Nuestro estado de excitación, tener miedo, agitación o calma, puede afectar significativamente nuestra capacidad de tomar decisiones, juicios y acciones óptimas en entornos dinámicos del mundo real. Imagine, por ejemplo, cruzar una barra de equilibrio.El rendimiento la velocidad a través de la viga y las probabilidades de atravesarlo sin caerse son dramáticamente mejores si la viga se encuentra a solo seis pulgadas del suelo y estás relajado en lugar de asustado en una viga de 60 pies más alto.para mantenerte en la zona de máximo rendimiento, tu excitación debe estar en niveles moderados, no tan altos que te empujen al límite.
Los ingenieros biomédicos de Columbia Engineering han demostrado, por primera vez, que pueden usar la neurofeedback en línea para modificar el estado de excitación de un individuo para mejorar el rendimiento en una tarea motora sensorial exigente, como volar un avión o conducir en condiciones subóptimas.Los investigadores utilizaron una interfaz de computadora cerebral BCI para monitorear, a través de electroencefalografía EEG en tiempo real, los estados de excitación de los participantes del estudio cuando estaban involucrados en una tarea de navegación aérea de realidad virtual. El sistema generó una señal de neurofeedback que ayudó a los participantespara disminuir su excitación en situaciones de vuelo particularmente difíciles, lo que a su vez mejoró el rendimiento de los participantes. El estudio fue publicado hoy por Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Toda la cuestión de cómo puedes entrar en la zona, si eres un bateador de béisbol o un corredor de bolsa o un piloto de combate, siempre ha sido intrigante", dice Paul Sajda, profesor de ingeniería biomédica BME, ingeniería eléctrica y radiología, quienes dirigieron el estudio. "Nuestro trabajo muestra que podemos utilizar la retroalimentación generada por nuestra propia actividad cerebral para cambiar nuestro estado de excitación de manera que mejore significativamente nuestro rendimiento en tareas difíciles, para que podamos llegar a ese hogarcorrer o aterrizar en una plataforma de transporte sin estrellarse "
Los 20 sujetos en el estudio se sumergieron en un escenario de realidad virtual en el que tuvieron que navegar en un avión simulado a través de límites rectangulares. Conocido como una tarea de evitación de límites, este exigente modelo de tarea sensorial-motora creó tensiones cognitivas, como hacer ellas cajas se estrechan cada 30 segundos, lo que aumentó la excitación y rápidamente resultó en una falla de la tarea: faltó o se estrelló contra el límite. Pero cuando los investigadores usaron neurofeedback, los sujetos lo hicieron mejor, pudieron volar más tiempo mientras realizaban las tareas difíciles que requerían altos nivelesde coordinación visual y motora.
Hubo tres condiciones de retroalimentación BCI, simulación y silencio asignadas aleatoriamente para cada nuevo intento de vuelo. En la condición BCI, los sujetos escucharon el sonido de un latido cardíaco sintético de baja frecuencia que se modulaba continuamente en voz alta como una función delnivel de excitación inferido dependiente de la tarea, tal como se descifró del EEG. Cuanto mayor sea ese nivel de excitación, más fuerte será la retroalimentación y viceversa. El desempeño de la tarea de los participantes en la condición BCI, medido como el tiempo y la distancia sobre la cual el sujeto puede navegar antesfracaso, se incrementó en alrededor del 20 por ciento.
"Las mediciones simultáneas de la dilatación de la pupila y la variabilidad de la frecuencia cardíaca mostraron que la neurofeedback de hecho redujo la excitación, haciendo que los sujetos permanezcan tranquilos y vuelen más allá del punto en el que normalmente fallarían", dice Josef Faller, autor principal del estudio y posdoctoralcientífico investigador en BME: "Nuestro trabajo es la primera demostración de un sistema BCI que utiliza neurofeedback en línea para cambiar el estado de excitación y mejorar el rendimiento de la tarea de acuerdo con la ley de Yerkes-Dodson".
La ley de Yerkes-Dodson es una ley bien establecida e intensamente estudiada en psicología del comportamiento sobre la relación entre la excitación y el rendimiento. Desarrollada en 1908, plantea una relación inversa entre la excitación y el rendimiento de la tarea, que hay un estado de excitacióneso es óptimo para el rendimiento conductual en una tarea determinada. En este nuevo estudio, los investigadores demostraron que podían usar la neurofeedback en tiempo real para mover la excitación de un individuo desde el lado derecho de la curva de Yerkes-Dodson hacia la izquierda, hacia un estado dedesempeño mejorado.
"Lo que es emocionante de nuestro nuevo enfoque es que es aplicable a diferentes dominios de tareas", agrega Sajda. "Esto incluye aplicaciones clínicas que utilizan la autorregulación como un tratamiento dirigido, como una enfermedad mental".
Los investigadores ahora están estudiando cómo se puede utilizar la neurofeedback para regular la excitación y la emoción por afecciones clínicas como el TEPT. También están explorando cómo podrían utilizar el monitoreo en línea de la excitación y el control cognitivo para informar a los equipos de agentes humanos, cuando un robot yun humano trabaja en conjunto en una situación de alto estrés como un rescate. Si el robot tiene información sobre el estado de excitación del humano, podría elegir sus tareas de una manera que reduzca la excitación de su compañero de equipo, empujándolo a una zona de rendimiento ideal.
"Los buenos equipos de agentes humanos, como los Navy SEALS, ya lo hacen, pero eso se debe a que los agentes humanos pueden leer expresiones faciales, patrones de voz, etc., de sus compañeros de equipo para inferir los niveles de excitación y estrés", dice Sajda"Visualizamos que nuestro sistema es una mejor manera de comunicar no solo este tipo de información, sino mucho más a un robot-agente".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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