En la psicología moderna , la vigilancia , también denominada concentración sostenida , se define como la capacidad de mantener la atención concentrada durante períodos de tiempo prolongados. [1] Durante este tiempo, la persona intenta detectar la aparición de un estímulo objetivo en particular. El individuo busca una señal de estímulo que pueda ocurrir en un momento desconocido. [2]
El estudio de la vigilancia se ha ampliado desde la década de 1940 debido principalmente a la mayor interacción de las personas con las máquinas para aplicaciones que implican el seguimiento y la detección de eventos raros y señales débiles. Dichas aplicaciones incluyen control del tráfico aéreo , inspección y control de calidad , navegación automatizada, vigilancia militar y fronteriza y salvavidas . [ cita necesaria ]
El estudio sistemático de la vigilancia fue iniciado por Norman Mackworth durante la Segunda Guerra Mundial . Mackworth fue autor de "La ruptura de la vigilancia durante la búsqueda visual prolongada" en 1948 y este artículo es la publicación fundamental sobre vigilancia. [3] El estudio de Mackworth de 1948 investigó la tendencia de los operadores de radar y sonar a pasar por alto 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 pasó a ser conocido como Reloj Mackworth . Se pidió a los participantes que informaran cuando detectaran los saltos más grandes. Los resultados de Mackworth indicaron una disminución en la detección de señales con el tiempo, lo que se conoce 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 llegó a ser conocido como la "Prueba del Reloj" y este método se ha empleado en investigaciones posteriores.
La disminución de la vigilancia se define como "el deterioro de la capacidad de permanecer atento a señales críticas con el tiempo, como lo indica una disminución en la tasa de detección correcta de señales". [4] La disminución de la vigilancia se asocia más comúnmente con el monitoreo para detectar una señal objetivo débil. Es menos probable que se produzca una pérdida de rendimiento de detección en los casos en que la señal objetivo exhibe una gran prominencia. Por ejemplo, es poco probable que un operador de radar pierda un objetivo poco común al final de su vigilancia si se trata de una señal grande y brillante, pero podría perder una señal pequeña y tenue.
En la mayoría de las condiciones, la disminución de la vigilancia se vuelve significativa dentro de los primeros 15 minutos de atención, [5] pero una disminución en el rendimiento de detección puede ocurrir más rápidamente si las condiciones de demanda de la tarea son altas. [6] Esto ocurre tanto en quienes realizan tareas con experiencia como en novatos. [7] La vigilancia se había asociado tradicionalmente con una baja demanda cognitiva y una disminución de la vigilancia con una disminución de la excitación de acuerdo con la baja demanda cognitiva, [8] pero estudios posteriores indicaron que la vigilancia es un trabajo duro que requiere la asignación de importantes recursos cognitivos e induce niveles significativos de estrés . [9]
Green y Swets [10] formularon la Teoría de Detección de Señales , o SDT, en 1966 para caracterizar la sensibilidad del desempeño de la tarea de detección teniendo en cuenta tanto la capacidad de percepción del observador como su voluntad de responder. La TDS supone un observador activo que realiza juicios perceptivos a medida que varían las condiciones de incertidumbre. Quien toma decisiones puede variar su sesgo de respuesta, caracterizado por Beta, para permitir detecciones (aciertos) más o menos correctas, pero al costo respectivo de alarmas más o menos falsas. Esto se denomina cambio de criterio. El grado en 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 objetivos perdidos y falsas alarmas. Por ejemplo, el vigía durante un robo a un banco debe establecer un umbral de cuán "parecido a un policía" puede ser un individuo o un vehículo que se aproxima. No detectar al "policía" a tiempo puede resultar en prisión, pero una falsa alarma resultará en la pérdida de una oportunidad de robar dinero. Para producir una medida libre de sesgos, d' se calcula midiendo la distancia entre los medios de la señal y las no señales (ruido) y escalando según 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 la TDS 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 con el tiempo. [11] 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.
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 en 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 eran sucesivas o simultáneas y se presentaban con tasas de eventos tanto altas como bajas. Las tareas de discriminación sucesivas 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 que el tipo de discriminación y la velocidad a la que ocurren los eventos discriminables interactúan para afectar la atención sostenida. Las tareas de discriminación sucesivas indican un mayor grado de disminución de la vigilancia que las discriminaciones simultáneas, como las comparaciones, pero sólo 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 ocurrir una disminución cuando la carga de trabajo mental es baja, como ocurre con las comparaciones simultáneas, tanto en tasas de eventos altas como bajas. [12] [13]
El efecto de la tasa de eventos en el desempeño de la tarea de monitoreo puede verse afectado por la adición de objetos destacados no objetivo en diferentes frecuencias. La investigación de pruebas de reloj realizada a finales de los años 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. [14]
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, entre otros: modalidad sensorial o combinaciones de modalidades sensoriales; complejidad de la fuente; duración de la señal; intensidad de la señal; múltiples fuentes de señal; eventos discretos versus continuos; requisito de atención intermitente versus continua; nivel de habilidad del observador; y valor de estimulación. [15]
Los estudios iniciales de la Taxonomía de Vigilancia se basaron en suposiciones sobre la carga de trabajo mental asociada con las tareas de discriminación, en lugar de una cuantificación directa de esa carga de trabajo. Por ejemplo, se suponía que las discriminaciones sucesivas imponían una carga de trabajo mayor 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 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 cerebrales específicas. Las investigaciones que emplean estas técnicas han relacionado 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. [dieciséis]
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 podría creerse, la única fuente del efecto principal de la disminución de la vigilancia. [17]
Como tal, las regiones cerebrales subcorticales asociadas con la excitación desempeñan un papel fundamental en el desempeño de las tareas de vigilancia. Dado que la amígdala desempeña un papel importante en el reconocimiento de estímulos emocionales, parece ser una estructura cerebral importante en la regulación de la vigilancia. [18]
Las regiones subcorticales del cerebro asociadas con la excitación incluyen el sistema colinérgico del prosencéfalo basal y el sistema noradrenérgico del locus coeruleus (LC). [19] Ambas regiones son componentes del sistema de activación reticular (RAS). El sistema colinérgico del prosencéfalo basal está asociado con la liberación cortical de acetilcolina , que a su vez se asocia con la excitación cortical. El bloqueo de la liberación de acetilcolina en el prosencéfalo con compuestos GABAérgicos perjudica el rendimiento de la vigilancia. [20]
Varias regiones corticales del cerebro están asociadas con la atención y la vigilancia. Estos incluyen la corteza 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 una mayor activación en el hemisferio derecho. Los estudios de lesiones y división del cerebro indican un mejor desempeño del lado derecho del cerebro en tareas de vigilancia, lo que indica un papel importante de la corteza frontal derecha en las tareas de vigilancia. [21] La actividad en el sistema noradrenérgico LC está asociada con el estado de alerta y vigilia en los animales mediante 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 cingulada 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. [22]
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 una mayor, no se podría esperar que las tareas de vigilancia fueran estresantes. Los niveles altos de epinefrina y norepinefrina se correlacionan con cargas de trabajo mental 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, consistentes con altos niveles de estrés e indicativos de una carga de trabajo mental significativa. [23] Por lo tanto, se puede asumir que las tareas de vigilancia son un trabajo mental duro y estresante.
En varios estudios de vigilancia se han informado grandes diferencias individuales en el seguimiento del desempeño de las tareas. Sin embargo, para una tarea determinada, 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 determinada mantienen ese nivel de desempeño a lo largo del tiempo. [24] Sin embargo, para diferentes tareas, las diferencias de desempeño individual no son consistentes [25] ya que cualquier individuo puede no correlacionarse bien de una tarea a otra. Un individuo que no muestra una disminución significativa mientras realiza una tarea de monitoreo de conteo puede presentar una disminución significativa durante una prueba de reloj. El desempeño relativo entre sujetos también puede variar según la naturaleza de la tarea. [26] Por ejemplo, los sujetos cuyo desempeño de la 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, exhiban patrones similares de desempeño de tareas.
Levine et al. proponen que las diferencias individuales en el desempeño de la tarea pueden verse 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 abarrotada. [27] Vincular las diferencias en el desempeño de las tareas con las demandas de las tareas es consistente con la Taxonomía de Vigilancia propuesta por Parasuraman y Davies descrita anteriormente, y también respalda la hipótesis de que la vigilancia requiere trabajo mental, en lugar de ser una actividad pasiva.
Se han dedicado muchas investigaciones a reducir la disminución de la vigilancia. Como se señaló anteriormente, la adición de señales no objetivo puede mejorar el desempeño de la tarea con el tiempo si las señales son similares a las señales objetivo. Además, se cree que la práctica, la retroalimentación sobre el desempeño, las anfetaminas y el descanso moderan la disminución temporal del desempeño sin reducir la sensibilidad. [28]
A partir de mediados de la década de 1940 se realizaron investigaciones para determinar si las anfetaminas podían reducir o contrarrestar la disminución de la vigilancia. [29] [30] En 1965, Jane Mackworth realizó experimentos de prueba de reloj en los que a la mitad de 56 participantes se les dio una anfetamina fuerte y a la otra mitad se les dio un placebo. [31] Mackworth también proporcionó comentarios falsos y comentarios en ensayos separados. Mackworth analizó las tasas de detección y falsas alarmas para determinar d', la medida de sensibilidad. Los participantes que recibieron 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 anfetamina como retroalimentación, la sensibilidad aumentó y no hubo una disminución significativa de la vigilancia.
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 de estrategia o sesgos pueden mejorar el desempeño de la tarea. Se esperaría que las mejoras basadas en ese cambio de criterio se produjeran en las primeras etapas del proceso de capacitación. [32] Los experimentos que involucran estímulos auditivos y visuales indican la mejora esperada en el rendimiento del entrenamiento dentro de las primeras cinco a diez horas de práctica o menos. [33] [34] [35]
También pueden producirse mejoras en el entrenamiento debido a la reducción de la carga de trabajo mental asociada con la automaticidad de las tareas. En experimentos de control de seguridad aeroportuaria y de pilotaje, sujetos capacitados o expertos exhiben una mejor detección de objetivos de baja prominencia, una reducción de falsas alarmas, una sensibilidad mejorada y una disminución significativa de la vigilancia. En algunos casos la disminución de la vigilancia fue eliminada o no fue evidente. [36] [37] [38]
Las investigaciones de vigilancia realizadas con sujetos de distintas edades entran en conflicto con respecto a 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 más altas de falsas alarmas con la edad al comparar grupos entre 19 y 27, 40 y 55, y 70 y 80 años. [39] Deaton y Parasuraman informaron en 1993 que más allá 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 en tareas sensoriales, con cargas de trabajo mental más altas y más bajas, respectivamente. [40] Berardi, Parasuraman y Haxby no informaron diferencias en 2001 en los niveles generales de vigilancia y la capacidad de mantener la atención en el tiempo al comparar sujetos de mediana edad (más de 40 años) y más jóvenes. [41] Las diferencias dependientes de la edad en las tareas cognitivas pueden diferir según el tipo de tarea y la carga de trabajo, y algunas diferencias en la detección y las falsas alarmas pueden deberse a la reducción de la sensibilidad de los órganos sensoriales.
Las primeras teorías de la vigilancia explicaban la reducción de la actividad electrofisiológica con el tiempo asociada con la disminución de la vigilancia como resultado de la habituación neuronal . [42] 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 disminuye. Estos resultados indican que la disminución de la vigilancia no es el resultado del aburrimiento o de una reducción de la sensibilidad neurológica. [43] [44]