Carga de trabajo mental versus física

El concepto de carga de trabajo mental (MWL, por sus siglas en inglés) se ha vuelto cada vez más importante debido a que las modernas tecnologías computarizadas y semiautomáticas pueden imponer requisitos severos a las capacidades mentales o de procesamiento de información de las personas, tanto en tareas administrativas como de fabricación. Así, especialmente para los dominios del análisis de puestos, la evaluación de los requisitos del puesto y el diseño del puesto, la conceptualización de la carga de trabajo mental se ha vuelto aún más importante que la carga de trabajo física tradicional.

Definiciones de carga de trabajo mental

No existe una definición acordada de carga de trabajo mental. La razón principal es que hay al menos dos enfoques y definiciones teóricamente bien fundamentados: (1) MWL visto en términos de los requisitos de la tarea como una variable externa e independiente con la que los sujetos que trabajan tienen que hacer frente de manera más o menos eficiente, y (2) MWL como se define en términos de una interacción entre los requisitos de la tarea y las capacidades o recursos humanos (Hancock y Chignell 1986; Welford 1986; Wieland-Eckelmann 1992).

Aunque surgen de diferentes contextos, ambos enfoques ofrecen contribuciones necesarias y bien fundadas a diferentes problemas.

El requisitos recursos interacción Este enfoque se desarrolló en el contexto de las teorías de ajuste/desajuste de la personalidad y el entorno, que intentan explicar las diferentes respuestas interindividuales a condiciones y requisitos físicos y psicosociales idénticos. Por lo tanto, este enfoque puede explicar las diferencias individuales en los patrones de respuestas subjetivas a los requisitos y condiciones de carga, por ejemplo, en términos de fatiga, monotonía, aversión afectiva, agotamiento o enfermedades (Gopher y Donchin 1986; Hancock y Meshkati 1988).

El requisitos de la tarea El enfoque se desarrolló dentro de aquellas partes de la psicología y la ergonomía ocupacional que se dedican predominantemente al diseño de tareas, especialmente en el diseño de tareas futuras nuevas y no probadas, o las llamadas diseño prospectivo de tareas. El trasfondo aquí es el concepto de tensión-deformación. Los requisitos de la tarea constituyen el estrés y los sujetos que trabajan tratan de adaptarse o hacer frente a las demandas tanto como lo harían con otras formas de estrés (Hancock y Chignell 1986). Este enfoque de requisitos de tareas intenta responder a la pregunta de cómo diseñar tareas con anticipación para optimizar su impacto posterior en los empleados, a menudo aún desconocidos, que realizarán estas tareas futuras.

Hay al menos algunas características comunes de ambas conceptualizaciones de MWL.

1. MWL describe principalmente los aspectos de entrada de las tareas, es decir, los requisitos y demandas de las tareas sobre los empleados, que podrían usarse para pronosticar el resultado de la tarea.
2. Los aspectos mentales de MWL se conceptualizan en términos de procesamiento de información. El procesamiento de la información incluye tanto aspectos cognitivos como motivacionales/volitivos y emocionales, ya que las personas siempre evaluarán las demandas a las que tienen que hacer frente y, por lo tanto, autorregularán su esfuerzo de procesamiento.
3. El procesamiento de información integra procesos mentales, representaciones (por ejemplo, conocimiento o modelos mentales de una máquina) y estados (por ejemplo, estados de conciencia, grados de activación y, menos formalmente, estado de ánimo).
4. MWL es una característica multidimensional de los requisitos de la tarea, ya que cada tarea varía en un par de dimensiones interrelacionadas pero distintas que deben tratarse por separado en el diseño de la tarea.
5. MWL tendrá un impacto multidimensional que al menos determinará (a) el comportamiento, por ejemplo, las estrategias y el desempeño resultante, (b) el bienestar percibido subjetivo a corto plazo con consecuencias para la salud a largo plazo, y (c ) procesos psicofisiológicos, por ejemplo, alteraciones de la presión arterial en el trabajo, que pueden convertirse en efectos a largo plazo de tipo positivo (promoviendo, por ejemplo, la mejora de la forma física) o de tipo negativo (que implican deficiencias o mala salud).
6. Desde el punto de vista del diseño de tareas, el MWL no debe minimizarse, como sería necesario en el caso de la contaminación del aire cancerígena, sino optimizarse. La razón es que los requisitos de tareas mentales exigentes son inevitables para el bienestar, la promoción de la salud y la calificación, ya que ofrecen los impulsos de activación necesarios, los requisitos previos de aptitud física y las opciones de aprendizaje/entrenamiento. Por el contrario, el incumplimiento de las demandas puede dar lugar a la desactivación, la pérdida de la aptitud física, la descalificación y el deterioro de la llamada motivación intrínseca (dependiente del contenido de la tarea). Los hallazgos en esta área condujeron a la técnica del diseño de tareas que promueven la salud y la personalidad (Hacker 1986).
7. Por lo tanto, MWL, en cualquier caso, debe tratarse en el análisis de tareas, la evaluación de requisitos de tareas, así como en el diseño de tareas correctivas y prospectivas.

Enfoques teóricos: enfoques de requisitos y recursos

Desde el punto de vista del ajuste persona-entorno, la MWL y sus consecuencias pueden clasificarse aproximadamente, como se muestra en la figura 1, en subcarga, carga de ajuste adecuado y sobrecarga. Esta categorización resulta de las relaciones entre los requisitos de la tarea y las capacidades o recursos mentales. Los requisitos de la tarea pueden exceder, encajar o no ser satisfechos por los recursos. Ambos tipos de inadaptación pueden resultar de modos cuantitativos o cualitativos de inadaptación y tendrán consecuencias cualitativamente diferentes, pero en cualquier caso negativas (ver figura 1).

Figura 1. Tipos y consecuencias de las relaciones entre requisitos y recursos

Algunas teorías intentan definir MWL a partir del lado de los recursos o la capacidad de los requisitos, es decir, las relaciones de recursos. Estas teorías de recursos pueden subdividirse en teorías de volumen de recursos y de asignación de recursos (Wieland-Eckelmann 1992). La cantidad de capacidad disponible puede provenir de una sola fuente (soltero teorías de los recursos) que determina el procesamiento. La disponibilidad de este recurso varía con la excitación (Kahneman 1973). Moderno múltiples Las teorías de recursos suponen un conjunto de recursos de procesamiento relativamente independientes. Por lo tanto, el rendimiento dependerá de la condición de si se requiere el mismo recurso o diferentes recursos de forma simultánea y concurrente. Los diferentes recursos son, por ejemplo, recursos de codificación, procesamiento o respuesta (Gopher y Donchin 1986; Welford 1986). El problema más crítico para este tipo de teorías es la identificación confiable de una o más capacidades bien definidas para operaciones de procesamiento cualitativamente diferentes.

Las teorías de asignación de recursos suponen un procesamiento cualitativamente cambiante en función de estrategias variables. Dependiendo de las estrategias, se pueden aplicar diferentes procesos mentales y representaciones para la realización de tareas. Por lo tanto, no el volumen de recursos estables sino las estrategias de asignación flexible se convierten en el punto clave de interés. Una vez más, sin embargo, quedan por responder preguntas esenciales, especialmente en lo que respecta a los métodos de diagnóstico de las estrategias.

Evaluación de MWL: utilizando enfoques de requisitos y recursos

Una medición estricta de MWL en la actualidad sería imposible ya que se carece de unidades de medida bien definidas. Pero, sin duda, la conceptualización y los instrumentos para una evaluación deben cumplir con los criterios generales de calidad de los enfoques de diagnóstico, que tienen objetividad, confiabilidad, validez y utilidad. Sin embargo, a partir de ahora, solo se sabe un poco sobre la calidad general de las técnicas o instrumentos propuestos.

Hay un número considerable de razones que explican las dificultades que subsisten para evaluar el MWL de acuerdo con los enfoques de requisitos y recursos (O'Donnell y Eggemeier 1986). Un intento de evaluación de MWL tiene que hacer frente a preguntas como las siguientes: ¿la tarea es intencionada, siguiendo objetivos autoestablecidos, o está dirigida con referencia a un orden definido externamente? ¿Qué tipo de capacidades (procesamiento intelectual consciente, aplicación de conocimiento tácito, etc.) se requieren y se recurre a ellas de manera simultánea o secuencial? ¿Hay diferentes estrategias disponibles y, de ser así, cuáles? ¿Qué mecanismos de afrontamiento de una persona que trabaja podrían ser necesarios?

Los enfoques más discutidos tratan de evaluar MWL en términos de:

1. esfuerzo requerido (evaluación del esfuerzo) enfoques que aplican, en algunas versiones validadas psicofisiológicamente, procedimientos de escala como los ofrecidos por Bartenwerfer (1970) o Eilers, Nachreiner y Hänicke (1986), o
2. capacidad mental ocupada o, viceversa, residual (evaluación de la capacidad mental) enfoques que aplican el tradicional tecnicas de doble tarea como, por ejemplo, discutido por O'Donnell y Eggemeier (1986).

Ambos enfoques dependen en gran medida de los supuestos de las teorías de un solo recurso y, en consecuencia, tienen que luchar con las preguntas mencionadas anteriormente.

Evaluación del esfuerzo. Tales técnicas de evaluación del esfuerzo como, por ejemplo, el procedimiento de escala aplicado a un correlato percibido de la activación central general, desarrollado y validado por Bartenwerfer (1970), ofrece escalas verbales que pueden completarse con escalas gráficas y que califican la parte unidimensionalmente variable del esfuerzo percibido requerido durante la realización de la tarea. Se pide a los sujetos que describan su esfuerzo percibido por medio de uno de los pasos de la escala proporcionada.

Los criterios de calidad mencionados anteriormente se cumplen mediante esta técnica. Sus limitaciones incluyen la unidimensionalidad de la escala, cubriendo una parte esencial pero cuestionable del esfuerzo percibido; la posibilidad limitada o nula de pronosticar los resultados percibidos de la tarea personal, por ejemplo, en términos de fatiga, aburrimiento o ansiedad; y especialmente el carácter altamente abstracto o formal del esfuerzo que identificará y explicará casi nada de los aspectos dependientes del contenido de MWL como, por ejemplo, cualquier posible aplicación útil de la calificación o las opciones de aprendizaje.

Evaluación de la capacidad mental. La evaluación de la capacidad mental consiste en técnicas de tareas duales y un procedimiento de interpretación de datos relacionado, denominado característica operativa de rendimiento (POC). Las técnicas de doble tarea cubren varios procedimientos. Su característica común es que se pide a los sujetos que realicen dos tareas simultáneamente. La hipótesis crucial es: cuanto menos se deteriore una tarea adicional o secundaria en la situación de tarea dual en comparación con la situación de tarea única de referencia, menores serán los requisitos de capacidad mental de la tarea principal, y viceversa. Ahora se amplía el enfoque y se investigan varias versiones de la interferencia de tareas en condiciones de tareas duales. Por ejemplo, se instruye a los sujetos para que realicen dos tareas al mismo tiempo con variaciones graduadas de las prioridades de las tareas. La curva POC ilustra gráficamente los efectos de posibles combinaciones de tareas duales que surgen de compartir recursos limitados entre las tareas realizadas simultáneamente.

Los supuestos críticos del enfoque consisten principalmente en las sugerencias de que cada tarea requerirá una cierta parte de una capacidad de procesamiento consciente limitada y estable (frente a inconsciente, automatizada, implícita o tácita), en la relación hipotética aditiva de los dos requisitos de capacidad, y en la restricción del enfoque a los datos de desempeño solamente. Esto último puede ser engañoso por varias razones. En primer lugar, existen diferencias sustanciales en la sensibilidad de los datos de rendimiento y los datos percibidos subjetivamente. La carga percibida parece estar determinada principalmente por la cantidad de recursos requeridos, a menudo operacionalizados en términos de memoria de trabajo, mientras que las medidas de desempeño parecen estar determinadas predominantemente por la eficiencia de compartir los recursos, dependiendo de las estrategias de asignación (esto es teoría de la disociación; ver Wickens y Yeh 1983). Además, las diferencias individuales en las habilidades de procesamiento de información y los rasgos de personalidad influyen fuertemente en los indicadores de MWL dentro de las áreas subjetiva (percibida), de rendimiento y psicofisiológica.

Enfoques teóricos: enfoques de requisitos de tareas

Como se ha demostrado, los requisitos de la tarea son multidimensionales y, por lo tanto, es posible que no se describan suficientemente por medio de una sola dimensión, ya sea el esfuerzo percibido o la capacidad mental consciente residual. Una descripción más profunda podría ser una similar a un perfil, aplicando un patrón teóricamente seleccionado de dimensiones graduadas de las características de la tarea. La cuestión central es, por lo tanto, la conceptualización de "tarea", especialmente en términos de contenido de la tarea, y de "realización de la tarea", especialmente en términos de la estructura y las fases de las acciones orientadas a objetivos. El papel de la tarea se destaca por el hecho de que incluso el impacto de las condiciones contextuales (como la temperatura, el ruido o las horas de trabajo) sobre las personas dependen de la tarea, ya que están mediados por la tarea que actúa como un dispositivo de puerta (Fisher 1986) . Varios enfoques teóricos están suficientemente de acuerdo con respecto a las dimensiones críticas de la tarea, que ofrecen una predicción válida del resultado de la tarea. En cualquier caso, el resultado de la tarea es doble, ya que (1) se debe lograr el resultado previsto, cumpliendo los criterios de rendimiento-resultado, y (2) surgirán una serie de efectos secundarios personales no deseados a corto plazo y acumulativos a largo plazo, por ejemplo ejemplo fatiga, aburrimiento (monotonía), enfermedades profesionales o mejora de la motivación intrínseca, conocimientos o habilidades.

Evaluación de MWL. Con los enfoques de requisitos de tareas, los enfoques orientados a la acción como los de acciones completas frente a acciones parcializadas o el puntaje potencial de motivación (para una elaboración de ambos, véase Hacker 1986), proponen como características indispensables de la tarea para el análisis y la evaluación al menos las siguientes:

• autonomía temporal y procedimental en cuanto a las decisiones sobre objetivos autoestablecidos y, en consecuencia, transparencia, previsibilidad y control de la situación de trabajo

• número y variedad de subtareas (especialmente en relación con la preparación, organización y verificación de los resultados de la implementación) y de acciones que llevan a cabo estas subtareas (es decir, si tales acciones implican completitud cíclica versus fragmentación)

• variedad ("nivel") de procesos mentales y representaciones que regulan la acción. Estos pueden ser mentalmente automatizados o rutinizados, basados ​​en el conocimiento "si-entonces" o intelectuales y de resolución de problemas. (También pueden caracterizarse por la integridad jerárquica en lugar de la fragmentación)

• cooperación requerida

• requisitos u opciones de aprendizaje a largo plazo.

La identificación de estas características de la tarea requiere procedimientos conjuntos de análisis de trabajo/tarea, incluidos análisis de documentos, observaciones, entrevistas y discusiones grupales, que deben integrarse en un diseño cuasi-experimental (Rudolph, Schönfelder y Hacker 1987). Se dispone de instrumentos de análisis de tareas que pueden guiar y ayudar en el análisis. Algunos de ellos solo ayudan en el análisis (por ejemplo, NASA-TLX Task Load Index, Hart and Staveland, 1988), mientras que otros son útiles para la evaluación y el diseño o rediseño. Un ejemplo aquí es el TBS-GA (Tätigkeitsbewertungs System für geistige Arbeit [Encuesta de diagnóstico de tareas—Trabajo mental]); véase Rudolph, Schönfelder y Hacker (1987).

Atrás

La palabra biomarcador es la abreviatura de marcador biológico, un término que se refiere a un evento medible que ocurre en un sistema biológico, como el cuerpo humano. Este evento se interpreta entonces como un reflejo, o marcador, de un estado más general del organismo o de la esperanza de vida. En salud ocupacional, un biomarcador se usa generalmente como un indicador del estado de salud o riesgo de enfermedad.

Los biomarcadores se utilizan para estudios in vitro e in vivo que pueden incluir seres humanos. Por lo general, se identifican tres tipos específicos de marcadores biológicos. Aunque algunos biomarcadores pueden ser difíciles de clasificar, por lo general se dividen en biomarcadores de exposición, biomarcadores de efecto o biomarcadores de susceptibilidad (ver tabla 1).

Tabla 1. Ejemplos de biomarcadores de exposición o biomarcadores de efecto que se utilizan en estudios toxicológicos en salud ocupacional

Dado un grado aceptable de validez, los biomarcadores pueden emplearse para varios propósitos. De forma individual, un biomarcador se puede usar para respaldar o refutar un diagnóstico de un tipo particular de envenenamiento u otro efecto adverso inducido químicamente. En un sujeto sano, un biomarcador también puede reflejar la hipersusceptibilidad individual a exposiciones químicas específicas y, por lo tanto, puede servir como base para la predicción del riesgo y el asesoramiento. En grupos de trabajadores expuestos, se pueden aplicar algunos biomarcadores de exposición para evaluar el grado de cumplimiento de las normas de reducción de la contaminación o la eficacia de los esfuerzos preventivos en general.

Biomarcadores de exposición

Un biomarcador de exposición puede ser un compuesto exógeno (o un metabolito) dentro del cuerpo, un producto interactivo entre el compuesto (o metabolito) y un componente endógeno u otro evento relacionado con la exposición. Más comúnmente, los biomarcadores de exposición a compuestos estables, como metales, comprenden mediciones de las concentraciones de metales en muestras apropiadas, como sangre, suero u orina. Con productos químicos volátiles, se puede evaluar su concentración en el aliento exhalado (después de la inhalación de aire libre de contaminación). Si el compuesto se metaboliza en el cuerpo, se pueden elegir uno o más metabolitos como biomarcador de la exposición; los metabolitos a menudo se determinan en muestras de orina.

Los métodos modernos de análisis pueden permitir la separación de isómeros o congéneres de compuestos orgánicos y la determinación de la especiación de compuestos metálicos o proporciones isotópicas de ciertos elementos. Los análisis sofisticados permiten la determinación de cambios en la estructura del ADN u otras macromoléculas causados ​​por la unión con químicos reactivos. Estas técnicas avanzadas sin duda ganarán una importancia considerable para las aplicaciones en estudios de biomarcadores, y es probable que los límites de detección más bajos y una mejor validez analítica hagan que estos biomarcadores sean aún más útiles.

Se han producido desarrollos particularmente prometedores con biomarcadores de exposición a sustancias químicas mutagénicas. Estos compuestos son reactivos y pueden formar aductos con macromoléculas, como proteínas o ADN. Los aductos de ADN se pueden detectar en los glóbulos blancos o en las biopsias de tejido, y se pueden excretar fragmentos de ADN específicos en la orina. Por ejemplo, la exposición al óxido de etileno da como resultado reacciones con bases de ADN y, después de la escisión de la base dañada, la N-7-(2-hidroxietil)guanina se eliminará en la orina. Algunos aductos pueden no referirse directamente a una exposición en particular. Por ejemplo, la 8-hidroxi-2´-desoxiguanosina refleja el daño oxidativo del ADN, y esta reacción puede desencadenarse por varios compuestos químicos, la mayoría de los cuales también inducen la peroxidación lipídica.

Otras macromoléculas también pueden cambiar por formación de aductos u oxidación. De especial interés, tales compuestos reactivos pueden generar aductos de hemoglobina que pueden determinarse como biomarcadores de exposición a los compuestos. La ventaja es que se pueden obtener grandes cantidades de hemoglobina de una muestra de sangre y, dada la vida útil de cuatro meses de los glóbulos rojos, los aductos formados con los aminoácidos de la proteína indicarán la exposición total durante este período.

Los aductos pueden determinarse mediante técnicas sensibles, como la cromatografía de lípidos de alta resolución, y también están disponibles algunos métodos inmunológicos. En general, los métodos analíticos son nuevos, costosos y necesitan mayor desarrollo y validación. Se puede obtener una mejor sensibilidad utilizando el ³²P ensayo posterior al etiquetado, que es una indicación no específica de que se ha producido daño en el ADN. Todas estas técnicas son potencialmente útiles para el control biológico y se han aplicado en un número creciente de estudios. Sin embargo, se necesitan métodos analíticos más simples y sensibles. Dada la especificidad limitada de algunos métodos a exposiciones de bajo nivel, el tabaquismo u otros factores pueden tener un impacto significativo en los resultados de la medición, lo que provoca dificultades en la interpretación.

La exposición a compuestos mutagénicos, oa compuestos que se metabolizan en mutágenos, también puede determinarse evaluando la mutagenicidad de la orina de un individuo expuesto. La muestra de orina se incuba con una cepa de bacterias en la que se expresa una mutación puntual específica de una manera que se puede medir fácilmente. Si las sustancias químicas mutagénicas están presentes en la muestra de orina, se producirá una mayor tasa de mutaciones en las bacterias.

Los biomarcadores de exposición deben evaluarse con respecto a la variación temporal de la exposición y la relación con los diferentes compartimentos. Por lo tanto, los marcos de tiempo representados por el biomarcador, es decir, la medida en que la medición del biomarcador refleja exposiciones pasadas y/o carga corporal acumulada, deben determinarse a partir de datos toxicocinéticos para interpretar el resultado. En particular, se debe considerar el grado en que el biomarcador indica retención en órganos diana específicos. Aunque las muestras de sangre se utilizan a menudo para estudios de biomarcadores, la sangre periférica generalmente no se considera un compartimento como tal, aunque actúa como medio de transporte entre compartimentos. El grado en que la concentración en la sangre refleja los niveles en diferentes órganos varía ampliamente entre los diferentes productos químicos y, por lo general, también depende de la duración de la exposición, así como del tiempo transcurrido desde la exposición.

A veces, este tipo de evidencia se usa para clasificar un biomarcador como un indicador de la dosis absorbida (total) o un indicador de la dosis efectiva (es decir, la cantidad que ha llegado al tejido objetivo). Por ejemplo, la exposición a un solvente particular puede evaluarse a partir de datos sobre la concentración real del solvente en la sangre en un momento particular después de la exposición. Esta medida reflejará la cantidad de disolvente que se ha absorbido en el cuerpo. Parte de la cantidad absorbida será exhalada debido a la presión de vapor del solvente. Mientras circula en la sangre, el solvente interactuará con varios componentes del cuerpo y eventualmente se verá sujeto a la descomposición por parte de las enzimas. El resultado de los procesos metabólicos se puede evaluar determinando los ácidos mercaptúricos específicos producidos por conjugación con glutatión. La excreción acumulada de ácidos mercaptúricos puede reflejar mejor la dosis efectiva que la concentración en sangre.

Los eventos de la vida, como la reproducción y la senescencia, pueden afectar la distribución de una sustancia química. La distribución de sustancias químicas dentro del cuerpo se ve significativamente afectada por el embarazo, y muchas sustancias químicas pueden atravesar la barrera placentaria, lo que provoca la exposición del feto. La lactancia puede provocar la excreción de sustancias químicas solubles en lípidos, lo que conduce a una disminución de la retención en la madre junto con una mayor absorción por parte del lactante. Durante la pérdida de peso o el desarrollo de la osteoporosis, se pueden liberar sustancias químicas almacenadas, lo que puede resultar en una exposición “endógena” renovada y prolongada de los órganos diana. Otros factores pueden afectar la absorción individual, el metabolismo, la retención y la distribución de compuestos químicos, y algunos biomarcadores de susceptibilidad están disponibles (ver más abajo).

Biomarcadores de efecto

Un marcador de efecto puede ser un componente endógeno, o una medida de la capacidad funcional, o algún otro indicador del estado o equilibrio del cuerpo o sistema de órganos, según se vea afectado por la exposición. Dichos marcadores de efecto son generalmente indicadores preclínicos de anomalías.

Estos biomarcadores pueden ser específicos o no específicos. Los biomarcadores específicos son útiles porque indican un efecto biológico de una exposición particular, proporcionando así evidencia que potencialmente puede usarse con fines preventivos. Los biomarcadores no específicos no apuntan a una causa individual del efecto, pero pueden reflejar el efecto total integrado debido a una exposición mixta. Por lo tanto, ambos tipos de biomarcadores pueden tener un uso considerable en salud ocupacional.

No existe una distinción clara entre biomarcadores de exposición y biomarcadores de efecto. Por ejemplo, podría decirse que la formación de aductos refleja un efecto en lugar de la exposición. Sin embargo, los biomarcadores de efectos suelen indicar cambios en las funciones de las células, los tejidos o el cuerpo en su totalidad. Algunos investigadores incluyen cambios importantes, como un aumento en el peso del hígado de los animales de laboratorio expuestos o una disminución del crecimiento en los niños, como biomarcadores del efecto. A los efectos de la salud ocupacional, los biomarcadores de efectos deben restringirse a aquellos que indican cambios bioquímicos subclínicos o reversibles, como la inhibición de enzimas. El biomarcador de efecto más utilizado es probablemente la inhibición de la colinesterasa provocada por ciertos insecticidas, es decir, los organofosforados y los carbamatos. En la mayoría de los casos, este efecto es completamente reversible y la inhibición de la enzima refleja la exposición total a este grupo particular de insecticidas.

Algunas exposiciones no dan como resultado la inhibición de la enzima, sino más bien un aumento de la actividad de una enzima. Este es el caso de varias enzimas que pertenecen a la familia P450 (ver “Determinantes genéticos de la respuesta tóxica”). Pueden ser inducidos por la exposición a ciertos solventes e hidrocarburos poliaromáticos (HAP). Dado que estas enzimas se expresan principalmente en tejidos de los que puede ser difícil obtener una biopsia, la actividad enzimática se determina indirectamente in vivo mediante la administración de un compuesto que es metabolizado por esa enzima en particular, y luego el producto de descomposición se mide en orina o plasma.

Otras exposiciones pueden inducir la síntesis de una proteína protectora en el cuerpo. El mejor ejemplo es probablemente la metalotioneína, que se une al cadmio y promueve la excreción de este metal; La exposición al cadmio es uno de los factores que dan como resultado una mayor expresión del gen de la metalotioneína. Es posible que existan proteínas protectoras similares, pero aún no se han explorado lo suficiente como para ser aceptadas como biomarcadores. Entre los candidatos para su posible uso como biomarcadores se encuentran las denominadas proteínas de estrés, originalmente denominadas proteínas de choque térmico. Estas proteínas son generadas por una variedad de organismos diferentes en respuesta a una variedad de exposiciones adversas.

El daño oxidativo se puede evaluar determinando la concentración de malondialdehído en suero o la exhalación de etano. Del mismo modo, la excreción urinaria de proteínas de bajo peso molecular, como la albúmina, puede utilizarse como biomarcador de daño renal temprano. Varios parámetros que se utilizan habitualmente en la práctica clínica (por ejemplo, los niveles séricos de hormonas o enzimas) también pueden ser útiles como biomarcadores. Sin embargo, muchos de estos parámetros pueden no ser lo suficientemente sensibles para detectar un deterioro temprano.

Otro grupo de parámetros de efecto se relaciona con los efectos genotóxicos (cambios en la estructura de los cromosomas). Dichos efectos pueden detectarse mediante microscopía de glóbulos blancos que se someten a división celular. El daño grave a los cromosomas (aberraciones cromosómicas o formación de micronúcleos) se puede ver en un microscopio. El daño también puede revelarse agregando un tinte a las células durante la división celular. La exposición a un agente genotóxico puede visualizarse entonces como un mayor intercambio del tinte entre las dos cromátidas de cada cromosoma (intercambio de cromátidas hermanas). Las aberraciones cromosómicas están relacionadas con un mayor riesgo de desarrollar cáncer, pero la importancia de una mayor tasa de intercambio de cromátidas hermanas es menos clara.

La evaluación más sofisticada de la genotoxicidad se basa en mutaciones puntuales particulares en las células somáticas, es decir, glóbulos blancos o células epiteliales obtenidas de la mucosa oral. Una mutación en un locus específico puede hacer que las células sean capaces de crecer en un cultivo que contenga una sustancia química que de otro modo sería tóxica (como la 6-tioguanina). Alternativamente, se puede evaluar un producto génico específico (p. ej., concentraciones séricas o tisulares de oncoproteínas codificadas por oncogenes particulares). Obviamente, estas mutaciones reflejan el daño genotóxico total sufrido y no indican necesariamente nada sobre la exposición causante. Estos métodos aún no están listos para su uso práctico en salud ocupacional, pero el rápido progreso en esta línea de investigación sugiere que tales métodos estarán disponibles dentro de algunos años.

Biomarcadores de Susceptibilidad

Un marcador de susceptibilidad, ya sea heredado o inducido, es un indicador de que el individuo es particularmente sensible al efecto de un xenobiótico oa los efectos de un grupo de dichos compuestos. La mayor parte de la atención se ha centrado en la susceptibilidad genética, aunque otros factores pueden ser al menos tan importantes. La hipersusceptibilidad puede deberse a un rasgo heredado, la constitución del individuo o factores ambientales.

La capacidad de metabolizar ciertas sustancias químicas es variable y está determinada genéticamente (ver “Determinantes genéticos de la respuesta tóxica”). Varias enzimas relevantes parecen estar controladas por un solo gen. Por ejemplo, la oxidación de productos químicos extraños se lleva a cabo principalmente por una familia de enzimas que pertenecen a la familia P450. Otras enzimas hacen que los metabolitos sean más solubles en agua por conjugación (p. ej., N-acetiltransferasa y μ-glutatión-S-transferasa). La actividad de estas enzimas está controlada genéticamente y varía considerablemente. Como se mencionó anteriormente, la actividad se puede determinar administrando una pequeña dosis de un fármaco y luego determinando la cantidad del metabolito en la orina. Algunos de los genes ya se han caracterizado y se dispone de técnicas para determinar el genotipo. Importantes estudios sugieren que el riesgo de desarrollar ciertas formas de cáncer está relacionado con la capacidad de metabolizar compuestos extraños. Muchas preguntas siguen sin respuesta, lo que en este momento limita el uso de estos biomarcadores de susceptibilidad potencial en la salud ocupacional.

Otros rasgos heredados, como alfa₁-la deficiencia de antitripsina o la deficiencia de glucosa-6-fosfato deshidrogenasa, también resultan en mecanismos de defensa deficientes en el cuerpo, lo que provoca hipersusceptibilidad a ciertas exposiciones.

La mayor parte de la investigación relacionada con la susceptibilidad se ha ocupado de la predisposición genética. Otros factores también juegan un papel y se han descuidado en parte. Por ejemplo, las personas con una enfermedad crónica pueden ser más sensibles a una exposición ocupacional. Además, si el proceso de una enfermedad o la exposición previa a sustancias químicas tóxicas ha causado algún daño orgánico subclínico, es probable que la capacidad para resistir una nueva exposición tóxica sea menor. Los indicadores bioquímicos de la función del órgano pueden utilizarse en este caso como biomarcadores de susceptibilidad. Quizás el mejor ejemplo con respecto a la hipersusceptibilidad se relaciona con las respuestas alérgicas. Si un individuo se ha sensibilizado a una exposición particular, se pueden detectar anticuerpos específicos en el suero. Incluso si el individuo no se ha sensibilizado, otras exposiciones actuales o pasadas pueden aumentar el riesgo de desarrollar un efecto adverso relacionado con una exposición ocupacional.

Un problema importante es determinar el efecto conjunto de las exposiciones mixtas en el trabajo. Además, los hábitos personales y el uso de drogas pueden resultar en una mayor susceptibilidad. Por ejemplo, el humo del tabaco suele contener una cantidad considerable de cadmio. Por lo tanto, con la exposición ocupacional al cadmio, un fumador empedernido que haya acumulado cantidades sustanciales de este metal en el cuerpo tendrá un mayor riesgo de desarrollar una enfermedad renal relacionada con el cadmio.

Aplicación en Salud Ocupacional

Los biomarcadores son extremadamente útiles en la investigación toxicológica y muchos pueden ser aplicables en el control biológico. Sin embargo, las limitaciones también deben ser reconocidas. Muchos biomarcadores hasta ahora se han estudiado solo en animales de laboratorio. Los patrones toxicocinéticos en otras especies pueden no reflejar necesariamente la situación en los seres humanos, y la extrapolación puede requerir estudios de confirmación en voluntarios humanos. Asimismo, se deben tener en cuenta las variaciones individuales debidas a factores genéticos o constitucionales.

En algunos casos, los biomarcadores de exposición pueden no ser factibles en absoluto (p. ej., para sustancias químicas que tienen una vida corta in vivo). Otros productos químicos pueden almacenarse en órganos a los que no se puede acceder mediante procedimientos de rutina, como el sistema nervioso, o pueden afectarlos. La ruta de exposición también puede afectar el patrón de distribución y, por lo tanto, también la medición del biomarcador y su interpretación. Por ejemplo, es probable que la exposición directa del cerebro a través del nervio olfativo escape a la detección mediante la medición de biomarcadores de exposición. En cuanto a los biomarcadores de efecto, muchos de ellos no son del todo específicos, y el cambio puede deberse a una variedad de causas, incluidos factores del estilo de vida. Tal vez, en particular con los biomarcadores de susceptibilidad, la interpretación debe ser muy cautelosa en este momento, ya que quedan muchas incertidumbres sobre la importancia general para la salud de los genotipos individuales.

En salud ocupacional, el biomarcador ideal debe cumplir varios requisitos. En primer lugar, la recogida y el análisis de muestras deben ser sencillos y fiables. Para una calidad analítica óptima, se necesita la estandarización, pero los requisitos específicos varían considerablemente. Las principales áreas de preocupación incluyen: preparación del individuo, procedimiento de muestreo y manejo de muestras, y procedimiento de medición; el último abarca factores técnicos, como los procedimientos de calibración y garantía de calidad, y factores relacionados con el individuo, como la educación y capacitación de los operadores.

Para la documentación de la validez analítica y la trazabilidad, los materiales de referencia deben basarse en matrices relevantes y con concentraciones apropiadas de sustancias tóxicas o metabolitos relevantes a niveles apropiados. Para que los biomarcadores se utilicen para monitoreo biológico o con fines de diagnóstico, los laboratorios responsables deben tener procedimientos analíticos bien documentados con características de desempeño definidas y registros accesibles que permitan la verificación de los resultados. Sin embargo, al mismo tiempo, se debe considerar la economía de caracterizar y usar materiales de referencia para complementar los procedimientos de garantía de calidad en general. Por lo tanto, la calidad alcanzable de los resultados y los usos que se les dan deben equilibrarse con los costos adicionales de la garantía de calidad, incluidos los materiales de referencia, la mano de obra y la instrumentación.

Otro requisito es que el biomarcador debe ser específico, al menos bajo las circunstancias del estudio, para un tipo particular de exposición, con una relación clara con el grado de exposición. De lo contrario, el resultado de la medición del biomarcador puede ser demasiado difícil de interpretar. Para una interpretación adecuada del resultado de la medición de un biomarcador de exposición, se debe conocer la validez del diagnóstico (es decir, la traducción del valor del biomarcador a la magnitud de los posibles riesgos para la salud). En esta área, los metales sirven como paradigma para la investigación de biomarcadores. Investigaciones recientes han demostrado la complejidad y sutileza de las relaciones dosis-respuesta, con considerable dificultad para identificar niveles sin efecto y, por lo tanto, también para definir exposiciones tolerables. Sin embargo, este tipo de investigación también ha ilustrado los tipos de investigación y el refinamiento que son necesarios para descubrir la información relevante. Para la mayoría de los compuestos orgánicos, aún no se dispone de asociaciones cuantitativas entre las exposiciones y los correspondientes efectos adversos para la salud; en muchos casos, incluso los órganos diana primarios no se conocen con certeza. Además, la evaluación de los datos de toxicidad y las concentraciones de biomarcadores a menudo se complica por la exposición a mezclas de sustancias, en lugar de la exposición a un solo compuesto en ese momento.

Antes de aplicar el biomarcador con fines de salud ocupacional, son necesarias algunas consideraciones adicionales. En primer lugar, el biomarcador debe reflejar únicamente un cambio subclínico y reversible. En segundo lugar, dado que los resultados de los biomarcadores pueden interpretarse con respecto a los riesgos para la salud, entonces los esfuerzos preventivos deben estar disponibles y deben considerarse realistas en caso de que los datos de los biomarcadores sugieran la necesidad de reducir la exposición. En tercer lugar, el uso práctico del biomarcador debe considerarse generalmente como éticamente aceptable.

Las medidas de higiene industrial pueden compararse con los límites de exposición aplicables. Asimismo, los resultados de los biomarcadores de exposición o los biomarcadores de efectos pueden compararse con los límites de acción biológicos, a veces denominados índices de exposición biológicos. Dichos límites deben basarse en el mejor asesoramiento de médicos y científicos de las disciplinas apropiadas, y los administradores responsables como "gestores de riesgos" deben tener en cuenta los factores éticos, sociales, culturales y económicos pertinentes. La base científica debe, si es posible, incluir relaciones dosis-respuesta complementadas con información sobre variaciones en la susceptibilidad dentro de la población en riesgo. En algunos países, los trabajadores y miembros del público en general están involucrados en el proceso de establecimiento de normas y brindan aportes importantes, particularmente cuando la incertidumbre científica es considerable. Una de las principales incertidumbres es cómo definir un efecto adverso para la salud que debe prevenirse; por ejemplo, si la formación de aductos como biomarcador de exposición por sí mismo representa un efecto adverso (es decir, un biomarcador de efecto) que debe prevenirse. Es probable que surjan preguntas difíciles al decidir si es éticamente defendible, para el mismo compuesto, tener diferentes límites para la exposición accidental, por un lado, y la exposición ocupacional, por el otro.

La información generada por el uso de biomarcadores generalmente debe transmitirse a las personas examinadas dentro de la relación médico-paciente. Las preocupaciones éticas deben considerarse en particular en relación con los análisis de biomarcadores altamente experimentales que actualmente no pueden interpretarse en detalle en términos de riesgos reales para la salud. Para la población en general, por ejemplo, actualmente existe una guía limitada con respecto a la interpretación de biomarcadores de exposición que no sean la concentración de plomo en la sangre. También es importante la confianza en los datos generados (es decir, si se ha realizado el muestreo apropiado y si se han utilizado procedimientos sólidos de garantía de calidad en el laboratorio involucrado). Un área adicional de especial preocupación se relaciona con la hipersusceptibilidad individual. Estas cuestiones deben tenerse en cuenta al proporcionar la retroalimentación del estudio.

Todos los sectores de la sociedad afectados o preocupados por la realización de un estudio de biomarcadores deben participar en el proceso de toma de decisiones sobre cómo manejar la información generada por el estudio. Se deben desarrollar procedimientos específicos para prevenir o superar conflictos éticos inevitables dentro de los marcos legales y sociales de la región o país. Sin embargo, cada situación representa un conjunto diferente de preguntas y peligros, y no se puede desarrollar un procedimiento único para la participación pública que cubra todas las aplicaciones de los biomarcadores de exposición.

Atrás

El concepto de vigilancia se refiere al estado de alerta de un observador humano en tareas que exigen un registro y procesamiento eficiente de señales. Las principales características de las tareas de vigilancia son duraciones relativamente largas y el requisito de detectar estímulos objetivo (señales) poco frecuentes e impredecibles en un contexto de otros eventos de estímulo.

Tareas de Vigilancia

La tarea prototípica para la investigación de vigilancia fue la de los operadores de radar. Históricamente, su desempeño aparentemente insatisfactorio durante la Segunda Guerra Mundial ha sido un gran impulso para el estudio extenso de la vigilancia. Otra tarea importante que requiere vigilancia es una inspección industrial. De manera más general, todo tipo de tareas de monitoreo que requieren la detección de señales relativamente infrecuentes conllevan el riesgo de fallas para detectar y responder a estos eventos críticos.

Las tareas de vigilancia constituyen un conjunto heterogéneo y varían en varias dimensiones, a pesar de sus características comunes. Una dimensión obviamente importante es la tasa de estímulo general, así como la tasa de estímulos objetivo. No siempre es posible definir la tasa de estímulo sin ambigüedades. Este es el caso de las tareas que requieren la detección de eventos objetivo frente a estímulos de fondo presentados continuamente, como en la detección de valores críticos en un conjunto de diales en una tarea de supervisión. Una distinción menos obviamente importante es la que existe entre tareas de discriminación sucesiva y tareas de discriminación simultánea. En las tareas de discriminación simultánea, tanto los estímulos objetivo como los de fondo están presentes al mismo tiempo, mientras que en las tareas de discriminación sucesiva, uno se presenta después del otro, de modo que se realizan algunas demandas en la memoria. Aunque la mayoría de las tareas de vigilancia requieren la detección de estímulos visuales, también se han estudiado estímulos en otras modalidades. Los estímulos se pueden limitar a una sola ubicación espacial, o puede haber diferentes fuentes para los estímulos objetivo. Los estímulos objetivo pueden diferir de los estímulos de fondo por características físicas, pero también por otras más conceptuales (como cierto patrón de lecturas de medidores que pueden diferir de otros patrones). Por supuesto, la visibilidad de los objetivos puede variar: algunos se pueden detectar fácilmente, mientras que otros pueden ser difíciles de discriminar de los estímulos de fondo. Los estímulos objetivo pueden ser únicos o puede haber conjuntos de estímulos objetivo sin límites bien definidos para diferenciarlos de los estímulos de fondo, como es el caso en muchas tareas de inspección industrial. Esta lista de dimensiones en las que difieren las tareas de vigilancia se puede ampliar, pero incluso esta longitud de la lista es suficiente para enfatizar la heterogeneidad de las tareas de vigilancia y, por lo tanto, los riesgos que implica generalizar ciertas observaciones en todo el conjunto.

Variaciones de Desempeño y Decremento de Vigilancia

La medida de rendimiento más utilizada en las tareas de vigilancia es la proporción de estímulos objetivo, por ejemplo, productos defectuosos en la inspección industrial, que se han detectado; esta es una estimación de la probabilidad de los llamados golpes. Los estímulos objetivo que pasan desapercibidos se denominan extraña. Aunque la tasa de aciertos es una medida conveniente, es algo incompleta. Hay una estrategia trivial que permite lograr el 100% de aciertos: solo hay que clasificar todos los estímulos como objetivos. Sin embargo, la tasa de aciertos del 100 % va acompañada de una tasa de falsas alarmas del 100 %, es decir, no solo se detectan correctamente los estímulos objetivo, sino que también se “detectan” incorrectamente los estímulos de fondo. Esta línea de razonamiento deja bastante claro que siempre que haya falsas alarmas, es importante conocer su proporción además de la tasa de aciertos. Otra medida del desempeño en una tarea de vigilancia es el tiempo necesario para responder a los estímulos objetivo (tiempo de respuesta).

El desempeño en las tareas de vigilancia exhibe dos atributos típicos. El primero es el bajo nivel general de desempeño de la vigilancia. Es bajo en comparación con una situación ideal para los mismos estímulos (periodos cortos de observación, alta disposición del observador para cada discriminación, etc.). El segundo atributo es el llamado decremento de vigilancia, la disminución del rendimiento en el transcurso del reloj que puede comenzar en los primeros minutos. Ambas observaciones se refieren a la proporción de aciertos, pero también se han informado para los tiempos de respuesta. Si bien el decremento de vigilancia es propio de las tareas de vigilancia, no es universal.

Al investigar las causas del bajo rendimiento general y la disminución de la vigilancia, se hará una distinción entre los conceptos que están relacionados con las características básicas de la tarea y los conceptos que están relacionados con factores situacionales orgánicos y no relacionados con la tarea. Entre los factores relacionados con la tarea se pueden distinguir los estratégicos y los no estratégicos.

Procesos estratégicos en tareas de vigilancia

La detección de una señal como un producto defectuoso es en parte una cuestión de estrategia del observador y en parte de la discriminabilidad de la señal. Esta distinción se basa en la teoría de la detección de señales (TSD), y es necesario presentar algunos conceptos básicos de la teoría para resaltar la importancia de la distinción. Considere una variable hipotética, definida como “evidencia de la presencia de una señal”. Cada vez que se presenta una señal, esta variable toma algún valor, y cada vez que se presenta un estímulo de fondo, toma un valor inferior al promedio. Se supone que el valor de la variable de evidencia varía a través de presentaciones repetidas de la señal. Por lo tanto, se puede caracterizar por la llamada función de densidad de probabilidad, como se ilustra en la figura 1. Otra función de densidad caracteriza los valores de la variable de evidencia tras la presentación de un estímulo de fondo. Cuando las señales son similares a los estímulos de fondo, las funciones se superpondrán, de modo que un determinado valor de la variable de evidencia puede originarse a partir de una señal o de un estímulo de fondo. La forma particular de las funciones de densidad de la figura 1 no es esencial para el argumento.

Figura 1. Umbrales y discriminabilidad

La respuesta de detección del observador se basa en la variable evidencia. Se supone que se establece un umbral para que se dé una respuesta de detección siempre que el valor de la variable de evidencia esté por encima del umbral. Como se ilustra en la figura 1, las áreas bajo las funciones de densidad a la derecha del umbral corresponden a las probabilidades de aciertos y falsas alarmas. En la práctica, se pueden derivar estimaciones de la separación de las dos funciones y la ubicación del umbral. La separación de las dos funciones de densidad caracteriza la discriminabilidad de los estímulos objetivo de los estímulos de fondo, mientras que la ubicación del umbral caracteriza la estrategia del observador. La variación del umbral produce una variación conjunta de las proporciones de aciertos y falsas alarmas. Con un umbral alto, las proporciones de aciertos y falsas alarmas serán pequeñas, mientras que con un umbral bajo, las proporciones serán grandes. Así, la selección de una estrategia (colocación del umbral) es esencialmente la selección de una cierta combinación de tasa de aciertos y tasa de falsas alarmas entre las combinaciones que son posibles para una cierta discriminabilidad.

Dos factores principales que influyen en la ubicación del umbral son los pagos y la frecuencia de la señal. El umbral se establecerá en valores más bajos cuando haya mucho que ganar con un acierto y poco que perder con una falsa alarma, y ​​se establecerá en valores más altos cuando las falsas alarmas sean costosas y los beneficios de los aciertos sean pequeños. Una alta proporción de señales también puede inducir un ajuste de umbral bajo, mientras que una baja proporción de señales tiende a inducir ajustes de umbral más altos. El efecto de la frecuencia de la señal en la configuración del umbral es un factor importante para el bajo rendimiento general en términos de la proporción de aciertos en las tareas de vigilancia y para la disminución de la vigilancia.

Una explicación del decremento de la vigilancia en términos de cambios estratégicos (cambios de umbral) requiere que la reducción de la proporción de aciertos en el transcurso de la guardia vaya acompañada de una reducción de la proporción de falsas alarmas. Este es, de hecho, el caso en muchos estudios, y es probable que el bajo rendimiento general en las tareas de vigilancia (en comparación con la situación óptima) también se deba, al menos en parte, a un ajuste del umbral. En el transcurso de una vigilancia, la frecuencia relativa de las respuestas de detección llega a coincidir con la frecuencia relativa de los objetivos, y este ajuste implica un umbral alto con una proporción relativamente pequeña de aciertos y también una proporción relativamente pequeña de falsas alarmas. Sin embargo, hay disminuciones de vigilancia que resultan de cambios en la discriminabilidad más que de cambios en la configuración de los umbrales. Estos se han observado principalmente en tareas de discriminación sucesiva con una tasa relativamente alta de eventos de estímulo.

Procesos no estratégicos en tareas de vigilancia

Si bien parte del bajo rendimiento general en las tareas de vigilancia y muchos casos de disminución de la vigilancia pueden explicarse en términos de ajustes estratégicos del umbral de detección a tasas de señal bajas, dicha explicación no está completa. Hay cambios en el observador durante una vigilancia que pueden reducir la discriminabilidad de los estímulos o resultar en cambios de umbral aparentes que no pueden considerarse como una adaptación a las características de la tarea. En los más de 40 años de investigación sobre vigilancia, se han identificado una serie de factores no estratégicos que contribuyen a un desempeño general deficiente y a la disminución de la vigilancia.

Una respuesta correcta a un objetivo en una tarea de vigilancia requiere un registro sensorial suficientemente preciso, una ubicación de umbral adecuada y un vínculo entre los procesos de percepción y los procesos asociados relacionados con la respuesta. Durante la guardia, los observadores tienen que mantener un cierto conjunto de tareas, una cierta preparación para responder a los estímulos objetivo de cierta manera. Este es un requisito no trivial porque sin un conjunto de tareas en particular, ningún observador respondería a los estímulos objetivo de la manera requerida. Dos fuentes principales de fallas son, por lo tanto, un registro sensorial inexacto y lapsos en la preparación para responder a los estímulos objetivo. Se revisarán brevemente las principales hipótesis para explicar tales fallas.

La detección e identificación de un estímulo es más rápida cuando no existe incertidumbre temporal o espacial sobre su aparición. Es probable que la incertidumbre temporal y/o espacial reduzca el rendimiento de la vigilancia. Esta es la predicción esencial de teoría de las expectativas. La preparación óptima del observador requiere certeza temporal y espacial; obviamente, las tareas de vigilancia son menos que óptimas a este respecto. Aunque el enfoque principal de la teoría de la expectativa está en el bajo rendimiento general, también puede servir para explicar partes de la disminución de la vigilancia. Con señales poco frecuentes a intervalos aleatorios, inicialmente podrían existir altos niveles de preparación en momentos en que no se presenta ninguna señal; además, las señales se presentarán en niveles bajos de preparación. Esto desalienta los altos niveles ocasionales de preparación en general, de modo que cualquier beneficio que se obtenga de ellos se desvanecerá en el transcurso de una guardia.

La teoría de las expectativas tiene una estrecha relación con teorías atencionales. Las variantes de las teorías atencionales de la vigilancia, por supuesto, están relacionadas con las teorías dominantes de la atención en general. Considere una visión de la atención como "selección para el procesamiento" o "selección para la acción". De acuerdo con este punto de vista, los estímulos se seleccionan del entorno y se procesan con alta eficiencia siempre que sirvan al plan de acción o conjunto de tareas actualmente dominante. Como ya se dijo, la selección se beneficiará de expectativas precisas sobre cuándo y dónde se producirán dichos estímulos. Pero los estímulos solo se seleccionarán si el plan de acción, el conjunto de tareas, está activo. (Los conductores de automóviles, por ejemplo, responden a los semáforos, a otro tráfico, etc.; los pasajeros no lo hacen normalmente, aunque ambos se encuentran casi en la misma situación. La diferencia crítica es que entre los conjuntos de tareas de los dos: solo el conjunto de tareas del conductor requiere respuestas a los semáforos).

La selección de estímulos para el procesamiento se verá afectada cuando el plan de acción se desactive temporalmente, es decir, cuando el conjunto de tareas esté temporalmente ausente. Las tareas de vigilancia incorporan una serie de características que desalientan el mantenimiento continuo del conjunto de tareas, como tiempos de ciclo cortos para procesar estímulos, falta de retroalimentación y poco desafío motivacional por la aparente dificultad de la tarea. Los llamados bloqueos se pueden observar en casi todas las tareas cognitivas simples con tiempos de ciclo cortos, como aritmética mental simple o respuestas en serie rápidas a señales simples. También se producen bloqueos similares en el mantenimiento de la tarea establecida en una tarea de vigilancia. No son inmediatamente reconocibles como respuestas retrasadas porque las respuestas son poco frecuentes y los objetivos que se presentan durante un período de ausencia del conjunto de tareas pueden no estar allí cuando termina la ausencia, por lo que se observará una falta en lugar de una respuesta retrasada. Los bloqueos se vuelven más frecuentes con el tiempo dedicado a la tarea. Esto puede dar lugar a la disminución de la vigilancia. Puede haber razones adicionales para lapsos temporales en la disponibilidad del conjunto de tareas apropiado, por ejemplo, distracción.

Ciertos estímulos no se seleccionan al servicio del plan de acción vigente, sino en virtud de sus propias características. Estos son estímulos que son intensos, novedosos, que se mueven hacia el observador, tienen un inicio abrupto o por cualquier otra razón pueden requerir una acción inmediata sin importar cuál sea el plan de acción actual del observador. Hay poco riesgo de no detectar tales estímulos. Atraen la atención automáticamente, como lo indica, por ejemplo, la respuesta de orientación, que incluye un cambio de dirección de la mirada hacia la fuente del estímulo. Sin embargo, responder a una campana de alarma normalmente no se considera una tarea de vigilancia. Además de los estímulos que llaman la atención por sus propias características, existen estímulos que se procesan automáticamente como consecuencia de la práctica. Parecen "saltar" del medio ambiente. Este tipo de procesamiento automático requiere una práctica prolongada con el llamado mapeo consistente, es decir, una asignación consistente de respuestas a estímulos. Es probable que la disminución de la vigilancia sea pequeña o incluso nula una vez que se haya desarrollado el procesamiento automático de estímulos.

Finalmente, el desempeño de la vigilancia adolece de una falta de excitación. Este concepto se refiere de una manera bastante global a la intensidad de la actividad neuronal, que va desde el sueño, pasando por la vigilia normal, hasta la gran excitación. Uno de los factores que se cree que afecta la excitación es la estimulación externa, y esta es bastante baja y uniforme en la mayoría de las tareas de vigilancia. Por lo tanto, la intensidad de la actividad del sistema nervioso central puede disminuir en general en el transcurso de un reloj. Un aspecto importante de la teoría de la activación es que relaciona el desempeño de la vigilancia con varios factores situacionales no relacionados con la tarea y factores relacionados con el organismo.

La influencia de los factores situacionales y organísmicos

La baja excitación contribuye a un desempeño deficiente en las tareas de vigilancia. Por lo tanto, el rendimiento puede mejorarse mediante factores situacionales que tienden a aumentar la excitación y puede reducirse mediante todas las medidas que reducen el nivel de excitación. En general, esta generalización es mayormente correcta para el nivel de desempeño general en las tareas de vigilancia, pero los efectos sobre la disminución de la vigilancia están ausentes o se observan de manera menos confiable en diferentes tipos de manipulación de la activación.

Una forma de elevar el nivel de excitación es la introducción de ruido adicional. Sin embargo, la disminución de la vigilancia generalmente no se ve afectada y, con respecto al rendimiento general, los resultados son inconsistentes: se han observado niveles de rendimiento mejorados, sin cambios y reducidos. Quizás la naturaleza compleja del ruido sea relevante. Por ejemplo, puede ser afectivamente neutral o molesto; no solo puede ser excitante, sino también una distracción. Más consistentes son los efectos de la privación del sueño, que es "despertar". Por lo general, reduce el rendimiento de la vigilancia y, en ocasiones, se ha visto que mejora la disminución de la vigilancia. También se han observado cambios apropiados en el desempeño de la vigilancia con drogas depresoras como las benzodiazepinas o el alcohol y drogas estimulantes como la anfetamina, la cafeína o la nicotina.

Las diferencias individuales son una característica conspicua del desempeño en las tareas de vigilancia. Aunque las diferencias individuales no son consistentes en todos los tipos de tareas de vigilancia, son bastante consistentes en tareas similares. Solo hay poco o ningún efecto del sexo y la inteligencia general. Con respecto a la edad, el desempeño de la vigilancia aumenta durante la infancia y tiende a declinar a partir de los sesenta años. Además, existe una buena posibilidad de que los introvertidos muestren un mejor desempeño que los extrovertidos.

La mejora del rendimiento de la vigilancia

Las teorías y los datos existentes sugieren algunos medios para mejorar el desempeño de la vigilancia. Dependiendo de la cantidad de especificidad de las sugerencias, no es difícil compilar listas de varias longitudes. A continuación se dan algunas sugerencias bastante amplias que deben ajustarse a los requisitos específicos de la tarea. Están relacionados con la facilidad de discriminaciones perceptivas, los ajustes estratégicos adecuados, la reducción de la incertidumbre, la evitación de los efectos de los lapsus atencionales y el mantenimiento de la excitación.

Las tareas de vigilancia requieren discriminaciones en condiciones no óptimas. Por lo tanto, uno está bien aconsejado en hacer las discriminaciones tan fáciles como sea posible, o las señales tan conspicuas como sea posible. Las medidas relacionadas con este objetivo general pueden ser sencillas (como iluminación adecuada o tiempos de inspección más prolongados por producto) o más sofisticadas, incluidos dispositivos especiales para mejorar la visibilidad de los objetivos. Las comparaciones simultáneas son más fáciles que las sucesivas, por lo que la disponibilidad de un estándar de referencia puede ser útil. Por medio de dispositivos técnicos, a veces es posible presentar el patrón y el objeto a examinar en rápida alternancia, de modo que las diferencias aparecerán como movimientos en la pantalla u otros cambios para los cuales el sistema visual es particularmente sensible.

Para contrarrestar los cambios estratégicos del umbral que conducen a una proporción relativamente baja de detecciones correctas de objetivos (y para hacer la tarea menos aburrida en términos de frecuencia de acciones a realizar) se ha sugerido introducir objetivos falsos. Sin embargo, esto no parece ser una buena recomendación. Los objetivos falsos aumentarán la proporción de aciertos en general, pero a costa de falsas alarmas más frecuentes. Además, la proporción de objetivos no detectados entre todos los estímulos a los que no se responde (el material defectuoso saliente en una tarea de inspección industrial) no necesariamente se reducirá. Más adecuado parece ser el conocimiento explícito sobre la importancia relativa de los aciertos y las falsas alarmas y tal vez otras medidas para obtener una ubicación adecuada del umbral para decidir entre "bueno" y "malo".

La incertidumbre temporal y espacial son determinantes importantes del desempeño deficiente de la vigilancia. Para algunas tareas, la incertidumbre espacial se puede reducir definiendo una cierta posición del objeto a inspeccionar. Sin embargo, poco se puede hacer acerca de la incertidumbre temporal: el observador sería innecesario en una tarea de vigilancia si la ocurrencia de un objetivo pudiera señalarse antes de su presentación. Sin embargo, una cosa que se puede hacer en principio es mezclar objetos para inspeccionar si las fallas tienden a ocurrir en grupos; esto sirve para evitar intervalos muy largos sin objetivos así como intervalos muy cortos.

Hay algunas sugerencias obvias para la reducción de lapsos de atención o al menos su impacto en el rendimiento. Mediante un entrenamiento adecuado, tal vez se pueda obtener algún tipo de procesamiento automático de los objetivos, siempre que los estímulos de fondo y objetivo no sean demasiado variables. El requisito de mantenimiento sostenido del conjunto de tareas puede evitarse mediante breves descansos frecuentes, rotación de puestos, ampliación o enriquecimiento del puesto. La introducción de variedad puede ser tan simple como hacer que el propio inspector obtenga el material a inspeccionar de una caja u otro lugar. Esto también introduce el autocontrol, lo que puede ayudar a evitar presentaciones de señales durante las desactivaciones temporales del conjunto de tareas. El mantenimiento sostenido del conjunto de tareas se puede respaldar por medio de la retroalimentación, el interés indicado por parte de los supervisores y la conciencia del operador sobre la importancia de la tarea. Por supuesto, la retroalimentación precisa del nivel de desempeño no es posible en las tareas típicas de vigilancia; sin embargo, incluso los comentarios inexactos o incompletos pueden ser útiles en lo que respecta a la motivación del observador.

Hay algunas medidas que se pueden tomar para mantener un nivel suficiente de excitación. El uso continuo de drogas puede existir en la práctica, pero nunca se encuentra entre las recomendaciones. Un poco de música de fondo puede ser útil, pero también puede tener el efecto contrario. El aislamiento social durante las tareas de vigilancia debe evitarse en su mayoría, y durante los momentos del día con bajos niveles de excitación, como las últimas horas de la noche, las medidas de apoyo, como las guardias cortas, son particularmente importantes.

Atrás

La evaluación de la toxicidad genética es la evaluación de los agentes por su capacidad para inducir cualquiera de los tres tipos generales de cambios (mutaciones) en el material genético (ADN): genético, cromosómico y genómico. En organismos como los humanos, los genes están compuestos de ADN, que consta de unidades individuales llamadas bases de nucleótidos. Los genes están dispuestos en estructuras físicas discretas llamadas cromosomas. La genotoxicidad puede tener efectos significativos e irreversibles sobre la salud humana. El daño genotóxico es un paso crítico en la inducción del cáncer y también puede estar involucrado en la inducción de defectos de nacimiento y muerte fetal. Las tres clases de mutaciones mencionadas anteriormente pueden ocurrir dentro de cualquiera de los dos tipos de tejidos que poseen organismos como los humanos: espermatozoides u óvulos (células germinales) y el tejido restante (células somáticas).

Los ensayos que miden la mutación génica son aquellos que detectan la sustitución, adición o eliminación de nucleótidos dentro de un gen. Los ensayos que miden la mutación cromosómica son aquellos que detectan rupturas o reordenamientos cromosómicos que involucran uno o más cromosomas. Los ensayos que miden la mutación genómica son aquellos que detectan cambios en el número de cromosomas, una condición llamada aneuploidía. La evaluación de la toxicidad genética ha cambiado considerablemente desde el desarrollo por parte de Herman Muller en 1927 del primer ensayo para detectar agentes genotóxicos (mutagénicos). Desde entonces, se han desarrollado más de 200 ensayos que miden mutaciones en el ADN; sin embargo, menos de diez ensayos se utilizan comúnmente hoy en día para la evaluación de la toxicidad genética. Este artículo revisa estos ensayos, describe lo que miden y explora el papel de estos ensayos en la evaluación de la toxicidad.

Identificación de riesgos de cáncer antes del desarrollo del Campo de Toxicología Genética

La toxicología genética se ha convertido en una parte integral del proceso general de evaluación de riesgos y ha ganado prestigio en los últimos tiempos como predictor fiable de la actividad cancerígena. Sin embargo, antes del desarrollo de la toxicología genética (antes de 1970), se usaban y todavía se usan otros métodos para identificar los riesgos potenciales de cáncer para los humanos. Hay seis categorías principales de métodos utilizados actualmente para identificar los riesgos de cáncer humano: estudios epidemiológicos, bioensayos in vivo a largo plazo, bioensayos in vivo a mediano plazo, bioensayos in vivo e in vitro a corto plazo, inteligencia artificial (estructura-actividad), e inferencia basada en mecanismos.

La Tabla 1 muestra las ventajas y desventajas de estos métodos.

Tabla 1. Ventajas y desventajas de los métodos actuales para identificar los riesgos de cáncer en humanos

Justificación y base conceptual para los ensayos de toxicología genética

Aunque los tipos exactos y la cantidad de ensayos utilizados para la evaluación de la toxicidad genética están en constante evolución y varían de un país a otro, los más comunes incluyen ensayos para (1) mutaciones genéticas en bacterias y/o células de mamíferos cultivadas y (2) mutaciones cromosómicas en células de mamífero cultivadas y/o médula ósea dentro de ratones vivos. Algunos de los ensayos dentro de esta segunda categoría también pueden detectar aneuploidía. Aunque estos ensayos no detectan mutaciones en células germinales, se utilizan principalmente debido al costo adicional y la complejidad de realizar ensayos de células germinales. No obstante, los ensayos de células germinales en ratones se utilizan cuando se desea obtener información sobre los efectos de las células germinales.

Los estudios sistemáticos durante un período de 25 años (1970-1995), especialmente en el Programa Nacional de Toxicología de EE. UU. en Carolina del Norte, han resultado en el uso de un número discreto de ensayos para detectar la actividad mutagénica de los agentes. El fundamento para evaluar la utilidad de los ensayos se basó en su capacidad para detectar agentes que causan cáncer en roedores y que se sospecha que causan cáncer en humanos (es decir, carcinógenos). Esto se debe a que los estudios realizados durante las últimas décadas han indicado que las células cancerosas contienen mutaciones en ciertos genes y que muchos carcinógenos también son mutágenos. Por lo tanto, se considera que las células cancerosas contienen mutaciones de células somáticas, y la carcinogénesis se considera un tipo de mutagénesis de células somáticas.

Los ensayos de toxicidad genética que se utilizan más comúnmente en la actualidad se han seleccionado no solo por su gran base de datos, su costo relativamente bajo y su facilidad de ejecución, sino porque se ha demostrado que detectan muchos carcinógenos en roedores y, presumiblemente, en humanos. En consecuencia, los ensayos de toxicidad genética se utilizan para predecir la carcinogenicidad potencial de los agentes.

Un desarrollo conceptual y práctico importante en el campo de la toxicología genética fue el reconocimiento de que muchos carcinógenos fueron modificados por enzimas dentro del cuerpo, creando formas alteradas (metabolitos) que con frecuencia eran la forma carcinogénica y mutagénica final de la sustancia química original. Para duplicar este metabolismo en una placa de Petri, Heinrich Malling demostró que la inclusión de una preparación de hígado de roedor contenía muchas de las enzimas necesarias para realizar esta conversión o activación metabólica. Por lo tanto, muchos ensayos de toxicidad genética realizados en placas o tubos (in vitro) emplean la adición de preparaciones enzimáticas similares. Las preparaciones simples se denominan mezcla S9 y las preparaciones purificadas se denominan microsomas. Algunas células bacterianas y de mamíferos ahora han sido modificadas genéticamente para contener algunos de los genes de roedores o humanos que producen estas enzimas, lo que reduce la necesidad de agregar una mezcla S9 o microsomas.

Ensayos y técnicas de toxicología genética

Los principales sistemas bacterianos utilizados para la detección de toxicidad genética son el ensayo de mutagenicidad de Salmonella (Ames) y, en mucha menor medida, la cepa WP2 de Escherichia coli. Los estudios realizados a mediados de la década de 1980 indicaron que el uso de solo dos cepas del sistema de Salmonella (TA98 y TA100) fue suficiente para detectar aproximadamente el 90% de los mutágenos de Salmonella conocidos. Por lo tanto, estas dos cepas se utilizan para la mayoría de los fines de detección; sin embargo, varias otras cepas están disponibles para pruebas más extensas.

Estos ensayos se realizan de diversas formas, pero dos procedimientos generales son los ensayos de incorporación en placa y de suspensión líquida. En el ensayo de incorporación en placa, las células, la sustancia problema y (si se desea) el S9 se agregan en un agar licuado y se vierten sobre la superficie de una placa de Petri de agar. El agar superior se endurece en unos pocos minutos y las placas se incuban durante dos o tres días, después de lo cual las células mutantes han crecido para formar grupos de células detectables visualmente llamados colonias, que luego se cuentan. El medio de agar contiene agentes selectivos o está compuesto de ingredientes tales que solo crecerán las células recién mutadas. El ensayo de incubación líquida es similar, excepto que las células, el agente de prueba y S9 se incuban juntos en un líquido que no contiene agar licuado, y luego las células se lavan para eliminar el agente de prueba y S9 y se siembran en el agar.

Las mutaciones en células de mamífero cultivadas se detectan principalmente en uno de dos genes: hprt y tk. De manera similar a los ensayos bacterianos, las líneas celulares de mamíferos (desarrolladas a partir de células humanas o de roedores) se exponen al agente de prueba en placas o tubos de cultivo de plástico y luego se siembran en placas de cultivo que contienen un medio con un agente selectivo que permite que solo crezcan células mutantes. . Los ensayos utilizados para este propósito incluyen el CHO/HPRT, el TK6 y el linfoma de ratón L5178Y/TK^+/- ensayos También se utilizan otras líneas celulares que contienen diversas mutaciones de reparación del ADN, así como algunos genes humanos implicados en el metabolismo. Estos sistemas permiten la recuperación de mutaciones dentro del gen (mutación del gen) así como mutaciones que involucran regiones del cromosoma que flanquean al gen (mutación cromosómica). Sin embargo, este último tipo de mutación es recuperada en mucha mayor medida por la tk sistemas de genes que por el hprt sistemas de genes debido a la ubicación de la tk .

Similar al ensayo de incubación líquida para mutagenicidad bacteriana, los ensayos de mutagenicidad en células de mamíferos generalmente implican la exposición de las células en placas o tubos de cultivo en presencia del agente de prueba y S9 durante varias horas. Luego, las células se lavan, se cultivan durante varios días más para permitir que los productos genéticos normales (de tipo salvaje) se degraden y los productos genéticos recién mutantes se expresen y acumulen, y luego se siembran en un medio que contiene un agente selectivo que permite sólo las células mutantes para crecer. Al igual que los ensayos bacterianos, las células mutantes crecen en colonias detectables visualmente que luego se cuentan.

La mutación cromosómica se identifica principalmente mediante ensayos citogenéticos, que implican la exposición de roedores y/o células humanas o de roedores en placas de cultivo a un producto químico de prueba, lo que permite que ocurran una o más divisiones celulares, la tinción de los cromosomas y luego el examen visual de los cromosomas a través de un microscopio. para detectar alteraciones en la estructura o número de cromosomas. Aunque se puede examinar una variedad de criterios de valoración, los dos que actualmente aceptan las agencias reguladoras como los más significativos son las aberraciones cromosómicas y una subcategoría llamada micronúcleos.

Se requiere una capacitación y experiencia considerables para evaluar la presencia de aberraciones cromosómicas en las células, lo que hace que este sea un procedimiento costoso en términos de tiempo y dinero. Por el contrario, los micronúcleos requieren poco entrenamiento y su detección puede automatizarse. Los micronúcleos aparecen como pequeños puntos dentro de la célula que son distintos del núcleo, que contiene los cromosomas. Los micronúcleos resultan de la rotura cromosómica o de la aneuploidía. Debido a la facilidad para calificar micronúcleos en comparación con las aberraciones cromosómicas, y debido a que estudios recientes indican que los agentes que inducen aberraciones cromosómicas en la médula ósea de ratones vivos generalmente inducen micronúcleos en este tejido, los micronúcleos ahora se miden comúnmente como una indicación de la capacidad de un agente para inducir la mutación cromosómica.

Aunque los ensayos de células germinales se usan con mucha menos frecuencia que los otros ensayos descritos anteriormente, son indispensables para determinar si un agente representa un riesgo para las células germinales, cuyas mutaciones pueden tener efectos en la salud de las generaciones futuras. Los ensayos de células germinales que se usan con más frecuencia son en ratones e involucran sistemas que detectan (1) translocaciones hereditarias (intercambios) entre cromosomas (ensayo de translocación heredable), (2) mutaciones genéticas o cromosómicas que involucran genes específicos (locus visible o bioquímico específico). ensayos), y (3) mutaciones que afectan la viabilidad (ensayo letal dominante). Al igual que con los ensayos de células somáticas, la suposición de trabajo con los ensayos de células germinales es que se presume que los agentes positivos en estos ensayos son mutágenos potenciales de células germinales humanas.

Estado actual y perspectivas futuras

Estudios recientes han indicado que solo se necesitaban tres piezas de información para detectar aproximadamente el 90% de un conjunto de 41 carcinógenos de roedores (es decir, presuntos carcinógenos humanos y mutágenos de células somáticas). Estos incluían (1) el conocimiento de la estructura química del agente, especialmente si contiene restos electrofílicos (ver la sección sobre relaciones estructura-actividad); (2) datos de mutagenicidad de Salmonella; y (3) datos de un ensayo de toxicidad crónica de 90 días en roedores (ratones y ratas). De hecho, esencialmente todos los carcinógenos humanos declarados por la IARC son detectables como mutágenos utilizando solo el ensayo de Salmonella y el ensayo de micronúcleo de médula ósea de ratón. El uso de estos ensayos de mutagenicidad para detectar carcinógenos humanos potenciales está respaldado por el hallazgo de que la mayoría de los carcinógenos humanos son carcinógenos tanto en ratas como en ratones (carcinógenos transespecies) y que la mayoría de los carcinógenos transespecies son mutagénicos en Salmonella y/o inducen micronúcleos. en médula ósea de ratón.

Con los avances en la tecnología del ADN, el proyecto del genoma humano y una mejor comprensión del papel de la mutación en el cáncer, se están desarrollando nuevos ensayos de genotoxicidad que probablemente se incorporarán a los procedimientos de detección estándar. Entre estos se encuentran el uso de células transgénicas y roedores. Los sistemas transgénicos son aquellos en los que se ha introducido un gen de otra especie en una célula u organismo. Por ejemplo, ahora se encuentran en uso experimental ratones transgénicos que permiten la detección de mutaciones en cualquier órgano o tejido del animal, basándose en la introducción de un gen bacteriano en el ratón. Las células bacterianas, como Salmonella, y las células de mamíferos (incluidas las líneas celulares humanas) ahora están disponibles y contienen genes implicados en el metabolismo de agentes cancerígenos/mutagénicos, como los genes P450. Análisis molecular de las mutaciones reales inducidas en el gen trans dentro de roedores transgénicos, o dentro de genes nativos como hprt, o los genes objetivo dentro de Salmonella ahora se pueden realizar, de modo que se pueda determinar la naturaleza exacta de las mutaciones inducidas por los productos químicos, proporcionando información sobre el mecanismo de acción del producto químico y permitiendo comparaciones con mutaciones en humanos presuntamente expuestos al agente. .

Los avances moleculares en citogenética ahora permiten una evaluación más detallada de las mutaciones cromosómicas. Estos incluyen el uso de sondas (pequeños fragmentos de ADN) que se adhieren (hibridan) a genes específicos. Los reordenamientos de genes en el cromosoma pueden revelarse luego por la ubicación alterada de las sondas, que son fluorescentes y se visualizan fácilmente como sectores coloreados en los cromosomas. El ensayo de electroforesis en gel unicelular para rotura de ADN (comúnmente llamado ensayo “cometa”) permite la detección de roturas de ADN dentro de células individuales y puede convertirse en una herramienta extremadamente útil en combinación con técnicas citogenéticas para detectar daño cromosómico.

Después de muchos años de uso y la generación de una gran base de datos desarrollada sistemáticamente, la evaluación de la toxicidad genética ahora se puede realizar con solo unos pocos ensayos a un costo relativamente pequeño en un período corto de tiempo (unas pocas semanas). Los datos producidos se pueden utilizar para predecir la capacidad de un agente para ser un roedor y, presumiblemente, carcinógeno humano/mutágeno de células somáticas. Tal capacidad hace posible limitar la introducción en el medio ambiente de agentes mutagénicos y cancerígenos y desarrollar agentes no mutagénicos alternativos. Los estudios futuros deberían conducir a métodos aún mejores con mayor predictibilidad que los ensayos actuales.

Atrás