¿Qué sabemos acerca de este problema?

La teoría de carga cognitiva postula que la memoria de trabajo tiene una capacidad limitada, por lo que se debe minimizar la carga que reciben los estudiantes durante el proceso de aprendizaje, de forma que este pueda ser más efectivo. La carga cognitiva puede ser intrínseca, si se asocia al diseño de la actividad realizada; o extrínseca, si se relaciona con factores externos ligados al contexto personal de cada estudiante. La carga germinal es el trabajo que se requiere exclusivamente para aprender. Cuando las cargas intrínseca y extrínseca son bajas, hay más memoria de trabajo disponible para la carga germinal, lo cual optimiza el proceso de aprendizaje.

¿Qué aporta este estudio de nuevo?

Permite mejorar el diseño de las actividades de aprendizaje, para lograr un mejor alineamiento entre los objetivos, el desarrollo de la actividad y la evaluación de competencias médicas. Esto, porque actualmente no se conoce a cuánto corresponde la carga intrínseca en los talleres de simulación. Hay muchos factores relacionados con el aprendizaje de habilidades médicas. Algunos se originan directamente en el diseño de la metodología usada (carga intrínseca), mientras que otros dependen del contexto de cada estudiante (carga extrínseca).

INTRODUCCIÓN

La teoría de carga cognitiva postula que la memoria de trabajo tiene una capacidad limitada, por lo que se debe minimizar la carga que reciben los estudiantes durante el proceso de aprendizaje, de forma que este pueda ser más efectivo. La carga cognitiva puede ser intrínseca, si se asocia al diseño de la actividad realizada; o extrínseca, si se relaciona con factores externos ligados al contexto personal de cada estudiante. La carga germinal es el trabajo que se requiere exclusivamente para aprender. Cuando las cargas intrínseca y extrínseca son bajas, hay más memoria de trabajo disponible para la carga germinal, lo cual optimiza el proceso de aprendizaje ^1-3 (Figura 1).

Fuente: Adaptado con permiso de Van Merrienboer y Sweller ⁴.

Figura 1 Composición de la carga cognitiva. 

En la actualidad hay varias herramientas para mejorar el aprendizaje en medicina. Una de las más utilizadas son los talleres de simulación. Diferentes asignaturas clínicas en la Facultad de Medicina de la Universidad de los Andes utilizan talleres de simulación como método de enseñanza de habilidades clínicas básicas.

En el contexto de evaluación de carga cognitiva se usan principalmente dos instrumentos: el primero es el National Aeronautics and Space Administration - Task Load Index (NASA-TLX) ⁵; el segundo es la Escala de Paas ⁶. La NASA-TLX es de mayor utilidad cuando la tarea es de características psicomotoras. Consiste en seis elementos que interrogan demanda mental, física y temporal, desempeño, esfuerzo y fatiga. Cada ítem se evalúa por medio de una escala visual de 12 cm donde se obtiene un puntaje de cero a veinte. Luego, ese puntaje se multiplica por cinco, para que el puntaje final de cada ítem sea de cero a cien ⁷. El estudiante debe calificar cada uno de los ítems mediante una escala visual análoga. La escala de Paas, en cambio, se prefiere en el caso de tareas con predominio cognitivo y consiste en un único punto que califica el esfuerzo mental invertido en la tarea, usando una escala del uno al nueve ⁸.

Al medir la carga cognitiva relacionada con actividades de simulación es posible evaluar en qué tipo de actividades los estudiantes encuentran dificultad en el aprendizaje, de forma que en el futuro se pueda modificar el diseño de estas actividades para facilitar el aprendizaje. El objetivo de este estudio fue comparar la carga cognitiva entre las distintas actividades de simulación, incluyendo talleres de simulación de anestesiología y cirugía en estudiantes de medicina.

MÉTODOS

En este estudio, observacional analítico de corte transversal, se utilizaron como instrumentos de medición de la carga cognitiva las escalas originales de NASA Task Load Index (TLX), realizada y validada en 1988 por Hart y Staveland ⁵ y la escala Pass realizada y validada en 1992 ⁹ (anexo 1.0). Se incluyeron preguntas adicionales sobre datos demográficos de interés (sexo, edad y orden de rotación). Este instrumento se entregó en formato escrito y fue diligenciado por cada estudiante de manera individual, anónima y voluntaria, previa lectura y firma del consentimiento informado adjunto a la escala. Las escalas fueron autoadministradas, bajo supervisión de cualquiera de los investigadores del proyecto, y se registraron físicamente en forma impresa. El protocolo de esta investigación fue sometido y aprobado por el Comité de Ética de la Investigación de la Universidad de los Andes, el 27 de mayo de 2019 (acta 1009-2019).

Las escalas fueron administradas inmediatamente después de cada una de las cuatro actividades académicas de simulación (dos de anestesiología y dos de cirugía) y se ofreció un espacio no inferior a 15 minutos para su completa lectura y diligencia-miento. En todo momento hubo acompañamiento de alguno de los investigadores para la resolución de dudas o preguntas que pudieran surgir en los participantes. Las escalas se aplicaron en inglés, ya que no se encuentran actualmente validadas en español (previa aprobación por el Comité de Ética). A pesar de ser el español el idioma nativo de la población de estudio, todos los estudiantes cumplían el requisito de inglés de la Universidad de los Andes, por lo que no hubo problemas con la interpretación o el entendimiento de las herramientas. A cada participante se le asignó un código para no exponer a los participantes a riesgos de divulgación de información personal.

Para este estudio se utilizaron los talleres de las especialidades de cirugía y anestesia, debido a que estas asignaturas son tomadas en el mismo semestre de la carrera por los estudiantes de la Universidad de los Andes (octavo semestre). Los talleres que se realizaron a todos los estudiantes fueron los siguientes: taller de venoclisis (práctica de venoclisis en sujetos humanos), taller de vía aérea (enseñanza de dispositivos de vía aérea e intubación orotraqueal en simulador), taller de suturas (diferentes técnicas de suturas en simuladores de piel) y taller de sondas vesicales (enseñanza de tipos de sondas, indicaciones y práctica de colocación de sonda en simulador); iguales para todos los sujetos en cuanto a contenido, metodología y docentes encargados. La Figura 2 ilustra cómo se aplicó el instrumento a los estudiantes y los dos grupos en que fueron divididos según el momento de realización de cada taller.

Fuente: Autores.

Figura 2 Flujograma de aplicación de las escalas según el orden de rotación de los estudiantes (ruta 1 y ruta 2). 

No se hizo un cálculo de tamaño muestra debido a que en la literatura científica no se han realizado estudios que investiguen este tema en poblaciones similares en Bogotá o en Colombia, lo que se traduce en un desconocimiento de los niveles de carga cognitiva en actividades de simulación en estudiantes de medicina. Ante la nula descripción de la prevalencia de la condición de estudio, se consideró este trabajo como exploratorio. Por esta razón, se tomó el tamaño de muestra a conveniencia con todos los estudiantes matriculados en octavo semestre en el segundo semestre de 2020, para un total de 66 participantes.

Algunos potenciales sesgos se manejaron desde el diseño de este estudio. El sesgo de cortesía se controló asegurando el anonimato y confidencialidad de las respuestas. El sesgo de información de disminuyó con la inclusión de participantes voluntarios, en forma consensuada y libres de coerción. El sesgo de selección se controló al evaluar a los mismos estudiantes durante el mismo periodo cursando los cuatro talleres. Además, para disminuir el sesgo de recuerdo, los talleres se aplicaron dentro de los 15 minutos finalizado cada taller. Por último, con el fin de controlar los factores de confusión, los talleres fueron dictados por el mismo docente e incluyeron el mismo contenido y metodología.

Tras recolectar la información, los datos se tabularon en Microsoft Excel. El análisis de datos se realizó con el programa SPSS Statistics versión 24. Las respuestas a la encuesta se ingresaron a una base de datos por medio de un sistema de monitorización de datos con doble entrada. Inicialmente se planteó que uno de los investigadores ingresara los datos mientras se identificaban datos erróneos o valores fuera del rango. Otro investigador ingresaría los mismos datos identificando errores y valores fuera del rango. Ambas entradas se compararían por un tercer investigador para identificar y corroborar datos anómalos. En caso de encontrar dichos datos anómalos, se revisaría la fuente de información en físico (escala respondida por el participante) para determinar los valores correctos.

Las variables categóricas se describieron como frecuencias con porcentajes para la población total y subgrupos, mientras que las variables continuas, por medio de media aritmética y desviación estándar. La comparación de los puntajes obtenidos en cada una de las escalas entre los grupos de estudio se realizó por medio de la prueba T de Student, su versión no paramétrica, la prueba de Mann-Whitney y la prueba exacta de Fisher. Se utilizó la prueba de Kolmogorov-Smirnov para revisar la normalidad de cada una de las variables.

RESULTADOS

La población estudiada consistió en 66 estudiantes de octavo semestre, el 51,5 % eran mujeres y el 48,5 %, hombres, con una edad media de 21,6 años. Treinta y dos estudiantes siguieron la ruta 1, mientras que 34 estudiantes siguieron la ruta 2 (figura 2). De esta población se incluyeron en el análisis final 52 estudiantes, ya que el resto tenía datos faltantes (por inasistencia al taller o porque al no desear hacer parte del estudio, no diligenciaron el instrumento de recolección).

En cuanto a la escala de Paas, hubo diferencias entre los talleres de paso de sondas y de suturas (p = 0,04), entre el de paso de sondas y el de manejo de vía aérea (p = 0,002) y entre el de manejo de vía aérea y el de venoclisis (p = 0,011). En estos casos, los talleres que requirieron mayor esfuerzo mental fueron el de manejo de vía aérea (media 5,83) y el de suturas (media 5,5), comparados con el taller de venoclisis (media 5,25) y de paso de sondas (media 5,02).

En la escala de Paas no hubo diferencias en cuanto al esfuerzo mental en el orden de rotación de los estudiantes a la hora de desarrollar los talleres, excepto en el taller de manejo de vía aérea, en el que los estudiantes que rotaron primero por cirugía y luego por anestesia reportaron mayor carga cognitiva que los que rotaron primero por anestesia y luego por cirugía (6,19 vs. 5,53, p = 0,029). En la Tabla 1 se presentan las diferencias en los puntajes de la escala de Paas en los 4 talleres separados por orden de rotación.

La escala de la Nasa-TLX evaluó la demanda física, mental, temporal de los estudiantes, además de esfuerzo, la frustración que les generó la actividad y su autopercepción de desempeño. El taller que causó menor frustración a los estudiantes fue el de paso de sondas (media 28,37), mientras que el que los hizo sentir mayor frustración fue el taller de manejo de vía aérea (media 43,75). Se encontraron diferencias significativas en el esfuerzo físico percibido por los estudiantes en el taller de venoclisis -al comparar ambas rutas-, pues realizaron mayor esfuerzo físico los estudiantes que rotaron por anestesia antes que por cirugía (59,38 vs. 42,68, p = 0,016).

En particular, en el taller de manejo de vía aérea, se encontraron diferencias significativas entre los ítems del cuestionario NASA-TLX de demanda mental y frustración (p = 0,022), demanda temporal y esfuerzo (p = 0,004), frustración y desempeño (p = 0,026), y esfuerzo y frustración (p = 0,000). En el otro taller de la rotación de anestesiología, el de venoclisis, se encontraron diferencias significativas en los ítems de demanda mental y desempeño (p = 0,012), demanda mental y frustración (p = 0,013), demanda física y desempeño (p = 0,037), demanda física y frustración (p = 0,004), demanda temporal y desempeño (p = 0,000), demanda temporal y esfuerzo (p = 0,015), desempeño y frustración (p = 0,000), y esfuerzo y frustración (p = 0,000).

Al comparar el taller de paso sondas con el de manejo de vía aérea se encontraron diferencias significativas en todos los componentes de la escala NASA-TLX, a excepción de la demanda temporal de cada taller (p = 0,168). Los puntajes fueron mayores en todos los ítems para el taller de vía aérea, excepto el de desempeño, que se percibió mayor en el taller de paso de sondas.

Se compararon también el taller de venoclisis con el de suturas. En este caso, los puntajes más altos fueron los del taller de suturas, indicando mayor carga cognitiva del mismo. Nuevamente, en cuanto al desempeño en el taller, se invierte esta relación, ya que obtuvo mayor puntaje el taller de venoclisis. Demanda física fue el único ítem en el cual las diferencias no fueron significativas en este caso (p = 0,061).

DISCUSIÓN

El presente estudio documenta posibles factores implicados en la carga cognitiva intrínseca (modificable y debida a la estructura y contenido de los talleres) y extrínseca (no modificable y debida al contexto personal) que pudieron haber afectado el desempeño de los estudiantes en la ejecución de los talleres.

Con respecto al orden de rotación a la hora de desarrollar los talleres, se encontró que los estudiantes que siguieron la ruta 1 tuvieron una mayor carga cognitiva (puntaje Paas) que los estudiantes que siguieron la ruta 2 en el taller de vía aérea. Es tentador pensar que el aumento de la carga cognitiva y el esfuerzo mental medidos por la escala de Paas al final del semestre en el taller de vía aérea puede deberse al aumento de la presión académica derivada de la necesidad de alcanzar ciertas notas para la aprobación del semestre o del burnout de los estudiantes al final del ciclo estudiantil ¹⁰. Por el contrario, se encontró que los estudiantes que siguieron la ruta 2 percibieron mayor esfuerzo físico (NASA-TLX) en el taller de venoclisis que los que siguieron la ruta 1. Durante la rotación de cirugía se adquieren distintas habilidades técnicas y manuales que pueden llegar a facilitar la adquisición de las destrezas necesarias para realizar una venoclisis posteriormente, lo que podría explicar este resultado. Esto es similar a lo evidenciado por Aldekhyl et al. ¹¹ y Haji et al. ¹², quienes encontraron que la experticia reduce la carga cognitiva en escenarios de simulación.

La diferencia en los resultados obtenidos por orden de las rotaciones se podría explicar por la carga intrínseca, dado que los talleres fueron diseñados de la misma manera en cuanto a contenido y metodología manteniendo estable la carga cognitiva extrínseca. La presión académica al final del semestre podría aumentar la carga intrínseca mientras que la experiencia quirúrgica previa podría disminuirla, lo que podría significar que los grupos no se encuentran en igualdad de condiciones a la hora de ejecutar las actividades académicas de simulación, como lo asume el currículo en el momento de su planteamiento. Es decir, la experiencia previa del estudiante, positiva o negativa, y la temporalidad en la cual se desarrollan los talleres podrían jugar un papel importante en el aprendizaje en los escenarios de simulación ¹³.

En cuanto a las diferencias entre talleres en carga cognitiva (Escala NASA-TLX), se encontró que el taller con mayores índices de frustración fue el de manejo de vía aérea, mientras que el que generó menor frustración fue el de paso de sondas. Adicionalmente, se observó una mayor carga cognitiva en los componentes de demanda física, mental y esfuerzo en el taller de vía aérea comparado con el taller de sondas y una autopercepción del desempeño mayor en el paso de sondas. Esto es comparable al estudio de Ambardekar et al., en el cual se evidenciaron altos niveles de carga cognitiva en los escenarios de simulación de vía aérea difícil de la American Society of Anesthesiologists (ASA) ¹⁴. Estas diferencias se pueden atribuir a que la intubación oro-traqueal y demás actividades relacionadas con el manejo de vía aérea pueden tener niveles superiores de carga intrínseca que en la de paso de sondas ¹⁵. También, a que los estudiantes se encuentren bajo una mayor presión a la hora de realizar actividades relacionadas con el manejo de la vía aérea, ya que las implicaciones de obtener o no los conocimientos necesarios en este ámbito pueden ser determinantes en el pronóstico y morbimortalidad de pacientes reales, más adelante, en su vida profesional.

Con un hallazgo semejante, Fraser et al., encontraron que un aumento en la estimulación y una reducción en la relajación aumentaban la carga cognitiva en escenarios de simulación de diagnóstico de soplos cardiacos ¹⁶. También, el manejo de la vía aérea se da en situaciones de atención al paciente críticamente enfermo y tiene un componente de diligencia y prontitud que se relaciona directamente con los desenlaces, mientras que esto no ocurre con la colocación de una sonda vesical ¹⁵.

Por último, al comparar el taller de suturas y el taller de venoclisis no hubo diferencias en cuanto al esfuerzo físico reportado en la escala NASA-TLX. Los ítems relacionados con esfuerzo mental, demanda temporal y frustración fueron significativamente más altos en el taller de suturas, y en cuanto la percepción del desempeño, hubo puntajes inferiores en el taller de suturas. Esto podría explicarse por los múltiples componentes del taller de suturas, que incluyen realizar distintos tipos de suturas con grados de dificultad variable en diversos materiales, lo que aumenta la carga intrínseca del taller. Esta explicación es equivalente al hallazgo de Haji et al., quienes evidenciaron que los grupos de simulación con tareas simples por fases tenían un mayor desempeño que aquellos con tareas complejas ¹⁷.

Una fortaleza de este estudio fue utilizar tanto la escala de Paas como la de NASA-TLX, ya que cada una evalúa diferentes componentes del constructo. La NASA-TLX evalúa tareas con un importante componente psicomotor ⁷, mientras que la escala de Paas evalúa las tareas con predominio cognitivo ⁸. Otra fortaleza de este estudio fue la comparación tanto de los diferentes talleres, como la determinación de la diferencia en carga cognitiva según ruta, ya que se sabe que los conocimientos previos son un componente fundamental de la carga intrínseca ^18,19.

En cuanto a las limitaciones del estudio, las escalas utilizadas para la medición de la carga cognitiva en las diferentes actividades de aprendizaje no diferencian entre el componente de carga intrínseca y extrínseca, lo que limita el análisis de los motivos por los cuales la carga puede ser mayor en un grupo que en otro. Por otro lado, las encuestas utilizadas no se encuentran validadas en español y se aplicaron en inglés, su idioma original, lo que puede generar una limitación en la comprensión del instrumento; sin embargo, toda la población de estudio cumplía los requisitos de inglés de la Universidad de los Andes, y al tratarse de encuestas con textos y lenguaje sencillo y de componente numérico, se consideró que el riesgo era bajo. Por último, a diferencia de lo planteando al inicio del estudio, los datos fueron ingresados por un único investigador, quien corroboró luego comparando con los instrumentos en físico que los datos fueran correctos. Se realizó de esta manera, ya que el investigador tenía un mayor conocimiento de la base de datos, disminuyendo la posibilidad de errores que podrían haber surgido de la edición por varios investigadores.

En este estudio se encontró que el orden en el que un estudiante cursa por las distintas rotaciones afecta la carga cognitiva y, por lo tanto, la forma como dicho estudiante aprende en sus rotaciones. Por lo anterior, puede ser importante evaluar a priori la carga cognitiva y establecer en el currículo un orden de rotación que facilite el aprendizaje para los alumnos. También se observó que el taller con mayor carga cognitiva fue el de vía aérea, lo cual puede estar relacionado con las múltiples actividades técnicas involucradas con su manejo, los conocimientos previos necesarios sobre anatomía y sobre los distintos dispositivos por utilizar. Se deberían crear estrategias que busquen disminuir la carga cognitiva asociada a este taller.

La evaluación de las actividades académicas mediante la carga cognitiva es un procedimiento complejo y hace parte de una de las áreas de estudio de la educación médica moderna. Esta implica el análisis y la evaluación de las actividades de aprendizaje en las áreas clínicas de la medicina y de los mecanismos de obtención de los objetivos curriculares a través de diferentes esferas susceptibles de estudio ²⁰. Las actividades académicas no son evaluadas rutinariamente de manera formal ni se obtiene retroalimentación de los alumnos respecto a las mismas. Se deben alcanzar los objetivos de aprendizaje planteados en el currículo y a la vez deben permitir al estudiante adquirir conocimiento y la integración de este para su desempeño en la vida profesional ²¹. Por lo anterior, es necesario que las instituciones y los docentes evalúen el proceso de aprendizaje de manera cuantitativa y cualitativa, de forma que se pueda verificar el cumplimiento de los objetivos académicos establecidos en el currículo.

Estudios futuros podrían entrevistar a estudiantes sobre su percepción cualitativa de los talleres realizados. Esto brindaría luz sobre los mayores obstáculos que se encuentran para el aprendizaje y como disminuirlos, lo cual ha demostrado que contribuye a la mejoría curricular ²². También, la realización de encuestas o grupos de enfoque en los que los mismos estudiantes puedan participar en el mejoramiento de las actividades académicas de aprendizaje, de forma que pueda haber mayor relación entre los objetivos académicos establecidos y el proceso de aprendizaje que realmente se lleva a cabo durante este tipo de actividades ²³. Por último, es vital acercarse a los factores que puedan influir y diferenciar entre las cargas cognitiva intrínseca e intrínseca de los talleres de simulación, con el fin de modificar los factores influyentes en el aprendizaje ⁸.

RESPONSABILIDADES ÉTICAS

RECONOCIMIENTOS