Monitorando o estresse da superfície do corpo

Hoje, meu laboratório parece mais uma cena de filme de ficção científica do que um espaço de pesquisa em psicologia. Fios serpenteiam pelas mesas, sensores cuidadosamente dispostos em bandejas e um balde de água gelada no canto, aguardando silenciosamente sua vez.

Este trabalho faz parte do departamento de ciências biomédicas e translacionais da Universidade de Illinois Urbana-Champaign no Carle Illinois College of Medicine. A faculdade está treinando uma nova geração de médicos para desenvolver soluções transformadoras de cuidados de saúde, integrando engenharia, ciência e medicina. Esta experiência tem como objetivo ajudar-nos a compreender como o stress afeta o corpo e a mente e a desenvolver dispositivos que irão ajudar no diagnóstico, monitorização e tratamento de sintomas de saúde mental, como a ansiedade.

Nossos cérebros às vezes respondem excessivamente a desafios sociais, físicos e mentais, e até mesmo a objetos benignos. Queremos compreender melhor as respostas de um indivíduo a tais estresses.

Reunimos vários dispositivos vestíveis, incluindo bonés, pulseiras e “camisetas inteligentes”. Esses dispositivos podem monitorar a atividade cerebral dos participantes em ambientes controlados, dando-nos informações sobre como as pessoas respondem em cenários do mundo real.

Um participante entra na sala e preparamos para ele um boné cravejado de eletrodos para monitorar a atividade elétrica em seu cérebro. Os eletrodos são cuidadosamente posicionados no couro cabeludo da pessoa para captar a sinfonia elétrica do cérebro.

Obter uma boa qualidade de sinal requer paciência. Devemos aplicar gel condutor em cada um dos 64 canais coloridos, ajustando e reajustando até que os números fiquem verdes em nossos monitores, indicando que cada sinal está passando claramente.

Em seguida, enrolamos uma camisa elegante bem justa no torso do participante. Seus sensores incorporados monitoram a frequência cardíaca, os padrões respiratórios e os movimentos da pessoa a cada respiração e batimento cardíaco. Colocamos uma pulseira na mão não dominante. Isso rastreará a atividade eletrodérmica, a temperatura da pele e o volume sanguíneo por pulso. Por fim, colocamos sensores eletromiográficos no pescoço, ombros, braço e tronco da pessoa para captar a tensão muscular.

Quando terminamos este processo, cada participante está adornado com vários sensores e fios, mas ainda é capaz de se mover naturalmente através das tarefas experimentais graças à tecnologia wearable.

Para ajudar os participantes a retornarem a uma linha de base mais tranquila após a configuração inicial, nós os guiamos por uma meditação de cinco minutos. Começamos então o primeiro desafio: o teste de pressão a frio.

No papel, o teste parece simples: pedimos a cada participante que mergulhe a mão em água gelada por até um minuto. Mas, na prática, aprendemos rapidamente que o limiar de dor de cada participante é diferente. Alguns mal recuam; outros não conseguem manter as mãos na água gelada por mais de 30 segundos.

Na próxima parte do experimento, estou fora da sala. Devo ligar de um local remoto via Zoom enquanto minha aluna de pós-graduação, Maxine He, orienta o participante durante o exercício. Ela avisa ao aluno que a entrevista comigo começará imediatamente. O curto prazo muitas vezes pega a pessoa desprevenida, ampliando o estresse de ser julgado em um ambiente público. Este é o Teste de Estresse Social de Trier, nosso estressor poderoso.

O teste pede aos participantes que façam um discurso de três minutos e, em seguida, resolvam uma tarefa aritmética mental, tudo isso enquanto são observados por mim e pela equipe de pesquisa. Mantemos expressões inexpressivas durante toda a tarefa, sem dar ao participante nenhuma pista de como está se saindo.

A antecipação por si só faz com que os níveis sanguíneos do hormônio do estresse cortisol subam nos participantes.

Alguns participantes enfrentam o desafio com confiança, preenchendo o período de discurso com facilidade, com as palavras fluindo naturalmente, apesar da equipe de pessoas que os observa. Outros lutam para atingir a marca dos três minutos. Eles ficam sem o que dizer e caem em silêncios desconfortáveis ​​que se prolongam enquanto mantemos nossas expressões neutras. A voz de algumas pessoas vacila ou suas mãos tremem enquanto tentam lembrar os pontos preparados.

Os dados fisiológicos coletados pelos nossos sensores contam histórias que os próprios participantes nem sempre conseguem articular. A frequência cardíaca aumenta durante as pausas longas e a atividade eletrodérmica aumenta.

Outro teste, denominado Teste Stroop, acrescenta interferência cognitiva à mistura de estressores. Enquanto estão sentados ou caminhando em uma esteira, os participantes devem realizar uma tarefa de raciocínio que requer uma resposta rápida a estímulos visuais. A tarefa envolve a leitura dos nomes das cores impressas na mesma cor ou em uma cor diferente.

Este exercício parece trivial até que você o pratique sob pressão de tempo enquanto caminha em uma esteira e usa vários sensores. A versão sentada é bastante desafiadora; a versão ambulante adiciona uma camada de complexidade que torna a tarefa particularmente rica para estudar a ansiedade.

No final da sessão, respondemos às perguntas dos participantes e depois os levamos a um local para trocar de roupa enquanto carregamos todos os dados. Depois nos preparamos para a próxima etapa, onde mandamos cada participante para casa com um kit de dispositivos vestíveis para monitorar as respostas de seus corpos aos desafios da vida cotidiana.

Nosso trabalho com tecnologia inteligente já rendeu algumas aplicações úteis. No início deste ano, desenvolvemos uma ferramenta para analisar dados de uma camisa inteligente usada durante o exercício para prever aqueles com maior ou menor risco de doenças cardíacas. Também estamos desenvolvendo modelos que dependem de dados de wearables para prever a ansiedade dos usuários, mesmo sem qualquer treinamento prévio.

A ideia deste trabalho é tornar mais fácil e menos onerosa a tarefa de diagnosticar e rastrear a ansiedade, e compreender as diversas respostas fisiológicas ao estresse para que possamos melhor administrá-lo.

Pesquisas relacionadas são publicadas em periódicos Sensores e Saúde Inteligente.