Estudio de movimientos oculares de geólogos en el campo

Hace unos años vi por la tele un reportaje sobre un estudio que estaban haciendo unos psicólogos sobre la percepción que tiene la gente de ciertas escenas cotidianas. No recuerdo qué programa era, pero me acuerdo que estudiaban los movimientos de los ojos por medio de un sistema de cámaras y un programa informático que registraba esos movimientos. De esta manera, los que hacían el estudio podían saber hacia dónde miraban los sujetos en cada situación planteada y eso les daba información sobre los detalles que condicionan nuestra percepción de las cosas.

Era uno de estos días anómalos que estás en casa cuando no sueles, y haciendo zapping compruebas que no ponen nada, y dejas La2 por ver algo. Yo estaba como mirando a través de la pantalla, con desidia, pero ese reportaje me encendió una lucecita: ¿y si en vez de escenas de teatro y sujetos aleatorios utilizase imágenes geológicas y estudiantes de geología? Tal vez así podría obtener la respuesta a una de las preguntas que me atormentan como profesor: ¿Qué ven los alumnos por el microscopio cuando les digo: mira y verás un cristal de andalucita? O ese afloramiento, o este diagrama, o este mapa.

Hice algunas averiguaciones y me enteré de que en psicología cognitiva usaban mucho esa técnica, que se llama registro de movimientos oculares (o eye tracking, en inglés). Se aplica sobre todo en lo que más pasta da: estudios de mercado (mirad este reportaje, por ejemplo): pones a un fulano delante de un montón de productos, estudias cuál le llama más la atención y luego haces tú uno igual para vender más. Como la escena esa de Minority Report, donde va Tom Cruise andando y le asaltan anuncios personalizados. O las fallidas Google Glasses. Lo que viene siendo un futuro de control mental corporativo.

Dejé el tema un poco de lado, hasta que me encontré con una entrada, que ya no existe (estaba originalmente aquí), que os traduzco a continuación algo libremente (los comentarios míos van subrayados y en cursiva) y, por supuesto, con permiso del autor, Darren Wilkinson, un joven geólogo de la Universidad de Edimburgo (cuna de la Geología moderna). Ver un estudio ya hecho sobre algo que había pensado como por casualidad hacía unas pocas semanas, y con ese despliegue de medios, me pareció casi un milagro.

A partir de aquí es la entrada de Darren:

Resumen: La historia de la investigación del movimiento ocular se remonta al menos a 1794, cuando el abuelo de Charles Darwin, Erasmus Darwin, publicó “Zoonomia” que incluía descripciones de movimientos oculares involuntarios. Durante los siguientes 200 años, la investigación del movimiento ocular estuvo confinada en el laboratorio. Esta situación cambió cuando Michael Land construyó, en la Universidad de Sussex, el primer medidor portátil de los movimientos oculares, y publicó un trascendental estudio titulado: “Where we look when we steer“. Inspirados por el trabajo de Land, un grupo de científicos cognitivos, informáticos, ingenieros y geólogos ha estado trabajando para avanzar en el conocimiento sobre cómo nosotros usamos realmente la visión en el mundo real. He tenido la suerte de participar en este experimento revolucionario a principios de este año (2013), y quería compartir la experiencia con la comunidad geológica (y yo también, aunque no haya participado en el experimento). En esta entrada os daré un breve resumen del proyecto en el que estuve involucrado y las cosas que aprendí que pueden realmente ayudarte a ser un mejor geólogo de campo.

Fig 1
Fig.1 ¿Cómo miramos una escena?

La mayoría de los animales no contemplan simplemente una escena; sencillamente no tenemos los recursos suficientes para asimilar todas y cada una de las cosas que tenemos delante. Al contrario, nuestros cerebros han desarrollado un ingenioso engaño por el que apuntamos a los aspectos importantes de nuestro campo de visión y construimos una imagen en nuestra mente a partir de esas áreas seleccionadas. De esta manera, el ancho de banda y el poder de procesamiento de nuestro circuito ojo-cerebro solo necesita lidiar con una pequeña porción de la imagen al mismo tiempo, y se puede hacer un montón de interpolación en el cerebro. Esto se puede ilustrar con la siguiente imagen:

Fig 2
Fig.2 Al contrario que los pájaros, la mayoría de los animales construye una imagen del campo de visión que tienen ante ellos apuntado a zonas importantes de manera secuencial.

La Figura 2a muestra como parecería un campo de visión en nuestro cerebro antes de que se haga fijación visual alguna. Usando nuestro limitado entendimiento de esta nueva escena, nuestro cerebro puede entonces apuntar a zonas clave del campo de visión (Figs. 2b, c) para un estudio más detallado. Entonces tienen lugar fijaciones visuales de diferente duración y orden de adquisición, permitiendo a nuestro cerebro, en tiempo real, desarrollar un mejor entendimiento de lo que está frente a nuestros ojos. Este proceso continúa y continúa durante todo el tiempo que miramos la escena.

Se ha demostrado que este proceso depende fuertemente de cada uno. La manera específica en que deconstruimos la escena depende de un gran número de factores que incluyen género, inteligencia, familiaridad con los alrededores, experiencia con la escena, estado de ánimo (distracción, cansancio); básicamente, cualquier factor medioambiental que pueda afectar al cerebro puede cambiar la manera en que nuestro cerebro y ojos abordan la investigación de la escena. Podríamos, por tanto, usar los movimientos oculares para ver cómo diferentes tipos de personas observan la misma escena. Para hacer esto, el programa informático de movimientos oculares debe recoger la siguiente información:

  • Puntos de fijación
    • Localización, duración, secuencia, tipos sacádicos
  • Dilatación/contracción de la pupila
  • Parpadeos

Por esta razón, la tecnología de movimientos oculares en investigación cognitiva es una poderosa herramienta que puede usarse para acceder al cerebro. Estos son algunos ejemplos de aplicaciones comunes de los movimientos oculares:

  • Aplicaciones comerciales
    • Diseño de interfaz de usuario
    • Mercadotecnia y emplazamiento de productos
    • Targeted marketing
  • Investigación en primates/infantes/adultos/mayores
  • Seguridad
    • Detección de fatiga
    • Detección de concentración
  • Entrenamiento deportivo
    • Deportes de motor
    • Deportes de pelota
  • Accesibilidad
    • Herramientas de comunicación para discapacitados
    • Métodos avanzados para la interacción ordenador-humano
  • Médico
    • Cirugía ocular por láser
    • fMRI, MEG, EEG

El estudio de los movimientos oculares es de especial interés en el sector comercial. Resulta interesante el hecho de que las aplicaciones comerciales aprovechan la conexión entre cerebro y ojos. Así por ejemplo, se puede demostrar científicamente porqué los anuncios colocados en la parte superior de los resultados de una búsqueda de Google deben ser los más caros.

Fig 3
Fig. 3 Mapa de fijaciones de una página de resultados de búsqueda de Google.

Pero todo esto, ¿qué tiene que ver con la geología? Bueno, los geólogos somos solo una de la multitud de comunidades a las que va dirigido este nuevo tipo de estudios. Como se dijo en el resumen, la tecnología de medición de los movimientos oculares solo recientemente se ha vuelto lo suficientemente móvil para salir del laboratorio y adentrarse en el mundo real. Los geólogos tienen que vérselas a menudo con nuevas escenas en el campo y deben usar sus ojos y cerebro para entender realmente qué es exactamente lo que están mirando. Por tanto, llevando a un geólogo principiante y otro profesional al campo y llevando a cabo experimentos de registro de movimientos oculares, podemos tener una idea de las diferencias que existen en ambos casos en la manera de afrontar problemas visuales.

Estudio de geólogos en el campo
Un estudio conjunto entre la Universidad de Rochester y el Instituto Tecnológico de Rochester (RIT) ha sido financiado en los últimos cinco años gracias a una importante beca (dos millones de dólares) de la NSF (National Science Foundation) para investigar a geólogos en el campo. Los investigadores principales (IP) son Robert Jacobs, Jeff Pelz y John Tarduno. Los maravillosos «trazadores portátiles de ojos» fueron desarrollados por Jason Babcock. La investigación ha sido llevada a cabo en varios ambientes, pero la parte en la que yo participé fue una excursión de 10 días por el oeste norteamericano para visitar algunas increíbles localidades geológicas.

Primero, echemos un vistazo a la tecnología que estuve llevando esos 10 días, y cómo funciona:

Mochila: Contiene 1 Apple MacBook Air, que hace las veces de batería de la unidad móvil de registro de movimientos oculares y también contiene el programa de procesado de datos.

Fig 4

Gafas: Contienen una cámara que apunta hacia el frente sobre el ojo derecho y una cámara que apunta hacia el ojo y una luz infrarroja para grabar los movimientos oculares. También teníamos que llevar este enorme sombrero para proteger las cámaras de la luz solar directa.

Fig 5

Red: Todos los dispositivos estaban conectados a una red local, cuyo router era transportado por uno de los IP. El programa permitía que el IP usara su iPhone para tener registro directo de lo que estaba viendo cada participante o de sus ojos. Esto resulta muy útil para realizar ajustes y también para mantener a los participantes mirando a donde deben durante la realización de los experimentos.

Fig 6

Furgonetas: La red llegaba hasta las furgonetas de manera que se podían guardar todos los datos en enormes discos duros. Cada tarde, el personal del RIT se metía en la furgo y procesaba y guardaba todos los datos.

Fig 7

Calibración: Cada vez que nos poníamos las unidades de registro de movimientos oculares, teníamos que realizar una serie de ejercicios de calibración de manera que nuestras fijaciones pudieran colocarse sobre el vídeo de nuestras cámaras frontales. Esto se hacía colocándose a unos metros del punto de calibración (localizado en la parte de atrás de la libreta de uno de los IP) y moviendo la cabeza hacia los lados, mientras manteníamos nuestros ojos fijos en el punto. ¡Como si no pareciésemos ya lo suficientemente estúpidos!

Fig 8

Imágenes Gigapan: Entretanto, otros miembros del equipo técnico tomaban imágenes panorámicas de tipo Gigapan de cada escena sobre las que colocar los datos de los movimientos oculares.

Fig 9

Una típica parada consistía más o menos en estos pasos (como una especie de ejecución en la cuneta):

  1. Al aproximarse al lugar que nos comunicaron por radio, no debíamos mirar a los alrededores.
  2. Salíamos de las furgonetas, nos poníamos las gafas y las calibrábamos.
  3. Alguien entonces nos guiaba al punto de observación mientras nosotros mirábamos hacia abajo.
  4. En el punto de observación, nos hacían una pregunta para que respondiéramos mentalmente; algo así como «¿cuál es la evidencia de que esta es una zona tectónicamente activa?».
  5. Entonces nos ordenaban levantar la vista y analizar la escena en silencio durante un minuto.
  6. Después de terminado ese tiempo, teníamos que responder unas preguntas sobre lo que habíamos observado.
  7. Después de las preguntas, uno de los IP nos daba una guía con la geología explicada.

Los resultados
Desafortunadamente, no me permitieron conocer las conclusiones del estudio durante el viaje ya que arruinaría el experimento. De manera similar, si piensas que alguna vez tendrás la oportunidad de tomar parte en un estudio similar, DEJA DE LEER AHORA. A pesar de todo, los autores me otorgaron el privilegio de acceder a algunas de las conclusiones del estudio antes de acabar el viaje. Lo que me han permitido transmitiros es muy intuitivo, pero puede ayudaros a ti y a tus alumnos a aprender a analizar mejor los lugares de observación.

Por ponerlo de manera simple, los geólogos profesionales al observar un escenario de interés realizan un menor número de fijaciones y estas tienen mayor duración y son más sistemáticas. Esto tiene sentido; su cerebro se enfoca a las partes de un escenario que le van a proporcionar mayor información para resolver el problema que tiene en su mente, es decir, ¿cuál es la historia geológica del afloramiento?

Al contrario, los estudiantes en este experimento hacen montones de fijaciones de poca duración sobre cualquier lugar aleatorio mientras tratan de buscar algo que puedan entender. Aquí tenéis algunas visualizaciones de las diferencias entre estudiantes y expertos.

Fig 10

El afloramiento anterior está en Owens Valley, CA (36.60594N, 118.07511W) y es un escarpe de falla que se originó durante un terremoto en 1872. Tiene casi 15 pies (unos 4.5 metros) de movimiento lateral dextro y 8 pies (casi 2.5 metros) de deslizamiento vertical. Como se puede ver en la imagen anterior, el experto se da cuenta de que se enfrenta a un escarpe de falla reciente. El experto analiza el cambio de pendiente y la presencia de rocas en el escarpe. El novato, sin embargo, no ve ninguna característica significativa en el suelo y mira tanto a las montañas distantes como a las cercanas a ver si encuentra alguna evidencia que le indique el significado de lo que está viendo. La pauta seguida por las fijaciones del novato son caóticas y cortas, y vuelven al mismo sitio en seguida sin ningún motivo, para luego dirigirse a cualquier otro lugar.

Fig 11

El escenario anterior es un valle colgado localizado en el Parque Nacional Yosemite (37.71769N, 119.64846W). Este valle colgado representa el valle de un glaciar tributario que es ahora una salida de agua. El acantilado representa la cara del valle excavado por el valle principal. Este valle principal era más profundo y por eso el valle tributario cuelga. Las fijaciones del experto son muy precisas; mira a la ligera forma en U del valle colgado, reconoce que todavía hay drenaje (reforzando que es un valle pequeño), y también se da cuenta de las escarpadas paredes del valle, probablemente originadas por la actividad glaciar. El novato, en cambio, se distrae con la cascada y su arcoíris, y no es capaz de reconocer ninguna característica significativa en lo que para él es simplemente un acantilado.

Sumario
Me lo pasé muy bien en los Estados Unidos formando parte de este estudio, aprendí nuevas destrezas de campo y fortalecí otras viejas destrezas:

  • Asegúrate de investigar el contexto geológico de la zona. A nosotros no se nos permitió leer ningún antecedente, y eso hace que sea realmente complicado enterarte de algo cuando plantan en un ambiente tectónico/geológico sin avisar.
  • Mantén tus ojos abiertos todo el rato. Incluso cuando conduces de un sitio a otro. Deberías estar recogiendo información todo el tiempo. No ser capaz de mirar alrededor cuando nos llevaban de una parada a otra era muy desconcertante y contribuyó a la dificultad en la interpretación.
  • Ten una pregunta a la que responder en tu mente. Eso da a tu cerebro una guía a la hora de priorizar fijaciones.
  • Asegúrate de que puedes ver bien. Gafas de sol y sombreros mantienen las distracciones lejos de tu vista.
  • NO USES LA LIBRETA NI EL LÁPIZ. Solo mira. Siéntate, mira y piensa. Cuando lo hayas entendido, comienza a dibujar.
  • Cuando ves algo que piensas que pueda ser interesante, introdúcela en tu pregunta inicial: Esto es un matojo… ¿me dan los matojos evidencias de actividad tectónica reciente? No. Pues deja de mirar a los matojos.
  • Relaciona tus paradas con otros recursos útiles, como mapas o imágenes de satélite. En el ejemplo anterior, seguro que es revelador ver el ancho y poco profundo valle encima del acantilado.
  • Si te encuentras a ti mismo mirando hacia todas partes, PARA. Empieza a mirar líneas y cambios de color, es decir, la topografía y los cambios litológicos. ¿Cuáles son las características clave? Haz un listado si fuera necesario, incluso si no entiendes aún su relevancia.

Recuerda que tus ojos no tienen cerebro propio, Son guiados por lo que tú conoces. Si no sabes nada, tus ojos son inútiles.

Fin de la entrada de Darren


La foto de portada está tomada de la cuenta de Flickr de Leszek Leszczynski.

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Un comentario en “Estudio de movimientos oculares de geólogos en el campo”

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