La actividad electrodérmica (EDA) supone uno de los indicadores ideales a la hora de comprender el sistema nervioso simpático. La detección y el estudio de las respuestas del cuerpo humano a determinados factores externos y sus aplicaciones médicas son un campo de estudio a explorar. Gracias a estos datos y el desarrollo de algoritmos es posible detectar situaciones de estrés o monitorizar enfermedades como la epilepsia. Mientras tanto, de cara al futuro del desarrollo de esta tecnología, ya se están realizando investigaciones para estudiar su posible aplicación en la valoración del riesgo del suicidio o para la detección prematura de síntomas de depresión.
En la actualidad, existen cuestionarios y escalas, incluidas escalas de autoevaluación, que se utilizan para evaluar el riesgo de suicidio. De forma paralela, también se tienen en cuenta factores de riesgo de suicidio (es decir, intentos de suicidio previos, voluntad de suicidio, enfermedades somáticas, etc.). Su aplicación, sin embargo, no ofrece una garantía suficiente para distinguir de forma precisa la gravedad del riesgo de suicidio de cada individuo.
Como ya hemos comentado en anteriores publicaciones, la inclusión de sensores de biopotencial en wearables de muñeca supone un cambio de paradigma en este campo. Los dispositivos son capaces de almacenar y comunicar todo tipo de datos de forma continúa, pudiéndose analizar después a través de inteligencia artificial. La recopilación de las variables de EDA, ECG, frecuencia respiratoria o temperatura a través de estos dispositivos supone de una gran utilidad clínica. Muchas empresas, como Samsung, ya han comenzado a incluir medidores de EDA en sus dispositivos.
Estudio de Actividad electrodérmica (EDA)
La relevancia de la EDA para el estudio de la psiquiatría comenzó a obtener relevancia a partir del año 1972 y con el paso de los años, su valor ha cobrado una mayor importancia gracias a la facilidad de medir de forma aun más precisa esta variable. Junto a la EDA, se monitoriza el electrocardiograma (ECG) y la frecuencia respiratoria para encontrar indicadores de reactividad emocional que puedan estar relacionados con factores del suicidio.
Los órganos están conectados al sistema nervioso simpático, que se ocupa de preparar al cuerpo para situaciones de estrés, y al sistema nervioso parasimpático, que se encarga de frenar la actividad corporal y metabólica para preparar al cuerpo para periodos de descanso y tranquilidad. La piel es la excepción a la afirmación anterior, ya que las glándulas sudoríparas y los vasos sanguíneos están inervados en exclusiva al sistema nervioso simpático. La señal de actividad electrodérmica (EDA) es una manifestación eléctrica de la inervación simpática de las glándulas sudoríparas [1].
La EDA se puede medir a través de los datos de la conductividad de la piel ya que la conductividad de la piel es directamente proporcional a la secreción de sudor [2]. Esto hace los valores de conductividad de la piel sea una medida ideal de la activación del sistema nervioso simpático.
Habituación normal ideal e hiporreactividad electrodérmica en relación con la presentación de estímulos no significativos repetidamente idénticos. Fuente: [19]
En la señal EDA aparecen cambios drásticos o picos que están asociados a una reacción frente a un estímulo, son llamados respuesta de la conductancia de la piel (SCR).
La EDA y el SCR se miden en las mismas unidades, típicamente, microsiemens (µS). El espectro de la señal EDA está en el rango de 0.045-0.15Hz, aunque puede aumentar hasta los 0.37Hz durante el ejercicio intenso [3][4]. Los parámetros que definen el SCR son [5]:
- Latencia, es decir, el pico del SCR aparece entre 1 y 5s después el estímulo que lo provoca [6].
- Amplitud; para que una variación en la señal EDA sea considerada SCR la amplitud debe ser como mínimo 0.05µS o 0.04µS.
- Tiempo de recuperación.
Figura 1. A la izquierda, SCR ideal, con los parámetros típicos. Fuente [20]. A la derecha, señal EDA descompuesta en las componentes tónica y fásica. Fuente [15].
El nivel de conductancia de la piel (SCL) se refiere a la media de la conductancia obtenida de la componente tónica de la señal EDA y es una medida de los cambios lentos y suaves de la señal EDA a lo largo del tiempo de medida. Las respuestas de la conductividad de la piel no específicas (NSSCRs) son el número de SCRs durante un período de tiempo no asociadas a ningún evento en especial, son fluctuaciones espontáneas [5].
Aplicaciones clínicas
La relación de la señal EDA con el sistema nervioso simpático, hace que su análisis sea de gran utilidad no solo en el ámbito de la medicina, sino también en psicología. En la referencia [1] se realiza una revisión extensa de las aplicaciones de la medida de EDA. A continuación, se nombran algunas de ellas, donde se han utilizado wearables para obtener los datos:
- Medida del estrés de una persona. Por ejemplo: en el ámbito de trabajo [43], en el período previo a una cirugía [7], en personas mayores [8] o personas con demencia [9].
- Monitorización de personas con epilepsia [9], incluyendo el análisis de la gravedad de los ataques de convulsiones [9][10][11].
- Identificación y clasificación con emociones [12][13].
- Detección del consumo de drogas en tiempo real [14].
- Evaluación la percepción del riesgo de trabajadores [15].
Solución propuesta por Intelligent Data
Dentro del sector de Wearables, en Intelligent Data ya estamos trabajando en el desarrollo de una solución innovadora para el mercado. Nos encontramos desarrollando dispositivos adaptados para su uso en entornos sociosanitarios con medidores de Actividad electrodérmica (EDA) incorporados. Junto a otros medidores de constantes vitales, como EDA, ECG, frecuencia respiratoria o temperatura, buscamos crear dispositivos capaces de identificar rutinas y facilitar su labor al sector sanitario.
De forma paralela estamos trabajando en el desarrollo de algoritmos para calcular posibles riesgos en la salud de los pacientes:
- Evolución de la salud, con especial énfasis en el deterioro de la salud y/o empeoramiento de personas de edad avanzada y/ o afectadas por enfermedades crónicas.
- Predicción y prevención de infecciones.
Entre nuestras soluciones actuales destacamos ID Vita, un dispositivo Smartwatch con los últimos avances y un software totalmente adaptado a las necesidades de teleasistencia de residencias, hospitales u otras actividades. Siendo la medida del EDA una característica opcional bajo demanda del dispositivo.
Relación con la detección de depresión y prevención del suicidio
En la actualidad, se están realizando diversos estudios relacionadas con el suicidio y depresión, mediante los datos obtenidos a través del EDA. Concretamente, destacamos un estudio realizado en el Centro Médico de Samsung en Corea entre diciembre de 2015 y octubre de 2016. Durante el mismo, participaron 30 pacientes con trastorno depresivo mayor (MDD, por sus siglas en inglés) y 37 pacientes sanos. Todos los participantes fueron diagnosticados por psiquiatras especializados usando el criterio del Manual diagnóstico y estadístico de los trastornos mentales-IV (DSM-IV).
Este estudio demostró, a través de experimentos de prueba de principios, que las señales EDA pueden ser usadas como biomarcadores para el trastorno depresivo mayor. Los pacientes con MDD y los pacientes sanos fueron clasificados con un 74% de fiabilidad utilizando un algoritmo basado en árboles de decisión.
El estudio fue diseñado específicamente para probar la viabilidad de una clasificación basada en EDA de pacientes con MDD. En primer lugar, para aumentar la discriminación, se midió la EDA mientras los sujetos realizaban tareas de relajación e inducción de estrés. En segundo lugar, además de extraer características EDA de cada fase, también se realizó el cálculo de características diferenciales que representaban diferencias en EDA entre dos fases distintas. De esta forma, la selección de características realizada usando SVM-RFE reveló que los indicadores diferenciales de EDA y los indicadores medidos durante las tareas de estrés y relajación fueron muy útiles para la discriminación. Finalmente, estos hallazgos sugieren que el método de aprendizaje automático propuesto y empleado aquí, que da cuenta de múltiples alteraciones en la EDA, ofrece un gran potencial como marcador objetivo del MDD que, en última instancia, puede mejorar el diagnóstico y el tratamiento del paciente.
Test de EDOR
Uno de los principales estudios sobre la eficacia de la EDA a la hora de estudiar su relación con la depresión y el riesgo de suicidio es el Test de EDOR. La prueba EDOR mide la respuesta de orientación. Un proceso desarrollado y modificado durante años por Lars Håkan Thorell en el curso de sus estudios realizados en la Universidad de Linköping. En 2014, sobre esta base, la empresa Emotra creó un sistema EDOR estandarizado. Un método de diagnóstico para examinar pacientes con depresión y medir su reactividad eléctrica. Con el fin de evaluar en última instancia la eficacia de esta herramienta para identificar a las personas con un riesgo particular de comportamiento suicida, Emotra inició estudios clínicos multicéntricos europeos sobre la relación de la EDA con las tendencias suicidas en pacientes que padecen trastornos afectivos. Hasta el momento, han participado en estas pruebas más de 1573 personas.
Test de EDOR. Fuente: [19]
Durante la prueba EDOR, se colocan dos dedos sobre electrodos de oro y se pasa una corriente continua de 0,5 V a través de la epidermis de acuerdo con los estándares. De forma paralela, un tono moderadamente fuerte se presenta a través de unos auriculares de vez en cuando durante la prueba. Las respuestas electrodérmicas a los estímulos representan un aumento en la conductancia debido al mayor número de conductos sudoríparos llenos que actúan como conductores a través de la epidermis eléctricamente altamente resistente. La prueba EDOR examina la tasa de habituación relacionada con los estímulos auditivos neutros y repetidos. EDOR es un acrónimo que fue acuñado combinando expresiones “ElectroDermal” (ED) y “Orienting Response” (OR). Se utiliza para identificar un sistema EDA extremadamente hiperactivo y extremadamente hiporreactivo. Las respuestas EDA medidas en la prueba son involuntarias y no pueden activarse intencionalmente, por lo que es imposible falsificar el resultado de la prueba, lo cual es una ventaja adicional de este método.
Conclusiones
En definitiva, el estudio de los indicadores de actividad electrodérmica (EDA) supone un campo en constante estudio por sus potenciales beneficios. La información ofrecida por wearables y otros sistemas de medición suponen una nueva capa de detalle para el estudio clínico de los hábitos y rutinas de las personas. Gracias a estos datos, junto a otros biomarcadores, es posible obtener nuevos indicadores que permitan detectar de forma preventiva el riesgo de sufrir un ataque epiléptico o de valorar el aumento o disminución del riesgo de suicidio de pacientes.