Aproximadamente del 10 al 20% de todos los accidentes de tráfico están asociados con la somnolencia y la reducción del estado de alerta de los conductores. Curiosamente, este tipo de accidentes alcanzan su punto máximo durante la madrugada entre las 4:00 y las 6:00 am, cuando el rendimiento cognitivo y la vigilancia, modulados por el sistema circadiano, caen a su mínimo diario; repitiendose de nuevo, en menor medida en la tarde, desde las 15:00 a las 17:00 horas. 

Además, los accidentes automovilísticos relacionados con la somnolencia ocurren con más frecuencia en situaciones asociadas con una mayor monotonía, como conducir en la noche o por autopistas en comparación con otro tipo de carreteras. 

Las medidas más comunes empleadas para combatir la somnolencia del conductor requieren tomar descansos o se implementan mientras se conducen (por ejemplo, encender el sistema de audio o abrir una ventana). Los estudios han demostrado que hacer una pausa en los viajes largos para dormir la siesta y tomar descansos pueden reducir eficazmente la somnolencia. Por el contrario, las contramedidas diseñadas para reducirla mientras se conduce son mucho menos eficaces y, si es que funcionan, sólo serían efectivas en un periodo de tiempo muy corto. 

Una de las contramedidas que podrían ser eficaces, ya bien sea durante la propia conducción o durante las pausas, es la exposición del conductor a una luz brillante. Las investigaciones han demostrado que una sola exposición corta de luz brillante puede tener efectos no visuales en los seres humanos, excitando los sistemas fisiológicos no visuales e influyendo en nuestro estado de alerta. Sin embargo, hasta ahora se ha publicado muy poca investigación sobre los niveles de exposición a la luz experimentados por los conductores mientras conducen, ni durante el día ni durante el anochecer, y el potencial de una exposición a una luz artificialmente mayor para aumentar el estado de alerta en conductores. 

Un nuevo estudio realizada por investigadores del Departamento de Psicología de la Universidad de Innsbruck junto con colegas de otras instituciones austriacas y alemanas(*), se han propuesto demostrar cómo el aumento de la exposición a la luz en la retina de los conductores podrían tener efectos no visuales agudos en el estado de alerta sin causar ningún efecto secundario visual adverso. 

Para ello, han desarrollado un sistema de iluminación a bordo del vehículo que complementa la luz del día  y que se ha integrado en un coche convencional. Junto con los niveles de iluminancia medidos en el parabrisas, este sistema tiene como objetivo aumentar los niveles de iluminancia a los ojos de los conductores (medidos por los niveles de iluminancia corneal). Los resultados de la investigación fueron publicados recientemente en “Lighting Research & Technology”.

Evaluando los efectos de la luz suplementaria en el estado de alerta del conductor

Más de 200 empleados de la compañía Daimler AG, los cuales se ofrecen de manera regular como voluntarios para realizar pruebas de conducción, fueron invitados a participar en el estudio. Asimismo, para maximizar los efectos potenciales en el estado de alerta de una intervención diurna suplementada, los estudios se realizaron en momentos que los niveles de alerta se reducen típicamente (es decir, temprano en la mañana y en la tarde), en aquellos momentos en que los niveles de luz diurna en el automóvil son bajos (es decir, en los meses de invierno durante el amanecer y el anochecer) y finamente en condiciones donde la monotonía es alta (es decir, viajes prolongados en autopistas). 

Los investigadores diseñaron un programa de pruebas de 4 semanas donde se podían incluir un máximo de 40 participantes. Una vez excluido a aquellos que presentaban trastornos de sueño, , 37 participantes fueron los elegidos para conducir el coche de prueba dos veces por la mañana (Estudio 1) o por la noche (Estudio 2).

Específicamente, el Estudio 1 comenzó las pruebas exactamente 30 minutos antes del amanecer, mientras que el Estudio 2 se iniciaría 50 minutos antes de la puesta de sol. La recopilación de datos de producto en invierno (entre el 22 de enero de 2018 y el 16 de febrero de 2018). En ambos estudios, la unidad incluyó un viaje de ida y vuelta en una autopista alemana. La distancia total de conducción era de 234 km. ​Se instruyó a los participantes para mantener una velocidad del vehículo de 120 km/h (lo que resulta en una duración de conducción de aproximadamente 2 horas).

Sistema de iluminación

La iluminación ambiental general del automóvil se atenuó y se fijó a luz blanca neutra. El prototipo de luminaria instalado en el vehículo comprendía una estructura de acoplamiento que redirecciona la luz a la cara y el cuerpo del conductor (ver imagen). La integración del sistema requirió la extracción de la visera solar en el lado del conductor del vehículo. El ángulo de elevación desde la línea de visión hasta el centro de la luminaria fue de 25°, y el sistema se colocó a una distancia de aproximadamente 0,20 m a los ojos del conductor.

El sistema de iluminación se diseñó para que cumpliera lo siguientes criterios:

• la superficie emisora de luz debe generar una impresión visual similar al cielo. 

• la luz emitida debe estimular las células ganglionares retinianas fotosensibles con sensibilidad máxima entre 460 y 490 nm. 

• la luminancia de la superficie emisora debe limitarse para evitar el deslumbramiento mientras se conduce

Para satisfacer estos criterios se diseñó un sistema de iluminación adaptativo compuesto de  18 LED azules (Nichia NCSB 219BT-V1, 40 lm, longitud de onda máxima: 471 nm) y 36 LED blancos (Nichia NSSL 157AT-H3, 25 lm, 2700 Kelvin, CRI 80). La temperatura de color de la luz emitida se mantuvo constante en todos los niveles de atenuación.

Asimismo, se determinaron los parámetros no visuales de la radiación óptica medida perpendicularmente a la superficie emisora de luz de la luminaria. La eficacia melanópica de la radiación luminosa (CIE S 026:2019) fue de 3,62 y el factor de acción circadiana (DIN 5031-100:2008) fue de 2,77. Estos valores fueron considerablemente más altos que los factores correspondientes de un espectro diurno estandarizado D65. Los valores no visuales medidos variaron considerablemente entre diferentes ángulos del haz; por ejemplo, a nivel corneal del conductor, la eficacia melanópica de la radiación luminosa y el factor de acción circadiana fueron de aproximadamente 1,81 y 1,27, respectivamente.

Finalmente para determinar el nivel de luminancia más aceptable sin que se produzcan deslumbramientos en la conducción, se hizo un estudio piloto previo con cinco conductores de prueba. Los resultados indicaron claramente que los conductores no percibían el deslumbramiento cuando los niveles de regulación de la luminaria se ajustaban a los niveles de iluminancia exterior. Al sincronizar iluminancias del exterior y de a bordo del vehículo, se generaron condiciones de iluminación similares a la conducción de un descapotable. El estudio indicó además que la luminancia de la superficie emisora de luz debería restringirse a 4500 cd/m2, independientemente del escenario de iluminación exterior, lo que implicaba que la iluminancia corneal del conductor podría aumentarse como máximo en 1500 lux.

Resultados: evaluación del impacto de la intervención con luz

En ambos estudios, el suplemento de la luz diurna aumentó de forma significativa las luminancias corneales mientras se conduce y no causó ningún efecto secundario visual negativo. El sistema de iluminación adaptativo fue capaz de aumentar la iluminancia corneal de los conductores al menos un factor de 4 cuando se conduce en una autopista de sur a norte y viceversa durante el amanecer (Estudio 1). Además, este sistema expuso a los conductores a una mayor cantidad de luz también durante el anochecer (las iluminancias corneales se incrementaron en un factor de dos a tres; Estudio 2).

El Estudio 1 reveló que los conductores tenían un mayor estado de alerta fisiológico cuando se exponían a luz adicional por la mañana. Sin embargo, este efecto alertador de la iluminación que complementa la luz del día no se observó en el Estudio 2. En ambos estudios, el rendimiento en la tarea de vigilancia psicomotora, así como las calificaciones subjetivas de somnolencia, no difirieron significativamente entre las condiciones experimentales.

Estos estudios proporcionan nuevas pruebas de la viabilidad y el impacto positivo de los sistemas de iluminación a bordo del vehículo que complementan la luz del día en el estado de alerta fisiológico de los conductores en condiciones de conducción naturalistas.

Los resultados demuestran la viabilidad de un sistema de iluminación DS adaptativo y proporcionan la primera evidencia de los efectos de alerta directa de esta intervención a nivel fisiológico. Asimismo, los investigadores señalan como es necesario realizar más estudios que permitan explorar en mayor profundidad los efectos de la luz en los parámetros de conducción, así como para fundamentar los efectos de alerta agudos reportados por la luz mientras de conduce durante el día. 

Puede consultar el paper de investigación completo en el siguiente enlace:

https://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/1477153520982371