Prueba de la P300
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Introducción
La actividad cerebral puede ser registrada de diferentes formas, mediante técnicas invasivas y no invasivas. Las técnicas no invasivas se basan en el registro de señales electroencefalográficas EEG mediante electrodos situados sobre el cuero cabelludo de los pacientes (Wang et al.,2008). Entre las técnicas no invasivas, podemos distinguir dos paradigmas de control principales, control evocado o espontáneo. Los paradigmas relacionados con eventos, o evocados, están basados en la obtención de un patrón de señal característico generado de forma automática en respuesta a un estímulo externo (Farwell y Donchin, 1998). El paradigma de control usando potenciales evocados fue propuesto por primera vez por Farwell y Donchin (1998), donde se desarrolló un deletreador que empleaba una matriz de 6x6 caracteres, en el cual filas y columnas se iluminaban de forma aleatoria, produciendo estímulos visuales.
La actividad eléctrica dentro del cerebro puede ser detectada usando electrodos en el cuero cabelludo. Un aspecto de ello es generalmente conocido como el componente P300, que se refiere a una respuesta que ocurre en el cerebro alrededor de 300 milisegundos después de que un evento "significativo" ha tenido lugar. Hay un cuerpo considerable de literatura publicada sobre el significado psicológico general de esta respuesta, que se cree que está relacionada con el procesamiento de la información (véase Donchin, 2003).
Uno de los principales objetos de estudio de la psicología es la cognición humana y para abordarlo esta disciplina ha utilizado distintas técnicas. El registro de potenciales evocados (PES) ha permitido ampliar el conocimiento sobre algunas operaciones cognitivas a partir del comportamiento de ciertos potenciales eléctricos cerebrales. El argumento que subyace a la utilización de esta técnica de registro para investigar estos procesos psicológicos es el siguiente: dado que los procesos cognitivos se suponen relacionados con la actividad eléctrica cerebral, y puesto que los PES son fluctuaciones de los potenciales eléctricos del cerebro provocadas por la ocurrencia de un suceso -o por la presentación de un estímulo-, parece que estos últimos pueden ser buenos candidatos para ayudarnos a comprender mejor el sistema cognitivo humano. En definitiva, se considera que los PES son indicadores de procesos o subprocesos cognitivos o perceptivos. Aspectos, entre otros, como la latencia del proceso cognitivo, su presencia o ausencia, o su relación con otros procesos podrán determinarse a través de la información que obtengamos mediante este tipo de técnica de registro.
En los últimos años, algunos estudios muestran que medidas directas del procesamiento cognitivo, como la medida de ondas cerebrales, pueden convertirse en un instrumento poderoso para inferir la culpabilidad de un sospechoso. Una de estas ondas, la P300, es de interés para las investigaciones sobre detección del engaño. La denominación (P300) de estas ondas se debe a que aparece su típico pico después de 300-1000 msg desde el inicio del estímulo.
Definición
Los potenciales evocados cognitivos o relacionados con eventos son mediciones electrofisiológicas relacionadas con procesos que tienen que ver con ciertas funciones cognitivas. Fue descrito por Sutton, en 1965, como un potencial de latencia larga relacionado con eventos endógenos.
Coles y Rugg (1995) definen los PES como fluctuaciones en el voltaje del electroencefalograma (EEG) provocadas por sucesos sensoriales, motores o cognitivos. En efecto, se ha observado que tras la presentación de un determinado tipo de estímulo o la realización de alguna tarea se producen cambios constantes en el EEG. Estos cambios adoptan la forma de picos o valles y se supone que nos informan acerca de los procesos cognitivos que subyacen. En cuanto al sustrato fisiológico de los PES, se sabe que la actividad eléctrica registrada en el cuero cabelludo es la suma de los potenciales post-sinápticos generados por la despolarización e hiperpolarización de las células cerebrales.
Por lo que se refiere a la nomenclatura que usualmente se utiliza para referirse a un PE concreto, encontramos que la terminología es variada. En ocasiones se utilizan como sinónimos los términos pico, onda o componente. Algunos autores, sin embargo, han tratado de ser más precisos y han definido el término componente como algo distinto de un pico o una onda. Definen componente como una porción del registro de la actividad eléctrica cerebral, sensible a una manipulación experimental concreta, que se considera un reflejo de un proceso particular o de un grupo de procesos. En este sentido, un componente puede ser tanto un único pico como una secuencia de picos (Coles, Gratton y Fabiani, 1990). Ocurre, sin embargo, que en muchas ocasiones todavía se siguen utilizando los términos pico y onda indistintamente como si fueran sinónimos de componente.
El P300 es un potencial evocado cognitivo que se presenta como un pico positivo en el registro del EEG, 300 milisegundos después de que se presente un estímulo no esperado (aleatorio), que aparece cuando el sujeto en estado de atención discrimina un estímulo relevante de otro.
La amplitud de la P300 indica la cantidad de recursos atencionales utilizados en los procesos de memoria inmediatos y refleja el trabajo cerebral originado en tareas que son requeridas en el mantenimiento de la memoria de trabajo (Donchin, Karis, Bashore, Coles y Gratton, 1986). Además, la amplitud es proporcional a la cantidad de atención empleada en una determinada tarea y está asociada con el rendimiento en memoria superior (Fabiani, Karis y Donchin, 1990; Johnson, 1995).
La amplitud de la P300 es una manifestación de la actividad del sistema nervioso central que refleja la atención hacia la información de estímulos que entran cuando la representación de la memoria es puesta al día.
La latencia de la P300 es una medida de la velocidad de clasificación cerebral de estímulos generalmente no relacionada al proceso de selección de respuesta, independiente del tiempo de reacción conductual por que refleja el tiempo de procesamiento antes de la respuesta (Pfefferbaum, Christensen, Ford y Kopell, 1986; Verleger, 1997).
Se ha encontrado una fuerte correlación entre la latencia del P300 y el rendimiento (capacidad, desempeño) mental, por lo que la P300 puede indicar los cambios mentales ocasionados por el envejecimiento normal y enfermedades cognitivas (Polich,1990, 1998).
Los PES se obtienen colocando electrodos sobre varias posiciones en la cabeza, para lo que se utilizan usualmente las propuestas en el Sistema Internacional 10-20 (Figura 1). En este sistema cada localización viene definida por dos coordenadas: una, su proximidad a una región concreta del cerebro (frontal, central, temporal, parietal y occipital); y, otra, su ubicación en el plano lateral (números impares para la izquierda, números pares para la derecha y la letra z para las localizaciones centrales). Aparte de estas localizaciones, en algunos experimentos se colocan electrodos sobre otras zonas del cuero cabelludo (por ejemplo sobre el área de Wernicke o sobre el área de Broca).
Figura 1. Sistema Internacional 10-20. Distribución de los electrodos sobre la superficie de la cabeza con las posiciones básicas obtenidas a partir del 10% y 20% de la medida total del cráneo.
El grupo de los componentes P300s se ha investigado extensamente, tanto desde un punto de vista teórico como desde una perspectiva clínica. Se trata de una serie de picos positivos, los cuales, a pesar de presentar múltiples diferencias entre ellos, también presentan varios elementos comunes. En primer lugar, suelen aparecer ante estímulos inesperados que son relevantes para la tarea que ha de realizar el sujeto. En segundo, su latencia varía dependiendo de la dificultad de la tarea. En tercero, su amplitud se ve modulada por el grado de expectación que el sujeto tiene de un determinado estímulo.
El componente P300 se ha utilizado en una gran variedad de aplicaciones teóricas, empíricas y clínicas. En particular, se considera como un índice de la memoria de trabajo (Donchin, Kans, Bashore, Coles y Gratton, 1986), de forma que su amplitud informa de la asignación de los recursos atencionales y su latencia es un indicador del tiempo de evaluación del estímulo (Katayama y Polich, 1998).
El componente P300 se obtiene utilizando el llamado paradigma oddball, donde dos estímulos, uno de mayor probabilidad que el otro, se presentan en orden aleatorio. El participante debe discriminar el estímulo infrecuente (diana), del frecuente (estándar), bien apretando un botón de respuesta, bien contando mentalmente (Duncan-Johnson, 1977; Polich, 1989b, 1990; Verleger, 1991). El P300 generado en esta tarea por el estímulo diana, conocido como P3b, es un potencial positivo de mayor amplitud sobre los electrodos parietales que se manifiesta hacia los 300 ms en adultos jóvenes sanos. Squires, Squires y Hillyard (1975) describen otra onda positiva con distribución frontocentral y provocada por cambios ocasionales en frecuencia o en amplitud que ocurren en la cascada de estimulación auditiva -tanto para condiciones atendidas como no atendidas-. Esta onda positiva se identifica como P3a. Posteriomente, una modificación del paradigma oddball se utilizó de forma que un tercer estímulo infrecuente no atendido (novedoso) se presentaba en la típica secuencia de estándares y estímulos diana. Utilizando este procedimiento, Courchesne, Courchesne y Hillyard (1978) describieron una onda P300, distribuida frontocentralmente para el estímulo novedoso, que también se denominó P3a. Resumiendo, P3a puede ser producida por diferentes tipos de estímulos no atendidos (no diana): estímulos infrecuentes en condiciones pasivas, estímulos físicamente novedosos o estímulos infrecuentes no atendidos en paradigmas oddball de 3 o más estímulos.
Cabe destacar cuatro ventajas fundamentales que presenta la técnica de registro de PES. La primera radica en el hecho de que el registro de potenciales evocados es una técnica no invasiva. Consiste en la utilización de electrodos ubicados en la superficie de la cabeza, siendo el registro totalmente inocuo para la persona. En segundo lugar, permite obtener una medida de la actividad cerebral en contextos en los que la obtención de una respuesta conductual puede ser problemática o imposible (por ejemplo, puede utilizarse en sujetos que no pueden colaborar, tales como pacientes en coma, niños pequeños o recién nacidos). La tercera ventaja consiste en que el registro de PES nos aporta múltiples datos. A diferencia de las medidas conductuales (por ejemplo, el tiempo de reacción), que nos aporta una única fuente de información para explicar el proceso psicológico bajo estudio, los potenciales evocados nos ofrecen una perspectiva multidimensional del proceso. Se puede obtener para cada condición experimental información sobre la latencia, la amplitud, la polaridad y la topografía del componente de interés. Todas estas fuentes de información pondrán a nuestro alcance un conocimiento más preciso del proceso psicológico subyacente. Cuarta ventaja: la alta resolución temporal del registro de PES (en orden de milisegundos) nos permite estudiar la evolución o secuencia de actividad neuronal subyacente a funciones cerebrales superiores. De este modo se podrán investigar distintos procesos cognitivos en tiempo casi real.
Las primeras investigaciones sobre esta onda y su relación con el engaño se iniciaron en Japón, publicándose el primer artículo en 1986 (Nakayama, 2002). El primer estudio en inglés se realizó en 1988 (Rosenfeld, 2002).
En los resultados de sus experimentos Meijer, Smulders y Wolf (2009) encontraron que con caras familiares e información autobiográfica el mero reconocimiento fue suficiente para elicitar la P300. Mero reconocimiento para elicitar la P300
Objetivos
Desde la aproximación psicofisiológica de la detección del engaño se parte de la premisa de que cuando un individuo miente experimenta arousal, lo que va a provocar que manifieste un conjunto de respuestas psicofisiológicas que se pueden medir o registrar mediante instrumentos diseñados a tal efecto, como por ejemplo el polígrafo (Masip y Garrido, 1999; Vrij, 1998b, 2000). Así pues, estrictamente hablando, el polígrafo no es un detector de mentiras, sino un detector de ciertas respuestas psicofisiológicas que, desde esta perspectiva, se hipotetizan asociadas al acto de mentir.
Cuando a una persona se le presenta un estímulo, la percepción del mismo va a generar en su cerebro una serie de ondas o picos que variarán en sus características formales en función del tipo y caracteres del estímulo presentado. A estos picos se les denomina potenciales evocados, y son susceptibles de observación y estudio a través de un electroencefalograma EEG. El trabajo con los potenciales evocados como herramienta para la detección del engaño se basa en la observación de la forma de esas ondas o picos. En este caso, la onda a tener en cuenta se denomina P300 que aparece reflejada en el EEG cuando una persona se somete a una serie de estímulos y uno de ellos le resulta especialmente llamativo o significativo (Rosenfeld, 2002).
La P300 se ha empleado para detectar el engaño utilizando la prueba del conocimiento culpable (GKT). Por ejemplo, Rosenfeld (2002) describe como, en una serie de distintos estudios realizados junto con su equipo en los años 80, observaron que ante el ítem significativo de cada pregunta de la GKT, la P300 recogida por un EEG mostraba características determinadas en cuanto a su tamaño y amplitud que no aparecían ante los demás ítems.
Siguiendo estos planteamientos, Lawrence Farwell ha realizado una serie de estudios en los que ha examinado la denominada “Respuesta Encefalográfica Multifacética”, es decir, las diferentes características de las distintas ondas que aparecen en el EEG de un individuo sometido a una GKT. Farwell ha concluido la existencia de una Brain Fingerprint, o huella dactilar cerebral específica, que ha denominado MERMER (Memory and Encoding Related Multifaceted Electroencephalographic Response), que aparece cuando el individuo reconoce información especialmente relevante para él. Dicha huella puede observarse con el equipamiento necesario para realizar un MERA (Multifaceted Electroencephalographic Response Analysis), es decir, un análisis de la respuesta electroencefalográfica multifacética. Este análisis consiste básicamente en la observación y comparación de distintos parámetros de los potenciales evocados que aparecen cuando a un individuo se le presenta un estímulo determinado.
Ondas cerebrales para detectar culpabilidad. Cómo funciona.
Fuente: Ahuja & Singh (2012)
Al sospechoso de un crimen se le dan palabras o imágenes en un contexto en el que solo deberían ser conocidas por la policía o la persona que cometió el crimen. Para poner a prueba al sospechoso observamos tres tipos de información representadas por las líneas de diferente color:
Rojo: la información que el sospechoso se espera que sepa (le ha sido dada).
Verde: la información no conocida por el sujeto.
Azul: la información que solo el autor del crimen debería conocer.
Según esto, nos encontramos frente a un sujeto no culpable cuando las líneas azul y verdes correlacionan estrechamente, es decir, están muy cerca, el sujeto no tiene información crítica sobre el crimen. Y nos encontramos frente a un sujeto culpable cuando las líneas azules y rojas correlacionan estrechamente, pues el sujeto tiene información crítica sobre el crimen.
Respecto a la actividad encontrada en sujetos culpables ante ítems relevantes con la P300: cuanto más infrecuente sea el estímulo, mayor amplitud de onda (intervalo: 300-1000 msegs.). Cuanto más difícil sea discriminar entre dos estímulos mayor latencia de respuesta. Es sensible a estímulos familiares aunque no sean reconocidos conscientemente.
Eficacia
Diversos estudios sobre la efectividad de la onda P300 empleando la prueba de conocimiento culpable muestran niveles altos de exactitud en la clasificación de los sujetos como culpables o inocentes (Rosenfeld, Angell, JohnsonyQian,1991).
Las tasas de precisión aumentan cuando se hace uso de esta técnica junto al protocolo GKT (Test de conocimiento culpable).
Farwell y Donchin (1991) encontraron en sus experimentos que cada vez que se hizo una determinación esta fue exacta, no se encontró ni un falso positivo ni un falso negativo. El Test de conocimiento culpable determinó qué información poseía cada sujeto.
Los resultados de estudios de laboratorio examinando la eficacia del test de información oculta utilizando la onda P300 como medida EEG (Vrij, 2008) fueron del 82,29 para detectar correctamente a los culpables, y del 87,50 para detectar correctamente a los inocentes.
Respecto a las limitaciones, la prueba de la P300 tiene limitada aplicabilidad por problemas de selección de los estímulos críticos reconocibles para los culpables y que no lo sean para los inocentes (riesgos de la fuga de información crítica). El transcurso de un tiempo excesivo puede hacer que los examinados culpables no recuerden determinada información. Así solo 3 de los 8 examinados culpables eran diagnosticados correctamente en una situación de retardo de 7-14 días, frente a 12 de 13 en la condición óptima de retardo, es decir, inmediatamente después de haberles dado la información a ocultar (Ronsenfeld, Angell, Johnson, Qian, 1991).
Según Rosenfeld, Boroschak y Furedy (2006) la tasa de precisión es alta (90%) cuando el test de conocimiento culpable contiene información altamente significativa para el sujeto (ej. su nombre), pero baja (40%) cuando hay que ocultar información menos significativa (ej. nombre del experimentador). Por tanto, esta prueba solo debe emplearse cuando dispongamos de detalles críticos altamente significativos para los sujetos.
Además las pruebas de EEG son intrusivas y conllevan incomodidad para los examinados que tienen que colocarse un gorro con unos 128 electrodos y las mediciones se tienen que llevar a cabo en laboratorio.
Farwell y Smith (2001) indican haber realizado un total de cinco estudios en los que han obtenido unas tasas de precisión cercanas al 100% en la detección de información oculta basándose en si aparecía o no un MERMER en la respuesta de los participantes ante distintos tipos de estímulos.
Farwell, Richardson y Richardson (2012) encontraron unas tasas de precisión en torno al 99% Estudios de campo de la huella dactilar cerebral comparan las respuestas de ondas cerebrales P300 MERMER y P300 en la detección de información oculta
En cualquier caso, antes de caer en un optimismo excesivo es necesaria más investigación, no solamente respecto a la eficacia de la Brain Fingerprinting, sino de los potenciales evocados en general y de la onda P300 en particular. Sin duda, esta forma de detectar el engaño no está carente de problemas. Uno de ellos es el uso de contramedidas. Rosenfeld, Soskins, Bosh y Ryan (2004) concluyeron que hay contramedidas muy fáciles de aprender que resultan muy eficaces en una prueba basada en la P300.
Además, cuando tras varias semanas repitieron dicha prueba con los mismos participantes, pidiéndoles en este caso que no las utilizaran, el hecho de haberlas empleado en la prueba anterior seguía afectando a la forma de la P300, de manera que algunos participantes culpables no fueron detectados. Si bien los autores indican que podría identificarse a un individuo que estuviera empleando contramedidas a partir de sus tiempos de reacción a los estímulos presentados, también manifiestan su preocupación por el hecho de que, ante una persona bien entrenada para mentir y utilizar este tipo de estrategias, es posible que ni siquiera la observación de sus tiempos de reacción fuera útil para clasificarlo correctamente como mendaz.
Otra importante limitación de esta técnica es que, tal como Farwell y Smith (2001) indican, es necesario que la persona a la que se le administra la prueba muestre un talante colaborador. Es decir, debe seguir las instrucciones que le indique el profesional sobre aspectos como permanecer en la misma postura y no moverse, mantener la mirada fija o concentrarse solamente en la tarea. De lo contrario, el nivel de interferencias podría hacer inviable la interpretación de los datos. Si bien en un estudio científico se espera que los participantes realmente colaboren con el investigador, quizá no se pueda decir lo mismo en un caso real, en que el individuo interrogado puede tener “especial interés” en que la prueba sea inconcluyente.
A estas limitaciones hay que añadir también las propias del test de conocimiento culpable, que se ha empleado en la mayoría de los casos. Finalmente, al margen de todos estos posibles problemas, conviene recordar que en la mayoría de los casos, tal como se practica este tipo de pruebas, lo más que pueden probar es que un individuo tiene un determinado conocimiento, no que ha cometido un delito. (H. Alonso)
Aplicación
Respecto a la utilización de la prueba de la P300 a nivel forense, el 15 de diciembre de 2013 saltaba la noticia, en todos los periódicos y medios de comunicación españoles, de que la policía iba a aplicar por primera vez esta técnica para intentar esclarecer un crimen en la localidad zaragozana de Ricla. Pilar Cebrián, de 51 años, desapareció en abril de 2012, y su marido Antonio Losilla, principal sospechoso, tardó casi un mes en denunciarlo.
La policía busca cadáver de Pilar Cebián
En enero de 2009 desapareció Marta del Castillo. En febrero detuvieron a Miguel Carcaño, amigo de la joven. Confesó que la había matado de un golpe en la cabeza con un cenicero y la había tirado al río Guadalquivir. Miguel Carcaño, que fue condenado a 21 años y 3 meses de cárcel por el asesinato de Marta, se sometió voluntariamente a la prueba de la P300. La prueba la realiza el doctor J.R. Valdizán, en el Hospital Miguel Servet de Zaragoza, quien asegura que las respuestas son automáticas y no están condicionadas ni por la conciencia ni por la voluntad del sujeto, por lo que es imposible “mentir a la máquina”. Tras someterse a la prueba de la P300, la policía comenzó la nueva búsqueda tras los resultados de la prueba. Hallaron huesos humanos, pero tras ser analizados no corresponden a la joven. La búsqueda del cuerpo de Marta de Castillo ha sido una de las más caras de la historia de España. Tras varias confesiones y declaraciones cambiantes de Carcaño, la policía desplegaba todos sus medios para buscar el cuerpo en diferentes lugares: río Guadalquivir, en el vertedero de basuras de Alcalà de Guadaira, en un descampado, en una finca y la última en una escombrera tras someterse Carcaño al test de la verdad. Cinco años después aún no han hallado el cuerpo de la joven.
La Justicia española no reconoce estos métodos, aunque cada juez puede dar validez o no a las pruebas que se practiquen en cada caso concreto. A pesar de que ningún ordenamiento jurídico reconoce como tal estos métodos, se ha empleado la prueba de la P300 para que fuese posible encontrar el cuerpo de la joven. No ha sido, por el momento, posible.
Uno de los primeros investigadores en poner en marcha esta prueba en EE.UU fue Lawrence Farwell, quien se sorprendió gratamente al saber que la experiencia se iba a llevar a cabo por primera vez en España. El científico estadounidense recuerda perfectamente la primera vez que en Estados Unidos esta técnica se convirtió en decisiva para condenar a alguien. Fue en 2000, con James B. Grinder, acusado de la violación y homicidio de Julie Helton en 1984 en Macon (Misuri).
Farwell Brain Fingerprinting Catches a Serial Killer
Lawrence Farwell asegura que ha sometido a este método a un centenar de sospechosos y que solo en una ocasión sirvió como prueba ante un tribunal. Fue con Terry Harrington.
Detective con acceso total al cerebro
Referencias
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