Títol: Fatiga mental al volant: és tan perillós com el consum d’alcohol?
Autora: Marta Álvarez Yustes
Tutor: Vicenta Pastor Castillo
Modalitat: Ciència i tecnologia: Ciències de la Salut
Àrea curricular: Medicina
Centre: C Aura
Localitat: La Canonja

L’Organització mundial de la salut ha detectat que les morts al volant per manca de concentració provocada tant per fatiga com pel consum de substàncies, és una de les primeres causes de mort a nivell mundial. He observat que els joves són molt conscients de la necessitat de no consumir alcohol si han de conduir. L’efecte de les campanyes públiques ha estat notable. No obstant això és freqüent veure joves al volant completament esgotats, fins i tot amb somnolència que els fa perdre la concentració necessària en la conducció, fins i tot sense haver begut. Crec que les campanyes de conscienciació haurien de fer èmfasi en la necessitat de descansar amb la mateixa intensitat que la que es posa a l’alcohol. L’estat mental es pot estudiar mitjançant tècniques indirectes, com ara la realització de tests d’atenció, o directes com ara l’electroencelografia. En aquest estudi he emprat aquestes tècniques per tal de mostrar com la fatiga pot arribar a ser més perillosa que el consum d’alcohol per sobra del límit legal. També he tractat de posar a punt un dispositiu que en detectar un perfil d’ones cerebrals coincident amb un estat de fatiga, faci sonar una alarma.

Objectius:

Comparar els efectes de l’alcohol i la somnolència sobre les ones cerebrals detectades per un electroencefalògraf (EEG) i sobre la capacitat de concentració mesurada per diversos tests. Posar a punt un Brain Computer Inerface (BCI) que permeti determinar quan un conductor entra en somnolència mitjançant la interpretació de l’activitat cerebral captada per un EEG. Estudiar la fiabilitat de l’algoritme “Attentio” (Neurosky) com a descriptor del grau de concentració.

Hipòtesi:

La manca de concentració, mesurada per EEG i tests i  provocada per fatiga mental, pot arribar a ser més perillosa que el consum d’alcohol per la conducció de vehicles.

El procés:

Es provoquen diferents estats mentals en un subjecte experimental. Es realitzen 4 sessions per a cada un dels següents estats: normal, 17, 19 i 21 hores sense son, somnolència postprandial, i una sessió on consumeix cervesa fins a 0,3 i 0,6 g / l d’alcohol en aire mesurats mitjançant alcoholímetre (Yublow CDP). Es prenen 4 mides per sessió dels paràmetres: S.A.R.T. (Sustained Attention to Response Task), TMT (Trail Making Test), temps de reacció i ones cerebrals mesures per electroencefalograma d’un elèctrode col·locat en lòbul frontal (EEG Mindwave NeuroSky) .Es mesura la intensitat de 8 ones cerebrals i la seva potència mitjançant el percentatge de cadascuna sobre el total. Per hackejar les dades primàries de l’EEG es fa servir el programa Openvibe i per a gràfiques Sigwave, tots dos són programari lliure. Es tabulen els resultats en taules Excel.
Es comparen els resultats dels test i de l’EEG dels diferents estats amb la normalitat. S’analitzen els resultats de l’algoritme “attention” (NeuroSky) com a indicador de concentració. S’instal·la un Brain Computer Interface mitjançant una placa Arduino Uno.

^{Ones cerebrals 17 hores sense dormir. Font Pròpia}

Conclusions:

L’atenció visual, els errors de teclejat i el test d’atenció continuada presenten pitjors resultats en els casos de privació de son que en el de consum d’alcohol fins a 0,3 g/l. El temps de reacció és pitjor en consum d’alcohol que en fatiga.

Totes les situacions presenten una disminució en la intensitat de les ones cerebrals. Els estats de fatiga mental presenten un perfil d’ones cerebrals diferent de l’estat de normalitat i d’ingesta d’alcohol, pel que poden detectar-se mitjançant encefalograma. El consum fins a 0,3 g/l d’alcohol permet una major activitat conscient que en la privació de son, mostrant les ones cerebrals una configuració que denota sentits més alerta, més vigília i activitat mental relacionada amb l’exterior amb presa de decisions després d’anàlisis l’entorn com pot ser la conducció. La fatiga crea un estat mental perillós per a la conducció a la vista del perfil d’ones manifestat i del resultat dels test, en certa manera més perillós que 0,3 alcohol encara que menys que 0,6 mg / l alcohol. L’algoritme attention de l’empresa NeuroSky no es mostra eficaç per mostrar diferències en els estats estudiats i la normalitat.

No s’aconsegueix el funcionament correcte del BCI.

Bibliografia:

• Åkerstedt, T., 2004. Ambulatory EEG methods and sleepiness. In: Stanton, N., Hedge, A., Hendrick, H.W., Brookhuis, K.A., Salas, E. (Eds.), Handbook of Ergonomics and Human Factors Methods. Taylor & Francis, London https://www.cpe.ku.ac.th/~jan/ergonomics/HumanFactors.pdf consultat 31 de maig 2016
• Borghini G, Astolfi L, Vecchiato G, Mattia D, Babiloni F, Garcés M,  2012. Measuring neurophysiological signals in aircraft pilots and car drivers for the assessment of mental workload, fatigue and drowsiness. Neurosci Biobehav Rev. 2012.10.003
• Cías A., Aneiros R., Rojas, R. El electroencefalograma y las ondas P300 en las toxicomanías. http://www.sld.cu/libros/libros/libro5/tox5.pdf Consultat el 12 de setembre de 2016
• Cohen H., Porjesz B., Begleiter H. 1993. Ethanol-Induced Alterations in Electroencephalographic Activity in Adult Males Neuropsychopharmacology (1993) 8, 365–370. doi:10.1038/npp.1993.36
• DGT 2007 Europa contra los accidentes. http://www.dgt.es/revista/archivo/pdf/num183-2007-europa.pdf consultat 05/09/2016)
• DGT Dirección General de Tráfico. “El Alcohol y la conducción” Depósito Legal: M-27387-2014 Ed Ministerio del Interior, Madrid 2014
• Gevins A. Chan, S., Sam-Vargas, L. 2012,Towards Measuring Brain Function on Groups of People in the Real World En: http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0044676 consultat 2 de setiembre 2016
• Hornero R., Corralejo R., Álvarez D. 2016 Grupo de Ingeniería Biomédica (GIB). Universidad de Valladolid Brain-Computer Interface (BCI) aplicado al entrenamiento cognitivo y control domótico para prevenir los efectos del envejecimiento http://www.fgcsic.es/lychnos/es_es/articulos/Brain-Computer-Interface-aplicado-al-entrenamiento-cognitivo consultat 25 mayo 2016
• J., Cruz J., Cañón W. 2015  Sistemas de detección de somnolencia en conductores: inicio, desarrollo y futuro Revista Ingeniería y Región. 2015;13(1):159-168
• Javier Mínguez 2016 Tecnología de Interfaz Cerebro – Computador Universidad de Zaragoza. http://webdiis.unizar.es/~jminguez/Sesion001_UJI.pdf consultat 21 mayo de 2016
• Karel A. Brookhuisa,b,∗, Dick deWaardb  2010. Monitoring drivers’ mental workload in driving simulators using physiological measures Accident Analysis and Prevention 42 (2010) 898–903
• McIntosh C, Chick J    2004. Alcohol and the nervous system J Neurol Neurosurg Psychiatry 2004;75:iii16-iii21 doi:10.1136/jnnp.2004.045708
• Morán García Álvareo. 2015. Diseño de interfaces cerebro-máquina controladores mediante registros EEG. Proyecto Final de Carrera. Universidad Autónoma de Madrid
• Pereira F. 2014 Mental Workload, Task Demand and Driving Performance: What Relation? XVIII Congreso Panamericano de Ingeniería de Tránsito, Transporte y Logística (PANAM 2014)
• Smilek, D., Carriere j., Cheyne J. 2010. Failures of sustained attention in life, lab, and brain: Ecological validity of the SART. Europsychologia 48 (2010) 2564-2570
• UNECE. 20715. Statistics of Road traffic Accidents in Europe and North America.En:http://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp6/publications/RAS-2015.pdf Consultado 05/09/2016
• World Health Organization 2012 Top 10 de las causas de muerte http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs310/es/index3.html consultado el 28/08/2016