El Proceso de Obtención de Índices Psicofisiológicos mediante Polígrafo

El polígrafo es un aparato electrónico. Por lo tanto, para trabajar con señales no eléctricas, es fundamental llevar a cabo un proceso de conversión. Tras la captación de la señal, se realiza un tratamiento electrónico que permite su correcta visualización en el ordenador.

Antes de la visualización, el polígrafo realiza dos transformaciones esenciales:

1. La modulación de la señal, que ocurre en el preamplificador.
2. La amplificación, llevada a cabo por el amplificador.

Posteriormente, se procede al registro y visualización en el monitor. A mayor número de canales, mayor será el número de señales con las que el aparato podrá trabajar.

Fundamentos Eléctricos Esenciales

Para comprender el funcionamiento del polígrafo, es necesario manejar los siguientes conceptos básicos de electricidad:

• Átomo: Compuesto por protones y neutrones en el núcleo, y electrones en capas. La electricidad existe gracias a la presencia de electrones en movimiento. La electricidad consiste en el paso de electrones a través de un conductor.
• Carga Eléctrica (Q): Cantidad de electrones libres que existe en un punto determinado de un conductor. Su unidad de medida es el Culombio (Q).
• Voltaje (V): Diferencia de potencial o carga entre el polo positivo (cátodo) y el polo negativo (ánodo). La unidad de medida es el Voltio.
• Intensidad (I): Cantidad de carga eléctrica que pasa por un conductor por unidad de tiempo. Su unidad de medida es el Amperio (1 A = 1 Q/seg).
• Resistencia (R): Oposición que un conductor ofrece al paso de electrones libres. Su unidad de medida es el Ohmio.
• Ley de Ohm: La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo.
  • Fórmulas: I = V/R; V = R × I; R = V/I.
  • Nota: La intensidad depende de manera directa del voltaje y de manera inversa de la resistencia.
• Amplitud: Valor de voltaje en un punto determinado.
• Frecuencia: Número de ciclos por segundo (Hz).
• Periodo: Tiempo que transcurre entre dos ciclos consecutivos.

Medidas de Seguridad en la Instrumentación Psicofisiológica

Es crucial seguir protocolos de seguridad para proteger tanto al sujeto experimental como al equipo:

• Evitar colocar al sujeto donde pueda tocar aparatos de corriente alterna con las manos.
• Utilizar solo un electrodo de tierra común a todas las variables.
• Utilizar solo aparatos con toma de tierra.
• Nunca utilizar adaptadores que anulen la conexión a tierra.
• Utilizar interruptores de seguridad en los enchufes de la red.
• Utilizar exclusivamente aparatos homologados.
• Cuando sea posible, utilizar aparatos que funcionen con baterías.
• Evitar tocar el interior de los aparatos.

Fases del Procesamiento de la Señal

1. Captación de la Señal

La captación depende del origen de la señal y se realiza mediante sensores:

• Si la señal es bioeléctrica (genera electricidad), el sensor utilizado es el electrodo.
• Si la señal es biofísica (no eléctrica), se utilizan transductores.

Tipos de Electrodos

Los electrodos se clasifican según su diseño y método de sujeción:

• Desechables: Incorporan el sistema de sujeción.
• Botón: Discos adhesivos.
• Cazoleta: Discos adhesivos.
• Cuchara: Requiere esparadrapo para su fijación.

Dato de interés: La señal eléctrica del corazón es la más potente de todo el organismo. El voltaje del corazón puede alcanzar una milésima de voltio, mientras que en el cerebro hablamos de microvoltios.

Tipos de Transductores

• Fotopletismógrafo: Trabaja con luz. Una luz atraviesa la piel y la luz reflejada llega a una célula fotorreceptora.
  • Principio de funcionamiento: Si hay mucha sangre (vasodilatación), llega menos luz a las células fotorreceptoras. Si hay poca sangre (vasoconstricción), llega más luz. Esto proporciona una medida indirecta del volumen sanguíneo.
• Termistores.
• Bandas de Tensión.
• Transductor de Fuerza: Tipo banda elástica utilizada para medir la respiración.

2. Modulación de la Señal

La modulación implica la manipulación de la señal fisiológica una vez captada y transmitida en forma de señal eléctrica. Este proceso puede incluir dos etapas:

1. Filtrado Obligatorio: El paso por un filtro para eliminar componentes ajenos a la señal de interés (artefactos).
2. Transformación Opcional: Consiste en transformar la señal eléctrica filtrada en una señal más fácil de analizar. Aquí se utilizan integradores y tacómetros.

Integradores y Tacómetros

• Integradores: Dispositivos que reducen señales con frecuencia muy alta en otros componentes de la señal que son sensiblemente menos altos. Se usan, por ejemplo, para la actividad eléctrica de los músculos.
• Tacómetros: Calculan la tasa a partir de la señal de entrada. El ejemplo más común es el cardiotacómetro, un dispositivo que permite registrar cambios que tienen lugar en la tasa cardiaca.

3. Artefactos y Filtrado

Los filtros se aplican a todas las señales. Los componentes eléctricos no deseados se denominan artefactos. Estos no pertenecen a la señal de interés y se clasifican en dos tipos:

• Artefactos Fisiológicos: Proceden de otros órganos del propio sujeto.
• Artefactos No Fisiológicos: También llamados artefactos mecánicos.

El problema de los artefactos se soluciona mediante el filtrado. Para filtrar correctamente, es imprescindible conocer la frecuencia de la señal que se está estudiando.

Tipos de Filtros

Existen dos grandes categorías de filtros:

• Filtros Analógicos (o Físicos): Son filtros físicos del aparato que pueden manipularse para seleccionar determinados valores. Este proceso se lleva a cabo a medida que entra la señal.
• Filtros Digitales: Funcionan por medio de un programa informático. Este proceso de filtrado es posterior a la captación.

Tipos de Filtros Analógicos

• Filtro de Paso Bajo: Se usa para registrar frecuencias bajas, aquellas que estén por debajo de un punto de corte.
• Filtro de Paso Alto: Sirve para filtrar por encima de una frecuencia de corte.
• Filtro de Paso Banda: Combina los dos anteriores, filtrando una banda de frecuencia determinada (por debajo y por encima de frecuencias de corte específicas).
• Filtro Específico (Filtro NOTCH): Es el filtro inverso al filtro paso de banda. Se utiliza para atenuar una banda concreta de frecuencia que no interesa (ejemplo: atenuar la banda de frecuencia del ritmo alfa del sueño).

4. Amplificación de la Señal

Esta fase busca incrementar la magnitud de la señal eléctrica original, una vez filtrada, hasta alcanzar una amplitud de salida suficientemente grande para su registro.

Calibración

Calibrar consiste en establecer una relación exacta entre un nivel de input y otro de output. Si al enviar una señal de prueba, el punto máximo aparece representado correctamente en el monitor, el aparato está bien calibrado. Si la representa en un punto inferior, el aparato no está calibrado.

5. Fase de Registro y Conversión

Aunque históricamente se usaba papel milimetrado, el registro actual está computerizado. Dos interfaces clave se encargan de la traducción y el control temporal:

• El Convertidor Analógico-Digital (A/D): Traduce y convierte el voltaje de la escala analógica a código digital. Cuanto más pequeña sea la posibilidad de conversión (mayor número de bits), más exacto será el conversor.
  • Posible pregunta de examen: Con un convertidor de 12 bits, un valor eléctrico de 0.000017 V ¿podría ser convertido a código binario? No, se necesitarían más bits para esa precisión.
• El Reloj Contador: Es un microchip que funciona con un programa para contar los pulsos que llegan y trabajar con el tiempo.

Problemas en el Registro: Aliasing

El enmascaramiento, también conocido como el fenómeno del «alias», ocurre cuando se muestrea una señal analógica a una frecuencia menor a la que se debería, distorsionando la representación de la señal original.

6. Fase de Análisis

Una vez registrada la señal, se procede a su estudio. El análisis puede variar en complejidad y puede trabajarse en el dominio del tiempo, en el de la frecuencia, o en una combinación de ambos.

Conceptos Clave en el Análisis

• Nivel Tónico: Es el nivel basal de la variable. Informa sobre el estado de la señal en estudio en estado de reposo, relacionado con las respuestas fásicas.
• Identificación de la Señal: No siempre la presencia de la señal es directa y manifiesta, por lo que debe extraerse mediante procesos matemáticos (como el Análisis de Fourier).

Aplicación del Análisis de Frecuencias

Mediante un análisis de Fourier, se pueden obtener gráficas de tres frecuencias (baja, media y alta), dando lugar a una representación con picos distintos. Este método se utiliza, por ejemplo, en el estudio del control respiratorio, donde se conoce el rango de frecuencias en las que se mueve la señal.

Consideraciones Finales de Laboratorio

En todos los laboratorios de psicofisiología, los aparatos deben estar ubicados en una sala separada del sujeto experimental. No es conveniente que el sujeto experimental esté delante de los aparatos para evitar interferencias y artefactos mecánicos.

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