Termografía facial
La Técnica Termográfica
La termografía es una técnica basada en la detección de la temperatura de los cuerpos. Para poder detectar la temperatura se hace uso de una cámara térmica o cámara infrarroja que es un dispositivo que, a partir de las emisiones de infrarrojos medios del espectro electromagnéticode los objetos detectados, forma imágenes luminosas visibles por el ojo humano.
Todos los cuerpos emiten cierta cantidad de radiación de cuerpo negro (en forma infrarroja) en función de su temperatura. Generalmente, los objetos con mayor temperatura emiten más radiación infrarroja que los que poseen menor temperatura.
Estas cámaras operan, más concretamente, con longitudes de onda en la zona del infrarrojo térmico, que se considera entre 3 µm y 14 µm.
Camara termográfica de alta resolución
La Sueca AGA hoy conocida como Flir, lider en este sector lanzó al mercado la primera cámara termográfica para propósitos civiles y comerciales en 1960
Historia
La termografía ha tenido un importante desarrollo a partir de la Segunda Guerra Mundial. Las propiedades de la radiación infrarroja se han venido usando principalmente para temas militares con la invención de los misiles guiados por infrarrojos y el desarrollo de otros elementos para detectar al enemigo (visión nocturna).
Aplicaciones civiles (no médicas)
La técnica termográfica fue utilizada por primera vez en la industria en 1965. Desde ese momento su uso ha ido aumentado especialmente en otros sectores, como especialmente en la edificación, ya que es el único sistema eficaz para detectar las pérdidas energéticas de los edificios, por lo que resulta fundamental para el cumplimiento de las normas de edificación y el del ahorro energético.
Aplicaciones en Medicina
Fuera de este ámbito y dejando a un lado otras aplicaciones como en la medicina animal (Veterinaria). El primer estudio termográfico aplicado en la medicina humana, fue publicado por Lawson en 1965, en un caso de cáncer de mama. Y en 1971 se realizó el primer congreso europeo de Termografía , siendo a partir de aquí notable el impulso que la técnica ha tenido en este campo.
Actualmente la termografía se utiliza de forma complementaria con otras tecnologías diagnósticas en varias de las principales especialidades médicas: neurología, cardiología, reumatología, dermatología, oncología, oftalmología y cirugía.
También merece mención especial el posible uso (todavía en fase experimental) de ésta tecnología en la determinación del patrón corporal de la formación de la grasa en el cuerpo humano, con lo que podría ajustarse mejor los programas de entrenamiento físico y las dietas de adelgazamiento.
Aplicaciones en Medicina Forense
Capítulo aparte merece el creciente uso que se le está dando en el campo de la ciencia forense. Esta técnica adquirió un importante protagonismo en nuestro país, ya que resultó fundamental en la resolución del desgraciado y por otra parte famoso caso de los niños desaparecidos en Córdoba (caso Bretón). Durante la investigación policial se realizaron termogramas en varias zonas de la finca en la que el condenado por asesinato de los niños quemó sus cuerpos, detectando que de acuerdo a la temperatura residual en unos restos de una hoguera existente, y la morfología de ésta, se pudo deducir que la temperatura en ella alcanzó los 800ºC, lo que dio a entender que hubo intención de hacer desaparecer completamente los restos de los niños, al utilizar aditivos para elevar la temperatura a esos tan elevados niveles.
La medida de las respuestas fisiológica de las emociones
La medida de las respuestas psicofisiológicas de las emociones y su aplicación en la detección de la Mentira es un asunto que se ha venido realizando a través de otras tecnologías e instrumentos que las registran, como como el Electroencefalograma (EEC), el Polígrafo, la resonancia magnética funcional (fRMI),la Resistencia Galvánica de la Piel (GSR), Sistema de Seguimiento Ocular o Electroculograma (EOG) (Eye Tracking).
La Termografía viene a sumarse al uso de estas otras tecnológicas ya utilizadas con igual fin.
Termografía Facial
Las cámaras infrarrojas de alta sensibilidad permiten detectar los patrones de calor (termogramas) creados por las ramificaciones de las venas sanguíneas propias de cada persona, permitiendo observar y medir los diferentes gradientes de temperatura del rostro.
La mayoría de las investigaciones demuestran que la temperatura del rostro tiende a subir cuando la persona experimenta emociones positivas y cuando existe una activación fisiológica alta y que la temperatura facial tiende a bajar cuando en presencia de una emoción negativa y cuando existe una activación fisiológica baja
Emoción experimentada Tendencia Temperatura
Valencia Positiva a Subir
Valencia Negativa a Bajar
Activación Alta a Subir
Activación Baja a Bajar
En la Universidad de Granada se han realizado varios experimentos relacionados con la emoción y termografía que han sido publicados en 2015 en la revista Consciusness and Gognition relacionados con [Contagio Emocional], [Empatía], en incluso sobre [los sentimientos].
Estudios Contradictorios
Existen otros estudios (lo menos) que apuntan en sentido contrario, como el realizado por Nakanishi R, Imai-Matsumura K. en 2008 en Japón, en el que estudiando la emoción infantil en la que se evaluaba la conducta expresiva y la conducta psicofisiológica se observaron cambios en la temperatura del rostro como una respuesta fisiológica, cuando los niños reían. Facial skin temperature decreases in infants with joyful expression Nakanishi R, Imai-Matsumura K. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17983661
Estos resultados apuntan a que "una emoción de carácter positivo, como la alegría podría estar asociada a un descenso de la temperatura del rostro".
Existen otros resultados contradictorios en función del tipo de sujeto: niños, adultos, ancianos o el lugar del desarrollo de la investigación: laboratorio o fuera de él, como se recoge en el libro: [Neurotermografía y Termografía Psicosomática] (Dominguez, E., Gómez-Millán, E., Iborra, O., Salazar, E., de la Fuente,J.M. y de Córdoba, M.J. de 2015 de la universidad de Granada)
Efecto de la nariz de Pinocho. Las emociones a través de la termografía
Todos conocemos el mundialmente famoso cuento de Aventuras de Pinocho (Carlo Collodi 1882-83), el niño de madera construido por el anciano carpintero Gepeto al que el destino le premió dando vida a su creación. Niño que cuando decía mentiras le crecía su nariz proporcionalmente al tamaño de éstas.
Pues, un estudio español, realizado por el Laboratorio de Termografía Psicosomática del Centro de Investigación Mente, Cerebro y Comportamiento (CIMCYC) de la Universidad de Granada, realizado por Elvira Salazar y col. , parece haber querido estudiar el efecto del crecimiento de la nariz de Pinocho antes sus mentiras, ya que revela como las distintas partes del cuerpo humano y de forma especial el rostro regulan la temperatura según los sentimientos.
Las emociones se perciben con frecuencia en el cuerpo y la cara, donde se hace manifiesto que los cambios fisiológicos surgen de los estados emocionales.
La temperatura, siendo un indicador fisiológico, puede emplearse también como marcador psicológico. Existe una "huella térmica específica" asociada a diferentes estados emocionales básicos, como la alegría o el dolor, o a estados emocionales más complejos, como la empatía o el amor. Pero, estos estudios no son nuevos, ya según relata James (1890), [Lombard] colocaba termómetros en el cuero cabelludo para demostrar que cualquier esfuerzo mental, como el cálculo, la composición de música, el recitar poesía y, sobre todo, cualquier estado emocional, como, por ejemplo, una discusión enérgica, causan un aumento general de la temperatura. James concluía que la actividad del cerebro está ligada a una liberación de calor y concluía afirmando que la termografía es la representación visual de los cambios en la temperatura de la superficie de la piel ([Jones], 1998). Esta técnica es una medida psicofisiológica de registro sencillo, económica y directa ([Or y Duffi], 2007) de uno de los parámetros corporales que acompañan cualquier situación emocional.
Normalmente nuestro organismo está a una temperatura entre 36º y 37ºC, siendo la frente el punto más estable, mientras que la nariz es el más variable. [Genno y cols]. (1997), pioneros en aplicar esta técnica a procesos psicológicos, mostraron que una actividad que implique un esfuerzo mental puede hacer descender la temperatura facial: para nuestro cuerpo la actividad mental se asemeja a la respuesta de estrés, que produce un proceso de vasoconstricción en la nariz. Lo interesante de este estudio es que el descenso de temperatura no se debe a un factor fisiológico, como sería, por ejemplo, el realizar una actividad física, sino psicológico, una tarea estresante, que muestra un patrón termográfico concreto. Ésta es la clave para aplicar esta técnica a otros procesos psicológicos que contienen respuestas similares, equiparables, del sistema nervioso, como las emociones.
La idea ha sido usar la termografía como marcador somático de la respuesta emocional, trabajando con la hipótesis de que los termogramas faciales pueden usarse como indicadores fiables de parámetros emocionales.
Para ello tres estudios diferentes ([Salazar-López y cols., 2015]):
-En su primer experimento, encontraron que en la punta de la nariz aparecían incrementos de la temperatura ante imágenes positivas y que generan alta activación, o descensos de temperatura al presentar imágenes de baja activación y valencia negativa. Así por ejemplo, en la tristeza, que se define como de valencia negativa y bajo arousal, se asocia con un patrón de descenso de temperatura en algunas regiones de la cara.
-En el segundo experimento, descubrieron que se produce un descenso de la temperatura de la nariz ante situaciones de contagio emocional, tanto positivas como negativas, y que el termograma cuando observamos las emociones de otros varía más dependiendo de la intensidad de esa emoción que del sentido, positivo o negativo, de la misma.
-Por último en su tercer experimento, hallaron que, los termogramas de personas creyentes cuando estaban rezando (activación de la memoria), mostraban un descenso significativo de la temperatura de la nariz de 1.1º C como promedio, mientras que cuando hablaban con Dios, es decir, como en una conversación, no de memoria, la temperatura de la nariz subía significativamente en 1.6º C, cambios no detectados en un grupo control de personas no creyentes. Cuando se trata del amor romántico, la temperatura de la cara de participantes enamorados ascendía cuando veían fotografías de la persona amada
Sus conclusiones fueron que:
El sentimiento del amor desencadena emociones de alto arousal y valencia positiva y, por tanto, patrones termográficos como los presentados en el primer experimento pueden ser generados también por emociones complejas, como el amor.
La termografía puede considerarse una medida de la emoción, constituyendo un marcador somático de la experiencia subjetiva que puede ser de utilidad en otros contextos.
Termografía Facial y Mentira
Proceso de la Mentira
Mentir puede implicar más esfuerzo mental que decir la verdad, pudiendo requerir una mayor carga cognitiva, ya que requiere inhibir la respuesta automática (la verdad), inventar una historia falsa, teniendo cuidado que ésta, no se contradictoria con las evidencia y/o las historia que el destinatarios de la mentira pueda conocer. Además requiere controlar ciertas conductas que pudieran resultar sospechosas, a la vez que atender a las respuestas del otro ante nuestra historia (falsa), ajustando nuestra conducta, y memorizando todo cuanto decimos y hacemos.
Esta mayor carga cognitiva controlando o inhibiendo las emociones, provoca un incremento en la temperatura de nuestro cuerpo, incluido nuestro rostro, lo cual ha sido comprobado por los estudios de termografía facial y de neuroimagen cerebral, en la que se observa la activación de ciertas zonas de nuestro cerebro, relacionadas con la memoria de trabajo, conflicto e inhibición de respuestas, y de multi-respuesta.
Todavía la respuesta pueden tener un mayor efecto en el mentiroso, si éste siente además miedo ante ser descubierto o miedo a las consecuencias de su inadecuada declaración (hechos delictivos).
En este caso como conocemos nuestra respuesta ancestral de lucha-huida ante un estímulo que atenta contra nosotros: El miedo extremo produce cambios fisiológicos inmediatos: se incrementa el metabolismo celular, aumenta la presión arterial, la concentración de la glucosa en sangre y la actividad cerebral, así como la coagulación sanguínea. El sistema inmunitario se detiene (al igual que toda función no esencial), la sangre fluye a los músculos mayores (especialmente a las extremidades inferiores en preparación para la huida) y el corazón bombea sangre a gran velocidad para trasportar hormonas a las células (especialmente adrenalina y noradrenalina).
También se producen modificaciones faciales: agrandamiento de los ojos para mejorar la visión y dilatación de las pupilas para facilitar la admisión de luz, la frente se arruga y los labios se estiran horizontalmente.
Cuando el sistema límbico fija su atención en una amenaza o una percepción de peligro (existente o no), los lóbulos frontales (zona del cerebro encargada de cambiar la atención consciente de una cosa a otra) se desactivan parcialmente. La atención consciente queda fijada en el peligro inminente percibido, y para ello se produce un flujo repentino de flujo sanguíneo alrededor de los (zona periorbital).
Este proceso del aumento de carga cognitiva y el aumento de la temperatura del rostro es lo que han estudiado algunas de las investigaciones que se describen a continuación y que tienen como soporte de base la observación del rostro a través de térmicas termográficas
Principales Investigaciones
A continuación se analizan las principales investigaciones y sus conclusiones al respecto
1ª Investigación - Ver a través de la cara del engaño (Seeing through the face of deception)
Nature. 2002 Jan 3; 415(6867):35. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11780104 Pavlidis (1), Eberhardt NL, Levine JA. (1) Honeywell Laboratories, 3660 Technology Drive, Minneapolis, Minnesota 55418, USA. Han desarrollado una técnica de formación de imágenes térmicas de alta definición que puede detectar el engaño intentado mediante el registro de los patrones térmicos de la cara de la gente.
Esta técnica según los autores, tiene una precisión comparable a la del examen de polígrafo por los expertos y tiene un potencial de aplicación en los controles de seguridad remotos y que necesiten ser realizados de forma rápida, sin necesidad de personal cualificado o contacto físico.
2ª Investigación - La temperatura de la superficie de la piel cambia durante una prueba de información oculta
Pollina DA (1), Dollins AB, Senter SM, Brown TE, Pavlidis I, Levine JA, Ryan AH. (1)Department of Defense Polygraph Institute, 7540 Pickens Ave., Fort Jackson, SC 29207, USA. pollinad@jackson-dpi.army.mil http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16786391
Cuando los individuos que cometen un delito son cuestionados, a menudo muestran respuestas fisiológicas involuntarias a los detalles recordados del acto cometido.
Este fenómeno es la base de la prueba de información oculta, en la que rara vez se producen detalles relacionados con el delito están incrustados en una serie de conceptos que ocurren con más frecuencia con conceptos irrelevante del delito, apareciendo respuestas respiratorias, cardiovasculares y respuestas electrodérmicas.
Estos resultados sugieren que el análisis de imagen térmica puede ser eficaz en la discriminación de individuos mentirosos y veraces durante una prueba de información oculta.
Basada en estas investigaciones, el departamento de Defensa de EEUU inicio en 2003 unas investigaciones al respecto:
Desarrollos del Departamento de Defensa de EEUU
El departamento de Defensa de los EEUU formó un grupo de investigación para el desarrollo y aplicación de la tecnología termográfica en la Detección de la Mentira: Credibility Assessment Booth (Termal Facial Screening), poniendo al frente del mismo al Dr. Andrew Ryan, el cual desarrolla estos estudio desde 2003 en Fort Jackson [1]
Según el Dr. Ryan, cuando se produce una respuesta falsa de produce un flujo repentino de flujo sanguíneo en la zona periorbital de los ojos, y que esto ocurre exclusivamente ante una mentira y no cuando se dice una verdad. Y esto es flujo de calor repentino es lo que reconoce la cámara térmica.
https://www.youtube.com/watch?v=8NmTtls75hk (Detector termográfico de la Mentira - Dr. Ryan)
Además la ventaja respecto al polígrafo es que esta técnica puede aplicársele al sujeto durante basta te tiempo, ya que no resulta molesta, al no tener nada conectado a su cuerpo.
El Dr. Ryan afirma haber realizado un experimento (sin consistencia experimental) con 20 sospechosos de haber robado un billete de 20 dólares y según afirma: detecto a 6 de los 8 que mentía y a 11 de los 12 que no lo hicieron. Y según parece la señal de la detección se recibió en menos de 1seg.
El Dr. Ryan afirma tener muchas esperanzas puesta en esta técnica, cuyos resultado para él esto suponen alcanzar un 87% de fiabilidad y un 90% en combinación con el polígrafo, afirmando que en un futuro no muy lejano está técnica sustituirá al propio polígrafo.
Han pasado más de 12 años que se creó este grupo de investigación y no se han encontrado nuevas publicaciones la respecto
3ªInvestigación - El uso de la espectroscopia de infrarrojo cercano funcional (fNIRS) para detectar las respuestas corticales prefrontales con diferentes motivaciones para el engaño.
Using functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) to detect the prefrontal cortical responses to deception under different motivations. Li F., Zhu H., Gao Q., Xu G., Li X., Hu Z., He S. [2]
Estos resultados demostraron que el engaño con diferentes motivaciones condujo a respuestas distintas en la corteza prefrontal. El fINRS podría proporcionar una técnica útil para la detección de engaño ante la estrategia de fingir por deterioro de la memoria ante diferentes motivaciones.
Los resultados indicaron que cuando engañar para obtener recompensas, hubo una mayor activación neuronal en la circunvolución frontal inferior derecha (IFG) que las condición de control y que cuando engañar tenía el objetivo de evitar castigos , hubo una mayor activación en la circunvolución frontal inferior derecha (IFG) y la circunvolución frontal media izquierda (MFG) que la condición de control.
Además, •engañando para evitar castigos condujo a una mayor activación neuronal en el MFG izquierda que cuando el engaño pretendía obtener algún tipo de recompensa. •los resultados mostraron una tasa de éxito moderado en la detección de engaño en régimen de motivación.
4º Investigaciones Dr. Kang Lee - Departamento de Psicología en la Universidad de Toronto
http://www.kangleelab.com/Publications.html
El profesor Lee mantiene dos focos principales de investigación,
Por un lado, estudia cómo los niños llegan a comprender el concepto y la implicación moral de la mentira, si los niños son ingenuos o capaz de detectar mentiras de los demás, y si los niños pueden decir mentiras convincentes en diversas situaciones sociales y el procesamiento de rostros de niños y adultos, y
Por otro lado, estudia el tratamiento de la información facial estable , que se centra en cómo perciben los niños y adultos , codificar, y reconocen diferentes tipos de rostros .
hijo del Dr. Lee
Apoya y promueve la técnica termografica (Transdermal Optical Imaginig) como detector de la Mentira, apoyando la tesis como las mayoría de las investigaciones indican que al mentir se produce un aumento de la temperatura del rostro, focalizada en este caso entorno a la nariz como consecuencia del aumento del flujo sanguíneo y un simultaneo descenso de la temperatura en los pómulos del rostro.
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Pinocho effect - hijo del Dr. Lee
A continuación el Dr. Lee muestra en un video sus investigaciones
http://www.ted.com/talks/kang_lee_can_you_really_tell_if_a_kid_is_lying (febrero 2016)
Eficacia y limitaciones
No se han encontrado investigaciones con rigor científico para la detección del engaño, salvo los trabajos ya mencionados anteriormente, y que como se ha visto no aportan información o esta carece de rigor y base científica como:
- El estudio Seeing through the face of deception, en el que sus autores indican haber obtenido un nivel de fiabilidad similar a la del polígrafo.
- En las del grupo del Dr. Ryan (sin base científica) se afirma haber alcanzado un 87% de fiabilidad y un 90% en combinación con el polígrafo
- El Dr. Lee no aporta información cuantitativa de fiabilidad
Principales Ventajas:
Al margen de los fututos desarrollos que pueda experimentar esta tecnología, y las investigaciones científicas que prueben su fiabilidad, si podemos hablar de alguna de las ventajas que parece tener esta tecnología, como pueden ser:
- es una prueba de ejecución rápida y no invasiva
- no es necesario que el personal usuario de los cámaras sea especializado
- el feedabck de respuesta es bastante inmediata (al margen de su fiabilidad)
pensando en un uso ante el público, el sujeto no es consciente de la prueba, nos mas que pasar ante un arco detector de metales. O en caso de utilizarse en interrogatorios, puede utilizarse de forma prolongada, al no tener que conectarse el sujeto a elemento alguno y por tanto al no resultar molesto
Estas características indican que esta tecnología pueda ser de interés en protocolos de seguridad, en lugares con gran tráfico de personas, con un mínimo de molestia a las personas.
Principales Limitaciones
También observan que de igual forma que sucede con el polígrafo
- no se tienen en cuenta las diferencias inter e intrapersonales (nerviosismo o tranquilad), ni las situaciones contextuales (preocupación, excitación...) en cuyo caso originarían termogramas con falsos positivos.
En caso contrario al del polígrafo, al no necesitarse de ningún tipo conexión al equipo, el interrogado no experimentaría reacciones psicofiiológicas ante la prueba misma.
- Además el elevado coste de los equipos, solo los haría utilizables en ciertos ámbitos y en número reducido, aunque a la vista de las nuevas cámaras termográficas móviles que estan empezándose a comercializar, está limitación podria dejar de serlo
Referencias bibliográficas
1. Genno, H., y cols. (1997). Using facial skin temperature to objectively evaluate sensations. International Journal of Industrial Ergonomics, 19, 161–171.
2. James, W. (1890). The Principles of Psychology. New York: Holt.
3. Jones, B. F. (1998). A reappraisal of the use of infrared thermal image analysis in medicine. IEEE Transactions on Medical Imaging, 17, 1019-1027. Lang, P. J. (1995). The emotion probe: Studies of motivation and attention. American Psychologist, 50, 371– 385.
4. Lang, P. J., Bradley, M. M., y Cuthbert, B. N. (2005). International Affective Picture System (IAPS): Affective ratings of pictures and instruction manual (Technical Report No. A-6). Ganesville, FL: University of Florida,Center for Research in Psychophysiology.
5. Or, C. K. L., y Duffy, V. G. (2007). Development of a facial skin temperature-based methodology for nonintrusive mental workload measurement. Occupational Ergonomics, 7, 83–94. Gómez Milán, E., y cols. (2015). Neurotermografía y Termografía Psicosomática. Granada, España: Ediciones Fundación Internacional Artecittà.
6. Salazar-López, E., y cols. (2015). The mental and subjective skin: Emotion, empathy, feelings and thermography. Consciousness and Cognition, 34, 149-162.
