Medidas Psicofisiológicas

INFORME SOBRE MEDIDAS PSICOFISIOLÓGICAS

ACTIVIDAD ELECTRODÉRMICA

La electrodermografía consiste en el estudio de los efectos psicológicos en los cambios eléctricos de la piel humana. Charcot y Vigoroux (1879, 1888) lo empezaron a utilizar hace más de 100 años con fines de diagnóstico clínico. Féré (1888) por su parte descubrió que la piel conduce mejor la electricidad cuando se presentan estímulos externos. En 1890 Tarchanoff informó de que los cambios eléctricos se podían medir sin necesidad de aplicar una corriente externa. Se consideran a Hence, Féré y Tarchanoff como los creadores de los dos métodos básicos de medida electrodérmica: el método exosomático (medir la resistencia de la piel mediante la aplicación de corriente externa) y el endosomático (medir la respuesta de la piel sin corriente externa).

Los cambios en la actividad electrodérmica se deben a la secreción sudorípara de la piel, más específicamente, se debe a las glándulas sudoríparas, no al sudor de la piel. Las glándulas sudoríparas están inervadas por el sistema nervioso autónomo, y la actividad electrodérmica es reflejo de la activación simpática. La piel es una barrera selectiva que facilita o impide la entrada y salida de materiales. Las funciones principales son las de mantener el equilibrio de agua en el cuerpo y la de mantener la temperatura constante. Para ello se utiliza de la vasodilatación y la vasoconstricción y de la variación en la producción de sudor. Existen dos tipos de glándulas sudoríparas en los humanos: las apocrinas y las ecrinas. Las que más nos interesan son estas últimas porque tienen mayor significación psicológica. Las ecrinas las podemos encontrar en las palmas de las manos y las plantas de los pies principalmente.

La forma de medir la actividad electrodérmica de la piel es proporcionando una pequeña corriente a través de un par de electrodos colocados en la piel. El principio que se sigue en la medida de la resistencia o conductancia de la piel es la ley de Ohm (resistencia de la piel = voltaje aplicado / corriente, R = V / I). Si la corriente se mantiene constante se puede medir el voltaje entre electrodos (y por ende, la resistencia de la piel), mientras que si el voltaje permanece constante se mide el flujo de corriente (y por ende, la conductancia de la piel). La conductancia se expresa en unidades Siemens y las medidas de conductancia de la piel en microSiemens (S). Para las medidas se utilizan electrodos que se adhieren a la piel mediante collares adhesivos. En el electrodo se coloca una pasta que es el medio conductivo entre los electrodos y la piel. Los electrodos se suelen colocar en las palmas de las manos en las eminencias tenares o hipotenares o en las falanges mediales o distales de los dedos.

Respecto a la significación psicológica de la actividad electrodérmica, este sistema de respuesta se ha relacionado desde sus inicios con emoción, arousal y atención. La presentación de estímulos con carga emocional provoca cambios en la respuesta electrodérmica. El nivel de conductancia de la piel (SCL) se ha asociado con el arousal, ya que se observan bajos niveles durante el sueño. La respuesta de conductancia de la piel (SCR) se ha asociado a la atención, ya que las respuestas son sensibles a la novedad, intensidad y significación del estímulo.

Una de las ventajas de utilizar este sistema es que es una medida relativamente directa de la actividad simpática, y no hay interferencias del sistema parasimpático como ocurre con otras medidas (tasa cardiaca, dilatación pupilar,...). Otra de las ventajas es que es una medida altamente discriminativa: uno rápidamente puede distinguir si ha ocurrido una respuesta en la conductancia. Además, es un buen sistema de medida del sistema de inhibición conductual, involucrado en las respuestas al castigo, a la evitación y a la frustración. Asimismo, de todas las medidas del sistema nervioso autónomo, esta parece ser la más fiable asociada a estados psicopatológicos. Por último, cabe destacar que es una medida relativamente barata.

En cuanto a las desventajas se debe señalar que es un sistema de respuesta lento (la latencia de respuesta está ente 1 y 3 segundos). Otra de las desventajas es que la actividad electrodérmica no está elicitada únicamente por un tipo de evento o situación, sino que tiene influencias múltiples (esta puede ser tanto una desventaja como una ventaja).

A continuación veremos una de las aplicaciones de este sistema de medida. En este estudio se considera la actividad electrodérmica como un rasgo distintivo de cada individuo, llamado “labilidad electrodérmica”. Los sujetos lábiles serían aquellos con alto número de SCRs no específicas y /o habituación lenta, mientras que los sujetos estables serían los que muestran bajo número de SCRs no específicas y /o rápida habituación. La labilidad electrodérmica es fiable a través del tiempo y refleja, entre otras características, la capacidad para distribuir los recursos de procesamiento de la información en distintos estímulos que deben ser atendidos. Se han encontrado dos tipos de anormalidades en esta característica. La primera es que entre un 40 - 50 % de pacientes esquizofrénicos no muestran SCR de orientación, a diferencia de un 5 - 10 % en la población normal. La segunda es que un subgrupo de los pacientes que sí muestran respuesta, muestran valores mayores que los sujetos normales en arousal tónico o basal (alto SCL y alto número de SCRs no específicas). La significación de estos fenómenos es variable: la identificación de subgrupos que responden o que no responden podría ser clave para distinguir diferentes tipos sintomáticos de esquizofrenia, o que una o ambas anormalidades podrían ser marcadores de la enfermedad. Desafortunadamente los resultados hasta este momento no son consistentes.

ACTIVIDAD CARDIOVASCULAR

El sistema cardiovascular es un sistema fisiológico con múltiples subsistemas reguladores sujetos al sistema central y al periférico y dependiente de las influencias del humor. La complejidad de este lo hace susceptible de gran variedad de trastornos. Está formado por el corazón y los vasos y arterias sanguíneas. De forma resumida, se explica a continuación su funcionamiento. La sangre sin oxígeno llega a la aurícula derecha por la vena cava. De la aurícula pasa al ventrículo derecho, que envía la sangre a los pulmones para su oxigenación. La sangre vuelve al corazón por la aurícula izquierda, que la envía al ventrículo izquierdo y de ahí a la arteria aorta, que disemina la sangre por todo el cuerpo.

Existen distintas medidas cardiovasculares. Una de ellas es el electrocardiograma (ECG o EKG). Se mide la actividad del corazón mediante electrodos, que se pueden situar en distintas partes del cuerpo (piernas, brazos y torso), y que miden el ciclo cardíaco. Se le llama ciclo cardíaco al evento que ocurre entre latido y latido. El ciclo se compone de diástole (el corazón se llena de sangre) y sístole (el corazón bombea la sangre). El ciclo empieza con la despolarización de núcleo sino-auricular. La onda de despolarización se corresponde con la onda P en la señal eléctrica generada por el corazón. El complejo QRS sigue a la onda P, reflejando contracción ventricular y marcando el inicio de la sístole. Tras la contracción ventricular, los ventrículos se repolarizan, lo que se traduce en la onda T, que marca la relajación de los ventrículos y el inicio de la diástole. En el EKG se analizan estas ondas del ciclo cardíaco. Por ejemplo, la onda T se ha propuesto como una medida sensible a la activación simpática o a drogas beta adrenérgicas, pero no a la activación parasimpática o a drogas colinérgicas.

Otra de las medidas cardiovasculares es la tasa cardiaca, que se mide en latidos del corazón por minuto o bpm (beats per minute), aunque también se mide en milisegundos entre latidos. Para esta medida también se utiliza el electrocardiograma, aunque solo se utiliza la onda R. Esta medida se puede estudiar teniendo en cuenta la variabilidad de la tasa cardiaca (HRV) o los cambios en el nivel basal.

La presión sanguínea es otra de las medidas de actividad cardiovascular, y se puede medir con un gran número de métodos, como el oscilométrico o la tonometría arterial.

El reflejo baro-receptor, otra de las medidas cardiacas, es de gran importancia en el control de la presión de la sangre. Muchos estudios han demostrado que los eventos psicológicos pueden alterar la actividad baro-refleja.

La última de las medidas que vamos a ver es la imagen cardiaca. Esta técnica nos ofrece imágenes no invasivas como la eco-cardiografía, la resonancia magnética (MRI cardiaca), tomografía por emisión de positrones (PET),... Estas técnicas son útiles para obtener información anatómica del corazón.

Como en el apartado anterior, debemos señalar que esta medida se ve influenciada por varios sistemas, por lo que es difícil utilizarla por sí sola para hacer inferencias sobre el sistema causante de la respuesta. Otra de las desventajas es que algunas de estas medidas se ven influenciadas por otros factores. Por ejemplo, la tasa cardiaca está influenciada por la edad, la actividad que se esté realizando en ese momento, el ejercicio que se practica de forma regular,... y la presión sanguínea se ve influenciada por lo que se ha comido y bebido recientemente, o si se ha fumado o tomado medicación.

Una de las aplicaciones de esta técnica es inferir distintos orígenes funcionales según distintos patrones de respuesta. Por ejemplo, el patrón de respuesta puede diferenciar individuos solitarios de los no solitarios. Los sujetos solitarios tienden a mostrar mayor resistencia periférica total (TPR) y menor output cardiaco (CO) que los no solitarios. También se observa menores cambios en tasa cardiaca, en contractilidad cardiaca y en CO en respuesta a estresores de laboratorio. El mayor (TPR) refleja el aumento del tono vascular simpático, mientras que el menor CO y los cambios menores en tasa cardiaca y contractilidad cardiaca sugieren menor control cardiaco simpático.

ACTIVIDAD DE LA MUSCULATURA FACIAL: ELECTROMIOGRAFÍA

La electromiografía (EMG) es una medida no invasiva de la actividad muscular. Este sistema se desarrolla en el siglo XIX con la invención del galvanómetro, un instrumento que mide las pequeñas corrientes eléctricas. Los estudios se centraban en determinar el origen de la actividad muscular (Matteucci, von Helmholtz,...). Detectar la actividad muscular con electrodos en la superficie de la piel fue una tarea difícil hasta cerca del siglo XX. Duchenne (1862) estudiaba las dinámicas y función de los músculos faciales humanes en vivo. Darwin se interesó por el estudio de la acción muscular por su creencia en que algunos comportamientos eran en pare inherentes. La teoría somática de James (1884), paradigma principal de la época, avivó el interés por las medidas objetivas como las musculares.

El músculo es un tejido que genera y transmite fuerza. La musculatura puede ser lisa o estriada. La estriada en particular está formada por un gran número de fibras colocadas en paralelo. Cada músculo estriado está inervado por un único nervio motor, formado por axones de numerosas motoneuronas. Cada motoneurona inerva varios músculos, pero un músculo sólo está inervado por una única motoneurona. Cada axón se divide en varias ramificaciones que se llaman fibras axónicas. Justo antes de alcanzar el músculo, cada fibra axónica tiene un terminal llamado botón motor. El botón motor libera acetilcolina que es la que contrae el músculo.

La señal EMG recoge las fluctuaciones en el campo electromagnético que se provoca y que se extiende por los líquidos extracelulares hasta la piel. Cuando se recoge el voltaje, hay que tener cuidado con el ruido externo (señal no deseada). Los electrodos utilizados son los de superficie más que los de aguja o similares. El material predilecto de los electrodos es la plata. Antes de realizar la medición se debe tener en cuenta la medida de los electrodos, el emplazamiento y la distancia entre electrodos. Los electrodos se han colocado tradicionalmente en la cara para estudios de la emoción, del lenguaje silente, del sueño,... La colocación se realiza como en la actividad electrodérmica (adhesivos, gel conductor,...). La piel debe limpiarse previamente. La señal es amplificada para su análisis.

La investigación ha documentado patrones de actividad muscular que diferencian los procesos emocionales de los cognitivos, así como la población normal de la clínica. Existen cuatro paradigmas distintos en el estudio de la EMG: paradigma de salida, probabilidad condicional, prueba de reflejo y de respuesta manipulada. El paradigma de salida es el mayoritario, en el que se estudian los procesos psicológicos o conductuales monitorizando las respuestas. Por ejemplo, los sujetos depresivos muestran mayores niveles de actividad EMG del corrugador y bajos del zigomático mayor. El paradigma de la probabilidad condicional se basa en que la respuesta esqueletomotora no sirve como índice de un constructo teórico si se da en ausencia del constructo. La prueba de reflejo sirve para cuantificar las influencias externas en la conducta refleja. Por ejemplo, se ha observado que factores psicológicos (como la atención) afectan a la responsividad refleja. Por último, en el paradigma de respuesta manipulada se manipulan las acciones esqueletomotoras y se observan las variables de interés (estado subjetivo, respuestas autonómicas,...). Por ejemplo, observar las respuestas autonómicas de sujetos que están realizando a propósito unas determinadas expresiones faciales de alegría, enfado,...

Uno de los problemas de este método es que como la acción de los músculos estriados está determinada por causas múltiples, el centrarse en un único lugar puede dar lugar a información ambigua acerca de los procesos psicológicos o conductuales asociados. También cabe destacar la imperfección de la selectividad de los electrodos junto con la proximidad de los músculos estriados. Esto dificulta que podamos señalar de forma exacta qué músculos se están contrayendo, por lo que las señales EMG se suelen analizar en términos de regiones. Asimismo se debe tener en cuenta que aunque la EMG no es invasiva, puede ser obstructiva y reactiva. Por último, aunque el emplazamiento estándar para detectar determinada actividad muscular está especificado, no se sigue de forma universal, por lo que las comparaciones entre laboratorios o entre individuos es problemática.

Las ventajas de este método es que las respuestas EMG se pueden recoger de forma continua sin la necesidad de la atención de la persona. Otra de las ventajas es que la detección y cuantificación de señales EMG se puede realizar con la utilización de ordenadores más sensibles, fiables y rápidos que los análisis de conducta abierta. Además es destacable que los análisis de patrones somáticos y su temporalidad proporcionan los medios para diferenciar los mecanismos de control subyacentes de forma similar al comportamiento abierto. Por último, los procesos psicológicos pueden no ir acompañados de acciones visualmente perceptibles o cambios viscerales significantes, por lo que la EMG nos puede ayudar en estos casos.

MODULACIÓN DEL REFLEJO DE SOBRESALTO

El reflejo de sobresalto humano es una medida sensible y no invasiva de la actividad del sistema nervioso. Nos permite comparaciones entre especies y entre edades. La respuesta de sobresalto agrupa varios componentes, uno de ellos y que vamos a estudiar a continuación es el de parpadeo, modulado por el músculo orbicularis oculi, que se mide con electrodos electromiográficos (EMG). El orbicularis oculi es un músculo estriado que rodea la fisura orbital. Se utiliza la EMG porque esta técnica puede detectar contracciones del orbucularis oculi tan débiles que no lleguen a provocar la inercia del reflejo del párpado. Este método es interesante para poder investigar las variables que provocan o modifican la respuesta refleja.

Las respuestas de parpadeo se miden colocando dos electrodos en la piel bajo el músculo orbicularis oculi. Para ello debemos preparar la piel, reduciendo la impedancia entre la superficie de la piel y el gel del electrodo, eliminando maquillaje, aceites faciales y células muertas. El método más común es frotar la piel con una gasa y limpiando la zona con jabón y agua o con alcohol, cerrando los ojos del participante para minimizar la irritación ocular provocada por los vapores. Después se coloca el electrodo con el gel conductor, y se elimina el exceso de este pues podría crear un puente conductivo entre los dos electrodos. Se debe evitar el uso de geles o gasas abrasivas ya que es muy desagradable para la piel que rodea los ojos y porque la respuesta de sobresalto es sensible al afecto negativo. Aunque el párpado superior sería la localización óptima de los electrodos, las dificultades prácticas, como la preparación intrusiva de la piel o el peso del electrodo hacen la medición de EMG del párpado superior impracticable. En la mayoría de casos los electrodos se colocan bajo el párpado inferior. El primer electrodo se coloca bajo el párpado inferior en línea con la pupila mientras que el segundo se coloca ½ cm al lado del primero. También se coloca un electrodo aislado en un sitio inactivo (por ejemplo, en al frente). Los electrodos se suelen colocar en el ojo izquierdo del participante, puesto que la colocación es más cómoda si el investigador es diestro.

La elicitación del reflejo de sobresalto en el laboratorio se provoca con diferentes estimulaciones. Una de ellas es la estimulación acústica. Hay varias características de este tipo de estimulación que influyen en la respuesta de parpadeo: la amplitud de banda, la intensidad, el tiempo de aparición, la duración, el número de estímulos, el intervalo entre estímulos,... Respecto a la amplitud de banda, el estímulo usado más frecuentemente es el ruido blanco, generado para contener frecuencias en el rango de 20Hz a 20 kHz, que provoca respuestas de alta magnitud, probabilidad y amplitud y un menor tiempo de latencia. En general, el aumento de la intensidad del estímulo acústico aumenta la magnitud, probabilidad y amplitud de la respuesta y disminuye la latencia de inicio. El tiempo de aparición del estímulo se refiere a cuán rápido aparece el estímulo. A menor tiempo, mayor probabilidad de respuesta, magnitud y amplitud más largas y menor latencia de inicio. Esto se debe a que el reflejo está especializado en la detección de los cambios súbitos en el ambiente. Otro factor es la duración. A mayor duración del estímulo (más de 50 ms) respuesta de magnitud y amplitud más larga y mayor probabilidad de respuesta. Lso estímulos acústicos se presentan al participante mediante altavoces o auriculares. Otra de las estimulaciones posibles es la visual. Existen dos respuestas de parpadeo a los estímulos visuales. El estímulo “photic”, que consiste en un aumento súbito en la iluminación, y el reflejo de parpadeo Cartesiano, que se provoca como respuesta a un estímulo que se aproxima rápidamente. De los dos es más probable de ser componente del sobresalto es el “photic”, pues no es aprendido y está medado subcorticalmente, mientras que el Cartesiano se desarrolla con la experiencia y requiere que la neocorteza esté intacta. Por último, encontramos la estimulación eléctrica, magnética y mecánica. El reflejo de parpadeo se puede provocar con estímulos transcutáneos eléctricos o magnéticos en las fibras nerviosas o con estimulación mecánica en zonas de la piel con golpecitos o soplidos. La probabilidad de respuesta es mayor con la estimulación eléctrica y magnética. Los estímulos mecánicos son menos efectivos. Ambos métodos provocan respuestas que son más resistentes a la habituación que las respuestas a los estímulos acústicos o visuales.

Como el resto de medidas de EMG, la señal recogida debe ser amplificada, filtrada, rectificada e integrada y convertida de analógica a digital para su posterior almacenamiento y análisis.

El estudio del reflejo de sobresalto nos puede mostrar psicopatología. En un estudio en prisioneros se observó que los psicópatas no muestran potenciación del reflejo de sobresalto cuando observan imágenes desagradables, a diferencia de sus compañeros sin diagnóstico alguno. Los psicópatas, en la evaluación de las imágenes, valoraban en cuanto arousal y valencia de igual forma que los otros. Esta respuesta discordante es consistente con el diagnóstico psicopático. Otro ejemplo lo vemos en individuos fóbicos, que muestran mayor potenciación ante objetos relacionados con su fobia.

ACTIVIDAD ELECTROENCEFALOGRÁFICA

Este método consiste en medir la actividad cerebral con electrodos colocados en la superficie del cuero cabelludo para intentar inferir los procesos psicológicos que los provocan. Existen dos métodos, el electroencefalograma (EEG), que mide las oscilaciones rítmicas espontáneas en el voltaje; y los potenciales evocados (ERPs) que mide los potenciales asociados a eventos. Existen dos tipos de ERPs, los exógenos o generados por un estímulo externo, y los endógenos o generados en ausencia de eventos externos.

El procedimiento de medición empieza con la colocación de los electrodos en el cuero cabelludo. La localización están determinadas por un sistema acordado internacionalmente, que se conoce como el sistema 10/20. Las señales que recogen estos electrodos son amplificadas y filtradas para eliminar el ruido (movimientos de los ojos, actividad muscular,...). Estos datos analógicos se convierten en digitales mediante una tarjeta A/D. Los datos son almacenados en el ordenador para su posterior análisis. La señal refleja las diferencias de potencial eléctrico de las dendritas neuronales a través de las corrientes transmembrana. La señal recogida por cada electrodo debe ser comparada con electrodos de referencia inactivos (colocados en zonas no encefálicas). A este método se le llama derivación bipolar. Cuando hablamos de las ondas resultantes, se describen en términos de su polaridad (P = positivo, N = negativo) y su latencia (tiempo que pasa en observarse respuesta tras la presentación del estímulo en ms). Por ejemplo, N100 se referiría a una onda negativa que ha aparecido 100 ms tras el estímulo.

Se han constatado diferentes potenciales evocados ante distintos procesos psicológicos. Se dan potenciales antes de la ocurrencia de un evento en la preparación para el movimiento (potenciales de preparación, RP), que son potenciales negativos que ocurren 800 ms antes del inicio de un movimiento voluntario pero no antes de uno involuntario, y que manifiestan su máxima actividad en las zonas motoras de la corteza. También existen potenciales de preparación lateralizados (LRP), que se dan ante tareas de tiempo de reacción y se manifiestan en el hemisferio contralateral al del miembro que ejecutará el movimiento. Otro de los potenciales es el de variación negativa contingente (CNV) que muestra una onda negativa tras un estímulo que nos avisa de un evento que va a suceder. Por último está la negatividad asociada al error (ERN) que consiste en una onda negativa que se da cuando el sujeto comete errores en la tarea.

También se han descrito varios componentes negativos tras la presentación de un estímulo externo que se han asociado con atención selectiva, análisis de las características elementales y memoria sensorial auditiva. La investigación también señala potenciales positivos tardíos relevantes, como el N400 asociado al lenguaje o el P300. Por último señalar que el procesamiento de emociones y actitudes también influyen sobre los ERPs. Por ejemplo, se ha demostrado que el P3 es más largo para caras neutras que para caras con significación emocional.

El P300 o P3 es uno de los ERPs que más atención ha recibido debido a su relación con los procesos cognitivos. Se ha sugerido que el P300 es una medida de las comparaciones que realiza un sujeto de las expectativas internas con la realidad externa. También se ha asociado con la memoria.

Una de las aplicaciones de estas técnicas es la detección de mentiras, con la lógica de que las frases o palabras relacionadas con un crimen se categorizan de distinta manera dependiendo de si estas eran conocidas o no para el individuo. El papel del ERP es identificar la regla de categorización utilizada por el individuo. Para esto se ha utilizado tanto el P300 como el N400. Otro ejemplo de aplicación examina los efectos del alcohol con el fin de identificar marcadores de riesgo de desarrollar alcoholismo y también para investigar los efectos del alcohol sobre los procesos sociales y cognitivos. Para propósitos clínicos los potenciales evocados con estímulos sensoriales se usan para diagnosticar trastornos neurológicos, defectos en la audición,...

Las ventajas de este método es la excelente resolución temporal, el bajo coste y su alto nivel de sensibilidad hacia aspectos del procesamiento cognitivo.

La principal desventaja es que no sabemos el lugar de donde procede la señal, es decir, tiene poca resolución espacial. La información que es recogida en un electrodo no se ha generado necesariamente debajo este electrodo. Además, es difícil captar señales de las zonas más profundas del cerebro.

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