Existen numerosas situaciones en las que el ser humano se ve obligado a pensar y a actuar de forma rápida y efectiva: en carretera cuando surge algo inesperado, en la calle en medio de una muchedumbre o en un combate.

Para afrontar estas situaciones, el cerebro las transforma en una imagen estática, congelando el tiempo y manteniendo solo el espacio, lo que facilita la comprensión de la cambiante realidad. Es lo que afirma el estudio publicado en el Journal of Advanced Research por un equipo de investigación liderado desde la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

Ante situaciones imprevistas en las que hay que tomar decisiones rápidas y eficaces, “es como si nuestro cerebro convirtiese una película entera en un solo fotograma que, al verlo, nos permite entender toda la película”

El mismo equipo ya propuso hace diez años la llamada hipótesis de la compactación del tiempo, por la que el cerebro convierte el tiempo en espacio, simplificando la situación y pudiendo actuar de forma inmediata. Con sus nuevos resultados experimentales consideran que la han demostrado.

Según su teoría, cuando una persona está en una situación dinámica, por ejemplo caminando entre una multitud, su cerebro transforma la situación en una ‘foto’ que contiene toda la información necesaria para realizar movimientos: por dónde puede y no puede pasar, qué caminos seguir para no chocar, etc.

“Es como si nuestro cerebro convirtiese una película entera en un solo fotograma que, al verlo, permitiese entender toda la película”, destaca Valeri Makarov, investigador del Instituto de Matemática Interdisciplinar de la UCM, quien ha colaborado con otros colegas de esta universidad, la UNED y la Universidad Estatal de Nizhni Nóvgorod (Rusia).

Experimento con un juego de ordenador

Aunque el equipo propuso la hipótesis de la compactación del tiempo hace una década, hasta ahora no encontraba la manera de avalarla o desmentirla de forma definitiva a través de un experimento, pero ahora lo han conseguido.

Más de 400 voluntarios de varias universidades nacionales y extranjeras han participado en un juego de ordenador que prueba la capacidad de aprendizaje en diferentes situaciones dinámicas. Según los autores, estas se representan internamente como un mapa estático, denominado representación interna compacta (CIR).

En el juego, explica Makarov, debían deducir una regla (“pulso tal o cual tecla si me aparece tal o cual cosa en la pantalla”), de forma que el número de intentos que necesitaban para aprender la regla variaba dependiendo si el voluntario empleaba o no la compactación del tiempo.

Los investigadores consideran haber probado su hipótesis de la compactación del tiempo, por la que el cerebro convierte el tiempo en espacio, simplificando la situación y pudiendo actuar de forma inmediata.

En un grupo de voluntarios el aprendizaje ha sido más rápido gracias a la compactación del tiempo y en el otro más lento cuando el usuario estaba forzado a no emplear la compactación (algo que se podía controlar mediante estímulos visuales).

El análisis matemático de los resultados obtenidos ha confirmado la hipótesis, descartando a la vez otras explicaciones posibles, destacan los investigadores.

“Nuestros resultados van más allá al demostrar que el cerebro puede eliminar el tiempo convirtiéndolo en espacio (de película a foto). Esto explicaría cómo somos capaces de tomar decisiones eficaces de forma inmediata en situaciones complejas que cambian con el tiempo, desde conducir o practicar ciertos deportes, hasta luchar, huir o cazar, habilidades clave para sobrevivir durante nuestra evolución como especie”, subraya Makarov.

Aplicaciones en robots e inteligencia artificial

Según los autores, estos resultados tienen doble relevancia. Por un lado, desde el punto de vista teórico o neurofisiológico para explicar el proceso involucrado en la cognición espacio-temporal y, por el otro, para aplicaciones en inteligencia artificial.

“Si sabemos cómo lo hace el cerebro, podemos reproducirlo en robots para que puedan emplear la representación estática, es decir, reemplazar película por foto, de una situación que cambia en el tiempo para entenderla y actuar inmediatamente de forma versátil, compleja y efectiva”, concluye el matemático.

octubre 13/2020 (SINC)

Referencia:

Villacorta-Atienza1 J.A., Calvo Tapia C., Diez-Hermano S., Sanchez-Jimenez A., Lobov S., Krilova N., Murciano A., Lopez-Tolsa G., Pellon R., and Makarov V.A. “Static internal representation of dynamic situations reveals time compaction in human cognition,” Journal of Advanced Research, 2020; DOI: https://doi.org/10.1016/j.jare.2020.08.008.

El prediagnóstico rápido consiste en el procesamiento, de manera automática e instantánea, de los tiempos de respuesta de un niño cuando realiza un experimento desarrollado con estímulos visuales en un ordenador.

La Asociación Americana de Psiquiatría establece que entre 5 y 7 de cada 100 niños en edad escolar pueden ser diagnosticados con trastorno por déficit de atención e hiperactividad (TDAH), por lo que es una de las patologías con más prevalencia en la infancia a nivel mundial.

El diagnóstico de este tipo de trastorno cognitivo suele ser un proceso dificultoso comparado con otros trastornos, ya que es necesario disponer de información amplia sobre el desempeño del niño en más de un contexto (escolar, familiar, etc.). Para ello, habitualmente se realizan entrevistas a los niños, familia, y a personas del entorno escolar, como pueden ser los maestros o tutores.

Al mismo tiempo, la información recabada requiere un seguimiento en el tiempo, al menos durante varios meses. Es conocido que el TDAH guarda relación con problemas de conducta, de aprovechamiento académico, de adaptación escolar o falta de habilidades sociales, entre otros; lo que hace que poder contar con un diagnóstico más rápido se convierta en un elemento sumamente valioso.

Un equipo de investigadores formado por físicos, matemáticos y psicólogos de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM),  la Universidad Politècnica de València (UPV)  y la Universidad de València (UV), ha elaborado ahora una metodología simple, rápida y automatizada dirigida a la identificación de niños con trastornos cognitivos y de atención en general.

Para ello, se han basado en datos de prevalencia mundiales y en las evidencias de correlación encontradas entre el tiempo de respuesta a estímulos visuales en tareas computarizadas y los trastornos cognitivos en general, y con el TDAH en particular. Aunque el diagnóstico final debe ser realizado por un psicólogo clínico o un psiquiatra, la selección proporcionada por esta metodología permitirá a estos especialistas enfocarse en evaluar un número menor de niños, lo que ayudaría a ahorrar tiempo y otros recursos.

Los autores de este estudio analizaron la respuesta de los niños a estímulos de presentación breve, a través de las funciones de distribución de probabilidad de los tiempos de respuesta recogidos durante los experimentos. Un elemento esencial fue el ajuste de las funciones de probabilidad experimentales a curvas exGaussianas.

La nueva metodología se basa en procedimientos que no son estándares dentro de Psicología, derivados de una constante inspiración en conceptos de la Física y la Matemática. Por ejemplo, a la hora de seleccionar los candidatos más alejados del comportamiento normativo de los niños, los autores tuvieron en cuenta las asimetrías de las distribuciones de probabilidad de los parámetros de las exGaussianas.

El diagnóstico de este tipo de trastorno cognitivo suele ser un proceso dificultoso comparado con otros

El prediagnóstico rápido consiste, en definitiva, en el procesamiento, de manera automática e instantánea, de los tiempos de respuesta de un niño cuando realiza un experimento desarrollado con estímulos visuales en un ordenador, señalan los investigadores.

Una prueba muy sencilla

La prueba resulta muy sencilla de implementar en los centros escolares o sanitarios y de responder por parte de los niños y se analizan, posteriormente, el tiempo que necesitó cada niño para responder a cada estímulo y la tasa de aciertos y errores.

Sobre esta base, el especialista (psicólogo o psiquiatra) puede tener una idea precisa de los posibles candidatos a ser diagnosticados con TDAH dentro de una población de niños de edad escolar. Solo debemos imaginar lo que costaría, en lo que se refiere a recursos humanos, realizar una evaluación masiva de niños para detectar TDAH, concluyen los autores del estudio.

El éxito definitivo de la metodología planteada será contrastado con nuevos experimentos que realizarán los autores en un futuro próximo. Estas investigaciones forman parte de la tesis doctoral que Moisés Hernaiz está desarrollando en la Universidad Politècnica de Valencia. El equipo investigador está liderado por Esperanza Navarro (de la Universidad de València), José María Isidro y Pedro Fernández de Córdoba (de la Universidad Politècnica de Valencia) y Juan Carlos Castro (de la Universidad Politécnica de Madrid, aunque actualmente vinculado a la Universidad Politècnica de Valencia).

noviembre 25/2019 (SINC)

Referencia bibliográfica:

M. Hernaiz-Guijarro, J. C. Castro-Palacio, E. Navarro-Pardo, J. M. Isidro, and P. Fernández-de-Córdoba. A Probabilistic Classification Procedure Based on Response Time Analysis Towards a Quick Pre-Diagnosis of Student’s Attention Deficit. Mathematics, 7 (5). Article Number: 473. DOI: 10.3390/math7050473. May 2019.