Evaluación visual cognitiva conductual y por fMR

En este apartado se explicará con detalle el diseño experimental de las tres funciones cognitivas evaluadas en este trabajo, así como el montaje experimental, preprocesado de imágenes y análisis estadístico. Dado que estos experimentos comparten algunos aspectos metodológicos, el abordaje de esta sección será común a las tres funciones, detallando donde sea oportuno las diferencias de método propias de cada función cognitiva.

3.4.1 Diseño experimental

3.4.1.1 Juicios visuoespaciales

El objetivo de este diseño experimental fue probar la capacidad para la discriminación fina al pedir a los participantes que identificaran si un estímulo pericentral estaba localizado en la mitad izquierda o derecha de la pantalla (Figura 3.3). En este experimento se presentaron 10 ciclos que consistían en periodos de Descanso (Rest) de 5 segundos donde se les pedía a los sujetos

que fijaran la mirada en una cruz central, intercalada con las condiciones Tarea y Control. Durante los bloques de la condición Tarea, los voluntarios tenían que mantener la mirada en una cruz de fijación durante 200 ms, tras lo cual se les presentaba una serie 6 de círculos blancos (con 1º de diámetro) con una duración de 200 ms cada uno y un intervalo inter-estímulo de 500 ms entre ellos. Estos estímulos se presentaban en una localización excéntrica (EXC) pero muy cercana al centro, cuya distancia era asignada de forma pseudo-aleatoria por una de las 28 posibles posiciones, que estaban distribuidas a lo largo del eje x a ±0.2°, ±0.4°, ±0.6° y ±0.8° y sobre el eje y en los puntos ±0.5° and ±1° (este último sólo para los estímulos x=±0.2° y x=±0.4°). Tras cada estímulo de esta serie se presentaba una ventana de respuesta en la cual el sujeto tenía 1,800 ms para responder si consideraba que el estímulo aparecía en la mitad izquierda o derecha de la pantalla presionando en el mando el primer botón o el segundo respectivamente. Las localizaciones estaban balanceadas a lo largo de la sesión experimental. Al terminar el bloque Tarea, se presentaba otro periodo de Descanso de 5 segundos, después del cual comenzaba un bloque Control, en el cual después de los 200 ms de fijación se presentaba una serie de 6 triángulos equiláteros (1º por lado) que aparecían en el centro de la pantalla durante 200 ms con un intervalo entre estímulos de 500 ms. Al igual que en la condición Tarea, los participantes tenían 1,800 ms de ventana de respuesta, donde simplemente debían de presionar cualquier botón en respuesta a la detección del estímulo. La duración de los bloques Tarea y Control era de 15 segundos cada uno, dando un total de 40 segundos por ciclo (Descanso=5s, Tarea=15s, Descanso=5s, Control=15s). La duración total de cada presentación de la serie fue de 6 minutos y 40 segundos.

Figura 3.3 Diseño experimental de fMRI para juicios visuoespaciales. En cada prueba

Tarea los sujetos tenían que contestar si el estímulo pericentral aparecía en la mitad izquierda o derecha de la pantalla. Durante la condición Control se pidió presionar cualquier botón en respuesta a la detección del estímulo. TR = Tiempo de Respuesta, IIE = Intervalo inter-estímulo.

3.4.1.2 Discriminación de velocidad

El objetivo del diseño de este experimento fue registrar la capacidad del sujeto para discriminar entre dos estímulos visuales presentados secuencialmente a diferentes velocidades, preguntando cuál de los dos era el más rápido. El diseño experimental consistió en un diseño mixto por bloque/eventos, incluyendo una condición de Descanso (rest), una de Control

y una Tarea (Figura 3.4). Cada ciclo (de un total de 13) estaba compuesto un periodo Descanso, un bloque Tarea, un segundo periodo Descanso y un bloque Control. Durante los periodos Descanso los sujetos tenían que fijar la mirada en una cruz central durante 8 segundos. Los bloques Tarea contenían 4 pruebas cada uno; cada prueba consistía en el paso de un círculo blanco (2.5º de ángulo visual de radio) que cruzaba la pantalla horizontalmente de izquierda a derecha en el hemicampo visual superior seguido de otro círculo blanco cruzando la pantalla de izquierda a derecha pero en el hemicampo visual inferior. La velocidad a la que cruzaban la pantalla fue asignada pseudo-aleatoriamente: 106°/s, 113°/s, 120°/s, 127°/s, 134°/s, 141°/s, 148°/s, 155°/s, 162°/s, 169°/s, 176°/s. La diferencia de velocidad (DV) fue definida como la diferencia de velocidad entre dos estímulos dando como resultado un valor positivo (en el que el primer estímulo era más rápido que el segundo por 7°/s, 21°/s, 28°/s, 42°/s, 56°/s o 70°/s) o negativo (en el que el segundo estímulo era más rápido que el primero por -14°/s, -21°/s, - 28°/s, -36°/s, -42°/s, o -56°/s). Basado en un estudio piloto, los sujetos tenían 2,000 ms para responder cuál de los dos estímulos era el más rápido presionando el primer botón (de izquierda a derecha en el mando) si pensaban que había sido el presentado en primer lugar, o el segundo botón si pensaban que había sido el segundo estímulo. No se les pidió que contestaran lo más rápido posible ya que se buscaba alcanzar la mayor precisión con este diseño. Posteriormente, se presentaba otro periodo Descanso de 8 segundos, seguido de un bloque control, el cual contenía 4 pruebas consistentes de un solo cuadrado blanco (2.5º por cada lado) que cruzaba la pantalla horizontalmente de izquierda a derecha por eje central a una velocidad de

106º/s, después del cual el sujeto tenía que presionar cualquier botón del mando en respuesta a la detección del estímulo. Las respuestas emitidas fueron registradas para el análisis posterior. La duración del bloque de Tarea y Control fue de 16 segundos cada uno, dando un total de 48 segundos por cada ciclo (Descanso=8s, Tarea=16s, Descanso=8s, Control=16s). La duración total de la serie fue de 10 minutos y 24 segundos. Antes del experimento en el escáner, todos los participantes realizaron una prueba preliminar similar (con dos velocidades, máximo 8 pruebas) para familiarizarse con el procedimiento.

Figura 3.4 Diseño experimental de fMRI para la discriminación de velocidad.

Durante cada tarea los participantes observaron dos estímulos cruzar la pantalla a diferentes velocidades, a lo que tenían que responder cuál de ellos fue el más rápido. TR = Tiempo de respuesta, IIE = Intervalo inter-estímulo.

3.4.1.3 Percepción de distancia egocéntrica

El objetivo de este experimento fue determinar la habilidad de los participantes para estimar la distancia de un objeto con respecto al observador (ellos mismos) y determinar si ésta era más cercana o lejana al compararla con otra dentro de un escenario naturalista de conducción (Figura 3.5). Cada ciclo (14 en total) comenzó un periodo de Descanso donde se les pedía a los sujetos que mantuvieran la mirada fija en una cruz central durante 15 segundos. A continuación se les presentaba un bloque de la condición Tarea, formada por una serie de tres pruebas que consistían en dos imágenes presentadas durante 1,500 ms cada una. Cada imagen representaba el punto de vista de un conductor en el interior de un Peugeot 207, que circulaba en una carretera recta con un fondo montañoso. En la primera imagen (imagen de referencia) se presentaba un vehículo (coche o camión) por delante del observador, sobre la carretera a una de las 14 diferentes distancias, que era asignada pseudo-aleatoriamente (de 10 a 140 metros virtuales, en intervalos de 10 metros). Después, se presentaba una segunda imagen similar pero con un nuevo vehículo (coche o camión) a una distancia más corta o larga a la del vehículo previo, pero nunca a más de dos intervalos (10 o 20 metros de diferencia) de distancia. Al finalizar la presentación, se dejaba una ventana de

respuesta de 2,000 ms en el cual el voluntario debía contestar a la pregunta “¿cuál de los dos vehículos estaba más lejos?” contestando con el primer botón del mando de respuesta si pensaba que el primer vehículo estaba más alejado, o presionando el segundo botón del mando si pensaba que el más lejano era el segundo. Posteriormente, se mostraba un bloque de la condición Control, el cual consistía en una serie de tres pruebas donde se presentaba una sola imagen durante 3,000 ms, similar a la presentada en Tarea, pero “pixelada” (al reducir la resolución original de 1,280x720p a 128x72p) de tal manera que era posible reconocer el contexto de la imagen (conductor en una carretera en escenario con montañas) pero no con exactitud la distancia del otro vehículo. Esto se realizó con el objetivo de visualizar una imagen parecida en cuanto a la distribución espacial, escala cromática y formas generales de los objetos, pero con una baja resolución lo cual evitaría la estimación de distancia entre los objetos. Al finalizar la presentación, se presentaba una ventana de respuesta de 2,000 ms donde se pidió al sujeto que presionase cualquier botón en respuesta a la detección el estímulo. La duración de cada bloque de Tarea y Control fue de 15 segundos, haciendo un total de 45 segundos por ciclo (Descanso=15s, Tarea=15s, Control=15s). La duración total de la presentación de la serie fue 10 minutos y 30 segundos.

Figura 3.5 Diseño experimental de fMRI para la percepción de distancia egocéntrica.

En la condición Tarea se presentaron dos imágenes con vehículos a diferentes distancias con respecto al conductor. El participante tenía que responder a la pregunta “¿cuál de los de los dos vehículos está más lejos?” durante el tiempo asignado para ello. Durante la condición Control se pidió presionar cualquier botón en respuesta al estímulo. TR = Tiempo de Respuesta.

3.4.2 Datos de destreza conductual

En los tres experimentos objeto de estudio de esta tesis fueron evaluadas tres variables conductuales: Precisión (PR), que se definió como el promedio de la suma de respuestas correctas por cada prueba; el tiempo de respuesta (TR), definido como el tiempo promedio individual en responder en cada prueba; y

la variabilidad del tiempo de respuesta (TRvar), calculada al promediar la diferencia absoluta entre el TR de cada prueba y el TR medio individual.

3.4.2.1 Juicios visuoespaciales

En la evaluación sobre juicios visuoespaciales, se compararon las variables de destreza entre Grupos de edad y Sexo, y también por EXC, para determinar si la distancia con respecto al punto central altera la realización de la tarea.

3.4.2.2 Discriminación de velocidad

En el experimento de discriminación de velocidad, se compararon los valores de PR y TR entre Grupos y Sexo, y analizados por DV con el objetivo de examinar cómo la diferencia de velocidad entre estímulos afectó a la destreza.

3.4.2.3 Percepción de distancia egocéntrica

Finalmente, en la tarea de percepción de distancia egocéntrica, además de comparar las variables PR, TR y TRvar entre Grupos y Sexo, se contrastaron con una variable independiente adicional. Para estudiar el efecto que tenía la profundidad a la cual se estimaba la distancia egocéntrica en cada prueba, éstas se clasificaron de acuerdo a la profundidad (PROF) de los vehículos en las imágenes, que podía ser menor (entre 10-50 metros), media (60-100 metros) o mayor (100-140 metros). Además de explorar este efecto, permite también controlar la posible reducción en activación por falta de atención al estímulo (Berryhill, 2009) al designar la diferencia de distancia entre pares de imágenes de forma pseudoaleatoria. El número de pruebas fue balanceado para conseguir la misma cantidad en cada subgrupo.