El laberinto acuático virtual: la prueba de la piscina para personas

Introducción

Una estudiante está sentada ante un escritorio en una sala a oscuras, con una mano en un joystick. En el monitor, un recinto redondo se extiende ante ella, con cuadros colgados en las paredes. Hay una ventana a un lado y una puerta en otro. El suelo es una extensión azul, plana y sin rasgos.

Empuja hacia delante. La vista se desliza por el suelo. Gira, y los cuadros pasan de lado. En algún punto hay un lugar oculto, invisible hasta que pasa por encima. Cuando lo hace, sube una plataforma, suena un tono y el ensayo termina.

Un minuto después, vuelve a empezar desde otro lado de la sala. Esta vez se dirige, con cierta duda, hacia la ventana.

Un laberinto sin agua

Eso es un laberinto acuático de Morris virtual. No hay piscina, ni agua, ni rata. Y sin embargo la lógica es la misma. Una meta oculta, claves en las paredes y una persona que tiene que recordar dónde están las cosas. ¿Cómo acabó una prueba creada para roedores en una pantalla de ordenador y, últimamente, dentro de un visor? ¿Y qué se gana, y qué se pierde, por el camino?

De la piscina a la pantalla

El laberinto acuático original es una piscina redonda de agua turbia con una plataforma escondida justo bajo la superficie. Una rata o un ratón aprende a encontrarla usando referencias de la sala. Lleva décadas siendo una prueba estándar de memoria espacial en animales.

La versión virtual conserva la estructura y cambia el medio. El recinto lo dibuja un ordenador. El participante se mueve por él en primera persona, con un teclado, un joystick, un mando o, en sistemas más recientes, con su propio cuerpo. La plataforma oculta es una zona del suelo o del agua que solo se revela al cruzarla.

Una sesión resulta familiar para quien conozca la tarea animal. Hay ensayos de entrenamiento desde puntos de salida variados, con la plataforma en un lugar fijo. Suele haber una prueba de sondeo, en la que se retira la plataforma y el software registra dónde busca la persona. Y a menudo hay un ensayo con plataforma visible, para comprobar que el participante puede ver la meta y dirigirse a ella.

Las medidas también se trasladan. El tiempo hasta alcanzar la meta. La longitud de la trayectoria. La parte del sondeo pasada en el cuadrante correcto. La dirección de orientación en los primeros segundos, que muestra si la persona salió en la dirección correcta. Como todo ocurre dentro del ordenador, la posición se registra con exactitud, muchas veces por segundo, sin necesidad de cámara.

Los primeros estudios virtuales

La idea de llevar las tareas animales al espacio virtual cuajó en los años noventa, cuando los gráficos de escritorio llegaron a ser lo bastante buenos. Un estudio de referencia llegó en 1998, de Robert Astur y sus colegas. Construyeron una versión informatizada de la tarea acuática de Morris y plantearon una pregunta directa. ¿Funcionaría en personas igual que la piscina real funciona en roedores?

En tres experimentos, funcionó. Los participantes aprendieron a encontrar la plataforma oculta usando las claves de la sala virtual. El estudio también encontró una diferencia constante entre sexos. De media, los hombres llegaban mejor a la plataforma oculta que las mujeres en varias medidas. Los autores describieron esos tamaños del efecto como de los mayores jamás publicados y sólidos entre experimentos. Presentaron los resultados como la primera demostración de la utilidad de la tarea acuática virtual en humanos.

Merece la pena detenerse en por qué importaba. Durante años, los investigadores con animales tenían una referencia de oro para el aprendizaje de lugar, y los investigadores con humanos tenían un mosaico de pruebas en papel, cuestionarios y tareas de rutas en el mundo real. Era difícil compararlos con nada de lo que hacía una rata. Una piscina virtual ofrecía un terreno común. La misma meta oculta, las mismas claves distales y casi las mismas medidas.

En 2004, el grupo de Astur fue más allá. Evaluaron a sesenta y un estudiantes universitarios en tres tareas: un laberinto acuático virtual, un laberinto radial virtual de ocho brazos y una prueba clásica en papel de rotación mental. Los hombres volvieron a encontrar mejor la plataforma oculta. Pero en el laberinto radial virtual no hubo ninguna diferencia entre sexos. Y las tareas no se correlacionaban como cabría esperar. Solo la rotación mental y la prueba de sondeo del laberinto acuático estaban significativamente relacionadas. Los autores concluyeron que los dos laberintos virtuales no miden la memoria espacial de la misma forma y no deben tratarse como intercambiables.

Desde entonces, el laberinto acuático virtual se ha extendido mucho. En 2021, Conor Thornberry, José Cimadevilla y Sean Commins revisaron más de doscientos artículos sobre navegación en realidad virtual. La tarea más popular, con diferencia, era el laberinto acuático de Morris virtual.

Un puente entre especies

¿Qué muestra la tarea virtual? Sobre todo, tiende un puente. Los investigadores pueden hacer algo muy parecido al mismo experimento con una rata y con una persona, usando la misma lógica y medidas similares. Eso facilita preguntarse si un hallazgo en animales tiene un equivalente humano.

También abre puertas difíciles de abrir con animales. Se puede evaluar directamente a pacientes con una enfermedad, en lugar de depender de un modelo animal. Se puede combinar la tarea con neuroimagen, ya que una persona tumbada en un escáner puede seguir dirigiéndose con una caja de botones. Y se puede cambiar el entorno al instante, moviendo claves, reduciendo el recinto o quitando referencias, sin ninguna obra de carpintería.

El control es exquisito. Cada participante ve exactamente la misma sala, con la misma luz y las mismas claves en los mismos lugares. Eso es difícil de garantizar en un laboratorio real, donde una silla movida o un póster nuevo pueden cambiar lo que ve un animal.

El ensayo con plataforma visible también se gana aquí su lugar. En el clásico estudio con ratas de 1982, los animales con daño hipocampal tenían dificultades para encontrar una plataforma oculta, pero podían nadar perfectamente hasta una que veían. Ese contraste mostró que el problema era la memoria de lugar, no la vista ni la natación. Una meta visible en la piscina virtual cumple la misma función con personas. Si alguien puede dirigirse directo a una meta que ve, pero no a una que tiene que recordar, es poco probable que la dificultad esté en los controles.

También hay un lado práctico. Cada paso se registra automáticamente, así que no hay vídeo que puntuar ni errores de seguimiento que limpiar. Y nadie tiene que ser rescatado de una piscina.

La sala virtual también facilita los experimentos clásicos con claves. Gira todos los cuadros de las paredes noventa grados entre ensayos y observa dónde busca el participante. Si sigue los cuadros, estaba usando esas claves. Si no, puede que se apoyara en otra cosa, como la forma del recinto o el recuento de pasos. En un laboratorio real, ese tipo de prueba implica mover muebles. En un ordenador, es un ajuste.

Límites reales

Pese a todo lo que promete, la tarea virtual tiene límites reales. El primero es la coherencia. Thornberry y sus colegas encontraron que los laboratorios usan montajes muy distintos. El tamaño del recinto varía. El número y el tipo de claves varían. También los calendarios de entrenamiento y la forma en que terminan los ensayos. Usar versiones distintas hace muy difícil replicar hallazgos o comparar resultados entre grupos. Pidieron protocolos estándar, si el laberinto acuático virtual ha de convertirse en la referencia de oro de la investigación espacial humana, como lo es el real para los animales.

El segundo límite es el cuerpo. En un ordenador de escritorio, el participante está sentado e inmóvil. Cuando gira en la pantalla, su cabeza no gira. Cuando avanza, sus piernas no caminan. En la navegación real, esas señales corporales alimentan el sentido de posición y dirección del cerebro. Una tarea de escritorio las deja fuera, lo que puede cambiar cómo la resuelven las personas.

Es una de las razones de la aparición de los sistemas inmersivos. Con un visor, al girar la cabeza gira la vista, así que entran en juego los órganos del equilibrio del oído interno. Algunos montajes añaden caminar en una cinta o en una pequeña plataforma de pisadas, para que también contribuyan las piernas. HVS 6D VR es un ejemplo. Ofrece protocolos al estilo de los de roedores, con plataformas ocultas y visibles, ensayos de sondeo e inversión, dentro de un visor totalmente inmersivo y con opciones de marcha para la información corporal.

La inmersión trae sus propias preguntas. Algunas personas sienten náuseas con un visor, así que los estudios tienen que vigilarlo. Y la familiaridad con los videojuegos puede facilitar el manejo a unos participantes más que a otros, algo que conviene registrar, ya que la habilidad de manejo no es lo mismo que la memoria espacial.

También está la cuestión de qué cuenta como la misma tarea. Una rata en el agua escapa de algo desagradable. Una persona ante una pantalla siente, como mucho, una ligera curiosidad o ganas de hacerlo bien. La motivación es distinta y el estrés es distinto, así que las dos versiones pueden no activar exactamente los mismos sistemas.

Por último, los humanos no son ratas. Las personas pueden contar pasos, usar reglas verbales o decirse a sí mismas que está a medio camino entre la ventana y la puerta. Una piscina virtual puede invitar a estrategias que ningún roedor podría usar, así que cualquier comparación entre especies requiere cuidado.

De vuelta a la estudiante

Volvamos a la estudiante ante el escritorio, dirigiéndose con dudas hacia la ventana. Está haciendo algo que una rata en una piscina lleva décadas haciendo: reconstruir dónde está a partir de la sala que la rodea. La versión virtual no puede reproducir todo lo que tiene la real. Pero permite a los investigadores hacerle a una persona la misma pregunta que le hacen a un animal, y eso es algo muy valioso.

Encontrarás los artículos que hemos mencionado, y una transcripción, en water-maze.com.