Enfoque
El uso de Interfaces Cerebro Computador (BCIs por sus siglas en inglés) para la medición de procesos cognitivos de estudiantes de todos los niveles ha venido aumentando, y mucho más con el auge de la tecnología portátil basada en electroencefalografía (PEEGT por sus siglas en inglés). Sin embargo, a pesar de la investigación desarrollada con estos equipos que no son de uso médico, sino por el contrario son abiertos a todos los consumidores, se evidencia una baja intervención de profesores ya sea como participantes o como experimentadores en los estudios que involucran BCIs en contextos escolares.
La presente revisión incluyo 53 artículos de las bases de datos Web of Science Core Collection y Scopus, tomando como referencia el periodo entre 2014 y 2023. Como resultado de la búsqueda, 16 artículos fueron incluidos en la revisión, en la cual se tuvieron en cuenta experimentos que hicieran uso de PEEGT para la valoración de procesos cognitivos de estudiantes mediante EEG o para medir respuestas de la actividad cerebral de estudiantes ante material o retos educativos. Se descartaron revisiones teóricas, conferencias y editoriales.
La revisión permitió identificar la utilidad de las PEEGT para medir los procesos atencionales de los estudiantes en tiempo real durante el desarrollo de una clase, pero más allá de esto se encontraron aplicaciones interesantes como por ejemplo: detectar los estados de vigilia y fatiga de estudiantes de medicina antes y después de tareas laparoscópicas, analizar diferencias en la actividad cerebral de estudiantes mientras improvisan música o leen partituras musicales, establecer relaciones entre el hecho de participar en clase y el aumento de los niveles de atención, determinar si el uso de materiales gráficos como presentaciones en Prezi o mapas digitales y el uso de gestos por parte de los maestros mientras enseñan aumentan el nivel de atención, establecer sistemas de alerta basadas en EEG para cambiar el curso de una video clase o incluir pausas teniendo en cuenta la actividad cerebral de los estudiantes en línea, predecir la atención de estudiantes en línea a través del registro EEG, controlar video juegos o gráficos generados por computadora a través de las señales de una BCI estimulando de esta manera procesos atencionales, crear experiencias multimedia a partir de las señales de una BCI, valorar la actividad cerebral de estudiantes de programación durante tareas de comprensión de código y analizar la atención de los estudiantes en diferentes medios de aprendizaje en un entorno móvil.
Se resalta que, en estos trabajos revisados, la participación de los profesores es nula o pasiva. Por esta razón, el propósito de esta revisión es usar los datos recopilados para generar documentos académicos (capítulos, artículos, protocolos) que permitan a los colectivos de profesores apropiar este conocimiento y aprendan a manipular BCIs de bajo costo en los contextos del aula. Lo anterior considerando la hipótesis de que el conocimiento de la actividad cognitiva de los estudiantes durante el desarrollo de actividades académicas dentro de contextos educativos puede favorecer positivamente el proceso de enseñanza – aprendizaje.
Rocío Bartolomé Rodríguez
Comentó el 15/07/2023 a las 10:43:05
Estimado Rodrigo:
Muchas gracias por presentarnos un panorama tan amplio de las aplicaciones de EEG a la educación. Tengo una duda respecto al uso de los datos que se obtengan con esta tecnología y otras tecnologías de neuroimagen. Tengo una pregunta sobre los dilemas bioéticos. ¿Sabe si existe alguna regulación en España sobre cómo tratar este tipo de datos obtenidos con neurotecnologías? En países como Chile ya se está trabajando para incluir en su constitución una regulación que controle los neuroderechos de los ciudadanos. Me pregunto si sabe si en España o en Europa se está haciendo algo similar.
Muchas gracias.
Saludos,
Rocío
Laura López Pingarrón
Comentó el 13/07/2023 a las 21:06:00
Buenas tardes, Rodrigo,
me ha parecido muy interesante su ponencia. Sobre todo porque puede ser una forma de detectar la fatiga mental no sólo en estudiantes, sino quizá en profesiones que puedan exigir un alto nivel de atención, como la profesión médica, o profesiones como policía, bomberos, militares, vigilantes de seguridad, etc.; si se le suma, además, el agotamiento físico y mental que puede conllevar, por ejemplo, el trabajar durante una guardia de 24 horas, que incluye las horas nocturnas como jornada de trabajo, en el servicio de una atención urgente en cada contexto profesional. ¿Cree que puede ser una herramienta útil para detectar posibles estados de agotamiento, en los especialistas médicos en formación, por ejemplo?
Otra duda que tengo es si ¿no le parece que interpretar un EEG (electroencefalograma) puede ser algo complejo, y que requiere una formación específica? (considero que para que los resultados tengan validez, debería ser un médico neurofisiólogo el que realizara estas valoraciones).
Muchas gracias,
un saludo.
Rodrigo Lupercio Riaño Pineda
Comentó el 14/07/2023 a las 04:15:53
Hola Laura.
Gracias por el tiempo para ver y analizar nuestra ponencia. Si te parece empiezo por tu última pregunta.
1. Una características de estas PEEGT es que su uso y comprensión es muy intuitivo, en la medida que si bien se puede observar el registro clásico de ondas cerebrales provenientes de los puntos en donde se ubican los electrodos, estos dispositivos incluyen algoritmos que también pueden traducir esas ondas en otro tipo de señales como por ejemplo usar histogramas dinámicos para categorizar las ondas o mejor aún, traducir las ondas cerebrales en movimiento de objetos gráficos. Es decir, si la persona por ejemplo tiene una actividad que en mayor parte es de ondas Alfa, el objeto de la pantalla se mueve y cuando los tipos de onda son diferentes a Alfa, el objeto se detiene. De esta manera a través de estos equipos también se pueden hacer aplicaciones de biofeedback. Lo anterior facilita que sin formación médica personas comunes, puedan comprender un poco más la actividad cerebral. Es importante anotar, que sin duda, hay una mayor exactitud en los registros cuando se usan equipos médicos de neurofisiología.
2. Por otra parte, gracias a estos algoritmos y entendiendo que la fatiga está caracterizada por cierta actividad cerebral, las BCIs si pueden usarse para medir la fatiga. De hecho, el estudio que te señalo abajo y que fue incluido en la revisión es precisamente sobre el análisis de la fatiga en médicos en formación. Adicionalmente, aquí te dejo un estudio de open access en donde se usa una BCI de bajo costo para medir la fatiga en conductores https://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2117/82817/Resum.pdf?sequence=2&isAllowed=y
Espero haya podido despejar en parte tus inquietudes.
Pérez, Y., Borboa-Gastelum, R., Alonso-Valerdi, L. M., Ibarra-Zárate, D. I., Flores-Villalba, E. A., &
Rodríguez-González, C. A. (2021). Detection of Vigil and Fatigue States During Laparoscopic
Tasks Based on EEG Patterns: Towards Neuroergonomics in Medical Training. Journal of
Medical and Biological Engineering, 41(6), 904-913. https://doi.org/10.1007/s40846-021-
00659-3
Ana Rodríguez Martín
Comentó el 13/07/2023 a las 17:41:04
Buenas tardes Rodrigo y María José,
Enhorabuena por vuestro trabajo y presentación. Ha sido una comunicación muy interesante.
Comparto varias cuestiones ¿Cómo podrían los docentes utilizar esta herramienta? ¿Qué tipo de formación necesitarían?
Gracias de nuevo y saludos cordiales.
Rodrigo Lupercio Riaño Pineda
Comentó el 14/07/2023 a las 05:07:10
Hola Ana.
Empiezo con lo relacionado con la formación. Teniendo en cuenta que es una herramienta que mide la actividad eléctrica de algunos puntos de la corteza cerebral, considero que es importante que tengan una formación básica en: fundamentos de neuroanatomía, fundamentos de neurofisiología, fundamentos de neuropsicología y formación en aspectos relacionados con el registro de la actividad cerebral a través de métodos de registro electroencefalográfico.
Respecto a cómo pueden usar la herramienta, nuestra visión es que puede usarse para conocer la actividad cognitiva de los estudiantes o específicamente la respuesta cognitiva de los alumnos ante métodos y estrategias didácticas, de tal manera que se puedan seleccionar las mejores estrategias de enseñanza - aprendizaje y favorecer procesos cognitivos claves como son la atención, la memoria y la función ejecutiva.
Abajo en la respuesta a Miguel, dejé otras ideas de aplicación.
Saludos.
Teresa Rossignoli Palomeque
Comentó el 13/07/2023 a las 09:28:51
Muy interesante, ¿puede ser que los profesores no utilicen esta herramienta por falta de formación sobre la misma? ¿cómo pueden formarse en este sentido?
Rodrigo Lupercio Riaño Pineda
Comentó el 14/07/2023 a las 04:30:01
Hola Teresa.
Gracias por tu tiempo para ver nuestra ponencia y tu aporte. En efecto, lo que se ve al analizar los experimentos llevados a cabo con BCIs y específicamente de PEEGT es que este tipo de tecnología ha sido principalmente apropiada por médicos, psicólogos y neuropsicólogos, pero poco por grupos de maestros. Eso hace que puedas tener razón respecto a que hay falta de formación sobre la misma. Sin embargo, cada vez más, la neurociencia cognitiva tiende puentes de conexión entre la psicología y la pedagogía, acercando constructos como los procesos cognitivos al ejercicio de la docencia. Actualmente es muy común ver a los maestros preocupados por la capacidad de atención, la memoria e incluso las funciones ejecutivas de sus estudiantes y no solo por aspectos como la didáctica o la motivación en el aula de clase. Considero que ese puente que ha tendido la neurociencia cognitiva, en donde abundan estudios que muestran de manera sencilla cómo funciona el cerebro humano mientras niños, jóvenes y adultos realizan tareas cognitivas es la puerta para que en las escuelas y colegios se propongan escenarios de formación transversal para sus profesores, incialmente en fundamentos de neurociencia y posteriormente en el uso de herramientas como BCIs. Esa puede ser una manera en la que pueden formarse, creando células de formación en las instituciones o comunidades de aprendizaje entre instituciones de diferentes regiones y países. Otra forma de fomentar una solución más amplia, es a través de políticas públicas, que ayuden a comprender la importancia de la neurociencia en la formación docente que permitan que se vuelva algo de carácter obligatorio. Finalmente, Internet, es un escenario en donde hay muchos MOOCS de formación básica en neurociencia que puede ser la base para que se fomente la formación en este aspecto.
Miguel Ángel Martín-Pascual
Comentó el 12/07/2023 a las 09:39:56
Hola. Gracias por compartir. ¿Cuál creéis que sería la principal ventaja de este tipo de herramientas en el aula?
Rodrigo Lupercio Riaño Pineda
Comentó el 14/07/2023 a las 04:39:26
Hola Miguel.
Gracias por revisar nuestra ponencia y tu pregunta. Desde nuestra perspectiva el beneficio principal es empoderar a los profesores para que a través del conocimiento de la actividad cognitiva de sus estudiantes en tiempo real, puedan variar o proponer diferentes estrategias didácticas dependiendo los objetivos de aprendizaje que quiera lograr en su clase. Por ejemplo, el uso de BCIs puede ser una manera de realizar tamizajes sobre los niveles de (atención, fatiga, relajación) de grupos de estudiantes. El maestro por ejemplo podría valorar cuál estrategia didáctica genera más engagement por parte de los estudiantes en una clase.
Adicionalmente, estos tamizajes podrían servir de base para tener argumentos basados en evidencia para solicitar apoyo de grupos de soporte terapéuticos en el caso de detectar algunos predictores de dificultades cognitivas en algún estudiante.
Espero haberte dado ideas sobre cómo podrían usarse en el aula.
Celia Andreu-Sánchez
Comentó el 12/07/2023 a las 09:15:17
Hola, habláis de dilemas bioéticas, en este contexto ¿a qué os referís específicamente? Gracias.
Rodrigo Lupercio Riaño Pineda
Comentó el 14/07/2023 a las 04:52:53
Hola Celia
Gracias por visitar nuestra ponencia y preguntar. Este tema es amplio en la medida que se trata de equipos que a pesar de no ser invasivos, registran la actividad eléctrica de la corteza cerebral de una persona. Por lo tanto, el dilema estaría cómo usaría el profesor este tipo de información. Algunos elementos que hay que tener encuenta son: la posibilidad de crear estigmas sociales a partir de los datos recolectados, por supuesto, todos los aspectos relacionados con el consentimiento informado, el hecho de garantizar la seguridad en el uso de los equipos, la responsabilidad y la regulación específica respecto a para qué usar los equipos.
Entonces es a esos puntos a los que nos referimos. De hecho, hace un par de años la FDA aprobó el aprobó Neuralink Interface, que es literalmente un implante desarrollado por la compañía Neuralink de Elon Musk, alrededor de ellos se han planteado algunos dilemas bioéticos de las BCIs que te lo comparto en el link de abajo.
https://www.intechopen.com/chapters/75994
Espero haya despejado algunas dudas y suscitado otras más.
Saludos.
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