El estudio, publicado en la revista 'Science Advances', muestra cómo el dispositivo adherido al pecho mide en tiempo real el nivel de estrés
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El polígrafo, conocido como un "detector de mentiras" en series policiacas o en programas de televisión, en realidad no detecta engaños, sino que mide las respuestas del cuerpo al estrés, que puede desencadenarse por muchos factores además del engaño.
Ahora, un grupo de ingenieros de la Universidad Northwestern (Estados Unidos) apuesta por su uso en la medicina. Han desarrollado un pequeño polígrafo inalámbrico, que no está diseñado para confirmar la veracidad de un testimonio en una sala de interrogatorios, sino para detectar el estrés oculto.
Es algo más grande que una moneda, tiene un peso inferior a 8 gramos (equivalente a ocho clips) y se adhiere al pecho para medir simultáneamente la actividad cardíaca, los patrones respiratorios, la sudoración, el flujo sanguíneo y la temperatura. El conjunto de estas señales pueden ayudar a los expertos a tener una visión integral en tiempo real del nivel de estrés y del posible malestar en los pacientes.
El estudio se ha publicado este miércoles en la revista Science Advances. Sus desarrolladores destacan su posible uso también para bebés y personas de edad avanzada que pueden ser incapaces de comunicarse.
Además, señalan su utilidad para diagnosticar trastornos del sueño sin necesidad de equipos de laboratorio engorrosos, controlar la salud mental a lo largo del tiempo e incluso detectar señales de alerta temprana de complicaciones médicas.
Cómo el estrés afecta silenciosamente a la salud
"A veces, el cuerpo manifiesta signos de estrés antes de que la persona sea consciente de ello", afirmó John A. Rogers, profesor titular de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Ingeniería Biomédica y Neurocirugía en Northwestern y coautor del estudio junto a Debra E. Weese-Mayer, profesora titular de Medicina Autonómica Pediátrica de la Universidad Sungkyunkwan en Corea. "Aunque las personas no se den cuenta de la presión a la que están sometidas, el estrés afecta silenciosamente su salud".
Rogers, que cuenta con renombre mundial en bioelectrónica, subraya que este estrés prolongado puede tener consecuencias adversas, especialmente para las mujeres embarazadas, los niños y los pacientes en estado crítico.
"La capacidad de monitorizar el estrés mediante mediciones cuantitativas podría permitir a las personas tomar medidas para aliviarlo, con beneficios directos para su salud. Es importante destacar que nuestro objetivo era diseñar un dispositivo, conceptualmente similar a un polígrafo, que funcionara basándose en las respuestas biofísicas del cuerpo, sin necesidad de acceder a biomarcadores químicos presentes en los fluidos corporales", añade el experto.
Este dispositivo puede funcionar de manera continua durante más de 24 horas, "lo que ayuda a cuantificar cuánto tiempo y con qué intensidad se encuentra una persona estresada cada día", explicó Weese-Mayer. "La ventaja del dispositivo es que tanto las personas como los profesionales sanitarios pueden ahora identificar el estrés y monitorizar objetivamente la eficacia de las intervenciones para reducirlo y restablecer un equilibrio saludable, de una forma totalmente no invasiva".
Una voz para los vulnerables
Este polígrafo nace de una petición de los pediatras del Hospital Infantil Ann & Robert H. Lurie de Chicago. El equipo de Rogers ha creado a lo largo de los años diferentes dispositivos electrónicos inalámbricos y portátiles para bebés y niños, que permiten monitorizar las constantes vitales, controlar enfermedades , tratar afecciones congénitas y diagnosticar patologías.
Ahora, los pediatras necesitaban uno que no fuese invasivo y que los bebés lo pudieran llevar puesto sin que les moleste para monitorizar continuamente sus niveles de estrés durante su estancia en el hospital. Rogers y su equipo encontraron inspiración en un lugar inesperado: los polígrafos.
Actualmente detectar el estrés en un bebé suele depender de sus padres o cuidadores que pueden ver y oír —llanto, expresiones faciales y movimientos—, además de los signos vitales básicos. Pero estas señales pueden ser sutiles, inconsistentes o incluso estar completamente ausentes.
"El estrés suele evaluarse mediante cuestionarios y valoraciones de enfermería que incluyen aspectos como el tono y el volumen del llanto", explicó Rogers. "Obviamente, los bebés no pueden describir su propio nivel de dolor. Por lo tanto, a diferencia de los adultos, determinar el estrés en los bebés puede ser increíblemente difícil. Queríamos eliminar la subjetividad de estas valoraciones".
Un dispositivo ligero con varios sensores
Normalmente los polígrafos son voluminosos, cuentan con una red compleja de sensores y cables, sin embargo, el equipo de Rogers ha conseguido capturar esas mismas señales fisiológicas —y algunas más— de una forma más completa, totalmente integrada y portátil.
Para detectar el estrés oculto el dispositivo cuenta con sensores diminutos que registran continuamente múltiples señales fisiológicas. Un sensor de movimiento integrado y un micrófono en miniatura capturan sutiles señales mecánicas y acústicas del corazón y los pulmones. Otros detectan la temperatura de la piel y el flujo de calor asociado con la circulación sanguínea superficial. Y un tercer sensor mide los cambios en la conductividad eléctrica de la piel causados por la actividad de las glándulas sudoríparas, un indicador bien conocido de estrés.
"Medir el estrés es una tarea compleja porque es multidimensional", afirmó Rogers. "No es posible determinar el estrés de forma fiable midiendo solo uno, dos, ni siquiera tres o cuatro parámetros. Se requiere un amplio conjunto de factores. Por ello, integramos tantos sensores de procesos fisiológicos como pudimos en esta plataforma, manteniendo un tamaño compacto y una construcción ligera, y evitando la necesidad de acceder a fluidos biológicos".
Los datos recogidos se transmiten a un teléfono, reloj inteligente o tableta, donde algoritmos de aprendizaje automático analizan patrones asociados al estrés en tiempo real.
Resultados en escenarios realistas
El equipo de desarrolladores lo ha probado en diferentes escenarios, incluyendo experimentos controlados y entornos reales. Durante las pruebas simuladas de detector de mentiras, el dispositivo portátil capturó con precisión las respuestas de estrés provocadas por preguntas delicadas y sus mediciones coincidieron casi a la perfección con las de los sistemas poligráficos comerciales.
En pruebas cognitivas, como la comprensión del habla en entornos ruidosos, el dispositivo detectó un claro aumento de las señales relacionadas con el estrés a medida que aumentaba la dificultad de las tareas. Los resultados coincidieron con mediciones simultáneas e independientes de la dilatación pupilar, un método común para determinar el estrés.
En otro experimento, los participantes sumergieron sus manos en agua helada, y el sistema registró cambios coordinados en la actividad cardíaca, los patrones respiratorios, la sudoración y la temperatura. En estudios pediátricos sobre el sueño, el dispositivo portátil identificó eventos clínicos clave, como irregularidades respiratorias y despertares nocturnos, con una precisión comparable a la de las pruebas de sueño hospitalarias, pero con muchas menos interrupciones.
Finalmente, durante las sesiones de entrenamiento en urgencias con estudiantes de medicina, el dispositivo reveló que aquellos con un nivel más intenso de estrés tendían a tener un peor desempeño.
"En definitiva, el dispositivo podría enviar una alerta al usuario o a su cuidador cuando los niveles de estrés alcancen un cierto límite", explicó Rogers. "Muchas personas quizás no sean plenamente conscientes del nivel de estrés al que están sometidas y tal vez no se den cuenta de que está afectando su rendimiento".
Los próximos pasos
Pretenden llevar su tecnología más allá de los estudios de validación y extender su uso clínico. Los próximos pasos incluirán probar el dispositivo en grupos de pacientes más grandes, perfeccionar su capacidad para personalizar la detección del estrés e integrarlo en sistemas de monitorización hospitalarios y domiciliarios para proporcionar información continua y en tiempo real sobre la salud del paciente.
Rogers también está explorando la posibilidad de incorporar aún más sensores al dispositivo, incluyendo la capacidad de medir la actividad cerebral. Añadir capacidades de electroencefalograma (EEG) permitiría que el dispositivo fuera más allá de medir la respuesta corporal al estrés, capturando cómo el cerebro percibe dicho estrés. Esto podría acercar a los científicos a distinguir el estrés del dolor —incluso en el entorno doméstico— y a comprender cómo se experimenta en el contexto de los biomarcadores de estrés registrados simultáneamente.
"Vivimos tiempos estresantes, sin medidas suficientes para detectar el estrés de forma proactiva", afirmó Weese-Mayer. "Al identificar el estrés —ya sea ambiental o inducido por enfermedades— con antelación, podemos intervenir antes de que sus efectos sean irreversibles".