En un experimento típico de bolas raras, hay dos categorías de estímulos, una de las cuales es rara (llamada las bolas raras u objetivos) y una de las cuales es frecuente (llamada los estándares o no objetivos). Por ejemplo, podrías presentar una secuencia de Xs y Os en medio de un monitor de video, con 10% de Xs y 90% de Os. La categoría Raro provocará un componente P3b mucho mayor que la categoría Frecuente, pero solo si los participantes están discriminando activamente entre las dos categorías. Por ejemplo, si se les pide a los participantes que juzguen los colores de los Xs y Os, no verás un P3 más grande a los Rare Xs que al Frequent Os. Sin embargo, si se indica a los participantes que presionen un botón para Xs y otro botón para Os, esto requiere hacer una categorización activa de cada estímulo como una X o una O, y verás un P3b mucho mayor para los Xs que para los Os. Sin embargo, no es la respuesta motora per se la que conduce al P3b. Los Xs también producirán un P3b más grande que el Os si la tarea es presionar un botón para el Os y no dar respuesta para los Xs.
Los investigadores han sabido desde la década de 1960 que la amplitud de la P3b está inversamente relacionada con la probabilidad de que el estímulo provoque. Es decir, la P3b será mayor si las bolas raras son 20% probables que si son 30% probables, y la P3b será aún mayor si las bolas raras son 10% probables (Duncan-Johnson & Donchin, 1977). Un hecho fundamentalmente importante pero no ampliamente apreciado es que no es la probabilidad del estímulo físico lo que determina la amplitud de P3b, sino la probabilidad de lo que yo llamo la categoría definida por tareas. Por ejemplo, mi laboratorio alguna vez realizó un experimento extraño en el que 15% de los estímulos eran la letra E y el otro 85% se seleccionaron aleatoriamente de todas las letras no E (Vogel et al., 1998). La tarea era presionar un botón para la letra E y otro botón para letras que no fueran E. La letra E era más común que cualquier otra letra individual, pero la tarea requería que los participantes categorizaran cada estímulo como E o no-E, y la categoría E fue menos frecuente que la categoría no-E. Como resultado, los estímulos E provocaron un P3b mucho mayor que los estímulos no E. Puedes conocer más sobre el componente P3b en el Capítulo 3 de la Suerte (2014) o en el capítulo de John Polich sobre la familia de componentes P3 en el Oxford Handbook of ERP Components (Polich, 2012).
Muchos experimentos de bichos raros contienen un obvio confundido: Si el 10% de los estímulos son Xs y el 90% son Os, entonces los Xs y Os difieren tanto en la forma de la letra como en la probabilidad de ocurrencia. Esto probablemente no tenga mucho impacto en el componente P3b, pero confunde así son fáciles de evitar, así que siempre me sorprende que tantos experimentos tengan este confundido. Una manera fácil de resolver esto es contrarrestar las probabilidades: Usa 10% Xs y 90% Os para la mitad de los bloques de prueba y 90% Xs y 10% Os para la otra mitad. Esto permite comparar el ERP provocado por una X cuando es Raro al ERP provocado por una X cuando es Frecuente. Y podemos hacer lo mismo por el Os. En otras palabras, podemos mantener constantes los estímulos y variar solo la probabilidad. Para simplificar las cosas, podemos promediar los ERP X-Rare y O-Rare juntos y comparar el resultado con el promedio de los ERP X-Frecuente y O-Frecuente. Muchos experimentos utilizan este enfoque (¡pero no tantos como me gustaría!).
Sin embargo, como se ilustra en la Figura 6.1, aún queda un sutil error de adaptación cuando se usa este contrapeso. Imagina que X es Raro y O es Frecuente en el primer bloque de prueba, y los participantes presionan un botón para los Xs y otro para el Os. Las neuronas en la corteza visual que son sensibles a la forma de O tenderán a adaptarse por la frecuente aparición de los estímulos O, pero las neuronas que son sensibles a la forma de X no se adaptarán dada la ocurrencia poco frecuente de esta forma. Como resultado, la respuesta sensorial será menor para los estímulos O que para los estímulos X. En el segundo bloque de juicio, O es Raro y X es Frecuente. Ahora las neuronas sensibles al X se vuelven más adaptadas que las neuronas sensibles a O, y la respuesta sensorial será menor para las Xs que para las Os. Entonces, a pesar de que hemos contrapesado qué estímulo es Raro y cuál es Frecuente, todavía obtenemos una respuesta sensorial mayor para la categoría Raro que para la categoría Frecuente.
Figura 6.1. Ejemplo del error de adaptación sensorial que está presente en casi todos los experimentos de bichos raros. La altura de cada barra representa la magnitud de la respuesta sensorial a un estímulo dado.
Esto ejemplifica lo que yo llamo el Principio Hillyard del diseño experimental: Mantener constantes los estímulos y variar solo las condiciones psicológicas. Para seguir este principio, se debe mantener constante toda la secuencia a través de las condiciones, lo que no estamos haciendo en el diseño contrapesado que se muestra en la Figura 6.1. Es decir, estamos usando diferentes secuencias de estímulos para crear nuestras categorías Raras y Frecuentes, y cualquier diferencia en las ERPs para estas categorías podría ser resultado de diferencias de estímulos físicos en lugar de las categorías psicológicas de Raras y Frecuentes.
El principio de Hillyard
El principio Hillyard lleva el nombre de mi asesor de doctorado, Steve Hillyard. Cuando era estudiante de posgrado, constantemente nos recordaban que mantuviéramos constantes los estímulos y variáramos las condiciones psicológicas (generalmente variando las instrucciones). Steve era un maestro del diseño experimental, y tuvo un gran impacto en el campo al desarrollar diseños extremadamente rigurosos (e inculcar este ethos en sus muchos estudiantes de posgrado y postdoctorados).
Los componentes sensoriales del ERP son muy sensibles a pequeñas diferencias en los estímulos, y el Principio Hillyard es especialmente importante cuando se observan diferencias entre condiciones en latencias relativamente cortas (por ejemplo, <200 ms después del inicio del estímulo). Si un experimento no sigue el Principio Hillyard, generalmente es imposible interpretar cualquier efecto temprano (a menos que, por supuesto, el objetivo del experimento fuera examinar los efectos de las manipulaciones de estímulos sobre la actividad sensorial). Sin embargo, es una buena idea seguir el Principio Hillyard incluso cuando estás viendo efectos posteriores, porque es difícil estar 100% seguro de que un efecto tardío no sea consecuencia de un error sensorial temprano.
Algunas preguntas experimentales son difíciles de responder a la vez que se sigue el principio Hillyard. Por ejemplo, imagina que querías comparar las ERPs provocadas por sustantivos y verbos (presentados como señales auditivas del habla). No tienes ningún control sobre cómo suenan los sustantivos y verbos, y sería difícil crear instrucciones que hagan que un participante trate la palabra “silla” como sustantivo en algunos bloques de prueba y un verbo en otros bloques. Pero si estuvieras realmente motivado, en realidad podrías lograr este tipo de control usando dos grupos de participantes que hablaban diferentes idiomas. Por ejemplo, si comparaste angloparlantes monolingües y hablantes monolingües de mandarín, podrías preguntar si los sustantivos y verbos que son conocidos por un individuo producen una diferencia que no está presente para sustantivos y verbos que son desconocidos por ese individuo.
En el ERP CORE, diseñamos el experimento P3b para seguir el principio Hillyard. Como se ilustra en la Figura 6.2, los estímulos fueron las letras A, B, C, D y E, presentadas en orden aleatorio en el centro de la pantalla de video. Cada una de estas letras era 20% probable. Cada participante recibió 5 bloques de prueba, cada uno con 40 ensayos, y se designó una letra diferente al objetivo en cada bloque. Se les indicó que presionaran un botón para la letra objetivo y otro botón para cualquiera de las cuatro letras no objetivo. Por ejemplo, cuando D fue designado el objetivo, presionarían un botón para D y otro botón diferente para A, B, C o E. Como resultado, D estaba en la categoría Raro cuando se designó el objetivo y estaba en la categoría Frecuente cuando una de las otras cuatro letras se designó el objetivo. Así, seguimos el Principio Hillyard: mantuvimos constante la secuencia de estímulos y variamos solo la instrucción de la tarea.
Lo que significa mantener la secuencia constante
Si hubiéramos usado la misma secuencia exacta de letras en cada bloque de prueba, es posible que los participantes hubieran aprendido la secuencia. Por lo tanto, creamos una nueva secuencia aleatoria para cada bloque, pero estas secuencias se crearon usando las mismas reglas y diferían solo al azar. Eso descarta cualquier diferencia sistemática en los estímulos físicos entre los bloques de ensayo.
En la Figura 6.2 también se muestran las formas de onda ERP de gran promedio para las categorías de estímulo Raro y Frecuente (del canal Pz, con el promedio de P9 y P10 como referencia). La forma de onda Rara contiene el mismo número de ensayos para los cuales A, B, C, D y E fueron designados como objetivo. La forma de onda Frecuente también contiene números iguales de ensayos para los cuales A, B, C, D y E fueron designados como objetivo. Así, el P3b mayor observado para la categoría Raro que para la categoría Frecuente debe reflejar la Rareza de la categoría definida por tarea, no la rareza de los estímulos físicos. Se necesitó mucho pensamiento y esfuerzo para diseñar el experimento de esta manera, pero realmente disfruto el proceso de diseñar experimentos, especialmente cuando necesito idear algún tipo de “truco” creativo para descartar todos los posibles confundidos.
Figura 6.2. Paradigma experimental y formas de onda ERP de gran promedio del experimento ERP CORE visual oddball P3b.
