Parpadeos: una joya oculta en la investigación sobre Eye tracking

A medida que los investigadores utilizan cada vez más el eye tracking para obtener información sobre el comportamiento y la cognición humanos, las métricas del parpadeo de los ojos surgen como una medida poderosa, aunque a menudo pasada por alto, en los experimentos de eye tracking. La incorporación de las métricas de parpadeo a los estudios de investigación ofrece una forma sencilla y no invasiva de medir los estados cognitivos y fisiológicos, desde el compromiso y la fatiga mental hasta la actividad del sistema dopaminérgico en el cerebro.

Los parpadeos, el cierre y la reapertura temporal de los párpados, pueden medirse fácilmente con eye trackers. La incorporación de la medición de los parpadeos a los estudios de eye tracking proporciona una capa adicional de información que va más allá de lo que se puede deducir de las mediciones de las sacadas, la fijación y la pupila. Este artículo analiza por qué las métricas de parpadeo merecen un lugar en la investigación científica y del consumidor, y destaca su valor para avanzar en nuestra comprensión del comportamiento y la cognición humanos. Aunque existen varios tipos de parpadeo, en este Artículo de aprendizaje nos referimos específicamente al parpadeo espontáneo.

Marcadores de compromiso y memoria

El compromiso -la atención centrada y sostenida que implica estar absorto en una actividad- es fundamental para el éxito del aprendizaje, el desarrollo de habilidades y la ejecución de tareas. La frecuencia de parpadeo fluctúa en función de la implicación del espectador, reduciéndose o incluso inhibiéndose temporalmente cuando el espectador percibe un estímulo como atractivo y subjetivamente importante¹ ². Curiosamente, la tasa de parpadeo puede medir la implicación del espectador en tan sólo 60 segundos³. Los cambios en la frecuencia de parpadeo también pueden predecir lo bien que una persona recordará algo con lo que ha interactuado o que ha visto. Por ejemplo, los momentos de una película en los que los espectadores parpadeaban con menos frecuencia correspondían a los momentos que recordaban mejor, no sólo inmediatamente después de la película, sino incluso cuatro semanas después⁴.

La relación entre los parpadeos y el interés tiene importantes implicaciones en diversos campos de investigación fundamental y aplicada. La percepción subjetiva del espectador de la importancia de un estímulo, reflejada en parpadeos reducidos o inhibidos, permite a los investigadores utilizar las métricas de parpadeo como una medida no intrusiva y en tiempo real del grado de cautivación de la tarea o el estímulo. En los campos aplicados, puede servir para desarrollar sistemas de aprendizaje adaptativos, mejorar la experiencia del usuario en los medios digitales y perfeccionar las estrategias de neuromarketing mediante la identificación de contenidos atractivos. Las métricas del parpadeo pueden complementar los datos del Eye tracking y reducir la dependencia de las medidas autodeclaradas. Además, la conexión entre la frecuencia de parpadeo y la memoria podría ayudar a identificar estímulos más cautivadores y memorables, lo que conduciría a impactos más eficaces a largo plazo.

Evaluación de la fatiga mental y la vigilancia

La fatiga mental, a menudo asociada con una disminución de la vigilancia, una mayor distracción y una atención reducida debido a un esfuerzo mental prolongado, puede detectarse de forma fiable mediante el control de la dinámica de la frecuencia de parpadeo⁵. Como se ha mencionado en la sección anterior, la reducción de la frecuencia de parpadeo se produce en respuesta a un mayor compromiso e interés. Sin embargo, dependiendo del contexto, puede producirse una reducción de la frecuencia de parpadeo y una inhibición cuando se realizan actividades cognitivamente gravosas. A medida que avanza el tiempo dedicado a una tarea, un aumento posterior de la frecuencia de parpadeo suele indicar el inicio de la fatiga mental⁶.

Detectar y gestionar a tiempo la fatiga mental es esencial en entornos en los que la atención humana continua es fundamental para la seguridad y la eficacia. La disminución del estado de alerta y vigilancia debida a la fatiga mental puede entrañar graves riesgos en ámbitos como el control del tráfico aéreo, las operaciones militares, el seguimiento de la atención sanitaria y la conducción de larga distancia. El control de los índices de parpadeo durante tareas prolongadas proporciona información valiosa para saber cuándo la fatiga puede mermar el rendimiento o poner en peligro la seguridad. Esta información puede orientar la programación de pausas de descanso y la optimización de los flujos de trabajo para reducir eficazmente el agotamiento mental.

Detectar la somnolencia

En estrecha relación con el uso de la frecuencia de parpadeo para indicar la fatiga mental, los parpadeos también son indicadores fiables de la somnolencia, un estado de transición entre la vigilia y el sueño⁷. Aunque la fatiga mental y la somnolencia están interconectadas, la somnolencia está relacionada principalmente con el sueño y la necesidad del cuerpo de descansar, mientras que la fatiga mental se deriva del agotamiento cognitivo debido a esfuerzos mentales prolongados, incluso sin cansancio físico⁸. La disminución de la frecuencia del parpadeo o el aumento de la duración del cierre de los ojos es un indicador clave de la somnolencia del conductor⁹ ¹⁰.

La detección de la somnolencia basada en la dinámica del parpadeo tiene importantes implicaciones para la investigación y la industria. En situaciones en las que mantener el estado de alerta es fundamental, como en ocupaciones de alto riesgo o durante periodos de conducción prolongados, la monitorización de las métricas del parpadeo podría servir como sistema de alerta temprana de somnolencia. Las mediciones dinámicas del parpadeo permiten desarrollar intervenciones o herramientas para prevenir errores relacionados con la somnolencia. Por ejemplo, las empresas dedicadas a las tecnologías de seguridad del conductor o a las soluciones de productividad en el lugar de trabajo podrían integrar las mediciones del parpadeo en sistemas de retroalimentación en tiempo real, ayudando a las personas a mantenerse alerta y seguras. Además, la tecnología eye tracking puede detectar microsueños mediante la identificación de cambios en los patrones de parpadeo, mejorando los protocolos de seguridad al señalar cuándo es necesaria una intervención oportuna.

Los parpadeos son la puerta de entrada al sistema dopaminérgico del cerebro

La dopamina, un neuromodulador del sistema nervioso central, es esencial para la motivación, la búsqueda de recompensas y el control del movimiento¹¹. Aunque contribuye a numerosas funciones conductuales y cognitivas críticas, es difícil medir la actividad de la dopamina de forma no invasiva en el cerebro humano. La tasa de parpadeo espontáneo, vinculada a los niveles cerebrales de dopamina, es un prometedor biomarcador no invasivo de la actividad dopaminérgica¹².

La tasa de parpadeo espontáneo es un valioso predictor del rendimiento cognitivo, que muestra una relación en forma de U invertida: el rendimiento óptimo se correlaciona con tasas de parpadeo medias en varios dominios cognitivos como el control inhibitorio, la memoria de trabajo y el pensamiento creativo¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶. Este patrón refleja los efectos de los niveles de dopamina en la cognición, donde tanto los niveles bajos como los altos pueden perjudicar el rendimiento¹⁶. El valor predictivo de la tasa de parpadeo para el rendimiento cognitivo óptimo ofrece implicaciones significativas para las intervenciones educativas personalizadas, la mejora de la productividad en el lugar de trabajo y la adaptación de los programas de entrenamiento cognitivo.

Las variaciones en la frecuencia de parpadeo pueden reflejar cambios en los niveles de dopamina en el cerebro, lo que permite comprender mejor las afecciones con niveles fisiológicos de dopamina alterados. Se observa una reducción de la tasa de parpadeo en enfermedades hipodopaminérgicas como la enfermedad de Parkinson, el TDAH y los trastornos por consumo de sustancias¹⁷ ¹⁸ ¹⁹ ²⁰, mientras que se documenta un aumento de la tasa en enfermedades hiperdopaminérgicas como la esquizofrenia y el autismo ²¹ ²². Así pues, las métricas del parpadeo pueden servir como marcadores no invasivos de los mecanismos neuronales subyacentes y ofrecer información sobre enfermedades sin necesidad de costosas neuroimágenes. Estas métricas accesibles podrían ayudar a las empresas farmacéuticas a evaluar los efectos de la medicación en las vías dopaminérgicas. Con el auge de las tecnologías sanitarias digitales, la integración de diversos biomarcadores para la detección precoz de enfermedades, el eye tracking y las métricas del parpadeo ofrece datos significativos y no invasivos para la monitorización continua.

Incorporación del parpadeo a los experimentos de Eye tracking

Añadir la medición del parpadeo a los estudios de investigación es relativamente sencillo, ya que los dispositivos de eye tracking son cada vez más precisos, asequibles y están más extendidos. Los Eye tracker basados en pantalla de Tobii detectan los parpadeos utilizando datos de apertura ocular (seguimiento de los párpados), a diferencia de los métodos tradicionales basados en la pérdida de datos, que sólo indican la presencia, ausencia o duración de los parpadeos. Los parpadeos detectados a partir de la señal de apertura ocular permiten calcular conceptos de parpadeo más avanzados que caracterizan la dinámica del parpadeo, como la amplitud, la duración y la velocidad.

El Software de investigación Tobii Pro Lab utiliza un algoritmo²³ desarrollado y validado de forma independiente para detectar los parpadeos. La interfaz fácil de usar de Tobii Pro Lab permite acceder fácilmente a varias métricas de parpadeo sin necesidad de tener experiencia previa en mediciones de parpadeo. Este nuevo algoritmo permite a los usuarios aprovechar las métricas de parpadeo de formas que antes no estaban disponibles en ninguna herramienta comercial.

Para profundizar en este tema, vea nuestro webinar
"Catch every blink: new blink detection method with eye tracking ", en el que el Dr. Marcus Nyström, de la Universidad de Lund, presenta los últimos avances en la detección de parpadeos mediante eye tracking.

Bibliografía

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