La Escala de Somnolencia Johns (JDS™) es un biomarcador neurológico validado que califica, en una escala de 0 a 10, el deterioro que la somnolencia causa en una persona, y se calcula exclusivamente a partir de los movimientos de sus párpados. Fue desarrollada por el fundador de Optalert, el Dr. Murray Johns, el científico del sueño que también creó la Escala de Somnolencia de Epworth (ESS), y es la medida en la que se basa cada sistema de Optalert que mide la somnolencia.
Esta página explica qué mide la JDS, cómo se calcula, qué significan sus puntajes en la práctica y cómo se compara con las alternativas que tienen a su disposición los ingenieros que desarrollan sistemas de monitoreo del conductor.
Qué mide la JDS
La mayoría de los métodos de detección de somnolencia miden cómo se ve una persona, cómo se comporta o cómo dice sentirse. La JDS no mide nada de eso. Mide el deterioro: el aumento del riesgo relativo de una falla de desempeño.
Una falla de desempeño es un evento concreto y observable: no responder a un estímulo visual, salirse del carril, pasarse una señal de alto o no girar el volante en una curva. Un accidente relacionado con la somnolencia ocurre cuando una falla de desempeño coincide con un momento que exigía una acción crítica para la seguridad. Lo que una operación necesita saber no es si un conductor se ve cansado, sino qué tanto más probable es que ese conductor, en este preciso momento, no reaccione.
La señal que usa la JDS para responder esa pregunta es el movimiento de los párpados. Los movimientos de los párpados están controlados por las mismas vías neurológicas que regulan el estado de alerta, por lo que son una ventana directa al estado cognitivo y no una aproximación indirecta.
Cómo se calcula el puntaje
La JDS es una escala compuesta. Se basa en 64 parámetros matemáticos extraídos de la señal palpebral, como la velocidad y la duración del movimiento de los párpados durante el parpadeo, las características del cierre palpebral y la variabilidad a corto plazo de ambos, y les da seguimiento a lo largo del tiempo para generar un puntaje actualizado cada minuto.
Hay dos propiedades que importan más que la cantidad de parámetros:
- No requiere calibración individual. La combinación ponderada de parámetros oculares produce una única medida sensible que no necesita ajustarse para cada persona. Un puntaje JDS de 4.5 significa lo mismo para cualquier conductor.
- Su capacidad predictiva se mantiene en distintas poblaciones. Su validez se ha demostrado en distintas edades, géneros y etnias.
En los sistemas wearable de Optalert, un LED infrarrojo y un sensor integrados en el armazón de los lentes miden el movimiento de los párpados 500 veces por segundo. Desde entonces, el mismo algoritmo se ha aplicado a sistemas de cámaras RGB-IR en las cabinas de los vehículos, que captan la apertura palpebral con frecuencias de muestreo considerablemente menores.
Qué significan los puntajes JDS
La escala va de 0 a 10, donde 0 indica un estado muy alerta y 10, mucha somnolencia. La relación entre el puntaje y el riesgo no es lineal: el riesgo sube lentamente en el rango inferior y luego se dispara.
| Puntaje JDS | Rango de riesgo | Qué indica |
|---|---|---|
| 0.0 – 3.0 | Bajo | Alerta. El riesgo de falla de desempeño está en la línea base o cerca de ella. |
| 3.0 – 4.4 | Bajo | El riesgo empieza a subir, pero solo ligeramente. Es útil como señal temprana de tendencia. |
| 4.5 – 4.9 | Medio | El riesgo aumenta considerablemente. Es el punto en el que ya vale la pena intervenir. |
| 5.0 – 10.0 | Alto | El riesgo de falla de desempeño es 10 veces mayor que en un conductor alerta. |
El valor práctico de esta estructura es que le da a la operación una señal gradual en lugar de una alarma binaria. Un supervisor puede ver que un conductor se acerca a 4.5 y actuar antes de que el puntaje llegue a 5.0: esa es la diferencia entre gestionar el riesgo de forma anticipada y reaccionar ante él.
Quién desarrolló la JDS
La JDS fue desarrollada por el fallecido Dr. Murray Johns, científico del sueño y director fundador de Optalert. En 1990 creó la Escala de Somnolencia de Epworth (ESS), que sigue siendo un instrumento de referencia mundial para evaluar la propensión general al sueño de una persona en su vida diaria y se utiliza en clínicas del sueño de muchos países.
La ESS mide la propensión habitual al sueño mediante autorreporte. La JDS se creó para responder una pregunta distinta: ¿cuál es el nivel de deterioro de esta persona en este preciso momento, medido de forma objetiva? Llegar a esa respuesta requirió más de dos décadas de investigación sobre la expresión fisiológica de la somnolencia.
Un paso intermedio en ese trabajo fue la Prueba de Vigilancia de Johns (JTV™), una prueba de vigilancia psicomotora de laboratorio. Cada uno de sus elementos (el momento de presentación de los estímulos, el tamaño y el contraste de color de los elementos visuales) se ajustó para detectar la forma específica de falla cognitiva que produce la somnolencia. La JTV aísla esa falla en el laboratorio; la JDS la detecta en campo. La JDS se diseñó inicialmente a partir de la JTV y luego se perfeccionó con el seguimiento de fallas de desempeño reales en conductores.
Ninguna tecnología, salvo la JDS de Optalert, ofrece un método para cuantificar el riesgo relativo de falla de desempeño en conductores, sobre todo en sus etapas iniciales.
Dr. Murray Johns
La JDS frente a la Escala de Somnolencia de Karolinska
La Escala de Somnolencia de Karolinska (KSS) es la medida de referencia más utilizada en el monitoreo del conductor y la alternativa más común a la JDS. Le pide a la persona evaluada que califique su propia sensación de sueño en una escala de 9 puntos, desde 1 (extremadamente alerta) hasta 9 (con mucho sueño, gran esfuerzo para mantenerse despierto, luchando contra el sueño).
Las dos escalas miden cosas fundamentalmente distintas. La KSS mide el cansancio, que es una sensación subjetiva. La JDS mide el deterioro, que es un estado objetivo.
| JDS | KSS | |
|---|---|---|
| Qué mide | Deterioro: riesgo relativo de falla de desempeño | Sensación subjetiva de sueño |
| Fuente de los datos | Movimientos de los párpados, medidos de forma continua | Autorreporte, en el momento de la pregunta |
| Rango | De 0 a 10, actualizado cada minuto | De 1 a 9, en un momento puntual |
| ¿Es estable en el tiempo? | Sí: no requiere calibración individual | No: el “7” de una misma persona varía de una ocasión a otra |
| ¿Funciona cuando la persona presenta deterioro? | Sí: la medición no depende de la autopercepción | Se degrada: la propia capacidad de autoevaluación se ve deteriorada |
| ¿Sirve para intervenir en tiempo real? | Sí | No: requiere interrumpir al conductor |
La KSS tiene una debilidad estructural que ningún ajuste resuelve: a medida que aumenta el deterioro de una persona, su capacidad para juzgar con precisión su propio estado se degrada al mismo tiempo. El autorreporte es menos confiable justo cuando la medición más importa. Además, el simple hecho de preguntarle a alguien su puntaje KSS lo activa y contrarresta la somnolencia, lo que interfiere con su progresión natural: mantener una conversación es una de las contramedidas más eficaces contra la somnolencia.
Otros enfoques y por qué se quedan cortos
PERCLOS mide el porcentaje de tiempo en que los ojos están cerrados al menos un 80%. Por lo general, solo aumenta en las etapas avanzadas de la somnolencia, cuando el conductor ya presenta un deterioro peligroso, por lo que no permite anticiparse a una situación de alto riesgo. Además, los microsueños pueden ocurrir con los ojos abiertos, algo que PERCLOS no registra en absoluto.
La electroencefalografía (EEG) mide directamente la actividad eléctrica del cerebro. Es una medida sólida en laboratorio, pero poco práctica en un vehículo, ya que normalmente requiere electrodos colocados en el cuero cabelludo. Por eso, los sistemas de detección basados en EEG para vehículos estiman las señales de EEG a partir de un sensor no invasivo, en lugar de medirlas.
La detección de bostezos y la posición de la cabeza son indicadores conductuales indirectos. El bostezo tiene una correlación débil con el deterioro y se produce por motivos ajenos a la somnolencia, lo que lo convierte en un disparador poco confiable para intervenir.
La evidencia de validación
Un estudio de validación de 2010, en el que participaron investigadores de Harvard Medical School y que se publicó en Sleep, concluyó que la somnolencia en tiempo real medida por oculografía por reflectancia infrarroja es “equivalente al estándar de oro en medidas de laboratorio”.1
En un estudio de 2023 publicado en el Journal of Sleep Research por un equipo del Institute for Breathing and Sleep, los participantes permanecieron despiertos entre 32 y 34 horas antes de completar una conducción de dos horas en una pista cerrada.2 Al comparar ambas referencias (ground truth) con las salidas de carril observadas:
| Medida | Errores de predicción | Tasa de falsas alertas | Especificidad | AUC |
|---|---|---|---|---|
| JDS | 4% | 6% | 94% | 0.99 |
| KSS | 12% | 18% | 82% | 0.93 |
La JDS predijo las salidas de carril con un tercio de los errores de la KSS y generó un tercio de las falsas alertas. Esa segunda cifra importa comercialmente tanto como la primera: un sistema que, como el pastorcito mentiroso, da falsas alarmas termina siendo ignorado y, después, apagado.
La JDS también ha sido adoptada como medida de resultado por investigadores sin ningún interés comercial en ella. Un estudio de 2016 publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, dirigido desde Brigham and Women’s Hospital y Harvard Medical School, utilizó la JDS junto con la electroencefalografía y la electrooculografía para cuantificar cómo el trabajo en turno nocturno deteriora la conducción. Dieciséis trabajadores del turno nocturno condujeron dos veces en una pista cerrada: una después de dormir con normalidad y otra después de un turno nocturno. El puntaje JDS promedio subió de 0.97 a 1.71; las salidas de carril, de 1.49 a 3.09 por minuto, y el 37.5% de las conducciones posteriores al turno registró un cuasi choque, frente a ninguno tras un sueño normal.4
Más allá del monitoreo del conductor, Optalert ha trabajado por contrato con la NASA y la British Airline Pilots Association, y ambas requerían una medición objetiva de la somnolencia.
El método de medición también se ha aplicado fuera del monitoreo del conductor, en la investigación farmacéutica y clínica, donde la somnolencia es un resultado buscado o un efecto secundario en estudio. Un estudio de 2008 publicado en Psychopharmacology, del que fue coautor el fundador de Optalert, el Dr. Murray Johns, junto con investigadores de Swinburne University, utilizó la oculografía por reflectancia infrarroja para detectar cambios medibles en el estado de alerta tras la ingesta de cafeína en sujetos bien descansados.3
Uso de la JDS para el cumplimiento del GSR de la UE
Para los ingenieros automotrices, la JDS tiene una aplicación regulatoria específica.
Según el Reglamento General de Seguridad de la UE (UE) 2021/1341, un sistema de advertencia de somnolencia y pérdida de atención del conductor (DDAW) puede emitir una advertencia en un nivel KSS de 7 y debe emitirla en un nivel KSS de 8 o superior. Un punto clave: el reglamento permite mediciones alternativas a la KSS subjetiva, siempre que exista evidencia de que la alternativa es válida y precisa.
Existe una relación lineal entre la KSS y la JDS. Los dos umbrales regulatorios se corresponden así:
| Umbral regulatorio | Nivel KSS | JDS equivalente |
|---|---|---|
| Advertencia temprana opcional | 7 | 4.3 |
| Alerta obligatoria | 8 | 5.9 |
Esta correspondencia significa que un sistema DDAW basado en el movimiento de los párpados puede validarse frente a los requisitos del Reglamento (UE) 2021/1341 sin realizar un estudio subjetivo con la KSS, y que Optalert puede aportar la evidencia de equivalencia que exige el reglamento.
Es importante señalar que estos valores a veces se desacoplan, porque la KSS es una medición subjetiva del cansancio. No es raro que una persona reporte un puntaje KSS alto cuando no presenta deterioro, o uno bajo cuando sí lo presenta. La JDS mide el deterioro objetivo de una persona; la KSS mide qué tan cansada se siente.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la Escala de Somnolencia Johns?
La Escala de Somnolencia Johns (JDS) es un biomarcador validado que califica el deterioro por somnolencia en una escala de 0 a 10. Se calcula a partir de 64 parámetros derivados de los movimientos de los párpados de una persona y se actualiza cada minuto. Fue desarrollada por el Dr. Murray Johns, creador de la Escala de Somnolencia de Epworth.
¿Qué significa un puntaje JDS de 5?
Un puntaje JDS de 5.0 o más indica riesgo alto. En este nivel, la probabilidad de una falla de desempeño (como salirse del carril o no responder a un estímulo) es 10 veces mayor que en un conductor alerta. El riesgo empieza a subir ligeramente por encima de 3.0 y aumenta considerablemente a partir de 4.5.
¿Cuál es la diferencia entre la JDS y la KSS?
La JDS mide de forma objetiva el deterioro a partir de los movimientos de los párpados. La KSS es una escala de autorreporte de 9 puntos que mide cuánto sueño siente una persona. Como la capacidad de autoevaluarse se degrada a medida que aumenta el deterioro, la KSS se vuelve menos confiable justo cuando la precisión más importa. En un estudio en pista cerrada de 2023, la JDS predijo las salidas de carril con un tercio de los errores de la KSS.
¿Quién inventó la Escala de Somnolencia Johns?
El fallecido Dr. Murray Johns, científico del sueño y director fundador de Optalert. También desarrolló la Escala de Somnolencia de Epworth en 1990, que se utiliza como instrumento estándar en clínicas del sueño de todo el mundo.
¿Se puede usar la JDS para cumplir los requisitos del GSR de la UE?
Sí. El Reglamento (UE) 2021/1341 permite alternativas a la KSS cuando se demuestra que son válidas y precisas. Los umbrales KSS de 7 y 8 corresponden a valores JDS de 4.3 y 5.9, lo que permite validar un sistema DDAW conforme al reglamento con datos del movimiento de los párpados.
¿La JDS necesita calibrarse para cada conductor?
No. La combinación ponderada de parámetros oculares produce una medida que no requiere ajuste individual, y su validez predictiva se ha demostrado en distintas edades, géneros y etnias.
¿Cómo se mide la JDS en un vehículo?
A través del movimiento de los párpados. En los sistemas wearable de Optalert, un LED infrarrojo y un sensor en el armazón de los lentes toman muestras a 500 Hz. En las cabinas de los vehículos, el mismo algoritmo funciona con datos de apertura palpebral captados por una cámara RGB-IR del sistema de monitoreo del conductor, con frecuencias de cuadro más bajas.
Referencias
- Anderson C, et al. Real-time drowsiness as determined by infrareflectance oculography is commensurate with gold standard laboratory measures: a validation study. Sleep. 2010;33.
- Cori JM, Wilkinson VE, Soleimanloo SS, Westlake J, Stevens B, Rajaratnam SMW, Howard ME. A brief assessment of eye blink drowsiness immediately prior to or following driving detects drowsiness related driving impairment. J Sleep Res. 2023 Jun;32(3):e13785. doi:10.1111/jsr.13785. PMID: 36478313.
- Michael N, Johns M, Owen C, Patterson J. Effects of caffeine on alertness as measured by infrared reflectance oculography. Psychopharmacology (Berl). 2008 Oct;200(2):255-60. doi:10.1007/s00213-008-1202-z. PMID: 18537025.
- Lee ML, Howard ME, Horrey WJ, Liang Y, Anderson C, Shreeve MS, O’Brien CS, Czeisler CA. High risk of near-crash driving events following night-shift work. Proc Natl Acad Sci USA. 2016;113(1):176-181. doi:10.1073/pnas.1510383112
Medir lo correcto
Todo sistema de detección de somnolencia parte de una decisión sobre qué medir. Los sistemas basados en el comportamiento detectan la somnolencia cuando ya es visible. Los basados en el autorreporte la detectan cuando el conductor ya la nota. La JDS se desarrolló para detectar el deterioro antes de que ocurra cualquiera de esas dos cosas, porque ese es el único momento en que una intervención todavía puede evitar la falla.
Contacta a Optalert para hablar sobre cómo validar tu sistema de monitoreo del conductor con la JDS, o para solicitar la evidencia técnica que respalda las cifras de esta página.
