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 observa un estímulo señal que puede ocurrir en un momento desconocido. [2]
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 la detección de eventos raros y señales débiles. Dichas aplicaciones incluyen el control del tráfico aéreo , la inspección y el control de calidad , la navegación automatizada, la vigilancia militar y fronteriza y la vigilancia de vidas humanas . [ cita requerida ]
El estudio sistemático de la vigilancia fue iniciado por Norman Mackworth durante la Segunda Guerra Mundial . Mackworth fue autor de "The breakdown of vigilance during generally visual search" en 1948 y este artículo es la publicación seminal sobre la 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 poco frecuentes cerca del final de su guardia. Mackworth simuló eventos irregulares poco frecuentes en una pantalla de radar haciendo que los participantes de la prueba observaran una esfera de reloj sin marcar durante un período de 2 horas. Una sola manecilla del 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 . Los participantes debían informar cuando detectaran los saltos más grandes. Los resultados de Mackworth indicaron una disminución en la detección de señales con el 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 se ha empleado en investigaciones posteriores.
La disminución de la vigilancia se define como "el deterioro de la capacidad de permanecer alerta ante 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 débil del objetivo. Es menos probable que se produzca una pérdida de rendimiento de detección en los casos en que la señal del objetivo exhibe una alta saliencia. Por ejemplo, es poco probable que un operador de radar pase por alto un objetivo poco común al final de una vigilancia si fuera una señal grande y brillante que parpadea, pero podría pasar por alto 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 ejecutantes de tareas experimentados como novatos. [7] La vigilancia se había asociado tradicionalmente con una baja demanda cognitiva y la disminución de la vigilancia con una disminución en 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 recursos cognitivos significativos 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 perceptiva del observador como su disposición a responder. La SDT supone que un observador activo realiza juicios perceptivos a medida que varían las condiciones de incertidumbre. Un tomador de decisiones puede variar su sesgo de respuesta, caracterizado por Beta, para permitir detecciones más o menos correctas (aciertos), pero al costo respectivo de más o menos falsas alarmas. 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 los objetivos no alcanzados y las falsas alarmas. A modo de ejemplo, el vigía durante un robo a un banco debe establecer un umbral de qué tan "parecido a un policía" puede ser un individuo o vehículo que se acerca. No detectar al "policía" de manera oportuna puede resultar en una pena de cárcel, pero una falsa alarma resultará en una oportunidad perdida de robar dinero. Para producir una medida libre de sesgos, 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 la puntuación z de la tasa de aciertos de la puntuación 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 en la sensibilidad a lo largo del tiempo. [11] En la mayoría de los casos, una reducción de las detecciones va acompañada de una reducción proporcional en las falsas alarmas, de modo que d' permanece relativamente sin cambios.
La carga 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 tanto a tasas de eventos altas como bajas. Las tareas de discriminación sucesivas donde se debe retener información crítica en la memoria de trabajo generan una mayor carga mental que las tareas de comparación simultánea. Sus resultados indican que el tipo de discriminación y la tasa 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 solo cuando las tasas de eventos son relativamente altas. Para las tareas de detección, la evidencia empírica sugiere que una tasa de eventos de 24 eventos por minuto o más 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 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 salientes no objetivo en frecuencias variables. La investigación de pruebas de reloj realizada a fines de la década de 1950 y en la década de 1960 indica que un aumento en la tasa de eventos para señales irregulares de baja prominencia raras 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 desempeño. [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 de la taxonomía de vigilancia. Estas incluyen, entre otras: modalidad sensorial o combinaciones de modalidades sensoriales; complejidad de la fuente; duración de la señal; intensidad de la señal; fuentes de señal múltiples; eventos discretos versus continuos; requisito de atención intermitente versus continuo; nivel de habilidad del observador; y valor de estimulación. [15]
Los estudios iniciales de la taxonomía de vigilancia se basaban en suposiciones sobre la carga de trabajo mental asociada a 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 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 cerebrales específicas. Las investigaciones que emplean estas técnicas han vinculado los aumentos de la carga de trabajo mental y la asignación de recursos atencionales con el aumento de la 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. [16]
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 se podría creer, la única fuente del efecto principal de la disminución de la vigilancia. [17]
Por lo tanto, 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 de acetilcolina cortical , que está asociada con la excitación cortical. El bloqueo de la liberación de acetilcolina en el prosencéfalo con compuestos GABAérgicos afecta el rendimiento de la vigilancia. [20]
Varias regiones corticales del cerebro están asociadas con la atención y la vigilancia. Estas incluyen las cortezas frontal derecha, parietal inferior, prefrontal , temporal superior y el giro cingulado . 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 cerebro dividido indican un mejor desempeño del cerebro derecho en tareas de vigilancia, lo que indica un papel importante para la corteza frontal derecha en tareas de vigilancia. [21] La actividad en el sistema noradrenérgico del LC está asociada con el estado de vigilia alerta en 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.
El giro cingulado se diferencia de otras regiones cerebrales asociadas con la vigilancia en que exhibe una menor activación durante las tareas de vigilancia. El papel del giro cingulado 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 el giro cingulado 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 altos niveles de epinefrina y norepinefrina se correlacionan con cargas de trabajo mental extensivas y continuas, lo que hace que estos compuestos sean buenos indicadores químicos de los niveles de estrés. Los sujetos que realizan tareas de vigilancia muestran niveles elevados de epinefrina y norepinefrina, lo que es coherente con altos niveles de estrés e indicativo de una carga de trabajo mental significativa. [23] Por lo tanto, se puede suponer que las tareas de vigilancia son un trabajo mental estresante y duro.
En varios estudios de vigilancia se han descrito grandes diferencias individuales en el rendimiento de las tareas de seguimiento. Sin embargo, para una tarea determinada, la disminución de la vigilancia entre sujetos suele ser constante a lo largo del tiempo, de modo que los individuos que muestran niveles relativamente más altos de rendimiento para una tarea determinada mantienen ese nivel de rendimiento a lo largo del tiempo. [24] Sin embargo, para diferentes tareas, las diferencias de rendimiento individuales no son constantes [25], ya que es posible que un individuo no se correlacione bien de una tarea a otra. Un individuo que no muestra una disminución significativa al realizar una tarea de seguimiento de conteo puede mostrar una disminución significativa durante una prueba de reloj. El rendimiento relativo entre sujetos también puede variar en función de la naturaleza de la tarea. [26] Por ejemplo, los sujetos cuyo rendimiento en la tarea está bien correlacionado para una tarea sucesiva pueden mostrar una correlación de rendimiento deficiente para una tarea simultánea. Por el contrario, se puede esperar que los sujetos que realizan tareas de seguimiento similares, como la detección de objetivos por radar frente a la detección de objetivos por sonar, muestren patrones similares de rendimiento en la tarea.
Levine et al. proponen que las diferencias individuales en el desempeño de las tareas 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. [27] La vinculación de las diferencias en el desempeño de las tareas con las demandas de la tarea es coherente 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 la reducción de la disminución de la vigilancia. Como se ha señalado anteriormente, la adición de señales no deseadas puede mejorar el rendimiento en la tarea a lo largo del tiempo si las señales son similares a las señales deseadas. Además, se cree que la práctica, la retroalimentación del rendimiento, las anfetaminas y el descanso moderan el deterioro temporal del rendimiento sin reducir la sensibilidad. [28]
A 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 la mitad de 56 participantes recibieron una anfetamina fuerte y la otra mitad un placebo. [31] 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 anfetamina no mostraron un aumento de la sensibilidad, pero sí mostraron una reducción muy significativa en la disminución de la vigilancia. En los ensayos 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 en la estrategia o el sesgo pueden mejorar el desempeño de la tarea. Se esperaría que las mejoras basadas en un cambio de criterio de este tipo se produzcan al principio del proceso de entrenamiento. [32] Los experimentos que involucran estímulos tanto auditivos como visuales indican la mejora esperada del desempeño del entrenamiento dentro de las primeras cinco a diez horas de práctica o menos. [33] [34] [35]
Las mejoras en el entrenamiento también pueden producirse debido a la reducción de la carga mental asociada con la automaticidad de las tareas. En experimentos de pilotaje y de control de seguridad en aeropuertos, los sujetos entrenados o expertos muestran una mejor detección de objetivos poco importantes, una reducción de las falsas alarmas, una sensibilidad mejorada y una disminución significativa de la vigilancia. En algunos casos, la disminución de la vigilancia se eliminó o no fue evidente. [36] [37] [38]
Las investigaciones sobre vigilancia realizadas con sujetos de distintas edades muestran un conflicto en cuanto a la capacidad de mantener el estado de alerta y la atención sostenida con la edad. En 1991, Parasuraman y Giambra informaron de una tendencia hacia tasas de detección más bajas y tasas de falsas alarmas más altas con la edad al comparar grupos de 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 de falsas alarmas más altas tanto en tareas cognitivas como sensoriales, con cargas de trabajo mental más altas y más bajas respectivamente. [40] Berardi, Parasuraman y Haxby no informaron de 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 más jóvenes. [41] Las diferencias dependientes de la edad en las tareas cognitivas pueden variar 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 a lo largo del 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 disminuyó. Estos resultados indican que la disminución de la vigilancia no es el resultado del aburrimiento o una reducción de la sensibilidad neurológica. [43] [44]