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1 ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR EL EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN MUSICAL EN ESTUDIANTES DE EDUCACIÓN SUPERIOR. NORBEY GERARDO BUSTAMANTE OVALLE FÉLIX ANDRÉS RUIZ CORTES UNIVERSIDAD FRANSISCO JOSE DE CALDAS FACULTAD DE TECNOLOGÍA TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA OCTUBRE 2018.

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Page 1: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

1

ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR

EL EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN MUSICAL EN ESTUDIANTES

DE EDUCACIÓN SUPERIOR.

NORBEY GERARDO BUSTAMANTE OVALLE

FÉLIX ANDRÉS RUIZ CORTES

UNIVERSIDAD FRANSISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE TECNOLOGÍA

TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA

OCTUBRE 2018.

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2

ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR

EL EFECTO DE LA ESTIMULACIÓN MUSICAL EN ESTUDIANTES

DE EDUCACIÓN SUPERIOR.

NORBEY GERARDO BUSTAMANTE OVALLE

FÉLIX ANDRÉS RUIZ CORTES

Trabajo de grado como requisito para optar título de:

Tecnólogo en electrónica

Directora:

Ing. Esperanza Camargo Casallas PhD

UNIVERSIDAD FRANSISCO JOSE DE CALDAS

FACULTAD DE TECNOLOGÍA

TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA

OCTUBRE 2018.

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3

NOTA DE ACEPTACIÓN

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____________________________

Evaluador

Page 4: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

4

Resumen: Con el siguiente estudio de caso se buscó comprender que efecto

puede tener la música en la motivación y atención de estudiantes de educación

superior (estudiantes universitarios de pregrado que accedieron a ser voluntarios),

además evaluar si la atención guarda una reacción con el comportamiento cardiaco

y si este nos permite medir la atención de manera acertada. Para su realización se

empleó un software capaz de leer los gestos faciales llamado interfaz Affectiva y la

tarjeta de adquisición de datos biométricos Mysignal de la empresa de Libelium

encargada de la frecuencia cardiaca. El experimento consto de tres pruebas, las

cuales eran poner al estudiante a realizar un ejercicio de memorización de treinta

caracteres (números, palabras y símbolos) y se le pedía que recordara la mayor

cantidad y el orden en el que estaban ubicados. En la primera prueba no se aplicó

ningún estímulo musical con el objetivo de tener un análisis de referencia en

condiciones normales, ya en la segunda y la tercera prueba se ponían estímulos

musicales de agradado y estímulos sonoros de incomodaran al estudiante.

Finalmente se calificó cada prueba para mirar el rendimiento frente a cada estimulo,

se guardó la frecuencia cardiaca obtenida para poder ver qué respuesta fisiológica

presentaba en el sujeto y con la interfaz Affectiva se evaluó el estado emocional.

En el siguiente artículo se presentan los resultados de estudio, las conclusiones y

sugerencias.

Palabras clave: Atención, Comportamiento, Estimulo, Fisiológica, Frecuencia, Música.

Abstract: The following case study sought to understand the effect that music can

have on the motivation and attention of higher education students (undergraduate

university students who agreed to be volunteers), as well as to assess whether the

care has a reaction to cardiac behavior and if this allows us to measure attention

correctly. For its realization, a software capable of reading facial gestures called the

Affectiva interface and the biometric data acquisition card Mysignal of the Libelium

Company responsible for heart rate was used. The experiment consisted of three

tests, which were to put the student to perform a memorization exercise of thirty

characters (numbers, words and symbols) and was asked to remember the largest

number and the order in which they were located. In the first test, no musical stimulus

was applied in order to have a baseline analysis under normal conditions, as in the

second and third tests musical stimuli were placed and pleasing sound stimuli of

uncomfortable to the student. Finally, each test was scored to look at the

performance against each stimulus, the heart rate obtained was saved to see what

physiological response was present in the subject, and with the Affective interface,

the emotional state was evaluated. The following article presents the study results,

conclusions and suggestions.

Keywords: Attention, Behavior, Frequency, Music, Physiological, Stimulation.

Page 5: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

5

Contenido Resumen: ............................................................................................................................................ 4

Abstract: ........................................................................................................................................... 4

1 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 10

2 PROBLEMA ............................................................................................................................ 12

3 OBJETIVOS ............................................................................................................................ 13

3.1 Objetivo general............................................................................................................ 13

3.2 Objetivos específicos .................................................................................................. 13

4 MARCO TEÓRICO ................................................................................................................ 13

4.1 MARCO DE REFERENCIA .......................................................................................... 13

4.1.1 EMOCIONES Y SU RELACIÓN CON EL APRENDIZAJE .............................. 13

4.1.2 FRECUENCIA CARDIACA Y SU RELACIÓN CON LA ATENCIÓN .............. 15

4.2 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................... 15

4.2.1 ELECTROCARDIOGRAMA .................................................................................. 16

4.2.2 FRECUENCIA CARDIACA ................................................................................... 17

4.2.3 MÚSICA ................................................................................................................... 19

4.2.4 EMOCIONES .......................................................................................................... 21

4.3 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS .............................................................................. 23

4.3.1 MATLAB ................................................................................................................... 23

4.3.2 AFECTIVA ............................................................................................................... 24

4.3.3 MICROSOFT VISUAL STUDIO ........................................................................... 24

4.3.4 LIBELIUM – MYSIGNAL ........................................................................................ 25

4.3.5 ARDUINO UNO ...................................................................................................... 26

5 METODOLOGIA ..................................................................................................................... 27

5.1 ADQUISICIÓN DE DATOS .......................................................................................... 28

5.2 PROCESAMIENTO DE DATOS .................................................................................. 29

5.2.1 Frecuencia cardiaca. .............................................................................................. 29

5.2.2 Emociones. .............................................................................................................. 33

5.3 COMUNICACIÓN ........................................................................................................... 33

5.4 INTERFAZ DE USUARIO ............................................................................................. 34

6 PRUEBAS Y RESULTADOS ............................................................................................... 41

6.1 DESCRIPCIÓN DE LA PRUEBA ................................................................................ 41

6.2 RESULTADOS INDIVIDUALES .................................................................................. 42

Page 6: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

6

6.2.1 RESULTADOS DE LA PRUEBA SIN ESTIMULO SONORO .......................... 42

6.2.2 RESULTADOS DE LA PRUEBA CON ESTIMULO SONORO DE AGRADO

46

6.2.3 RESULTADOS DE LA PRUEBA CON ESTIMULO SONORO DE

DESAGRADO O RUIDO ....................................................................................................... 51

6.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL EXPERIMENTO .............................................. 56

6.4 EVALUACION DE FRECUENCIA CARDIACA REFERENTE A LOS GESTOS EMOCIONALES ..... 64

7 RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS ....................................................................... 80

8 CONCLUSIONES ................................................................................................................... 80

9 REFERENCIAS ...................................................................................................................... 81

ANEXOS .......................................................................................................................................... 85

Ejercicios de memorización .................................................................................................. 85

Page 7: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

7

Lista de Figuras

Figura 1. Pulso cardiaco, esquema de un electrocardiograma [25]. ..................................... 17

Figura 2. Escala musical en un piano. Frecuencia de graves a agudos [29]. ...................... 20

Figura 3. Plataforma de desarrollo de hardware MySignal [35]. ............................................ 26

Figura 4. Arduino Uno [37]. .......................................................................................................... 27

Figura 5. Diagrama de bloques (fuente propia). ....................................................................... 27

Figura 6. Adquisición de datos (fuente propia). ........................................................................ 29

Figura 7. Programa correspondiente para el análisis de frecuencia cardiaca ..................... 30

Figura 8. Diagrama de flujo del código implementado en el micro-controlador (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 32

Figura 9. Affectiva App. Por medio de Visual Studio (fuente propia). ................................... 33

Figura 10. Serial plotter (ECG) (fuente propia). ........................................................................ 34

Figura 11. Interfaz de usuario Affectiva y graficas de datos (A), Interfaz de usuario Base

de datos (B), (fuente propia). ....................................................................................................... 37

Figura 12. Diagrama de flujo de la interfaz gráfica (Visual Studio) (fuente propia). ........... 38

Figura 13. Interfaz gráfica (Matlab) (fuente propia) .................................................................. 39

Figura 14. Diagrama de flujo de la interfaz gráfica (Visual Studio) (fuente propia). ........... 40

Figura 15. Respuesta cardiaca de Alejandro Montenegro en la prueba sin estimulo sonoro

(fuente propia). ................................................................................................................................ 45

Figura 16. Respuesta de emocional y de atención de Andrés Ortiz en la prueba con

estimulo sonoro de agrado (fuente propia). ............................................................................... 48

Figura 17. Respuesta cardiaca de Alejandro Montenegro en la prueba con estimulo

sonoro de agrado (fuente propia).. .............................................................................................. 50

Figura 18. Respuesta de emocional y de atención de Andrés Ortiz en la prueba con

estimulo sonoro de desagrado (fuente propia). ......................................................................... 53

Figura 19. Respuesta cardiaca de Alejandro Montenegro en la prueba con estimulo

sonoro de desagrado (fuente propia). ......................................................................................... 55

Figura 20. Gestos emocionales contra frecuencia cardiaca en la prueba sin estimulo

musical (fuente propia). ................................................................................................................. 65

Figura 21.Gesto de enojo contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 66

Figura 22.Gesto de disgusto contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 66

Figura 23.Gesto de miedo contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 67

Figura 24.Gesto de alegría contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 67

Figura 25. Gesto de tristeza contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 68

Page 8: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

8

Figura 26.Gesto de sorpresa contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 69

Figura 27. Gestos emocionales contra frecuencia cardiaca en la prueba con estimulo

musical de agrado (fuente propia). .............................................................................................. 70

Figura 28. Gesto de enojo contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 71

Figura 29. Gesto de disgusto contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 71

Figura 30. Gesto de miedo contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 72

Figura 31. Gesto de alegría contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 73

Figura 32. Gesto de tristeza contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 73

Figura 33. Gesto de sorpresa contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 74

Figura 34. Gestos emocionales contra frecuencia cardiaca en la prueba con estimulo

musical de desagrado (fuente propia). ........................................................................................ 75

Figura 35. Gesto de enojo contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente

propia) .............................................................................................................................................. 76

Figura 36. Gesto de disgusto contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 76

Figura 37. Gesto de miedo contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 77

Figura 38. Gesto de alegría contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 78

Figura 39. Gesto de tristeza contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 78

Figura 40. Gesto de sorpresa contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 79

Lista de tablas

Tabla 1. Resultados emocional y de atención de la prueba sin estimulo sonoro (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 43

Tabla 2. Resultados de frecuencia cardiaca de la prueba sin estimulo sonoro (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 44

Tabla 3. Resultados del ejercicio de memorización sin estimulo sonoro (fuente propia). .. 46

Page 9: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

9

Tabla 4. Resultados emocional y de atención de la prueba con estimulo sonoro de agrado

(fuente propia). ................................................................................................................................ 47

Tabla 5. Resultados de frecuencia cardiaca de la prueba con estimulo sonoro de agrado

(fuente propia). ................................................................................................................................ 49

Tabla 6. Resultados del ejercicio de memorización con estimulo sonoro de agrado (fuente

propia). ............................................................................................................................................. 51

Tabla 7. Resultados emocional y de atención de la prueba con estimulo sonoro de

desagrado (fuente propia). ............................................................................................................ 52

Tabla 8. Resultados de frecuencia cardiaca de la prueba con estimulo sonoro de

desagrado (fuente propia). ............................................................................................................ 54

Tabla 9. Resultados del ejercicio de memorización con estimulo sonoro de desagrado

(fuente propia). ................................................................................................................................ 56

Tabla 10. Comparación del cambio de atención de cada una de las pruebas, cambio de

atención promedio y cambio de atención general promedio (fuente propia). ....................... 57

Tabla 11. Resultados de la frecuencia cardiaca de cada una de las pruebas, cambio

promedio de la pruebas de estímulo sonoro (fuente propia). .................................................. 58

Tabla 12. Resultados de los ejercicios de memorización (fuente propia)............................. 60

Tabla 13. Resultado de atención, diferencia de frecuencia cardiaca y puntos del ejercicio

de memorización de la prueba de estímulo sonoro de agrado (fuente propia). ................... 61

Tabla 14. Resultado de atención, diferencia de frecuencia cardiaca y puntos del ejercicio

de memorización de la prueba de estímulo sonoro de desagrado (fuente propia). ............ 62

Page 10: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

10

1 INTRODUCCIÓN

La música, ha estado ha acompañado al ser humano desde sus orígenes, esta es

participe en los eventos más importantes de la historia y hace parte de todas las

culturas existentes, ha acompañado a las personas en todos los momentos

importantes de su vida, ya sea reuniones familiares, mientras se hace deporte, o en

su trabajó, de cierta forma ha ayudado a que el vivir diario sea más pasajero y

placentero y por esto mismo se cuestiona, además de hacer parte de nuestra

historia y cultura, la música tiene alguna influencia en nuestro cuerpo, esta puede

también influenciar nuestras emociones o aún más a fondo puede mejorar algunos

rasgos de nuestra vida.

Se ha demostrado que la música genera un mejor rendimiento al realizar ejercicios

que involucran el sistema cardiovascular [1], además también ayuda con la

preparación y precalentamiento, sin contar que motiva al deportista y ayuda ignorar

la percepción del cuerpo de fatiga, también le permite sincronizarse al ritmo de

ejercicios que requieran motricidad [2]. Esto se ha podido corroborar al hacer

comparación de deportistas que realizan su rutina con música y sin ella, tan como

el inicio, durante y después trabajo físico se ha visto, mejores resultados de aquellos

que si escuchaban algo durante sus prácticas [3].

Otro de los aspectos en los cuales la música nos ayuda sorprendentemente es al

tratamiento de enfermedades y trastornos, se han hecho estudios los cuales revelan

que la musicoterapia ayuda al tratamiento de enfermedades relacionas con fallas

en el sistema nervioso como es el alzhéimer y el Parkinson [4]. Además de esto

también se puede usar para el tratamiento del estrés y patologías como depresión

y hasta enfermedades como la esquizofrenia [5] [6].

Por otra parte, resulta que la música también podría ayudar a nuestra formación y

a aprendizaje del lenguaje, resulta que cuando se está escuchando música, el

cerebro activa áreas relacionadas con el lenguaje, aunque no sean las mismas

áreas, de cierta forma se ha comprobado que esta puede ayudar a la asimilación y

aprendizaje de conocimientos de otros lenguajes [7]. Además de esto un estudio

realizado en el campus de la preparatoria tecnológica Santa Catalina, con

Page 11: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

11

estudiantes de una clase de ética y sociedad, donde se quería probar si la música

permitía un mejor espacio educativo en el desarrollo de las clases. En el

experimento se separaron a los estudiantes en dos grupos, en uno se usó como

herramienta la música para el desarrollo de actividades, mientras que el otro grupo

solamente se limitó a realizar sus clases normalmente, al final a cada grupo se les

realiza el mismo examen y los resultados fueron algo interesantes, ya que los

estudiantes que recibieron estimulación musical presentaron mejores resultados

que aquellos que simplemente recibieron sus clases normalmente [8].

Pero no solo es la música, sino parece que cualquier sonido puede afectar el cuerpo

de manera drástica, de esta forma el ruido también debe ser tenido en cuenta como

algo que puede afectar nuestro desempeño y ritmo de vida, se ha demostrado que

este baja considerablemente el rendimiento de un empleado y además de esto

incrementar sus niveles de estrés, lo que a largo plazo puede representar un riesgo

para su salud [9].

Aunque como seres humanos percibamos la música como algo muy simple y común

que está presente constantemente en nuestra vida, está realmente tiene un impacto

colosal en el vivir diario, tanto así que puede llegar a afectar nuestra salud, o

ayudarnos a aprender y a asimilar conocimientos de una manera más fácil y practica

y hasta influenciar nuestro rendimiento laboral, es tanto así que la música también

puede influenciar las emociones , se ha estudiado que la música puede cambiar el

estado de animo de una persona rápidamente y que estas emociones a su vez

tienen relación con el comportamiento la toma de decisiones [10][11].

La música es una herramienta poderosa capaz de ayudar y motivar el cuerpo, más

específicamente a la actividad cerebral y se puede decir también que la música

influencia el desarrollo de nuestras vidas, mejorando nuestro estado de ánimo y

ayudando a enfrentar situaciones complejas.

Page 12: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

12

2 PROBLEMA

La complejidad de la información en clase, la gran carga académica , los problemas

cotidianos de la persona, la falta de motivación y la monotonía en el espacio

académico son en gran parte las causas a las que conllevan que el estudiante no

preste atención y tenga problemas para poder asimilar y comprender correctamente

lo estudiado en clase y esto a largo plazo llega a afectar el rendimiento académico

que finalmente puede terminar en la decepción de la carrera del mismo, ahora bien

se tiene en un estudio realizado por expertos del banco mundial para evaluar el nivel

de decepción académica en Latinoamérica y han encontrado que un 37 % de los

estudiantes dejan sus estudios de nivel superior [12] y una de las causas más

significativas es la baja calidad de los programas de formación, también se habla de

que muchos de estos estudiantes también recibieron una formación muy regular en

su educación básica, por ejemplo la tasa de graduación de los jóvenes entre 16 y

24 años en Colombia, en el año 2014, alcanzó el 55.7 por ciento, para el sector

urbano 63 por ciento, mientras que para el resto rural 31 por ciento. En el periodo

2008 – 2014 [13], es notable poco interés que hay entre los jóvenes colombianos

por el estudio y finalmente esto se puede ver también en las pruebas PISA, un

estudiante colombiano que se encuentre entre los quince años reflejo un del

rendimiento académico muy por debajo en comparación a algún otro chico de la

misma edad de cualquier otro país latinoamericano [14]. También se suma el hecho

que la inversión económica en el país en la educación es muy poca, Colombia solo

invierte 4.9 % del PIB, además de esto el trabajo de docencia es muy mal

remunerado, un profesor gana entre US$ 259.03 hasta US$ 1,055.7 [15], esto de

cierta forma también afecta la motivación del docente y la calidad de los recursos

que pueda conseguir para la elaboración de sus clases.

También se puede evaluar que hay muchos trastornos y traumas como el TDAH

(trastorno de déficit de atención e hiperactividad) el cual como consecuencia de

aquellas personas que lo sufren, les cueste mucho más trabajo concentrarse y de

cierta manera aprender (aunque solo entre el 2 % y 7% de la población infantil sufra

Page 13: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

13

de este problema) [16] es preocupante ya que los métodos para tratar esta condición

son poco eficaces o ineficientes.

3 OBJETIVOS

3.1 Objetivo general

Implementar un dispositivo electrónico para evaluar los cambios de frecuencia

cardiaca y la relación que tiene con la música y el grado de atención.

3.2 Objetivos específicos

Implementar un dispositivo para la medición de la frecuencia

cardiaca

Procesar la señales ECG y su relación estimulo sonoro.

Adaptar la interfaz Afectiva GPL, para identificar emociones y la

relación con la frecuencia cardiaca.

Desarrollar una Interfaz que permita la visualización de los datos

durante la prueba.

Implementar una base de datos que permita el registro de la

información adquirida.

4 MARCO TEÓRICO

4.1 MARCO DE REFERENCIA

4.1.1 EMOCIONES Y SU RELACIÓN CON EL APRENDIZAJE

Desde un punto psicológico las emociones son la reacción fisiológica y afectiva del

sujeto con respeto a los factores que lo rodean, ya sea objetos, personas,

situaciones y hasta recuerdos. Se dice que las emociones alteran la atención, hacen

subir de rango ciertas conductas guía de respuestas del individuo y activan redes

asociativas relevantes en la memoria [17].

Page 14: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

14

Desde su definición las emociones ya están relacionadas con la conducta y nuestra

manera de asimilar el mundo, de esta forma está directamente relacionadas con

nuestra manera de aprender del entorno que nos rodea, ¿pero están tan

estrechamente relacionas con el aprendizaje? Para eso tenemos que evaluar

primero que hay unas emociones primordiales, en una publicación realizada por la

revista sciense, en el artículo "Autonomic nervous system activity distinguishes

among emotions", después de evaluar varias variables fisiológicas autónomas se

pudieron encontrar patrones atribuidos a seis conductas emocionales que son

universales y biológicamente básicas, las cuales son: alegría, asco, ira, miedo,

tristeza y sorpresa, estas fueron dispuestas así ya que ninguna de estas tiene

alguna pre relación y son innatas, ya que estas generan una respuesta diferente en

el sistema nervioso autónomo [18].

Por lo menos biológicamente las emociones influencian el comportamiento de

nuestro sistema nervioso, de esta forma también se plantea que la atención

incrementa o disminuye dependiendo nuestro estado de ánimo [7]. Pero como más

podemos relacionar el las emociones con el aprendizaje, resulta que se ha visto que

la música en conjunto con las emociones permite de cierta manera mayor facilidad

para poder recoger y asimilar información, además de bajar los niveles de

preocupación o estrés del individuo los cuales puedes verse en un entono de escolar

o universitario [19][20]. Por lo tanto si un estudiante se encuentra triste, enojado

asustado y de cierta manera disgustado, es muy probable que tenga una

predisposición y le cueste mayor trabajo prestar atención y hasta puede que su

atención sea nula, en cambio si el estudiante está motivado y se encuentra alegre

o sorprendido, por lo general no le cuesta trabajo concentrarse y participar.

Entonces si la música puede predisponer a los estudiantes, antes, durante y a al

final de los espacios académicos [8] [21], la estimulación emocional y manipulación

de esta podría llevar a que un estudiante mejore su rendimiento de manera

significativa. Otro aspecto es el ámbito psicosocial de las emociones, pero como

esto se puede relacionar con el aprendizaje, pues las relaciones sociales de la

persona permiten la adquisición de experiencias y memorias únicas, estas

interacciones son en gran medida posible por medio de la comunicación emocional

Page 15: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

15

, la cual permite compartir este tipo de experiencias entre individuos [22], un gran

ejemplo de ellas son las actuales redes sociales, las cuales permiten la trasmisión

de información casi a nivel global , además de eso, permite la opinión del sujeto

relacionado con la experiencia ganada por el mismo respecto a eventos de su vida

o de las demás personas. Y la gran mayoría de estas experiencias se trasmiten

promedio de emoticones, que no son más que la representación virtual de las

emociones. Finalmente las emociones son indispensables para el desarrollo

cognitivo como social del ser humano, no se puede decir que indispensables pero

tanto biológicamente y afectivamente.

4.1.2 FRECUENCIA CARDIACA Y SU RELACIÓN CON LA ATENCIÓN

En busca de alternativas más prácticas y económicas para percibir la atención de

un estudiante, se ha profundizado en el estudio de la relación que tiene la variación

FC (frecuencia cardiaca) con los niveles de concentración, evaluando que cambios

se presenta en esta si una persona está más atenta o más distraída. En muchas

investigaciones se han determinado resultados concluyentes, ya que por lo general

llegan a un mismo punto, el cambio que presenta HF/LF (alta frecuencia/ baja

frecuencia) (high frecuency/low frecuency), si puede determinar la actividad

cognitiva a su vez puede determinar la predisposición fisiológica para captar la

atención en algo en específico [23]. Esto se ve más en el funcionamiento del sistema

nervioso simpático y parasimpático, los cuales relacionan su vez con la FC.

Además de poder tener una relación estrecha con la atención del individuo, se

plantea también que esta dicha relación tiene una consecuencia, parece ser que a

la frecuencia cardiaca también puede intervenir con la toma de decisiones, al estar

más o menos atento, se percibe que el grado de serenidad al tomar decisiones

también es afectado, por lo tanto se puede determinar con que tanta seguridad se

está tomando una decisión [23].

4.2 MARCO CONCEPTUAL

Page 16: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

16

Antes de realizar la implementación del proyecto es importante tener en claro el

manejo de algunos conceptos clave ya que estos son necesarios para la

comprensión del mismo, los términos son los siguientes: Electrocardiográfica,

Frecuencia cardiaca, Música y parámetros de sonido y Emociones y tipos de

emociones. Además es también importante saber sobre las especificaciones

técnicas del proyecto como lo son los dispositivos a usar o los programas y

lenguajes de programación empelados.

4.2.1 ELECTROCARDIOGRAMA

El electrocardiograma (ECG o EKG) es la representación gráfica de la actividad

eléctrica del corazón en función del tiempo, que se obtiene, desde la superficie

corporal, en el pecho, con un electrocardiógrafo en forma de cinta continua. Es el

instrumento principal de la electrofisiología cardíaca y tiene una función relevante

en el cribado y diagnóstico de las enfermedades cardiovasculares, alteraciones

metabólicas y la predisposición a una muerte súbita cardíaca. También es útil para

saber la duración del ciclo cardíaco [24].

El trazado típico de un electrocardiograma registrando un latido cardíaco normal

consiste en una onda P, un complejo QRS y una onda T (como se puede apreciar

en la Figura 1). La pequeña onda U normalmente es invisible. Estos son eventos

eléctricos que no deben ser confundidos con los

eventos mecánicos correspondientes, es decir, la contracción y relajación de las

cámaras del corazón. Así, la sístole mecánica o contracción ventricular comienza

justo después del inicio del complejo QRS y culmina justo antes de terminar la onda

T. La diástole, que es la relajación y rellenado ventricular, comienza después que

culmina la sístole correspondiendo con la contracción de las aurículas, justo

después de iniciarse la onda P.

Existen diversas formas de calcular el eje eléctrico en un electrocardiograma. La

forma más rápida es utilizando las ondas I y a VF, se debe ver los QRS de estas

ondas y determinar si son positivos o negativos. Si ambos son positivos entonces el

Page 17: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

17

eje está en rangos normales. Si solo I es positivo pero a VF es negativo el eje tiene

desviación a la izquierda. Si a VF es positivo y I es negativo entonces eje esta

desviado a la derecha. En el caso que tanto I como a VF sean negativas el eje tiene

desviación extrema [24].

Figura 1. Pulso cardiaco, esquema de un electrocardiograma [25].

4.2.2 FRECUENCIA CARDIACA

La frecuencia cardíaca es el número de contracciones del corazón o pulsaciones

unidad de tiempo, como se puede ver en (1). Se mide en condiciones bien

determinadas (de reposo o de actividad) y se expresa en pulsaciones por minuto a

nivel de las arterias periféricas y en latidos por minuto (lat/min) a nivel del corazón.

La medición del pulso [25]. Según la definición que da la física, la frecuencia de un

hecho o suceso cíclico es el número de veces que se repite el suceso dentro de la

unidad de tiempo utilizada:

Page 18: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

18

(1)

Por lo tanto, como el evento cíclico que se mide aquí para el corazón es el número

de latidos y el intervalo de tiempo utilizado para la medición en un minuto, la

ecuación 2 queda así:

(2)

La frecuencia cardíaca en reposo depende de factores genéticos, del estado físico,

del estado psicológico, de las condiciones ambientales, de la postura, de la edad y

del sexo. Se toma generalmente con la persona en reposo: sentada, o recostada.

En un adulto sano, en reposo, el pulso suele hallarse en el rango de los 60-100

lat/min. Durante el ejercicio físico el rango puede aumentar a 150-200 lat/min y

durante el sueño puede bajar de 60 lat/min [26].

La frecuencia cardíaca máxima es un límite teórico que corresponde al máximo de

pulsaciones que se alcanza en una prueba de esfuerzo sin comprometer la salud.

Esta frecuencia cardiaca máxima varía según la edad y depende del sexo de la

persona [27].

La frecuencia cardiaca de esfuerzo se considera que mantener por 32-45 minutos

esta frecuencia, durante una actividad física de carácter aeróbico, obliga al

organismo a utilizar sobre todo la grasa corporal como combustible [27]. La

Page 19: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

19

realización de una actividad física al menos tres veces a la semana es una

estrategia que contribuye al mantenimiento del peso corporal deseable.

4.2.3 MÚSICA

El arte de organizar sensible y lógicamente una combinación coherente

de sonidos y silencios utilizando los principios fundamentales de la melodía,

la armonía y el ritmo, mediante la intervención de complejos procesos psico-

anímicos. Una definición bastante amplia determina que música es sonoridad

organizada (según una formulación perceptible, coherente y significativa). Esta

definición parte de que —en aquello a lo que consensualmente se puede denominar

"música"— se pueden percibir ciertos patrones del "flujo sonoro" en función de cómo

las propiedades del sonido son aprendidas y procesadas por los humanos [28].

El sonido es la sensación percibida por el oído al recibir las variaciones de presión

generadas por el movimiento vibratorio de los cuerpos sonoros. Se transmite por el

medio que los envuelve, que generalmente es el aire de la atmósfera. La ausencia

perceptible de sonido es el silencio, aunque es una sensación relativa, ya que el

silencio absoluto no se da en la naturaleza [29].

El sonido tiene cuatro parámetros fundamentales:

La altura es el resultado de la frecuencia que produce un cuerpo sonoro; es decir,

de la cantidad de ciclos de las vibraciones por segundo o de hercios (Hz) que se

emiten. De acuerdo con esto se pueden definir los sonidos como "graves" y

"agudos". Cuanto mayor sea la frecuencia, más agudo (o alto) será el sonido.

La longitud de onda es la distancia medida en la dirección de propagación de la

onda, entre dos puntos cuyo estado de movimiento es idéntico; es decir, que

alcanzan sus máximos y mínimos en el mismo instante.

La duración corresponde al tiempo que duran las vibraciones que producen un

sonido. La duración del sonido está relacionada con el ritmo. La duración viene

representada en la onda por los segundos que esta contenga.

Page 20: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

20

La intensidad es la fuerza con la que se produce un sonido; depende de la energía.

La intensidad viene representada en una onda por la amplitud.

El timbre es la cualidad que permite distinguir los diferentes instrumentos o voces a

pesar de que estén produciendo sonidos con la misma altura, duración e intensidad.

Los sonidos que escuchamos son complejos; es decir, son el resultado de un

conjunto de sonidos simultáneos (tonos, sobre tonos y armónicos), pero que

nosotros percibimos como uno (sonido fundamental). El timbre depende de la

cantidad de armónicos o la forma de la onda que tenga un sonido y de la intensidad

de cada uno de ellos, a lo cual se lo denomina espectro. El timbre se representa en

una onda por el dibujo. Un sonido puro, como la frecuencia fundamental o cada

sobre tono, se representa con una onda sinusoidal, mientras que un sonido

complejo es la suma de ondas sinodales puras. El espectro es una sucesión de

barras verticales repartidas a lo largo de un eje de frecuencia y que representan a

cada una de las senoides correspondientes a cada sobre tono, y su altura indica la

cantidad que aporta cada una al sonido resultante. En la siguiente figura 2 podemos

apreciar las notas musicales:

Figura 2. Escala musical en un piano. Frecuencia de graves a agudos [29].

La estructura del sonido, la escala de sonidos armónicos, exhibe ya un

ordenamiento que la predestina para ser el vehículo de la intención intelectual. Con

el fin de un entendimiento general previo, dentro del material acústico para la

Page 21: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

21

organización de la música, encontramos diversas clasificaciones, dentro de las

cuales la más habitual en ambientes académicos es la que divide la música en

melodía, armonía y ritmo. La manera en la que se definen y aplican estos principios,

varían de una cultura a otra (también hay variaciones temporales) [29].

La melodía es un conjunto de sonidos —concebidos dentro de un ámbito sonoro

particular— que suenan sucesivamente uno después de otro (concepción

horizontal), y que se percibe con identidad y sentido propio. También los silencios

forman parte de la estructura de la melodía, poniendo pausas al "discurso melódico".

El resultado es como una frase bien construida semántica y gramaticalmente. Es

discutible —en este sentido— si una secuencia dodecafónica podría ser

considerada una melodía o no. Cuando hay dos o más melodías simultáneas se

denominan contrapunto.

La armonía, bajo una concepción vertical de la sonoridad, y cuya unidad básica es

el acorde o tríada, regula la concordancia entre sonidos que suenan

simultáneamente y su enlace con sonidos vecinos.

El ritmo, es el resultado final de los elementos anteriores, a veces con variaciones

muy notorias, pero en una muy general apreciación se trata de la capacidad de

generar contraste en la música, esto es provocado por las diferentes dinámicas,

timbres, texturas y sonidos. En la práctica se refiere a la acentuación del sonido y la

distancia temporal que hay entre el comienzo y el fin del mismo o, dicho de otra

manera, su duración.

Por otro lado, la idea intelectual (podemos incluir lo que hoy llamamos cerebro-

cuerpo-mente) convierte el material acústico en arte, y así la música adquiere

historia, vinculándose con el tiempo y haciéndose atemporal [29].

4.2.4 EMOCIONES

Las emociones son reacciones psicofisiológicas que representan modos de

adaptación a ciertos estímulos del individuo cuando percibe un objeto, persona,

Page 22: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

22

lugar, suceso o recuerdo importante. Psicológicamente, las emociones alteran la

atención, hacen subir de rango ciertas conductas guía de respuestas del individuo

y activan redes asociativas relevantes en la memoria. Los sentimientos son el

resultado de las emociones, son más duraderos en el tiempo y pueden ser

verbalizados (palabras). Fisiológicamente, las emociones organizan rápidamente

las respuestas de distintos sistemas biológicos, incluidas las expresiones faciales,

los músculos, la voz, la actividad del SNA y la del sistema endocrino, pudiendo tener

como fin el establecer un medio interno óptimo para el comportamiento más

efectivo.[38] Los diversos estados emocionales son causados por la liberación de

neurotransmisores (o neuromediador) u hormonas, que luego convierten estas

emociones en sentimientos y finalmente en el lenguaje. Conductualmente, las

emociones sirven para establecer nuestra posición con respecto a nuestro entorno,

y nos impulsan hacia ciertas personas, objetos, acciones, ideas y nos alejan de

otros. Las emociones actúan también como depósito de influencias innatas y

aprendidas [30].

Tipos de Emociones

La búsqueda de pruebas de que la emoción tiene diferentes patrones en el sistema

nervioso autónomo (como propusieron James y Darwin) se recuperó con la

publicación del artículo "Autonomic nervous system activity distinguishes among

emotions" en la revista Science (Ekman et al., 1983). En este estudio, los actores

representaban expresiones faciales (sin conocimiento directo de la emoción que

representaban), mientras eran registrados con una serie de variables autónomas

(ritmo cardíaco, conductancia de la piel). En este artículo, Ekman y colaboradores

(1983) propusieron patrones de la emoción diferentes para seis emociones, que son

universales y biológicamente básicas, las cuales son: sorpresa, asco, tristeza, ira,

miedo, alegría. [30]

Estas se convirtieron en la lista de emociones básicas con mayor aceptación,

conocidas incluso como Las Seis Grandes. Se consideraron básicas en dos formas:

1. psicológica y 2. Biológicamente, debido a que no contienen otras emociones con

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23

prelación, y que son innatas. Ekman y colaboradores (1983) influyeron en la

investigación subsecuente, en la búsqueda de patrones de la emoción con

diferentes respuestas en el sistema nervioso autónomo, que dieron soporte al punto

de vista de las emociones básicas.

4.3 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

4.3.1 MATLAB

MATLAB (abreviatura de MATrix LABoratory, "laboratorio de matrices") es una

herramienta de software matemático que ofrece un entorno de desarrollo

integrado (IDE) con un lenguaje de programación propio (lenguaje M). Está

disponible para las plataformas Unix, Windows, Mac OS X y GNU/Linux.

Entre sus prestaciones básicas se hallan: la manipulación de matrices, la

representación de datos y funciones, la implementación de algoritmos, la creación

de interfaces de usuario (GUI) y la comunicación con programas en

otros lenguajes y con otros dispositivos hardware. El paquete MATLAB dispone de

dos herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a

saber, Simulink (plataforma de simulación multi-dominio) y GUIDE (editor de

interfaces de usuario - GUI). Además, se pueden ampliar las capacidades de

MATLAB con las cajas de herramientas (toolboxes); y las de Simulink con

los paquetes de bloques (blocksets).

Es un software muy usado en universidades y centros de investigación y desarrollo.

En los últimos años ha aumentado el número de prestaciones, como la de

programar directamente procesadores digitales de señal o crear código VHDL.

En 2004, se estimaba que MATLAB era empleado por más de un millón de

personas en ámbitos académicos y empresariales [31].

Page 24: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

24

4.3.2 AFECTIVA

EL SDK permite detectar emociones en tiempo real, en el dispositivo para analizar

sus medios grabados en la nube. Admitimos. Identifica 7 emociones, 20

expresiones y 13 emojis e incluye clasificadores por edad, género y origen étnico.

El SDK detecta la emoción en caras individuales, así como para grupos de más de

20.

Emotion SDK está diseñado para analizar las expresiones faciales espontáneas que

las personas muestran en sus interacciones diarias. La tecnología funciona con

cualquier sensor óptico, cámara de dispositivo o cámara web estándar. Los

algoritmos de visión por computadora identifican hitos clave en la cara, por ejemplo,

las esquinas de las cejas, la punta de la nariz, las comisuras de la boca. Los

algoritmos de aprendizaje automático (clasificadores) luego analizan los píxeles en

esas regiones para clasificar las expresiones faciales. El Sistema de codificación

de acción facial (Facial Action Coding System, FACS) para clasificar expresiones

Faciales o unidades de acción (AU). Las combinaciones de estas expresiones

faciales se asignan a las emociones [32].

4.3.3 MICROSOFT VISUAL STUDIO

Es un entorno de desarrollo integrado (IDE, por sus siglas en inglés) para sistemas

operativos Windows. Soporta múltiples lenguajes de programación, tales

como C++, C#, Visual Basic .NET, F#, Java, Python, Ruby y PHP, al igual que

entornos de desarrollo web, como ASP.NET MVC, Django, etc., a lo cual hay que

sumarle las nuevas capacidades online bajo Windows Azure en forma del editor

Monaco.

Visual Studio permite a los desarrolladores crear sitios y aplicaciones web, así como

servicios web en cualquier entorno que soporte la plataforma .NET (a partir de la

versión .NET 2002). Así, se pueden crear aplicaciones que se comuniquen entre

Page 25: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

25

estaciones de trabajo, páginas web, dispositivos móviles, dispositivos embebidos y

consolas, entre otros [33].

4.3.4 LIBELIUM – MYSIGNAL

Es una multinacional tecnológica que diseña y fabrica hardware y un kit completo

de desarrollo de software (SDK) para redes de sensores inalámbricos para que

integradores de sistemas, ingeniería y consultorías puedan ofrecer soluciones

confiables de Internet de Cosas (IoT), M2M y Smart Cities con un tiempo mínimo de

comercialización [34].

Ahora bien Mysignal es una plataforma de desarrollo para dispositivos médicos y

aplicaciones de salud, creada por libelium, la cual cuenta con más de quince

sensores que tiene la capacidad de leen parámetros biométricos y la cual permite

acceso completo a su hardware y software para el desarrollo de nuevos sensores o

aplicaciones médicas [35].

Page 26: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

26

Figura 3. Plataforma de desarrollo de hardware MySignal [35].

4.3.5 ARDUINO UNO

Es una placa de micro-controladores de código abierto ampliamente utilizada

basada en el micro-controlador ATmega328P de Microchip y desarrollada

por Arduino.cc. La placa está equipada con juegos de clavijas de entrada / salida (E

/ S) digitales y analógicas que pueden interconectarse con varias tarjetas de

expansión (pantallas) y otros circuitos. La placa presenta 14 pines digitales y 6 pines

analógicos. Es programable con Arduino IDE (Integrated Development

Environment) a través de un cable USB de tipo Puede ser alimentado por un cable

USB o por una batería externa de 9 voltios, aunque acepta voltajes entre 7 y 20

voltios [36].

Page 27: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

27

Figura 4. Arduino Uno [37].

5 METODOLOGIA

Para el desarrollo del proyecto se implementó el siguiente diagrama de bloques el

cual e puede apreciar en la Figura 5.

Figura 5. Diagrama de bloques (fuente propia).

PRUEBA: Unidad donde se pondrá a prueba el individuo.

AFECTIVA: Unidad de encargada de adquirir las emociones del estudiante.

ELECTROCARDIOGRAMA: Unidad encargada de adquirir los cambios en la

frecuencia cardiaca.

ESTIMULO SENSORIAL: Unidad encargada de transmitir estímulos sonoros al

individuo

ADQUISICION DE DATOS: Unidad encargada de recibir la respuesta de

electrocardiograma y afectiva.

VISUALIZACION DE DATOS: Unidad donde se reciben los datos y se visualiza

para ver su desempeño.

Page 28: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

28

5.1 ADQUISICIÓN DE DATOS

El hardware encargado de la adquisición de datos está compuesto por los siguientes

elementos: un sensor de electrocardiograma de la empresa Mysignal, tarjeta de

adquisición de datos Libelium-Mysignal, un micro-controlador Arduino UNO y un

conjunto de tres electrodos especializados para electrocardiografía como se puede

apreciar en la Figura 6.

Ahora el sensor y los electrodos ubicados en puntos de referencia cardiaca (arteria

radial, cubital, pulso de tibial posterior) se encargan de percibir el conjunto de

señales que componen el pulso cardiaco, después la tarjeta de adquisición de datos

Libelium realiza el trabajo de trasformar las señales análogas obtenidas (del orden

de 0 a 600 mV), a una señal digital y esta finalmente es trasmitida a un equipo

receptor usando la comunicación serial Rs232 del micro-controlador Arduino UNO.

Ahora el programa encargado del análisis de los gestos faciales para identificar las

emociones está compuesto de la librería de AffdexSDK de Affectiva, la interfaz de

Visual Studio y la cámara del equipo.

La cámara se encarga de tomar una imagen del rostro de la persona, acto seguido

el programa hace un procesamiento de la imagen en tiempo real, el cual ubica las

partes del rostro (ojos, cejas, cachetes, labios, pómulos y frente) además de

identificar si la persona usa algún accesorio como gorras o gafas, después por

medio de la librería detalla los ángulos para determinar que gesto tiene la persona.

Page 29: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

29

Figura 6. Adquisición de datos (fuente propia).

5.2 PROCESAMIENTO DE DATOS

El procesamiento de los datos se dividen en dos partes: los datos de la frecuencia

cardiaca y los datos de los gestos faciales.

5.2.1 Frecuencia cardiaca.

Por medio de los equipos mencionados anteriormente (véase en la Figura 6) se

obtiene un pulso cardiaco el cual se compone de un conjunto de señales (véase en

la Figura 1) estos pulsos se repiten con una cierta frecuencia (entre 0.9 ~ 1.8 hz el

cual corresponde a 60 a 95 pulsaciones por minuto), esta frecuencia a su vez se

divide en dos partes, baja frecuencia

(LF) y alta frecuencia (HF).

Ahora lo que se hace es muy simple, por medio de un programa que implementa

una especie filtro digital, se reducen los pulsos cardiacos a un simple pulso, después

lo que se hace es contar el intervalo entre pulso y pulso y con el tiempo obtenido se

emplea su inversa para obtener la frecuencia y según el valor de esta se puede

determinar si la persona tiene alta o baja frecuencia cardiaca, se puede apreciar el

programa empleado en la Figura 7.

Page 30: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

30

Figura 7. Programa correspondiente para el análisis de frecuencia cardiaca

(Arduino) (Fuente propia).

.

Lo primero que se observa en el código son las librerías empleadas, dos

correspondientes al funcionamiento del micro-controlador arduino y una de la tarjera

de adquisición de datos MySignal. Después se puede apreciar la configuración el

puerto serial del arduino, la cual se encarga de detallar la velocidad de comunicación

Page 31: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

31

con el equipo emisor, en este caso la comunicación es de 115200 baudios lo que a

4.37 megabits por segundo (esto es necesario para poder graficar el registro

cardiaco de manera adecuada), después se usa un función de la librería MySignal

llamado Mysignal.begin, esta se encarga de tomar el registro de la información

obtenida por la tarjeta de adquisición de datos MySignal.

Después se inicializan las variables correspondientes para el funcionamiento del

programa (se usan variables tipo float, ya que todos los datos tienen un valor

decimal). Después en el loop void se usa una función de la librería MySignal

llamado getCalibrateECG, la cual se encarga de adquirir los datos, además de

ajustarlos, estos datos se almacenan en una variable Ec, a continuación en la

variable Pm, hace un promedio con un dato guardado con anterioridad y el dato de

la variable El, esto con el objetivo de reducir el ruido y hacer más precisa la

medición.

Se emplean 3 funciones if, una concatenada entre la otra, la primera detecta

cuando Pm es mayor a 4.30 (esta detecta cuando la función cardiaca es mayor a

430 mv) esto se hace para determinar cuándo hay pulso. Al detectar el pulso la

función millis de arduino se encarga de tomar el tiempo en milisegundos registrado

por el micro-controlador y guardarlo en la variable Tts. Después el segundo if se

encarga de establecer un rango de tiempo en el cual debe estar Tts, este rango

corresponde al tiempo normal entre pulso y pulso (de 0.3 a 1.8 segundos), cuando

esta entre este intervalo de tiempo, el programa asigna a la variable Hz la frecuencia

y esta que se calcula por el inverso de Tts, si no se va al tercer if el cual si Tts pasa

de 1900 milisegundos el cual simplemente no realiza ninguna acción, esto con el fin

de disminuir ruido.

En el segundo if se imprimé los datos evaluados anteriormente en el serial con la

función serial.print. En el primer if se iguala una variable tt a millis con en objetivo

de que vaya restando el tiempo de la operación actual con el tiempo de la operación

anterior y así obtener el tiempo correspondiente entre pulso y pulso, finalmente se

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32

iguala la variable EL a EC y así poder calcular el promedio del pulso cardiaco con

PM.

Finalmente si la condición no entra en ningún if simplemente se iguala El a EC para

que siempre se pueda calcular Pm.

Y en la figura 8 se puede apreciar un diafragmara de flujo que describe el

funcionamiento del programa descrito anteriormente.

Figura 8. Diagrama de flujo del código implementado en el micro-controlador (fuente propia).

Page 33: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

33

5.2.2 Emociones.

Usando la librería AffdexSDK de Affectiva, Visual Studio (interfaz gráfica), y una

cámara (hardware), que analiza los ángulos de los gestos faciales, esto permite

evaluar rasgos emocionales, para lo cual se ha centrado en las emociones

principales (ira, disgusto, alegría, tristeza, miedo y sorpresa) a su ver se ha usado

una herramienta de la librería que permite evaluar la atención por medio de la

mirada y la posición de la cara. Estos datos son entregados en un porcentaje de 0

% a 100 % (dependiendo los ángulos fáciles y posición de la cara) como se ve en

la Figura 9.

Figura 9. Affectiva App. Por medio de Visual Studio (fuente propia).

5.3 COMUNICACIÓN

Para la comunicación de la tarjeta de adquisición de datos con el computador de

uso comunicación serial rs232, con el fin de no gastar muchos recursos, además

de no tener problema en la trasmisión de datos y para la facilidad de la conexión

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34

de la tarjeta con el equipo receptor, para esto se implementó la conexión serial del

Arduino UNO (debido a que la tarjeta de adquisición de datos Libelium-MySignal

viene predispuesta para la utilización de este micro-controlador en su arquitectura),

finalmente la comunicación serial esta configurara con un baúl de 115200, ya que

la tarjeta envía muchos datos a una gran velocidad y es necesario la recopilación

de todos los datos para que no se pierda información de la señal cardiaca .

En la figura 10 se puede observar una gráfica que corresponde al serial plotter la

cual da una representación gráfica de los datos obtenidos pulso cardiaco.

Figura 10. Serial plotter (ECG) (fuente propia).

5.4 INTERFAZ DE USUARIO

La interfaz de usuario Figura 11 tiene como objetivo principal el observar el cambio

de la frecuencia cardiaca y la respuesta emocional, además de permitir una

visualización de la imagen adquirida por la cámara y la interacción con la base de

datos. Esta fue desarrollada en el entorno de programación Visual Studio 2015 y se

empleó para su síntesis el lenguaje de programación C#. Ahora para su

funcionamiento usa la cámara que está conectada al dispositivo y la tarjeta de

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35

adquisición de datos Libelium-Mysignal, los datos recibidos son tratados para

posteriormente ser graficados y guardados en una hoja de cálculo (solo el resultado

emocional).La interfaz de usuario muestra la visualización de la cámara, una caja

de grupo que contiene los datos de la base de datos (nombre, edad, sexo, carrera,

música, ruido y detalles) además de unos botones para el control de la base de

datos (inserta, modificar, borrar, limpiar, buscar y cerrar ), debajo de este esta una

caja deslizable y otros tres botones los cuales permiten buscar todos los

dispositivos seriales conectados al equipo e iniciar la toma de datos, debajo de la

imagen de la cámara están las dos graficas que muestran la variación de las

variables emocionales y de frecuencia cardiaca y finalmente se puede apreciar una

cuadricula de datos y un cuadro de texto de información , el primero es una guía

para ver de manera más adecuada la información de la base de datos y el segundo

es para incluir información adicional a la base de datos.

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(A)

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37

(B)

Figura 11. Interfaz de usuario Affectiva y graficas de datos (A), Interfaz de usuario Base de datos (B), (fuente propia).

El uso de la interfaz de usuario se puede detallar en siguiente diagrama de flujo

(véase Figura 12). A continuación se ejecuta el programa y se encenderá el cuadro

de la cámara, en los cuadros de texto se visualizara la información de la primera

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38

persona registrada en la base de datos, después es necesario buscar un puerto

serial y al encontrar el correspondiente a la tarjeta de adquisición de datos se le da

a conectar, al final se oprime el botón iniciar y el realizara una prueba de 5 minutos

donde registrara la información , al final de cada prueba se guarda un documento

en el escritorio con el nombre del usuario y un archivo .pdf en el cual están los datos

de la persona y sus resultados y un una hoja de cálculo con el formato .xlsx en cual

contiene un promedio de los resultados emocionales.

Figura 12. Diagrama de flujo de la interfaz gráfica (Visual Studio) (fuente propia).

Para una evaluación de la los datos emocionales también se emplea una interfaz

gráfica en Matlab, la cual tiene como objetivo la representación temporal y grafica

de los resultados emocionales del usuario, en la figura 13 se puede ver la forma

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39

de la interfaz de usuario la cual consta de dos botones la cual nos permiten cargar

los datos y realizar la representación de los datos. Esta usa librería llamada Plot

Spider, la cual permite la utilización de la gráfica de telaraña y nos permite ver con

más detalle el comportamiento emocional del usuario.

Figura 13. Interfaz gráfica (Matlab) (fuente propia)

.

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40

En el siguiente diagrama de flujo Figura 14 se explica cómo funciona el programa

de interfaz gráfica de matlab.

Figura 14. Diagrama de flujo de la interfaz gráfica (Visual Studio) (fuente propia).

Finalmente después de cargar los datos de Excel y de que aparezca la línea de

tiempo con las respectivas emociones predominantes durante ese momento, se

presiona sobre alguna de las imágenes aparecerá la gráfica de telaraña mostrando

todos los promedios emocionales del tiempo correspondiente como es visto en la

Figura 13.

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6 PRUEBAS Y RESULTADOS

Para determinar el efecto que puede tener música en la motivación y la atención de

los estudiantes, se realizó una serie de pruebas sencillas, para cual se contó con la

colaboración de 15 personas que estudian una carrera universitaria de pregrado y

que se encuentran entre los 19 a 24 años (la edad promedio de los estudiantes que

realizan una carrera universitaria de pregrado). Los ejercicios realizados en cada

una de las pruebas son sencillos, ya que estos no requieren de algún conocimiento

técnico o especializado. Para el análisis de resultados del experimento fue

necesario evaluar de manera general todos los resultados obtenidos, como son las

medidas fisiológicas (emociones por gestos y frecuencia cardiaca), y resultados de

los ejercicios.

A continuación se dará a conocer la descripción del ejercicio desarrollado, después

se presentaran los resultados de cada una de las pruebas y finalmente se mostrara

un análisis donde se determinara los resultados con respecto a este experimento.

6.1 DESCRIPCIÓN DE LA PRUEBA

El ejercicio de memorización realizado en cada una de las pruebas consta de lo

siguiente: Una lista de 30 caracteres (números, palabras y signos), los cuales están

organizados en dos filas y tienen una numeración de 1 a 15, los números

empleados solamente tienen una o dos cifras, las palabras son usadas comúnmente

y en su gran mayoría son sustantivos, y finalmente los símbolos empleados son

símbolos comunes.

Ahora el escenario empelado para el experimento era una sala de conferencias

levemente aislada del ruido exterior. Los equipos usados eran dos computadores,

uno encargado de poner el estímulo sonoro (dependiendo de la prueba) y el otro del

desarrollo de la prueba y las mediciones correspondiente. Por lo general en el sitio

solamente estaba la persona encargada de explicar y supervisar la prueba.

Para el desarrollo de la prueba se le pidió al estudiante que tratara me memorizara

los 30 caracteres en su orden correspondiente (los caracteres fueron presentados

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42

en un documento del programa de procesamiento de texto Word, con el fin de que

el estudiante mirara hacia el equipo y de esta forma la cámara integrada pudiera

medir correctamente sus gestos faciales ). Para el desarrollo de cada prueba se

dieron 5 minutos (los cuales estaban programados y apenas se acabara el tiempo,

la interfaz de usuario dejaría de recibir datos), posteriormente se le presentaba al

estudiante un archivo de hoja de cálculo de Excel para que digitara los datos

pudiera recordar y así con cada una de las pruebas, finalmente se calificaban y se

entregan los resultados.

Para calificar los ejercicios se tenían en cuenta los siguientes criterios:

- Carácter correcto: Es el carácter que está tanto en su orden

correspondiente como en el la lista.

- Carácter acertado: es el carácter que está en la lista pero no está en el

orden que le corresponde en esta.

- Carácter no Descrito: son los caracteres que no fueron recordados y no

están escritos en la hoja de resultados.

- Carácter Erróneo: son los caracteres que no se encuentran en la lista.

Finalmente se empleó este tipo de prueba con dos objetivos. El primero es realizar

una prueba sencilla, así por más desventajas o falencias que tuviera el estudiante,

podría realizar la prueba sin ninguna limitación. El segundo es evaluar la memoria

contextual, ya que la memoria contextual es la habilidad de memorizar y discriminar

la fuente real de un recuerdo específico y básicamente trabaja la memoria largo

plazo, la cual es la que empleamos para para recordar las circunstancias

emocionales, sociales o de espacio y tiempo que rodean un hecho. Es decir, es la

capacidad que nos permite recordar los diferentes aspectos que acompañaron el

aprendizaje de un acontecimiento [38].

6.2 RESULTADOS INDIVIDUALES

6.2.1 RESULTADOS DE LA PRUEBA SIN ESTIMULO SONORO

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43

La prueba sin estimulo sonoro evalúa el desempeño del estudiante durante el

ejercicio sin ninguna distracción o motivación sonora, así mismo el resultado de

estas pruebas sirven como una referencia para determinar si en las siguientes

pruebas en las que hay estímulos sonoros se produce algún cambio relevante en

el desempeño del estudiante.

En la Tabla 1 se podrá visualizar el resultado emocional y de atención de cada uno

de los estudiantes.

Tabla 1. Resultados emocional y de atención de la prueba sin estimulo sonoro (fuente propia).

Se puede apreciar en la Tabla 1 es que hay una leve respuesta emocional de

alegría y sorpresa, esto se debe a que para casi todos los estudiantes que realizaron

este ejercicio era la un escenario desconocido. Respecto a su atención, el

porcentaje de atención promedio esta sobre el 88%.

En la Tabla 2 se puede apreciar el promedio de la frecuencia cardiaca de cada uno

de los estudiantes.

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Tabla 2. Resultados de frecuencia cardiaca de la prueba sin estimulo sonoro (fuente propia).

Estos promedios son empelados como referencia para evaluar si hay un cambio

significativo en las siguientes pruebas. Lo que se pudo observar con estos

resultados, es que la frecuencia cardiaca frente a ningún estímulo no tiene una gran

variación el tiempo, se mantiene estable y tiende a un valor constante, en algunos

casos algunos estudiantes incrementaban levemente su frecuencia cardiaca pero

esta se estabilizaba en algún punto, en otros casos se pudo presentar algún ruido,

debido a que el estudiante hacia algún movimiento brusco y el sensor es bastante

sensible.

En la Figura 15 se puede observar la respuesta cardiaca en la prueba sin estimulo

cardiaco de estudiante Alejando Montenegro.

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Figura 15. Respuesta cardiaca de Alejandro Montenegro en la prueba sin estimulo sonoro (fuente

propia).

Se puede observar una frecuencia cardiaca con poca variación hasta el intervalo

del final, donde hay un pequeño pico. La frecuencia cardiaca se mantuvo en 1 a

1.25 Hertz, lo que corresponde entre los 60 a 75 latidos por minuto y se encuentra

entre la frecuencia cardiaca normal de una persona entre los 18 a 35 años, además

es una frecuencia considerada baja, ya que el promedio pude estar entre los 80 a

90 latidos por minuto.

Dependiendo de las características físicas de la persona se puso observar que este

umbral de frecuencia cardiaca baja y alta varia, por lo que se complicó detallar en

cada persona cuando presentaba una frecuencia alta o baja.

En la Tabla 3 se observar los resultados del ejercicio de memorización sin estimulo

sonoro, como se mencionó anteriormente se presentaran cuatro tipos de resultados,

respuesta correcta, acertada, errónea y no descrita.

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46

Tabla 3. Resultados del ejercicio de memorización sin estimulo sonoro (fuente propia).

Como se puede apreciar el resultado predominante es el valor de no descrito, el

cual tiene como promedio 16 de 30, por lo que se puede afirmar que el resultado de

la primera prueba en general tiene un resultado aceptable, aunque individualmente

hay una gran variación de resultados y los estudiantes en promedio lograron

recordar entre 10 a 13 caracteres.

Ahora si hacemos un análisis más detallado en conjunto de los resultados obtenidos

anteriormente, podemos encontrar que los estudiantes evaluados, más que

concentrados, podían estar sorprendidos o un poco dispersos por ser la primera

prueba, debido a que su frecuencia cardiaca promedio era estable y con pocas

variaciones .

6.2.2 RESULTADOS DE LA PRUEBA CON ESTIMULO SONORO DE AGRADO

Antes de iniciar esta prueba, se le realizaron una serie de preguntas al estudiante,

no solo con el objetivo de identificar su música de agrado, sino que también alguna

pista sonora que lo motivara o si existía, que usara comúnmente para realizar algún

ejercicio o tarea rutinaria.

Page 47: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

47

Después de identificar el estímulo sonoro más adecuado, se realizaba la prueba

agregando el estímulo sonoro (si el estímulo sonoro era más corto que la duración

de la prueba, este se repetía o se le preguntaba al estudiante por otro).

En la Tabla 4 se encuentran los resultados emocionales y de atención de los

estudiantes durante la prueba con estimulo sonoro de agrado.

Tabla 4. Resultados emocional y de atención de la prueba con estimulo sonoro de agrado (fuente

propia).

La emoción que tienen mayor valor es la de alegría, la cual en promedio ronda entre

4 a 6 % en cada estudiante, aunque este es un porcentaje bajo, se debe a que

durante la prueba, los estudiantes son poco expresivos, debido a que están

concentrados ene le desarrollo del ejercicio, aun así eso no evita que en algún

intervalo de la prueba muestren algo de felicidad frente al estímulo sonoro, además

el promedio de atención durante esta prueba sube un poco respecto a la primera en

2 %.

Page 48: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

48

En la Figura 16 se puede apreciar el resultado emocional del estudiante Andrés

Ortiz durante esta prueba.

Figura 16. Respuesta de emocional y de atención de Andrés Ortiz en la prueba con estimulo

sonoro de agrado (fuente propia).

La función morada (correspondiente a la alegría) es predominante frente a otras

emociones, solamente superada por la función verde correspondiente a la

atención. Como esta, en la gran mayoría de respuestas emocionales de los

estudiantes encontramos picos o intervalos donde predomina la emoción de la

alegría.

En la Tabla 5 podemos ver la respuesta de la frecuencia cardiaca promedio de

esta prueba.

Page 49: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

49

Tabla 5. Resultados de frecuencia cardiaca de la prueba con estimulo sonoro de agrado (fuente propia).

La respuesta de frecuencia cardiaca se mantuvo estable solamente con algunos

incrementos en intervalos cortos, hubo unos pocos estudiantes que tuvieron una

frecuencia cardiaca más desordenada, aun así el promedio de frecuencia cardiaca

con respecto a la primera fue menor.

En la Figura 17 podemos apreciar el comportamiento cardiaco del estudiante

alejando Montenegro durante esta prueba.

Page 50: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

50

Figura 17. Respuesta cardiaca de Alejandro Montenegro en la prueba con estimulo sonoro de agrado (fuente propia)..

La respuesta es tan estable como de la primera prueba, con la leve diferencia que

en los picos donde la frecuencia sube no lo hacer con tanta intensidad como en la

primera prueba, esto se puede deber a que la persona se siente más relajada o

cómoda con el estímulo de agrado. Otra diferencia notable con la primera prueba,

es que la frecuencia aunque estable, es ligeramente más alta que la de la primera

prueba.

En la Tabla 6 se presentan los resultados de los ejercicios de memorización de esta

prueba.

Page 51: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

51

Tabla 6. Resultados del ejercicio de memorización con estimulo sonoro de agrado (fuente propia).

Con diferencia de la primera prueba, el valor de los caracteres no descritos bajan a

13 de 30, y se presenta un incremento en el promedio de los caracteres acertados

y correctos tiendo mayor presencia los acertados con 8 de 30, aun así se puede ver

también un pequeño incremento de los caracteres erróneos en comparación a la

primera prueba.

6.2.3 RESULTADOS DE LA PRUEBA CON ESTIMULO SONORO DE DESAGRADO O RUIDO

Como en la prueba anterior, se realizaron una serie de preguntas a cada uno de

los estudiantes para determinar que ruido o estimulo sonoro les molestaba y no les

permitía prestar atención. Una vez conocido dicho ruido o estimulo sonoro de

desagrado se procedía a realizar la prueba (Si el estímulo duraba mucho menos

tiempo que la prueba, de igual forma se procedía a repetirlo o preguntarle al

estudiante por otro que el incomodara).

En la Tabla 7 se puede apreciar los resultados emocionales y de atención obtenidos

en esta prueba

Page 52: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

52

Tabla 7. Resultados emocional y de atención de la prueba con estimulo sonoro de desagrado (fuente propia).

Esta es la prueba que más variación emocional tiene y en la que son predominantes

las emociones de disgusto, sorpresa y alegría. Esto se debe a que posiblemente los

estudiantes se ponen nerviosos con los sonidos que les disgustan e incomodan y

reaccionan con una especie de risa nerviosa, o por lo menos eso fue lo expresado

por algunos de los estudiantes evaluados. En lo que respecta con la atención en

comparación, es la que presenta un menor porcentaje con solo un de 85%.

En la Figura 18 se presenta el resultado emocional y de atención del estudiante

Andrés Ortiz en esta prueba.

Page 53: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

53

Figura 18. Respuesta de emocional y de atención de Andrés Ortiz en la prueba con estimulo sonoro de desagrado (fuente propia).

En la Figura 18. La atención disminuye significativamente en algunos intervalos,

además se puede identificar una gran cantidad de intervalos de alegría y algunos

picos de disgusto. En otras pruebas de los demás estudiantes hay más presencia

de intervalos de disgusto y enojo. Finalmente se ve que la atención tiene una

disminución en algunos intervalos, esto pasa en casi todas las pruebas realizadas

con el estímulo sonoro de desagrado

En la Tabla 8 se presenta los resultados de la frecuencia cardiaca en esta prueba.

Page 54: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

54

Tabla 8. Resultados de frecuencia cardiaca de la prueba con estimulo sonoro de desagrado (fuente propia).

A diferencia de las dos pruebas anteriores, la frecuencia cardiaca de los estudiantes

en esta prueba es variante en algunos intervalos, tendiendo a ser menos estable.

Finalmente en lo que respecta al promedio de la frecuencia cardiaca, es bastante

similar al promedio de la frecuencia cardiaca de la prueba con estimulo sonoro de

agrado, ya que para algunos estudiantes su frecuencia promedio subió y para otros

su frecuencia promedio bajo.

En la Figura 19 se puede apreciar la frecuencia cardiaca del estudiante Alejando

Montenegro.

Page 55: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

55

Figura 19. Respuesta cardiaca de Alejandro Montenegro en la prueba con estimulo sonoro de desagrado (fuente propia).

En la Figura 19, la frecuencia cardiaca es más variante y poseer un valor mayor en

cada instante de tiempo en comparación de las pruebas anteriores, lo único

diferente es que esta presenta menores picos de frecuencia elevada, por eso su

frecuencia promedio se mantiene en valor similar al de la prueba anterior.

En la Tabla 9 se ven los resultados obtenidos de los ejercicios de memorización en

esta prueba.

Page 56: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

56

Tabla 9. Resultados del ejercicio de memorización con estimulo sonoro de desagrado (fuente

propia).

Los resultados del ejercicio de memorización en esta prueba en promedio son los

más bajos en comparación, el resultado promedio de los caracteres no descritos

fue mayor con un valor de 18 de 30 y también el valor de los caracteres correctos

que solo es de 3 de 30, por otro lado el valor de los caracteres acertados es parecido

al de la segunda prueba y el de los erróneos en muy similar también.

6.3 ANÁLISIS DE RESULTADOS DEL EXPERIMENTO

Con el fin de determinar un resultado general del experimento y comparar los

resultados individuales de cada una de las pruebas, se ha dispuesto las siguientes

tablas, en las que se compara y analiza el resultado conjunto de todas las pruebas

y así determina si los estímulos pueden generar un cambio significativo en la

atención de los estudiantes.

Page 57: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

57

En la Tabla 10, se presenta el análisis del cambio de la atención con respecto a la

primera prueba, además se muestra el cambio de atención promedio de cada

prueba y cambio de atención promedio general.

Tabla 10. Comparación del cambio de atención de cada una de las pruebas, cambio de atención promedio y cambio de atención general promedio (fuente propia).

En la Tabla 10 se puede apreciar el resultado individual del cambio de atención de

cada uno de los estudiantes. Ahora los valores en los cuadros verdes describen un

incremento de atención con respecto a la prueba neutral o de referencia, y los

valores en los cuadros rosados describen una disminución de atención con respecto

a la prueba de referencia. En la prueba que involucra el estímulo sonoro de agrado

se puede ver que 9 estudiantes presentan una mejoría en la atención siendo Diana

Martínez con la mejoría de mayor valor (14.1%) y 6 estudiantes que presentan una

disminución en su atención siendo Leidy Rincón con la disminución de mayor valor

(12.4%).

Ahora a lo referente con la prueba que involucra el estímulo sonoro de desagrado

se puede ver que 8 de los estudiantes presentan disminución en su atención siendo

Isabel Torres con la disminución de mayor valor (26.47%) y 7 estudiantes

presentaron una mejoría en su atención siendo Diana Martínez con la mejoría de

mayor valor (14.9%).

Page 58: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

58

La fila de resultado de atención general representa la comparación de los

resultados entre la prueba con estimulo sonoro de agrado y desagrado. Los valores

en los cuadros verdes determinan si la persona tuvo una mejoría en general con el

estímulo sonoro de agrado y los valores en los cuadros rojos representan que la

persona tuvo mejoría con el estímulo sonoro de desagrado. El en caso de mejoría

con el estímulo sonoro de agrado, se puede ver que hay 9 estudiantes siendo Isabel

torres la que tuvo mayor resultado con la prueba (24.06%), pese a que Isabel Torres

tuvo mejores resultados con la prueba de sonido de agrado, su atención disminuyo

en comparación con la prueba de referencia. Ahora a lo que concierne al estímulo

sonoro de desagrado se puede ver que 6 estudiantes presentaron mejores

resultados en su atención con este estimulo siendo Leidy Rincón la que tuvo

mejoría de mayor valor (10.03%), aunque ella tuvo una disminución de atención en

las dos pruebas con estímulos sonoros.

Ahora en la Tabla 11 se presenta la comparación de frecuencias cardiacas de

cada una de las pruebas.

Tabla 11. Resultados de la frecuencia cardiaca de cada una de las pruebas, cambio promedio de la pruebas de estímulo sonoro (fuente propia).

Page 59: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

59

A continuación se explicara los datos de la Tabla 11. Para empezar los valores que

se encuentran en los cuadros azules corresponden a una frecuencia cardiaca alta

y los valores que se encuentran en los cuadros anaranjados son los valores que

corresponden a una frecuencia cardiaca baja, (el estándar manejado durante las

pruebas para evaluar cuando hay LF (baja frecuencia) o HF (alta frecuencia) es un

intervalo de 0 a 1,35 Hertz para LF y de 1,35 a 1.85 Hertz para HF). Ahora para los

datos de diferencia cardiaca podemos ver que los cuadros rojos corresponden a

una caída de la frecuencia cardiaca y los verdes a un incremento de esta.

Al visualizar más detalladamente la tabla no se encuentra una relación entre estos

, ya que la mayoría de los estudiantes parecen conservar una tendencia de

frecuencia cardiaca durante las pruebas por lo que parece que la frecuencia

cardiaca no guarda ninguna relación con la estimulación sonora, pero si se mira la

fila de diferencia de frecuencia cardiaca se podrá notar una estrecha relación, en la

mayoría de los estudiantes evaluados (13 de estos) presentan una disminución de

frecuencia cardiaca frente a las pruebes de estímulos sonoros y de estos la

mayoría presenta una mayor caída cardiaca con el estímulo sonoro de desagrado.

Para los otros 2 estudiantes evaluados se puede ver que pasa lo contrario, teniendo

un incremento en su frecuencia cardiaca con los estímulos sonoros, y estos dos

estudiantes además presentaron un mayor incremento con el estímulo sonoro de

agrado.

En la Tabla 12 se puede apreciar la comparación de los resultados de los ejercicios

de memorización de cada una de las pruebas. Para estos resultados se calificó la

prueba sobre 90 puntos los cuales fueron asignados de la siguiente forma: para los

caracteres correctos se les dio un valor de 3 puntos, para los caracteres acertados

1 punto, para los valores no descritos se les asigno 0 puntos y para los valores

erróneos -1 punto.

Page 60: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

60

Tabla 12. Resultados de los ejercicios de memorización (fuente propia).

En la Tabla 12 se puede apreciar lo siguiente, los datos en los cuadros verdes

representan los resultados que son mejores al resultado de referencia y los datos

en los cuadros rojos detallan aquellos resultados que son peores que los resultados

de referencia.

Para la prueba de estímulo sonoro de agrado, se puede observar que 8 estudiantes

tuvieron un resultado mejor es comparación a la prueba de referencia y siendo

Hollman Castro el estudiante que tuvo un mejor resultado (30 puntos más en

comparación a la prueba de referencia). También se pudo ver que 6 estudiantes

tuvieron un peor desempeño en comparación a la prueba de referencia y siendo

Daniel Guerrero el estudiante que tuvo un peor desempeño (13 puntos menos en

comparación a la prueba de referencia) y hubo un estudiante que obtuvo los mismos

puntos.

Para la prueba de estímulo de desagrado, se puede observar que 11 estudiantes

obtuvieron un peor resultado en comparación a la prueba de referencia y siendo

Gabriela Ruiz la estudiante que la más afectada en su desempeño (32 puntos

Page 61: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

61

menos en comparación a la prueba de referencia). También se pudo ver que dos

estudiantes obtuvieron un mejor resultado en comparación a la prueba de

referencia, estos estudiantes tuvieron la misma mejoría (8 puntos más en

comparación a la prueba de referencia) finalmente hubo dos estudiantes que

obtuvieron el mismo resultado que la prueba de referencia.

No hubo ningún estudiante que obtuviera el mismo resultado en las tres pruebas,

además no hubo ningún estudiante que tuviera una variación muy mínima. Por lo

general todos los estudiantes variaban sus resultados en gran medida ante alguno

de los estímulos sonoros.

En la siguiente Tabla 13 se presentan los resultados de atención, diferencia de

frecuencia cardiaca y ejercicios de memorización de las prueba de estimulación

sonora de agrado.

Tabla 13. Resultado de atención, diferencia de frecuencia cardiaca y puntos del ejercicio de memorización de la prueba de estímulo sonoro de agrado (fuente propia).

De los resultados en la prueba de estimulación sonora de agrado se puede

identificar lo siguiente. De los 6 estudiantes que presentaron una pérdida de

atención durante este estimulo (el 40 % de los estudiantes evaluados), todos

Page 62: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

62

presentaron baja en su frecuencia cardiaca, 3 de estos (20 % de los estudiantes

evaluados) presentaron un rendimiento más bajo en el ejercicio y los otros 3

presentaron una mejoría.

Por otro lado, de los 9 estudiantes que presentaron un incremento en su atención

durante el estímulo (60% de los estudiantes evaluados), 7 (46.666 % de los

estudiantes evaluados) presentaron una baja en frecuencia cardiaca y uno presento

un incremento y el otro estabilidad en esta. En lo que respecta a los resultados de

los ejercicios de memorización 5 estudiantes (33.333 % de los estudiantes

evaluados) presentaron una mejoría en el rendimiento de este mientras que 3

presentaron un peor resultado y solo 1 (6.666 % de los estudiantes evaluados)

presento estabilidad.

En la Tabla 14 se presentan los resultados de atención, diferencia de frecuencia

cardiaca y ejercicios de memorización de las prueba de estimulación sonora de

desagrado.

Tabla 14. Resultado de atención, diferencia de frecuencia cardiaca y puntos del ejercicio de memorización de la prueba de estímulo sonoro de desagrado (fuente propia).

Page 63: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

63

De los resultados en la prueba de estimulación sonora de desagrado se puede

identificar lo siguiente. De los 8 estudiantes que presentaron una disminución de

atención con esta prueba (53.333 % de los estudiantes evaluados), 7 presentan una

caída en su frecuencia cardiaca y tan solo 1 estudiante presento un incremento de

esta. También 6 estudiantes presentan un peor rendimiento en el ejercicio de

memorización y los otros 2 presentan el mismo resultado (13.333% de los

estudiantes evaluados).

Por otro lado, 7 estudiantes presentaron un incremento de atención durante este

estimulo de y los cuales 6 presentan una caída en su frecuencia cardiaca y tan

solo 1 presenta un incremento de esta. Respecto a los resultados del ejercicio de

memorización 5 estudiantes presentaron un peor resultado y 2 presentaron un

mayor rendimiento.

Para finalizar se tienen el análisis de los resultados de todos los datos vistos

anteriormente. Para los 15 estudiantes evaluados en las distintas pruebas se puede

afirmar lo siguiente

3 Estudiantes (Alejando Montenegro, Gabriela Ruiz y Johan García) fueron

afectados de manera negativa por los dos estímulos sonoros, ya que en las

pruebas obtuvieron tanto disminución de atención como de rendimiento en el

ejercicio de memorización, además la frecuencia cardiaca de los 3 disminuyo

con los dos estímulos sonoros.

3 Estudiantes (Andrés Ortiz, Diana Martínez y Jeison Ávila) presentaron

mejores resultados de atención y de rendimiento con el estímulo sonoro de

agrado y una caída de atención y rendimiento con el estímulo sonoro de

desagrado (en el caso de Jeison se mantuvo neutral en su rendimiento en la

prueba de estímulo sonoro de desagrado con respecto a la prueba de

referencia), además los 3 presentaron una disminución de frecuencia

cardiaca en las dos pruebas.

1 Estudiante (Cristian Sánchez) presento un resultado neutral en la prueba

de estimulación sonora de agrado y una caída de atención y rendimiento con

Page 64: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

64

la prueba de estimulación de desagrado y su frecuencia cardiaca cayo

durante las dos pruebas.

2 (Hollman Castro y Yeferson Palacio) estudiantes tuvieron una mejoría en

su atención como rendimiento con los dos estímulos sonoros y respecto a su

frecuencia cardiaca, con el estímulo sonoro de agrado uno presenta una

disminución mientras que el otro mantiene su frecuencia estable y con el

estímulo sonoro de desagrado los 2 presentan un incremento en esta.

3 Estudiantes (Catalina Medina, Daniel Guerrero y Gerson pineda) presentan

un incremento de su atención pero y un peor rendimiento con los dos

estímulos sonoros y lo que respecta a la frecuencia cardiaca de los 3

disminuye también en estas pruebas.

Y finalmente estos 3 estudiantes (Isabel Torres, Leidy Rincón y Lorena

Muñoz) presentan una mala atención pero un incremento en su rendimiento

con el estímulo sonoro de agrado y una pérdida de atención y rendimiento

con el estímulo sonoro de desagrado (en el saco de Isabel Torres se mantuvo

estable su rendimiento en comparación a la prueba de referencia con

respecto al estímulo sonoro de desagrado) y la frecuencia cardiaca de las 3

tuvo una caída con el estímulo sonoro de agrado pero con el estímulo sonoro

de desagrado solo 2 presentaron una disminución de esta y solo uno (Lorena

Muñoz) tuvo un incremento.

6.4 EVALUACION DE FRECUENCIA CARDIACA REFERENTE A LOS

GESTOS EMOCIONALES

A continuación se evaluara la variación de frecuencia cardiaca con respecto a los

gestos emocionales dados en cada una de las pruebas, de esta manera se analizara

si hay una posible relación entre la frecuencia cardiaca y la manifestación emocional

de gestos.

Empleado los resultados de la tabla 1, 4 y 7 que describen el comportamiento de

los gestos emocionales y los resultados de las tablas 2,5 y 8 que describen el

promedios de las frecuencias cardiacas en cada una de las pruebas. Se han

Page 65: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

65

realizado las siguientes figuras que describen el comportamiento de la frecuencia

contra los gestos emocionales.

A continuación se muestran los resultados de la primera prueba (sin estimulo

musical):

En la figura 20 se puede apreciar todos los gestos emocionales contra la frecuencia

cardiaca:

Figura 20. Gestos emocionales contra frecuencia cardiaca en la prueba sin estimulo musical (fuente propia).

Como se puede destacar los gestos emocionales más relevantes son la alegría y

sorpresa. Además la alegría parece tener una mayor actividad en frecuencias

cardiacas bajas entre 1 y 1.4 Hertz y la sorpresa una actividad de incremento entre

los 1,4 a 1.6 Hertz. Otro gesto relevante es el disgusto que al igual que la sorpresa

presenta una actividad notable entre los 1.4 a 1.6 Hertz.

A continuación en las figuras 21, 22, 23, 24, 25 y 26 se presentaran cada uno de los

gestos emocionales enfrentados a la frecuencia cardiaca.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

GESTOS EMOCIONALES CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Enfado

Disgusto

Miedo

Alegria

Tristeza

Sorpresa

Page 66: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

66

Figura 21.Gesto de enojo contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente propia).

Aunque se puede ver un incremento del gesto de enojo entre los 1.05 Hertz a 1.25

Hertz, este es en un porcentaje muy pequeño para tenerlo en cuenta ya que solo es

de un 0.3 %.

Figura 22.Gesto de disgusto contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente propia).

En esta primera prueba sin estimulación musical, parece que la relación del gesto

de disgusto tiene una mayor actividad en frecuencias altas más entre lis 1.5 Hertz

hasta los 1.6 Hertz.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

ENOJO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Enfado

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

DISGUSTO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Disgusto

Page 67: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

67

Figura 23.Gesto de miedo contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente propia).

Como sucede con enojo, el miedo no tiene una gran actividad porcentual, además

presenta una variación en varios intervalos cardiacos por lo que no se puede

determinar si hay una relación con la frecuencia baja o alta.

Figura 24.Gesto de alegría contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente propia).

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

MIEDO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Miedo

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

ALEGRIA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Alegria

Page 68: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

68

Este gesto emocional es el que mayor presencia presenta en la prueba, ya que

tiene una manifestación de hasta el 16 % en un valor más alto y su actividad que

se centra entre los 1.05 a los 1.4 Hertz.

Figura 25. Gesto de tristeza contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente propia).

Como pasa con miedo, la tristeza no tiene una manifestación y tiene variaciones

entre baja y alta frecuencia cardiaca.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

TRISTEZA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Tristeza

Page 69: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

69

Figura 26.Gesto de sorpresa contra la frecuencia cardiaca en la primera prueba (fuente propia).

El gesto emocional de sorpresa muestra gran actividad después de los 1.4 Hertz,

además su mayor incremento de manifestación que es del 12 % se encuentra en

los 1.6 Hertz, por lo que se puede asociar a la sorpresa con frecuencias altas.

A continuación se muestran los resultados de la segunda prueba (con estimulo

musical de agrado):

En la figura 27 se puede apreciar todos los gestos emocionales contra la frecuencia

cardiaca:

0

2

4

6

8

10

12

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

SORPRESA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (SIN MUSICA)

Sorpresa

Page 70: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

70

Figura 27. Gestos emocionales contra frecuencia cardiaca en la prueba con estimulo musical de agrado (fuente propia).

Con en la primera prueba los gestos emocionales predominantes son alegría y sorpresa, pero además encontramos una leve actividad de enojo, tristeza y disgusto. Como se ve el gesto de alegría tiene sus mayores valores en baja frecuencia y va decayendo al acercarse a una frecuencia mayor. Por otro lado la sorpresa a diferencia de la primera prueba tiene más valores altos en baja frecuencia y finalmente los cambios leves de tristeza, enojo y disgusto también tienen una manifestación en baja frecuencia.

A continuación en las figuras 28, 29, 30, 31, 32 y 33 se presentaran cada uno de los

gestos emocionales enfrentados a la frecuencia cardiaca.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

GESTOS EMOCIONALES CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Enfado

Disgusto

Miedo

Tristeza

Alegria

Sorpresa

Page 71: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

71

Figura 28. Gesto de enojo contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente propia).

Aunque hay dos incrementos del mismo porcentaje 3~4 % entre baja y alta frecuencia, el incremento más relevante se da en baja frecuencia con un valor del 7 %, por lo que el gesto de enojo se manifiesta en mayor actividad entre los 1.2 a 1.3 Hertz.

Figura 29. Gesto de disgusto contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente propia).

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

ENOJO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Enfado

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

DISGUSTO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Disgusto

Page 72: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

72

Este gesto presenta una menor actividad con respecto a la primera prueba, aun

así con 4.5% en promedio se puede afirmar que hace presencia, teniendo su

mayor incremento entre los 1.3 a 1.35 Hertz.

Figura 30. Gesto de miedo contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente propia).

Este gesto no presenta una actividad en esta prueba, ya que su mayor máximo solo corresponde a un 0.25% de manifestación.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

MIEDO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Miedo

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

ALEGRIA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Alegria

Page 73: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

73

Figura 31. Gesto de alegría contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente propia).

Se puede ver tres intervalos donde hay un incremento entre 8 a 10 % de manifestación los cuales dos de ellos se encuentran en baja frecuencia y uno solo en alta frecuencia , pero los dos incrementos de mayor porcentaje se encuentran entre 1 y 1.4 Hertz , lo que determina una disminución de manifestación en altas frecuencias.

Figura 32. Gesto de tristeza contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente propia).

Aunque solo hay un incremento notable de manifestación, se puede percibir una

actividad de este gesto en baja frecuencia entre 1 a 1.3 Hertz.

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

TRISTEZA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Tristeza

Page 74: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

74

Figura 33. Gesto de sorpresa contra la frecuencia cardiaca en la segunda prueba (fuente propia).

A diferencia de la primera prueba, los gestos de sorpresa tiene una actividad en

baja frecuencia entre 1 y 1.2 Hertz, lo y con valor entre 6 a 7 % de manifestación.

A continuación se muestran los resultados de la tercera prueba (con estimulo

musical de desagrado):

En la figura 34 se puede apreciar todos los gestos emocionales contra la frecuencia

cardiaca:

0

1

2

3

4

5

6

7

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

SORPRESA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (CON MUSICA )

Sorpresa

Page 75: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

75

Figura 34. Gestos emocionales contra frecuencia cardiaca en la prueba con estimulo musical de desagrado (fuente propia).

En esta el gesto de alegría es el que tiene mayor manifestación en comparación a

las demás pruebas, además disgusto y enojo tienen también una mayor

participación y finalmente miedo tristeza y sorpresa no hacen mucha presencia , la

mayoría de los gestos tienen su actividad en los intervalos entre 1 a 1.3 Hertz.

A continuación en las figuras 35, 36, 37, 38, 39 y 40 se presentaran cada uno de los

gestos emocionales enfrentados a la frecuencia cardiaca.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

GESTOS EMOCIONALES CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Enfado

Disgusto

Miedo

Alegria

Tristeza

Sorpresa

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76

Figura 35. Gesto de enojo contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente propia)

Se puede ver un incremento considerable de la frecuencia de 1 a 1.1 Hertz y una actividad notable entre 1 a 1.4 Hertz, por lo que se puede apreciar que los gestos de enojo tienen una mayor actividad en baja frecuencia para esta prueba.

Figura 36. Gesto de disgusto contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente propia).

0

5

10

15

20

25

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

ENOJO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Enfado

0

5

10

15

20

25

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

DISGUSTO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Disgusto

Page 77: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

77

El disgusto tiene mayor actividad en los intervalos de 1.2 a 1.35 Hertz, con un

porcentaje de manifestación de entre 7 a 25 %. Para la alta frecuencia la actividad

de gestos de disgusto es casi nula.

Figura 37. Gesto de miedo contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente propia).

Como en las dos primeras pruebas, la manifestación de miedo es casi nula, su mayor valor no es más de 0.3 % por lo cual no se puede tener en cuenta su presencia en la prueba.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

MIEDO CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Miedo

Page 78: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

78

Figura 38. Gesto de alegría contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente propia).

Guarda similitud con la segunda prueba, su actividad se centra más en el intervalo

de 1 a 1.3 Hertz y se ve con una manifestación de 9 a 80 % y va disminuyendo

cuando se acerca a alta frecuencia.

Figura 39. Gesto de tristeza contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente propia).

La mayor presencia de gestos de tristeza se da entre 1 a 1.1 Hertz con un porcentaje

de 9 %, después se nota otra actividad entre 1.3 a 1.4 Hertz con un porcentaje de

3.5 % finalmente decae entre una frecuencia de 1.5 Hertz.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

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S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

ALEGRIA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Alegria

0

1

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5

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7

8

9

10

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

RC

ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

OC

ION

ALE

S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

TRISTEZA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Tristeza

Page 79: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

79

Figura 40. Gesto de sorpresa contra la frecuencia cardiaca en la tercera prueba (fuente propia).

Se puede ver una actividad entre 1 a 1.4 Hertz la cual tiene como mayor valor 17 %

de manifestación, en alta frecuencia presenta una actividad menor con solo 4 % de

manifestación del gesto.

A continuación se presentara el análisis de resultados entre la asociación de la

frecuencia cardiaca y los gestos emocionales.

El gesto de enojo en todas las pruebas presenta su manifestación entre los

1.2 Hertz y 1.4 Hertz. Por lo que se asocia una baja frecuencia cardiaca.

Cuando se manifestaba el gesto de disgusto la frecuencia cardiaca estaba

siempre entre 1.3 a 1.45 Hertz, sin variaciones o actividades en otros

intervalos, por lo que no se le puede asociar una frecuencia alta o baja pero

si este intervalo mencionado anteriormente.

Debido a la baja manifestación de miedo en todas las pruebas realizadas, no

se pudo determinar una relación con la frecuencia cardiaca.

Los gestos de alegría son los que más tienen presencia, en las tres pruebas

parece tener una gran manifestación en baja frecuencia y va disminuyendo

cuando se acerca a alta frecuencia, los valores más altos se hallaron por lo

general entre 1 y 1.2 Hertz y va decayendo gradualmente cuando está en

1.35 Hertz pero no desaparece, entre los intervalos de 1.4 a 1.6 Hertz sigue

teniendo un valor de presencia.

Los Gestos de tristeza solo se presentaron en la última prueba, donde

manifestó valores altos en los intervalos de 1 a 1.2 Hertz, esto quiere decir

que puede estar asociada con la baja frecuencia cardiaca.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8PO

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ENTA

JE D

E G

ESTO

S EM

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S (%

)

FRECUENCIA CARDIACA (Hz)

SORPRESA CONTRA FRECUENCIA CARDIACA (RUIDO)

Sorpresa

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80

Finalmente los gestos de sorpresa aunque se manifestaron en las tres

pruebas, no se vio un comportamiento o patrón definidos , por lo que no se

pudo determinar una relación clara con la frecuencia cardiaca

7 RECOMENDACIONES Y SUGERENCIAS

Relacionado con la investigación, es necesario hacer un estudio estadístico,

además es necesario también ubicar un grupo seleccionado, como por

ejemplo un curso de los estudiantes de una carrera en específico (ya que

estos tienen características similares en su desarrollo de aprendizaje) y

finalmente emplear este estudio con un escenario real como en una clase.

Si es posible agregar más medidas biométricas, como respiración,

temperatura y encefalografía, ya que estas nos podrían dar una mejor idea

de lo que pasa con la actividad cognitiva del estudiante, además de describir

otros rasgos para poder medir la atención.

8 CONCLUSIONES

Haciendo una síntesis de los resultados obtenidos del estudio de caso presentado

anteriormente se puede concluir lo siguiente:

Los gestos emocionales parecen jugar un papel importante en la

atención, los resultados del estímulo sonoro de desagrado cuando la

persona se expresa gestos de enfado, disgusto y tristeza tiende a reducir

su atención y también su rendimiento. por otro lado, los estudiantes que

demostraron gestos de alegría durante la prueba de estímulo sonoro de

agrado, fue donde se tuvo mejor rendimiento promedio, por lo se podría

afirmar que esta emoción podría mejorar la predisposición al aprendizaje.

Page 81: ANÁLISIS DE LA FRECUENCIA CARDIACA PARA DETERMINAR …

81

En las pruebas realizadas la frecuencia cardiaca no tuvo ninguna

dependencia o relación fija con la atención, como se ve en los resultados

de los estímulos sonoros de agrado o desagrado, esta no varía de alta o

baja frecuencia cuando el estudiante está o no atento, aunque se pudo

ver un poco más relacionada con las emociones de enojo, alegría y

sorpresa, ya que por lo general se presentaran estas emociones la

frecuencia cardiaca presentaba picos de elevación.

En este estudio se pudo observar que la frecuencia cardiaca de los

estudiantes evaluados, se ve afectada por los estímulos sonoros en

general, esto se evidencia porque en las pruebas que involucraron estos

estímulos aumenta o disminuye el ritmo cardiaco, provocando en los

sensores una lectura que permite determinar el estado del individuo en

ese instante de tiempo; la frecuencia cardiaca en la mayoría de

participantes examinados, decayó en comparación a la frecuencia

cardiaca de la prueba de referencia (prueba sin estimulo sonoro).

Se puede ver que el ruido o estimulo sonoro de desagrado tiene un

efecto perjudicial en la mayor parte de estudiantes evaluados, haciendo

que disminuya su rendimiento.

9 REFERENCIAS

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música.

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85

ANEXOS

Ejercicios de memorización

PRUEBA 1

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86

PRUEBA 2

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87

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PRUEBA 3