seguridad aeroportuaria, los sujetos entrenados o expertos exhiben una mejor detección de objetivos de baja prominencia, una reducción de las falsas alarmas, una mayor sensibilidad y una disminución significativa de la vigilancia. En algunos casos, el decreto de vigilancia fue eliminado o no fue aparente. [37] [38] [39]
Envejecimiento
La investigación de vigilancia realizada con sujetos de distintas edades entra en conflicto con la capacidad de mantener el estado de alerta y la atención sostenida con la edad. En 1991, Parasuraman y Giambra informaron una tendencia hacia tasas de detección más bajas y tasas de falsas alarmas más altas con la edad al comparar grupos entre 19 y 27, 40 y 55, y 70 y 80 años. [40] Deaton y Parasuraman informaron en 1993 que después de los 40 años, se produce una tendencia hacia tasas de detección más bajas y tasas más altas de falsas alarmas tanto en tareas cognitivas como sensoriales, con cargas de trabajo mental más altas y más bajas, respectivamente. [41] Berardi, Parasuraman y Haxby no informaron diferencias en 2001 en los niveles generales de vigilancia y la capacidad de mantener la atención a lo largo del tiempo al comparar sujetos de mediana edad (más de 40) y sujetos más jóvenes. [42] Las diferencias dependientes de la edad en las tareas cognitivas pueden diferir con el tipo de tarea y la carga de trabajo, y algunas diferencias en la detección y las falsas alarmas pueden deberse a la reducción en la sensibilidad de los órganos sensoriales.
Falta de habituación
Las primeras teorías de la vigilancia explicaron la reducción de la actividad electrofisiológica a lo largo del tiempo asociada con la disminución de la vigilancia como resultado de la habituación neuronal . [43] La habituación es la disminución de la capacidad de respuesta neuronal debido a la estimulación repetida. En condiciones pasivas, cuando no se realiza ninguna tarea, los participantes exhiben potenciales relacionados con eventos (ERP) N100 atenuados que indican habituación neuronal, y se asumió que la habituación también era responsable de la disminución de la vigilancia. Estudios de ERP más recientes indican que cuando el rendimiento disminuye durante una tarea de vigilancia, la amplitud de N100 no se ve disminuida. Estos resultados indican que la disminución de la vigilancia no es el resultado del aburrimiento o una reducción de la sensibilidad neurológica. [44] [45]
Ver también
- Atención
- Control atencional
- Factores humanos
- Teoría de detección de señales
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