Neurotecnología de realidad aumentada aplicada a la Educación

Resumen de la conferencia del editor del Blog “Tócame que soy Realidad Aumentada”, Carlos Fernández, en el Aumenta.me Edu América 2016, realizado en Cartagena de las Indias.

CrX7bYVXgAALHHN

El editor de este blog representó al Perú en participar del Aumenta.me Edu A mérica 2016, en el marco del VII Congreso Internacional de Ambientes Virtuales de Aprendizajes Adaptativos y Accesibles (Foto: Raúl Reinoso).

Cartagena de las Indias, 2 de octubre. Según Mc Luhan (1967) un sistema informático está formado por tres elementos: hardware, software y humanware (usuario); este último factor considera que la computadora es una extensión de nuestra mente; y a nuestro decir que la realidad aumentada es una extensión extendida de nuestros sentidos.  Los implantes oculares, conectores cerebrales y la conexión neuronal al Internet para ingresar a éste mediante el pensamiento se constituyen en escenarios próximos de la neurotecnología aplicadas a la educación.  Con el advenimiento de las Nuevas Tecnologías de la Información y Comunicaciones (TICs) aplicadas al aprendizaje, los smart school o colegios inteligentes son producto de la interacción de tres elementos: Las realidades mixtas (realidad aumentada o virtualidad aumentada),  la neurotecnología y la educación.  Estas atmósferas mixtas promueven una nueva pedagogía holística, producto de la construcción de aprendizajes significativos vinculados a conectores neuronales, en entornos referidos a los humanos-máquinas.

El éxito de la neurociencia contribuye en generar como tendencia de moda el uso del prefijo “neuro” unido a un sinnúmero de vocablos como neuroeducación, neuropsicología, neuroperiodismo o neuromarketing.   Precisamente esta usanza ha ejercido predominio en la fusión de los términos neurociencia y tecnología que van de la mano y que deviene en un nuevo término, de interés educativo: La neurotecnología.

La neurotecnología y su objeto de estudio

La neurotecnología es una disciplina científica en ciernes que nos permite conocer mejor el cerebro e interactuar con él y decodificar las señales eléctricas proveniente de las sinapsis que generan las neuronas y que hacen posible incluso influir y manipular el sistema nervioso; y por ende, el cerebro.  Según  Greenfield (2002), “la neurotecnología es toda la información tecnológica y biotecnológica que afecta al cerebro”.

Los aportes de esta reciente disciplina nos permiten comprender y explicar el cerebro, así como interactuar con él, descubrir su funcionalidad, morfología y plasticidad, gracias a la combinación de la microelectrónica y la ingeniería.

El objeto de estudio abarca las interfaces cerebro-ordenador; los neuroimplantes; los conectores neuronales; los biocomputadores; los simuladores neuronales; la metaconciencia; el biofeedback; el eye tracking (seguimiento ocular) y la medición de la gesticulación facial; la resonancia magnética, lectores y analítica de la actividad cerebral.

CrX7-mxWcAE2dIG

Los procesos de enseñanza asociados a la realidad aumentada y la neurotecnología, estimulan el aprendizaje y la construcción de saberes significativos cognitivos, gracias a la gran espectacularidad de la tecnología que incitar el lóbulo frontal.

Interfaces cerebro computadora

Los referidos interfaces nos permitirán en un futuro establecer comunicación telepática con otros seres humanos, pero sobre todo ejercer formas de control sobre las máquinas.  Incluso emplearemos métodos de navegación por Internet, impulsadas sólo con el pensamiento.  María López dio a conocer el 2008, con su equipo español de investigación en neurotecnología, los resultados de un proyecto donde un paciente controló una silla de ruedas con el pensamiento. “Fue la segunda vez que se conseguía en el mundo y tuvo un enorme impacto mediático” (López, 2013).

Imagen de previsualización de YouTube

El potencial futuro de la neurotecnología marca el rumbo de los avances tecnológicos en salud.   Los pacientes de enfermedades neurodegenerativas o quienes sufran accidentes cerebro vasculares podrán recuperar capacidades cognitivas y motoras, gracias a terapias “con chips o dispositivos electrónicos sobre el tejido neural que pueden actuar como una prótesis cerebral, o bien como elementos de comunicación con un ordenador externo” (Correa, 2008).

Imagen de previsualización de YouTube

Kewin Warwick, el primer cyborg, trabaja en la comunicación directa de cerebro a cerebro, utilizando implantes neuronales.  “Es un tema de interfaces. En cuanto entendamos cómo comunicarnos directamente entre señales eléctricas cerebrales, así lo haremos” (Warwick: 2004).  Esta futura práctica se denomina telepatía sintética o “teclepatía” y será totalmente usual la transmisión de pensamientos, emociones, sentimientos, colores directamente de una mente a otra.  “Aunque se suscitan muchas preguntas sobre su funcionamiento en la práctica, seríamos claramente insensatos si no siguiésemos intentándolo” (Warwick: 2004).

 

Affective computing

La neurotecnología unida con la realidad aumentada ha dado origen a Training Faces.  Esta aplicación para las Google Glass permite entrenar a pacientes que padecen autismo en el reconocimiento de emociones, proyectadas en el rostro de una persona.

Incluso se reportan avances al integrar dispositivos electrónicos ya no con el pensamiento, si no con las emociones.  La compañía japonesa Neurowear, cuyo lema está basado en el “cuerpo aumentado” desarrolló Neurocam, dispositivo con cámara que toma fotos o vídeos automáticamente cuando registra una emoción, gracias a un sensor de ondas cerebrales personalizadas que al superar un valor a 60 se activa y captura la imagen.

Imagen de previsualización de YouTube

Esta conectividad emocional despierta estímulos en nuestro cerebro, órgano que reconstruye la realidad que percibimos por los sentidos, gracias a un engranaje biológico que procesa información a 400 mil bits por segundo.  Mc Luhan (1967) refirió que las máquinas fueron creadas para ser extensiones del cuerpo humano y sus habilidades, tal y como una bicicleta es prolongación de nuestros pies.

 

La realidad aumentada, extensión de nuestros sentidos

La realidad aumentada mezcla el entorno real con capas virtuales de información que nos llevarán a cambiar la percepción de nuestro entorno circundante, al extender nuestro campo visual a 360 grados y materializar imágenes virtuales con las que se interactúa.  “La realidad aumentada es una tecnología que complementa la percepción e interacción con el mundo real y permite al usuario, estar en un entorno real aumentado, con información adicional generada por el computador” (Basogain et al, 2007).

Los procesos de enseñanza asociados a la realidad aumentada vinculada a la neurotecnología, estimulan el aprendizaje y la construcción de saberes significativos cognitivos, gracias a la gran espectacularidad de la tecnología que incitar el lóbulo frontal.

Imagen de previsualización de YouTube

Su empleo en el aula le permite al docente atraer fácilmente la atención del estudiante y desarrollar métodos de aprendizaje en función de los nuevos modelos mentales de los educandos.  “Los modelos mentales están permeados por aspectos biológicos, lingüísticos, culturales e históricos, configuran la forma en que observamos el mundo, provocando distintos estados emocionales, y predisponen las experiencias de aprendizaje” (AR Educativa, 2016).

La espectacularidad de la realidad aumentada atrapa la atención del educando, lo conecta emocionalmente con el aprendizaje, estimula sus ganas de aprender, despierta interés y fomenta su espíritu investigador en una realidad mixta. La creación de estos nuevos escenarios complementa el mundo real, lo corrige, lo expande, lo ensancha, lo aumenta.

Es evidente el avance de la neurotecnología aplicada al desarrollo de interfaces (entendidos como sistemas de comunicación) entre softwares, hardwares (chips), entre software y hardware, donde la realidad aumentada como expresión de la unión de lo virtual y de lo real, en un mismo encuadre, se constituye en la tecnología ideal, para transmitir o comunicar contenidos, sentimientos, pensamientos y extender nuestros sentidos.

Vale anotar que solo existe un solo sentido y no cinco, desde la perspectiva de la neurotecnología.  El cerebro es el único receptor sensorial que nos permite leer la información proveniente de la captación de estímulos externos, vía el sistema nervioso.   Llinás (2013) refiere que uno “ve” y “escucha” con el cerebro, no con los ojos.  Los órganos de la visión o del olfato están conectados directamente al tálamo y la corteza cerebral que registran en una solo imagen miles de pedacitos de percepción; partes fragmentadas que son procesadas individualmente y transmitidas vía el sistema nervioso al cerebro, donde se analiza y se unen para hacer una imagen única sobre el mundo exterior.

La realidad aumentada no se resigna exclusivamente a lo visual; compromete el oído, el olfato, el tacto o el gusto.  Existen múltiples evidencias de la extensión de nuestros sentidos a través de la realidad aumentada: publicidades encriptadas transmitidas desde un dispositivo de conducción ósea a través de los vidrios de un vehículo (Talking Windows, BBDO).

Imagen de previsualización de YouTube

Ropa interior interactiva que permite experimentar caricias a distancia, a través de sensores.

Imagen de previsualización de YouTube

Libros interactivos conectados a chalecos que te transportan a las sensaciones y dolores experimentados por sus personajes como el creado por estudiantes del Instituto de Tecnología de Massachusetts (Sensory Fiction, MIT).

Imagen de previsualización de YouTube

Neurotecnología de realidad aumentada aplicada a la educación

La neurotecnología unida al concepto de realidad aumentada nos ha permitido la disponibilidad y uso de dispositivos de computación altamente móviles como Google Glass, Occulus Rift y Microsoft Hololens, a fin de mejorar la calidad de vida, la productividad y el rendimiento.  “La tecnología tiende a crear un nuevo entorno humano. Los entornos tecnológicos no son meramente pasivos recipientes de personas, son procesos activos que configurar a las personas y otras tecnologías similares” (McLuhan, 1967).

Imagen de previsualización de YouTube

En un futuro no muy lejano, los usuarios de estas tecnologías que cuenten con gafas o implantes oculares de realidad aumentada, podrán sentirse confundidos en su percepción de lo real, gracias al hiperrealismo del 3D.  “Post-digitalismo (un mundo en el que lo virtual y lo real son cada vez menos distinguibles), geolocalización, telefonía móvil y juego, son conceptos y tecnologías asociados a esta nueva tecnología, redes sociales, social media, tendencias web e innovación social y educativa (Quintero, 2014).

Precisamente la interacción entre los entornos aumentados distorsionan la percepción de lo real-virtual, lo que ha devenido en un nuevo paradigma: La Cognición Aumentada (AugCog). Este campo emergente de la neurociencia, producto de una verdadera relación simbiótica entre lo real y lo virtual, tiene por objetivo desarrollar métodos y herramientas de neurotech que puedan explicar el procesamiento de información inherente a la interacción humano-máquina.

Se infiere que, por culpa de los interfaces cerebro-computadora, deberemos nuevamente adiestrar nuestros sentidos para una plena Cognición Aumentada y abrir nuevas posibilidades a la percepción enriquecida, en este universo simbiótico, que convierte  la realidad aumentada en un entorno cada vez más inmersivo. Para obtener esa interacción con el entorno real y virtual es necesaria que aumente la colaboración entre neurocientíficos y tecnocientíficos (Fernández, 2014).

El sistema de realidad aumentada vive de la interactividad. Ofrece a los estudiantes tomar el control de su propio aprendizaje (precepto constructivista) y proveerse de su propia ruta para alcanzar el conocimiento. No es cuestión de aprender a trabajar con la computadora, sino de analizar en qué medida hay un mejoramiento en la calidad de lo que se aprende o se crea.

La neurotecnología de realidad aumentada nos permitirá, en breve, contar con nuevas herramientas tecnológicas para la producción, intercambio y construcción del conocimiento, mediante implantes de chips, lentillas de contacto o de técnicas un tanto menos invasivas como gafas o cascos inmersivos, imponen la incorporación de estas herramientas al hecho educativo.

Según López-Barajas (2011), las infotecnologías de la realidad aumentada como recursos didácticos requieren de la utilización de procedimientos de enseñanza y aprendizaje en contextos lúdicos para recorrer visualmente espacios, por ejemplo de un centro educativo o la geografía de un contexto cultural concreto.  “La Realidad Aumentada motiva al verse el alumno en el mundo real, sólo que su visión es aumentada mediante objetos superpuestos de 3D de naturaleza virtual. La percepción que tiene el alumno es que ambos mundos coexisten” (López-Barajas et. al 2011).

El campo de la neurotecnología aplicada a la educación es infinito y sus aplicaciones siguen creciendo y expandiéndose a pesar de las limitaciones de nuestro tiempo como la información limitada en torno a aspectos cognitivos, emocionales o motoras, que actualmente podemos obtener.   “En este contexto, la generación y uso de entornos virtuales 3D, como los de los videojuegos, el uso de aplicaciones de realidad aumentada y las redes sociales, así como otras herramientas – más económicas-, como la respiración, la relajación, la visualización, la música, la automotivación, constituyen importantes herramientas para el aprendizaje” (Marcano, 2013).

Estos adminículos de realidad aumentada nos permitirán incorporar en los procesos de enseñanza aprendizaje nuevos métodos de enseñanza basados en los interfaces cerebro-computadora, el neuroaprestamiento para saberes significativos, procesos y estrategias de aprendizaje para comunicar directamente pensamientos y emociones en un mundo multipantallas virtuales y la adaptación a los tipos de estímulos que recibe generándose un “recableado” de sus redes neuronales, de acuerdo a las nuevas competencias digitales que deberán adquirir los estudiantes en un mundo aumentado.

Párrafo aparte merece el reconocimiento del rol del docente en una sociedad marcada por algunas tendencias educativas signadas por la gamificación como proceso natural de aprendizaje, donde el acto educativo es producto de la emoción, la sorpresa o la competitividad en el educando.

La aparición de la neuroergonomía, como nueva disciplina conocida, diseña escenarios virtuales que sirven para simuladores de realidad aumentada que tiene como propósito: a. Reducir los riesgos que padecen los trabajadores en situaciones de peligro como catástrofes naturales o accidentes laborales; b. Entrenamiento de labores complejas, como el pilotaje o la cirugía; c. Tratamiento psicológico de trastornos por estrés post-traumáticos, ansiedad y fobias; y, d. Estimular los sentidos.  “También es importante la aplicación e incorporación de estos conocimientos del funcionamiento del cerebro en los procesos de aprendizaje a nuevas técnicas y formatos de enseñanza por parte de los docentes” (Perán 2015).

Conclusiones

Más allá del éxito global de Pokémon Go, los desarrolladores de realidad aumentada debemos comprometernos al diseño de herramientas educativas lúdicas, gracias a la tecnología de geoposicionamiento.

Los futuros modelos de aprendizaje, producto de la neurotecnología de RA, se reinventarán cada cierto tiempo, a partir de los adelantos de adminículos basados en la funcionalidad de diferentes regiones del cerebro y que generarán nuevos  estilos de aprendizaje.

Los interfaces cerebro-computadora demandarán de los educandos un proceso de re aprendizaje de los sentidos.  Los implantes oculares y conectores cerebrales de realidad aumentada demandarán de los educandos, un proceso de aprendizaje diferente y de utilización de los sentidos.

Los docentes del siglo XXI deberemos estar preparados para los retos educativos que nos depara la neurotecnología de realidad aumentada.

 

Referencias Bibliográficas

AR Educativa.  Educativa, AR(1) y una breve mirada desde la neurociencia.  Recuperado de: http://www.ar-educativa.com/#!en-blanco/cm4u

Bernardo, A.  (2014).  Este chip cerebral podría ayudar a revivir un brazo paralizado.  Thinkbig.  ARS Electronica.  Recuperado de: http://blogthinkbig.com/este-chip-cerebral-podria-ayudar-revivir-un-brazo-paralizado/

Campos, A. (2010). Neuroeducación: Uniendo las neurociencias y la educación en la búsqueda del desarrollo humano. La educ@ción, revista. Junio 2010. Nº 143. Organización de los Estados Americanos. Recuperado de: http://www.educoea.org/portal/La_Educacion_Digital/laeducacion_143/articles/neuroeducacion.pdf
Correa, Ángel (2008). Neurociencia Aplicada: El cerebro al servicio de la humanidad. Ciencia Cognitiva. Recuperado de: http://medina-psicologia.ugr.es/cienciacognitiva/?p=30.

EFE (2011). Crean un sistema de realidad aumentada que evoca la soñada teletransportación. La Voz de Galicia. 23/02/2011. Recuperado de: http://www.lavozdegalicia.es/sociedad/2011/02/24/00031298573888109149958.htm
Equipo Editorial (2015). Tecnología y neurociencia ¿qué papel juegan en la educación? Reporte Digital. Recuperado de: http://reportedigital.com/e-learning/tecnologia-neurociencia-papel-juegan-educacion/

Greenfield (2002). Research Methods for Postgraduates. Industrial Statistics Research Unit (ISRU), University of Newcastle-upon-Tyne, UK
Hola. (2013). María López: ‘Las aplicaciones de la neurotecnología son infinitas porque todo pasa por el cerebro’. Recuperado de: http://tuotrodiario.hola.com/noticia/2013061170286/maria-lopez-las-aplicaciones-de-la-neurotecnologia-son-infinitas-porque-todo-pasa-por-el-cerebro/

Kearney, J.; Rizzo, M & Severson, J. (2006). Virtual Reality and Neuroergonomics. Recuperado de: http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:4UPJCKjp-BcJ:www.universitypressscholarship.com/oso/search:downloadsearchresultaspdf%3Bjsessionid%3D40DDE05E7D09C796303EC55C6D64468B%3Ff_0%3Dkeywords%26q_0%3Daugmented%2Bcognition+&cd=4&hl=es&ct=clnk&gl=pe

López-Barajas, E. & López-Barajas I. (2011). Infotecnologías y Mundos Virtuales. agosto-mayo 249, Nº LXIX, Española Revista de Pedagogía 222-2052011, p. 205-221. Recuperado de: https://www.jstor.org/stable/pdf/23766389.pdf?seq=1#page_scan_tab_contents
Marcano, B. (2013). Neurociencias, Educación y TIC. UNIR Máster de secundaria. Recuperado de: http://bit.ly/Zmdxkt

Marqués, M. & Osses, Sonia (2014). Neurociencia y educación: una nueva dimensión en el proceso educativo. Revista Médica Chile vol.142 Nº6, Santiago, jun. 2014. Recuperado de: http://dx.doi.org/10.4067/S0034-98872014000600018

McKendrick, R; Parasuraman, R.; Murtza, R.; Formwalt, A.; Baccus, W.; Paczynski, M. & Ayaz, H. (2016). Into the Wild: Neuroergonomic Differentiation of Hand-Held and Augmented Reality Wearable Displays during Outdoor Navigation with Functional Near Infrared Spectroscopy. US National Library of Medicine National Institutes of Health. Recuperado de: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4870997/

McLuhan, M & Fiore, Q. (1967). “El Medio es el Mensaje”. Editorial Paidós. Barcelona, 1996. 363 páginas. ISBN 1-58423-070-3

Perán, J (2015). Papel de las neurociencias en el aprendizaje y la sociedad digital. Recuperado de: http://research.unir.net/telefonicachair/wp-content/uploads/sites/83/2015/10/Jes%C3%BAs-Per%C3%A1n-_Papel-de-las-neurociencias.pdf

Quintero, R & Oballos, G. (2014). La realidad aumentada como apoyo en el aprendizaje del cerebro triuno en la asignatura desarrollo de procesos cognoscitivo y afectivo de la facultad de ciencias de la educación. Universidad de Carabobo.

Santamaría, F. (2013). La cognición aumentada, siguiente capa para una plena realidad aumentada. Recuperado de: http://fernandosantamaria.com/blog/la-cognicion-aumentada-siguiente-capa-para-una-plena-realidad-aumentada/

Warwick, Kevin (2004). I, Cyborg. University of Illinois Press