24 January, 2021 Revista Digital sobre Patentes, Marcas y Propiedad Intelectual

Desarrollan interfaz para detectar fatiga mental

Por Karla Navarro

Ensenada, Baja California.  (Agencia Informativa Conacyt).- Para un trabajador, la fatiga mental puede representar eventuales deficiencias en su desempeño laboral y personal, así como también en su salud mental.

En México, el proceso de modernización industrial encaminado a la maquila de productos implica que los trabajadores enfrenten nuevas condiciones laborales que modifican sus demandas de desempeño, señala el artículo“La carga de trabajo mental como factor de riesgo de estrés en trabajadores de la industria electrónica”, publicado en 2006 por la Revista Latinoamericana de Psicología.

La publicación menciona que —en este contexto— las demandas a los trabajadores “pasan de un plano predominantemente físico a actividades que imponen a los trabajadores una mayor carga de trabajo mental”, caracterizada por “tareas repetitivas con altas demandas de atención, que implican una alta concentración por parte del trabajador y poco control sobre las actividades que realiza, que pueden tener efectos negativos en la salud mental de los trabajadores”.

Los autores, investigadores de la Universidad de Guadalajara y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), observan que la dificultad para la realización de las tareas principales de los trabajadores aumenta los requerimientos para el procesamiento mental, lo que podría tener como consecuencia estrés laboral y un decremento en el desempeño personal y organizacional.

¿Cómo detectar la fatiga mental?

Especialistas del Centro de Enseñanza Técnica y Superior (Cetys) Universidad y el Centro de Investigación y Desarrollo de Tecnología Digital (Citedi), del Instituto Politécnico Nacional (IPN), desarrollaron una interfaz cerebro-computadora que tiene esta capacidad.

1-nataly2518.jpgMaestra Nataly Medina Rodríguez.En entrevista con la Agencia Informativa Conacyt, la maestra Nataly Medina Rodríguez, coordinadora de ingeniería en cibernética electrónica en Cetys Universidad, campus Tijuana, explicó que la interfaz consta de una diadema con electrodos o sensores que se conectan a la corteza cerebral, de forma no invasiva, y que mantiene una conexión inalámbrica con una computadora.

“Lo primero que sucede es que la interfaz detecta el cambio eléctrico de las neuronas que están en la zona, esto es prácticamente una señal eléctrica; esta señal se transmite de manera inalámbrica a una computadora, donde se hace un procesamiento primero centrado a la señal, para eliminar ruidos y demás, y se procede a clasificar las señales con base en un patrón”.

Una vez identificados los patrones cerebrales, se comparan con una línea base y las nuevas señalas son clasificadas de acuerdo con la escala de somnolencia de Stanford.

La maestra Nataly Medina expuso que la escala de Stanford mide en unidades del uno al 10, donde uno es el estado cognitivo normal del paciente y el número 10 es casi un estado de somnolencia en el que puede registrarse la pérdida del conocimiento por sueño.

Para optimizar el funcionamiento de la interfaz, es necesario minimizar el ruido electromagnético, es decir, que el paciente que se someterá a la prueba, no se encuentre cerca de tomas eléctricas que generan ruido en la información que se captura.

Algoritmos para clasificar el cansancio

La interfaz para detectar la fatiga mental es producto del proyecto de tesis de doctorado en ciencias en sistemas digitales que la maestra Nataly Medina realiza en el Citedi.

La estudiante de posgrado del Citedi y académica de Cetys Universidad narró que los primeros experimentos realizados fueron en torno al cansancio tras la realización de actividades mentales, como exámenes que conllevan procesos matemáticos.

“Entonces se observaba que las señales tenían cierto comportamiento al momento de estar elaborando estos exámenes y la hipótesis fue que precisamente en actividades mentales y cognitivas de este tipo, al momento de cambiar, por ejemplo, el patrón cerebral, una vez analizadas las pruebas, el cerebro tiende a relajarse pero no como estaba antes”.

1-interfazii2518.jpgLas primeras pruebas demostraron que tras un proceso de presión, el cerebro vuelve a relajarse pero no regresa a su estado original, lo que fue considerado por los especialistas como fatiga mental.

Nataly Medina diseñó algoritmos que permitieran clasificar las señales enviadas desde la diadema con electrodos e interpretarlas con base en la escala de sueño de Stanford, para finalmente determinar un índice de fatiga mental.

Cómputo inteligente

El proyecto de la maestra Nataly Medina se inserta dentro de una línea de investigación del Citedi relativa al cómputo inteligente de alto rendimiento, mencionó el doctor Oscar Humberto Montiel Ross, profesor investigador del Citedi y director de tesis en el proyecto.

“El objetivo de la línea es explorar las técnicas de cómputo inteligente que son novedosas, en particular la aplicación de la interfaz cerebro-computadora se nos hizo muy interesante porque son señales muy complejas de interpretar y quisimos explorar qué resultados teníamos con sistemas inteligentes”.

Aunque desde hace años investigadores del Citedi trabajan en el desarrollo de sistemas inteligentes, la interfaz para detectar fatiga mental es el primer proyecto que involucra el desarrollo de un sistema cerebro-computadora.

El doctor Oscar Montiel Ross especificó que en el proyecto se aplicaron modelos computacionales de redes neuronales y sistemas difusos tipo dos para la interpretación de las señales procedentes de la corteza cerebral del usuario.

Destacó que si bien al interior del IPN hay diversos grupos de investigación desarrollando sistemas con técnicas similares, estos se centran en el control de robots, mientras que la interfaz para detectar la fatiga mental y los algoritmos desarrollados son únicos en su tipo, lo que la dota de innovación científica y tecnológica.

Nuevas aplicaciones

La interfaz para la detección de la fatiga mental ya fue concluida por la investigadora en sus estudios doctorales en el Citedi; no obstante, lejos de finalizar con el proyecto, ha generado nuevas posibilidades de aplicación en campos innovadores como la musicoterapia.

La maestra Nataly Medina comentó que, en colaboración con especialistas en neuropsicología de Cetys Universidad, emprendió un nuevo proyecto para monitorear las zonas cerebrales que se estimulan con la interpretación musical.

Aunque la interfaz es funcional, los investigadores continuarán afinando su funcionamiento y paralelamente desarrollando nuevas aplicaciones que amplíen su espectro de utilidad.

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