María Alejandra Caro González edited Medici_n_biom_trica_concepto__.md  almost 8 years ago

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#Medición biométrica: concepto, estado actual y tendencias  Desde los primeros trabajos desarrollados por Darwin hace más de 100 años, en su obra acerca de la expresión de las emociones en animales y humanos \cite{darwin1965expression} la propuesta evolucionista ha permitido identificar las emociones básicas que componen el conjunto de las expresiones humanas, indagando así en la universalidad de estas, su significado y su reconocimiento en distintas culturas \cite{fernandez2007expresion}. En este orden de ideas, se ha dado una creciente integración de los campos de la anatomía y fisiología del sistema nervioso y su correlación psicológica, considerado esto último crucial para comprender en detalle la conducta emocional en  el reconocimiento y la expresión de emociones \cite{Phillips_2003}. Hoy por hoy, desde el campo de las neurociencias se realizan diferentes investigaciones para tener una mejor comprensión sobre la localización y el funcionamiento  de áreas cerebrales comprometidas en la experiencia, reconocimiento 

## Seguimiento ocular (_eye-tracking_)  Los ojos se cuentan dentro de los órganos humanos más importantes. De hecho los ojos son la principal "interfaz" entre el entorno y el cerebro humano. Por lo tanto, no es una sorpresa que el sistema encargado de la visión humana sea fisiológica y neurológicamente complicado, requiriendo aspectos fisiológicos y comportamentales. El uso de los ojos para llevar a cabo la identificación humana en los métodos biométricos tiene una larga tradición que incluye algoritmos de reconocimiento de patrones del iris bien establecidos y el escaneo de retina \cite{kasprowski2004eye}.  \cite{kasprowski2004eye} describe que cuando un sujeto mira un objeto, la imagen se proyecta sobre la retina la cual está compuesta de células fotosensibles que convierten la luz en señales, las cuales son transmitidas al cerebro a través del nervio óptico. La distribución en la retina de estas células fotosensibles es desigual, siendo más densa en el centro que en la periferia. Esa disposición hace que varie la agudeza de la visual, encontrando una visión más detallada cuando el objeto de interés se encuentra en el centro de la retina. Esta zona se llama fóvea y cubre alrededor de dos grados de ángulo visual \cite{kasprowski2004eye}. Los movimientos oculares se hacen para reorientar el ojo de manera que la imagen cae sobre la fóvea así el más alto nivel de detalle puede ser extraído. Por está razón es posible definir un "punto de vista", un punto exacto que una persona está mirando en un momento determinado. Así, para habilitar el cerebro y recibir la imagen en tiempo real, el sistema oculomotor tiene que ser muy rápido y preciso, dejando el control de los ojos directamente al cerebro \cite{holmqvist2011eye}. 

## Electromiografía (EMG)  Se puede hablar de actividad eléctrica muscular cuando las neuronas motoras, localizadas en los lóbulos cerebrales, transmiten señales eléctricas a tavés del sistema nervioso hacia los músculos, las cuales generan la contracción y relajación de los mismos, estás señales eléctricas son medidas a su vez en el electromiograma (EMG). Está actividad eléctrica muscular es controlada por el cerebro, bien puede ser por el sistema simpático o parasipático. (http://www.mayoclinic.org/tests-procedures/electroconvulsive-therapy/basics/definition/prc-20014183)   La señal de EMG es una representación del campo de potencial eléctrico generado por la despolarización de la membrana de fibra muscular (sarcolema) \cite{merletti2004electromyography}. Consta de la aplicación de pequeños electrodos de bajo voltaje (a manera de agujas) en el territorio muscular que se desea estudiar para medir su respuesta y conectividad entre los diferentes electrodos. Mide la actividad eléctrica generada por los músculos (generalmente de los músculos faciales, asociados a respuestas emocionales involuntarias). Usualmente, estos movimientos no suelen ser detectados a simple vista, y reflejan la valencia positiva o negativa de la reacción a los estímulos (gusto/disgusto), sobretodo estímulos visuales, auditivos, olfativos y gustativos \cite{benito2011neuromarketing}. Igualmente, la EMG proporciona un acceso sencillo a los procesos fisiológicos responsables de la fuerza muscular, de producir el movimiento y llevar a cabo las innumerables funciones que nos permiten interactuar con el mundo que nos rodea \cite{de1997use}.  

## Actividad electrodérmica (EDA)  La conductancia de la piel, también conocida como la respuesta galvánica de la piel (GSR), respuesta electrodérmica (EDR), reflejo psicogalvánico (PGR), la respuesta de conductancia de la piel (SCR) o el nivel de conductancia de la piel (SCL), es un método para medir la conductancia eléctrica de la piel, que varía con su nivel de humedad. Esto es de interés porque las glándulas sudoríparas son controlados por el sistema nervioso simpático, por lo conductancia de la piel se utiliza como una indicación de la excitación psicológica o fisiológica \cite{dashboardgalvanic, widacki2015discoverers}.  Esta tecnología, fue descubierta por Feré en 1881, basada en el principio de que la resistencia de la piel a la electricidad varía con la activación (arousal) experimentada por el usuario \cite{benito2011neuromarketing}. El arousal simpático genera una activación mayor de las glándulas sudoríparas, lo cual genera una incremento en la humedad, provocando una mayor actividad electrodérmica, alterando las propiedades bioeléctricas de la piel \cite{widacki2015discoverers, boucsein2012electrodermal}. 

## Frecuencia cardiaca  La frecuencia cardíaca o ritmo cardiaco, es el número de contracciones o pulsaciones por unidad de tiempo que realiza el corazón para bombear la sangre al cuerpo. Se expresa en pulsaciones por minuto en las arterias periféricas y en latidos por minuto (lat/min) para el corazón. La medición del pulso se puede efectuar en distintos puntos, pero lo más habitual es que se lo mida en la muñeca, en el cuello o en el tórax \cite{berne2008berne}. Debido a la importancia que posee la frecuencia cardiaca, existen gran variedad de equipos que se han venido desarrollando a lo largo de la historía.  Willem Einthoven (1860–1927), es el creador reconocido del electrocardiógrafo (ECG), ganador del Premio Nobel en 1924 "por el descubrimiento del mecanismo del electrocardiograma" \cite{rivera2008einthoven, sourkes1967nobel}. El ECG no es solo el más antiguo, de hecho, aún 100 años después de su introducción, junto con el galvanómetro, continua siendo el más usado en los procedimientos cardiovasculares. No es invasivo, simple para registrar, altamente reproducible y se puede aplicar en serie. El equipo y el costo del registro son mínimos \cite{fisch2000centennial}.  

## Presión sanguínea  Es la tensión ejercida por la sangre sobre las paredes de los vasos sanguíneos cuando esta pasa a través de ellos, constituye uno de los signos vitales mas importantes. La presión de la sangre disminuye a medida que la sangre se mueve a través de arterias, arteriolas, vasos capilares, y venas; el término presión sanguínea generalmente se refiere a la presión arterial, es decir, la presión ejercida sobre las arterias del sistema circulatorio \cite{braunwald2003primary, machuca2003guia}. La toma de la presión arterial es una de las técnicas que más se realiza a lo largo de la vida de una persona, e igualmente resulta ser una de las técnicas de atención primaria o especializada más habitualmente empleadas, aportando al personal médico un dato imprescindible para saber cómo una persona se encuentra en relación a su supervivencia (generalmente asociado a su función circulatoria), cumpliendo una misión fundamental en la medicina preventiva \cite{salisbury1963blood, braunwald2003primary}. Entre los equipos usados para este fin, se puede encontrar:  1. **Esfigmomanómetro**: también llamado esfingmanómetro o tensiómetro, es un instrumento médico empleado para la medición indirecta de la presión arterial proporcionando, por lo general, la medición en milímetros de mercurio (mmHg o torr) \cite{rela1998fisica}. Existen diversos esfigmomanómetros en la actualidad. Los tradicionales de columna de mercurio, los aneroides (de aguja empujada por resortes interiores, en lugar de la columna de mercurio) y los digitales. Cada uno de estos sistemas posee características propias, siendo los más precisos los de columna de mercurio (desde comienzos del siglo XXI en desuso en Europa). La precisión de los esfigmomanómetros de dial circular depende de su radio; los digitales poseen menos precisión que los de mercurio, pero son automáticos y fáciles de operar \cite{braunwald2003primary, Holubarsch_1999}. 

## Respiración  La respiración es un proceso fisiológico por el cual los organismos vivos toman oxígeno del medio circundante y desprenden dióxido de carbono. El término respiración, utilizado en un contexto médico, se refiere a la respiración externa o sea a la captación de oxígeno y la eliminación de anhídrido carbónico entre el aire del ambiente y la sangre en los capilares pulmonares \cite{parra2004paciente}.  La mecánica pulmonar se describe principalmente por dos movimientos escenciales, la inhalación y la exhalación. La primera, se debe a la contracción y aplanamiento del diafragma (músculo en forma de cúpula que separa el tórax del abdomen) si el abdomen se encuentra relajado, esta contracción hace que este sobresalga hacia el exterior, expandiendo el volumen del cuerpo. El aumento del volumen provoca una caída de la presión en el pecho, que causa la expansión de los pulmones. Cuando el diafragma se relaja, el aire sale en gran parte debido a la elasticidad del pulmón. La exhalación sigue a la relajación de diafragma y los músculos abdominales, pero puede aumentarse por la acción descendente de los músculos abdominales en la caja torácica \cite{parra2004paciente, patton2015anatomy}. Este patrón (inhalación y exhalación) puede variar con el miedo en anticipación a la necesidad, y así mismo, con la ansiedad. También se ve afectada por la pérdida de elasticidad pulmonar debido a la edad o a una enfermedad pulmonar, de la expansión abdominal por la obesidad, o de la capacidad muscular para resistir la expansión o para estirar la caja torácica hacia abajo \cite{patton2015anatomy}. Entre los equipos usados para este fin, se puede encontrar:  

## Actividad cerebral  Las diferentes investigaciones muestras que el cerebro produce impulsos eléctricos que viajan a través de las neuronas. Estos impulsos eléctricos producen ritmos que son conocidos como ondas cerebrales. Los impulsos eléctricos son información que viaja de neurona a neurona haciendo uso de cientos de miles de ellas para lograr transportarse y ejecutar una función determinada **(ref)**. La actividad de las ondas cerebrales puede ser observada a través de la electroencefalografía (EEG) o la Resonancia Magnética Funcional (fMRI).  La electroencefalografía (EEG) es una tecnología no invasiva y silenciosa que a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo puede registrar las diferencias de potencial que producen miles de neuronas de tal forma que se puede tener una idea de que zonas del cerebro están produciendo mayor actividad (Berne 2008, Benito 2011, Miranda 2015). En cuanto a su cobertura de imágen, posee un rango de detección mayor que el fMRI, pero con resolución espacial limitada, aún así no ofrece datos de las partes profundas del cerebro. La técnica posee costos menores a las otras herramientas neuroloógicas y permite movilidad e interacción con el medio. Desafortunadamente, posee muchas conexiones (cables) lo cual podría dificultad la movilidad del usuario (Benito 2011, Davidson 1990). 

## Polígrafo  A pesar de que se desconoce el creador del polígrafo parece que su utilización para fines científicos, comenzó en 1895 con el italiano Cesare Lombroso, quien estudió la relación entre los cambios en el sistema cardiovascular y la reacción del cuerpo con la mentira. Para esto utilizó los parámetros de ritmo cardíaco y presión sanguínea. Posteriormente, en 1902, James Mackenzie (cardiólogo), inventó un sistema eléctrico para medir al mismo tiempo la presión arterial y el pulso yugular, al que llamó polígrafo. Aún así, fue Leonard Keeler, del Departamento de Policía de Berkeley (California, EE.UU.) quién en 1938 contribuyó de manera destacable a la creación del polígrafo moderno, fabricando un modelo compacto denominado _Keeler Compact Polygraph_, polígrafo de tres canales que imprimía los resultados en papel, es así como muchos consideran que fue Keeler el inventor del polígrafo \cite{widacki2015discoverers, anta2012deteccion}.  Los polígrafos a menudo se utilizan como detectores de mentiras, porque la frecuencia cardíaca, la frecuencia respiratoria, la presión arterial y la sudoración, poseen un significado autónomo que no se pueden modificar de manera consciente \cite{pflanzer2013galvanic, dashboardgalvanic}, aún así, no se les puede denominar por completo "detector de mentiras", dado que este solo mide las alteraciones fisiológicas en las personas; en concreto, cuatro \cite{anta2012deteccion}: