Sistemas de refuerzo y dispositivos para entrenamiento canino

Se considera que un sistema de refuerzo se usa para lograr comportamientos apropiados del animal, ante la respuesta del material objeto por detectar, contribuyendo además a mantener esta conducta en el largo plazo para que no se extinga (^{Bentosela et al., 2008}), por tal motivo, estos han sido analizados empíricamente en la literatura desde hace décadas.

Estudios como los de ^{Mcintire y Collen (1967)} hallaron que el rendimiento de los perros bajo programas de entrenamiento disciplinado estuvo sujeto a los tipos de refuerzo empleados. En primer lugar, se encontró que el elogio verbal por sí solo no fue suficiente para mantener una respuesta constante en el animal; por otra parte, la inclusión de caricias restableció el rendimiento, y se concluye que la estimulación táctil es un refuerzo primario.

Profundizando en esta temática, ^{McIntire (1968)} halló que en el entrenamiento de perros tanto comerciales como militares se emplean los refuerzos positivos como caricias, comida, juguetes, entre otros, o negativos, implicando procedimientos disciplinarios previos que permiten restringir la conducta del animal durante el adiestramiento; así como los estímulos que señalan el momento en el que se aplican las consecuencias. En tal sentido, los refuerzos sociales aversivos y positivos se consideran más adecuados para caninos en entornos familiares, mientras que en otros contextos se pueden utilizar los verbales como reforzadores secundarios asociados a una estimulación aversiva. Posteriormente, ^{Fonberg y Kostarczyk (1980)} manifestaron que el refuerzo social pertenece al sistema de recompensa general, incluyendo el sonoro, el táctil y el alimenticio. Así mismo, sugieren que aspectos fisiológicos como el funcionamiento de las amígdalas y el hipotálamo en el animal son aspectos clave para otorgar valor a las recompensas y se deben considerar al momento del entrenamiento, dado que un daño en estos sistemas podría provocar alteraciones no deseadas en el comportamiento del perro.

En esta misma línea de análisis, ^{Browne et al. (2011)} estudiaron la comunicación entre perros y humanos, demostrando que estos animales son sensibles a las señales que se les dan, entre estas la señalización, miradas y vocalizaciones; en función de ello, sugieren que resulta viable emplear este tipo de mecanismos para entrenarlos. Sin embargo, los mismos autores encontraron una variación significativa entre los tiempos de refuerzo y la latencia del entrenador para entregar las instancias de recompensa, sean estas primarias o secundarias, concluyendo que los retrasos en el refuerzo pueden generar retroalimentación incorrecta en el perro, dado que estos son altamente receptivos a las señas del humano.

En años siguientes, evidencia reportada por ^{Browne et al. (2013)} indica que el retraso del refuerzo tiene un impacto en el aprendizaje de algunos caninos al realizar nuevas tareas. No obstante, las características de la formación y la entrega oportuna del refuerzo parecen no ser consistentes en todos los perros, por lo tanto, concluyen que el momento preciso para dar el refuerzo es una variable que condiciona el éxito del entrenamiento; en tal sentido, en la interacción entre el animal, el entrenador y el dispositivo es importante considerar estos aspectos con el fin de incrementar el éxito del procedimiento. Desde esta perspectiva, se considera que el refuerzo es una variable crítica que influye considerablemente en el comportamiento del perro, por ello el dispositivo que se utilice para el entrenamiento debe tomar en cuenta la relevancia de este componente.

Por otra parte, en el contexto de los sistemas de refuerzo, es relevante comprender los tipos de condicionamiento empleados en el entrenamiento canino: operante y clásico; con respecto al primero, es un aprendizaje que se genera de acuerdo con las consecuencias del comportamiento, es decir, con este método el sujeto conoce los efectos de sus acciones y actúa en respuesta a ello (^{Blackman, 2017}). El estudio de la conducta bajo esta perspectiva fue impulsado por ^{Skinner (1971)}, quien experimentó con animales para observar las relaciones entre el comportamiento y los estímulos del ambiente, y encontró que era posible explicar dichas conductas y hacer predicciones sensatas sobre los cambios observados.

El dispositivo de experimentación empleado para analizar este fenómeno, conocido como la caja de Skinner, consistía en un espacio cerrado donde se colocaba el animal, en este caso ratas, con unas palancas que al activarlas emitían una señal visual (luz) o auditiva (sonido), otorgando una recompensa alimenticia, por lo tanto, los animales lograban una asociación entre sus acciones y el premio; posteriormente se modificó el procedimiento con el propósito de que los animales revirtieran el aprendizaje, haciendo que la activación de las palancas no proporcionara el alimento, observando que las ratas volvieran al estado inicial (^{Skinner, 1971}). La Figura 4 muestra un ejemplo de esta estructura experimental.

Figura 4 Caja de condicionamiento operante marca Lafayette (USA) modelo 84025 *C 

Seguidamente, en el condicionamiento clásico propuesto por ^{Pavlov (1926)} en los experimentos realizados con perros, el organismo logra asociar los nuevos estímulos con respuestas biológicas, por ejemplo, salivación, sudoración, temor; por lo tanto, no se produce aprendizaje, sino que surge un comportamiento preestablecido en función de la señal que se está observando. La teoría se fundamenta en cuatro elementos: (a) estímulo incondicionado (EI), que es aquel que produce una respuesta natural sin haber sido aprendida; (b) respuesta incondicionada (RI), que constituye la reacción ante el EI; (c) estímulo condicionado (EC), que corresponde al elemento neutro que provoca una respuesta que se asocia a otro estímulo; y (d) respuesta condicionada (RC), que es el comportamiento aprendido frente al estímulo.

De acuerdo con el experimento de ^{Pavlov (1926)}, se utiliza la carne para que el perro salive, creando una RI, por otra parte, al introducir un elemento neutro como un sonido sin asociarlo, no hará que se produzca cambio alguno, sin embargo, al emparejar el sonido con la carne, este se convertirá en un estímulo condicionado lo que provocará en el animal una RC que será la salivación. Esta explicación resulta relevante para tratar de comprender el entrenamiento canino más allá del dispositivo que se esté empleando y el sistema de refuerzo escogido por el ser humano. Según lo manifestado por ^{Gabrielsen (2017)} y según los postulados de ^{Skinner (1971)} y ^{Pavlov (1926)}, estos han sido ampliamente empleados en los procesos de entrenamiento canino desde sus inicios hasta la actualidad; además, realiza un señalamiento relevante sobre la utilización del dispositivo conocido como clicker argumentando que cuando este se aplica no resulta claro determinar quién es el entrenador o aprendiz, el sujeto y el objeto, dicho de otro modo, el que controla y el controlado. El motivo de esta reflexión radica en que la elección del método de entrenamiento puede desempeñar un rol crítico en el éxito de la relación de dualidad perro-humano.

Estudios realizados por ^{Blackwell et al. (2008)} revelaron que los métodos de entrenamiento aplicados tienen una asociación significativa con las conductas potencialmente indeseables en los perros, informando a través de pruebas estadísticas no paramétricas Kruskal-Wallis (X2 = 12.865, df = 3, p < 0.01). Así mismo, señalan que en todos los casos analizados el refuerzo positivo se asoció con puntuaciones medias bajas en la escala de conductas violentas en el animal, como la búsqueda de atención (0,33), miedo o evitación (0,18) y agresión (0,10). Seguidamente se presenta, en la Tabla 2, la categorización de los sistemas de refuerzo empleados por los entrenadores, para luego comprender su relación con los comportamientos del canino.

Tabla 2 Categorización de sistemas de refuerzo 

(*) Porcentaje de respondientes que utilizan este tipo de métodos.

Fuente: ^{Blackwell et al. (2008)}.

En definitiva, ^{Blackwell et al. (2008)} determinaron que existe una relación entre comportamientos indeseables y el método de entrenamiento, siendo el refuerzo positivo o aquellos que no utilizan el castigo los que menos ocurrencia de este tipo de conductas provocan. En concordancia con lo anterior, ^{Hiby et al. (2004)} también encontraron que los sistemas de refuerzo positivo suelen tener una mayor efectividad para evitar efectos adversos en el comportamiento e incrementar su capacidad para aprender. Al respecto, los métodos de entrenamiento que encontraron en los estudios se distribuían en tres categorías: (a) basados en la recompensa (elogios, alimento, juego y clickers); (b) basados en el castigo (denegación de contacto social, castigo vocal, remoción de estímulos placenteros, eventos repugnantes para el animal, cadena de estrangulamiento, echar agua en el rostro del perro o golpeteos en la oreja) y (c) otros, como usar correas largas, ignorar los errores, fortaleciendo la práctica y la paciencia.

Posteriormente, los hallazgos reportados por ^{Rooney y Cowan (2011)} confirmaron que los métodos de refuerzo basados en el castigo se asocian negativamente con un comportamiento social relajado del animal (Rho de Spearman = -0,371, n= 51, p =0,007) y con la capacidad del perro para ejecutar nuevas tareas de entrenamiento (Rho de Spearman = -0,278, n= 53, p =0,044), mientras que los refuerzos positivos se correlacionan positivamente con la habilidad del canino para aprender (Rho de Spearman = 0,308, n = 53, p = 0,025). Por otra parte, el castigo físico mostró asociación con una menor interacción durante el juego (U de Mann-Whitney = 187.5, n = 53, p = 0.015) y estaban menos dispuestos a interactuar con el entrenador, en comparación con los perros a los que nunca se le ha sometido a esta clase de refuerzo. Con base en lo planteado hasta el momento por los diversos autores, resulta evidente que la comprensión del alcance y efecto que tienen los diferentes tipos de refuerzo que se aplican en el proceso de entrenamiento, más allá del dispositivo que se esté empleando para que el animal logre el comportamiento deseado, es un factor crítico para el éxito en el aprendizaje de los caninos. En este sentido, se expone una revisión de los dispositivos empleados y algunos de los efectos más significativos en el comportamiento de perros dedicados a labores de seguridad y defensa. Así mismo, en la revisión se encuentran avances interesantes en la construcción de dispositivos destinados al adiestramiento canino, entre estos el desarrollado por ^{Majikes et al. (2017)}, quienes presentan un sistema semiautónomo, el cual sirve para controlar los estímulos mediante la combinación de elementos de hardware, software, audio y ayudas visuales; con capacidad para entrenar de manera autónoma al animal para que ejecute un comportamiento específico cuando se le dé la instrucción. Para lograrlo, se apoyan en el condicionamiento operante utilizando la luz y el sonido como estímulos discriminativos, contribuyendo de forma similar a la que realiza un entrenador profesional.

Según lo señalado por ^{Majikes et al. (2017)}, los perros dedicados a labores de búsqueda y rescate (SAR, por sus siglas en inglés) cuentan con capacidades cognitivas, visuales, auditivas, olfativas y asociadas con la supervivencia que son difíciles de reemplazar por sistemas robóticos, demostrándose un rendimiento superior en muchos casos. No obstante, en las actividades de búsqueda existen situaciones en que el canino debe actuar de manera autónoma, con el fin de cubrir mayores áreas, dado que con el manejador podría encontrarse limitado en su movilidad, por lo tanto, la coordinación entre socorristas, adiestradores y animal es fundamental para lograr el objetivo.

Entre las principales variables que se deben supervisar en todo momento se encuentran la seguridad del terreno, la lectura del lenguaje corporal del perro, la evaluación continua de la ansiedad y el “golpe de calor”, así como otras señales de su salud que lo pongan en una situación de riesgo. Por tal motivo ^{Majikes et al. (2017)} presentan un dispositivo cibernético para alcanzar mayor eficiencia en el entrenamiento de perros SAR. Así mismo, existen dispositivos que emplean la Unidad de Medición Inercial (IMU, por sus siglas en ingles), además de sensores fisiológicos que miden el ritmo cardíaco a través de electrocardiograma (ECG), sensor de fotopletismo (PPG) para medir aspectos relacionados con la respiración, controles de vibración, antena de Wireless Fidelity-WiFi (fidelidad inalámbrica) para comunicación, permitiendo un monitoreo en tiempo real y constante de la actividad del canino. Para ello, ^{Majikes et al. (2017)} diseñaron un algoritmo computacional que recopila e interpreta datos de los sensores, indicando la información significativa sobre cambios en el comportamiento del perro y ayudando a la mejora del entrenamiento, por ello, logra acelerar el aprendizaje, reducir costos en el proceso formativo e incrementar la disponibilidad y puesta en acción de estos valiosos recursos animales para labores de seguridad y defensa.

En cuanto a la utilidad, el dispositivo desarrollado por ^{Majikes et al. (2017)} permite monitorear el canino con las IMU utilizando computadores que tienen la capacidad de detectar y corregir las malas posturas o comportamientos en tiempo real; así mismo, el ECG y el PPG ayudan a observar los signos vitales; por otro lado, facilitan la comunicación háptica (tacto) y aural (oído) empleando un sistema de audio y vibración controlado las órdenes de manera remota incluso si el animal no se encuentra en el rango de visión; además, el algoritmo permite recompensar a través de los dispensadores de tratamiento operados (DTO). Por último, los sensores ambientales proporcional datos relevantes sobre peligros potenciales a los que se puede enfrentar el perro de trabajo, aportando valiosa información para prevenir situaciones de riesgo.

En esta misma línea, existen los denominados collares de shock electrónicos, que son dispositivos colocados alrededor del cuello del animal para producir descargas de voltaje seguras o vibración para entrenar en comportamientos específicos (^{Coleman & Murray, 2000}). Sin embargo, ^{Polsky (1994)} había mencionado la diversidad de dispositivos clasificándolos en tres categorías principales: (a) control remoto con operación manual el cual se activa pulsando un botón; (b) collares antiladrido, que se activan cuando el perro ladra y (c) collares de cerco invisible, que son activados por una señal de radio emitida por un cable oculto bajo tierra.

Bajo estos lineamientos, ^{Coleman y Murray (2000)} investigaron la influencia de la utilización de estos dispositivos, tomando como referencia la marca comercial Innotek ® en tres tipos de collares antiladrido, sistema de contención y collar de entrenamiento, encontrando que, si el entrenador sigue las recomendaciones sugeridas por el diseñador del aparato, es posible emplearlo como modificador eficaz de comportamientos problemáticos en los perros. Así mismo, ^{Coleman y Murray (2000)} reportan que no se observaron efectos adversos importantes en el animal por la utilización de estos collares; no obstante, consideran que sus hallazgos no pueden ser generalizados a toda la gama de dispositivos que se encuentran en el mercado, dado que es probable que elementos como técnicas de entrenamiento y refuerzo tengan una influencia significativa desconocida.

En relación con el entrenamiento mediante collares electrónicos, ^{Blackwell et al. (2012)} indican que el uso ha sido controvertido en la literatura, por ello investigaron en una muestra por conveniencia de propietarios caninos en Inglaterra los factores de riesgo y percepción de los entrenadores respecto a estos dispositivos, y hallaron que solamente el 3,3% de estos utilizaba collares de activación a distancia. Además, entre los factores de uso, los anteriores autores encontraron que son útiles para controlar comportamientos no deseados, como persecuciones espontáneas a vehículos, personas, otros animales, entre otros, así como la atención a llamados de regreso, ladridos, agresiones. No obstante, la percepción de los propietarios de perros en relación con el éxito esperado del método de entrenamiento varió significativamente entre los sistemas de refuerzo por recompensa y los collares electrónicos, siendo los primeros los que tuvieron una mejor evaluación respecto a los segundos.

Desde esta misma perspectiva, ^{Salgirli et al. (2012)} compararon los efectos en el aprendizaje y estrés canino que originan tres diferentes métodos de entrenamiento, entre estos los collares (electrónico y púas/compresión) y señales para abandono (quitting signal) en 42 perros policía; con ello se evaluaron aspectos como la concentración de cortisol en la saliva, reacciones y comportamientos, y se halló que el collar indujo menor cantidad de estrés y contribuyó mejor al aprendizaje comparado con los otros métodos, sobre todo con las señales, las cuales particularmente generaban altos niveles de cortisol. En concreto, ^{Salgrili et al. (2012)} indicaron que el collar electrónico corrigió el comportamiento del 93% de los caninos muestreados, mientras que los de púas lograron un cambio en el 76% y el uso de señales bajó al 7% de efectividad, por lo que hubo evidencia estadísticamente significativa para confirmar que entre los collares (electrónico y púas) no hubo diferencias (p = 0.16); sin embargo, sí se observó con respecto al uso de las señales (p = 0.001).

En relación con el comportamiento, se encontró que el collar electrónico obtuvo la máxima posición de la oreja hacia atrás al ser corregido, en contraste con el resto de dispositivos, por su parte, el indicador de la posición de cola en descenso no varió significativamente en ningún caso (p = 0.165), así mismo, el 4,8% de los perros mostró una bajada extrema en la postura corporal cuando se usó el collar de púas, mientras que esta reacción no surgió con el collar electrónico (^{Salgrili et al., 2012}). En definitiva, los niveles de cortisol más elevados se hallaron en perros cuando se usaron las señales de abandono (41%), seguido de collar electrónico (35%) y collar de púas (24%), concluyéndose que el collar electrónico presenta una mejor respuesta al aprendizaje con menos estrés para cesar el comportamiento no deseado; no obstante, el conocimiento, capacidad y habilidad del entrenador es un factor no controlado que debe tomarse en cuenta en futuros estudios.

Por su parte, Lines et al. (2013) realizaron una revisión de 21 collares electrónicos comerciales utilizados en el Reino Unido (UK) debido a que existen muchos tipos de dispositivo pero pocos estudios comparaban las características técnicas en cuanto a la impedancia eléctrica, la cual se encontró que en condiciones húmedas fue de 10 kΩ y secas 640 kΩ; además, se encontró que los estímulos generaban pulsos cortos de alto voltaje con diferencias significativas entre aspectos como picos, número de pulsos y duración, y se demostró un amplio rango en la fuerza de los estímulos de cada uno de los collares, así como la variación significativa entre los estímulos momentáneos y continuos.

En relación con las características del collar, Lines et al. (2013) mencionan que en promedio estas unidades poseen un largo entre 50 a 70 mm con 30 a 40 mm de ancho con la ubicación de dos sondas eléctricas que hacen contacto con la garganta del animal separadas entre sí a 30 a 50 mm, 10 a 15 mm de largo y 5 mm de diámetro liso y redondo. No obstante, la evidencia demuestra que existen diferencias significativas en los estímulos según el tipo de collar que se utilice, por lo que los picos de tensión empleados varían con la resistencia del perro y suponen una falencia importante de estos dispositivos. Así mismo, se conoce que la impedancia del canino cambia en función de los estímulos y está influenciada por condiciones ambientales como estar seco o mojado.

Por lo tanto, en términos objetivos Lines et al. (2013) sugieren la construcción de algoritmos de validación de puntuación, con el fin de comparar los distintos collares en cuanto a su desempeño. Es importante mencionar que, a pesar de la pertinencia de la investigación realizada por Lines et al. (2013), la Asociación de Fabricantes de Collares Electrónicos (ECMA, por sus siglas en inglés) reconoce que la literatura aun no recoge los avances logrados por esta organización y las mejoras realizadas a los dispositivos en los últimos años, sobre todo en aspectos relacionados con las indicaciones dirigidas al consumidor sobre la fuerza de la estimulación eléctrica y el uso adecuado, así que considera impulsar un mayor número de estudios en esta área, con el fin de contribuir con el conocimiento profundo de estas herramientas de entrenamiento (^{Riepl, 2013}).

Con base en lo dispuesto por la declaración de la ^{European Society of Veterinary Clinical Ethology (ESCVCE)} sobre el uso los collares electrónicos, estos puedes ser empleados como castigo positivo, si es utilizado luego del comportamiento indeseado o refuerzo negativo, manteniéndose hasta que se modifica la conducta y se muestra el comportamiento requerido; así mismo, han recopilado, a través de la literatura científica, una seria de ventajas entre las que destacan: (a) control preciso de la intensidad; (b) bajo costo, el cual es un argumento poco fiable si se toma como premisa el bienestar del animal; (c) contribuyen a reforzar el comportamiento alterno deseado; (d) representan menor riesgo que otros tipos de dispositivos; (d) demostraron ser efectivos para cambiar comportamientos de manera efectiva en comparación con otras técnicas. Por otro lado, entre las desventajas se indican: (a) parámetros como intensidad, duración, tamaño de electrodo y grado de humedad del perro son difíciles de controlar, dado que no hay consenso para determinar qué configuración es la más adecuada según el tipo de animal que se está entrenando; (b) asociación errada con estímulos externos; (c) abuso por parte del entrenador; (d) riesgos psicológicos incluyendo estrés.

Por su lado, ^{Masson et al. (2018)} argumentan que aún es poca la evidencia empírica que demuestre justificadamente la efectividad del uso de collares electrónicos, por lo que consideran que estos no deben ser usados, manifestando que existen métodos más eficientes de capacitación con menores riesgos; por ello, algunos países europeos, atendiendo a las recomendaciones de organismos internacionales como la ESCVCE, promueven legislaciones para evitar el uso, distribución y promoción, más allá de sus beneficios y efectos colaterales en el animal, es un recurso que se encuentra en discusión actualmente. Además, ^{Schalke y Hackbarth (2008)} señalan que los factores que se analizan en la literatura están relacionados con cuestiones éticas y la pertinencia de usar el castigo más apropiado, por lo que sugieren que, desde el punto de vista científico, lo que se debe tomar en cuenta son las teorías de aprendizaje de los perros, así como las diferentes formas del condicionamiento, la manera en que hace la asociación el animal y adecuar correctamente la mejor forma de refuerzo y castigo.

El empleo de collares electrónicos para entrenamiento canino es amplio y versátil según las labores para las que se requiera, por ejemplo, ^{Nguyen et al. (2015)} expone que el denominado Space and Naval Warfare Systems Center Pacific (SPAWAR), actualmente Naval Information Wafare Center Pacific (NIWC) y responsable de proporcionar soluciones a la armada de los Estados Unidos mediante actividades de investigación y desarrollo, diseñó un prototipo de collar que ayuda al canino a rastrear automáticamente explosivos, monitoreando en tiempo real el comportamiento del animal registrando sus datos vitales, así como aspectos relacionados con el tiempo de detección, capacidad de discriminación, recorrido; todo ello mediante el uso de sensores y cámaras especializadas.

Mediante el software del collar electrónico es posible rastrear la posición del perro y cómo hace su búsqueda, ayudando a identificar el comportamiento que señala la detección del explosivo; por su parte, la cámara registra condiciones ambientales que aportan más información a los entrenadores. Así mismo, el Global Positioning System (GPS) almacena la ruta seguida por el animal en un archivo con extensión XML, todos estos componentes contribuyen a determinar en qué momento preciso se encuentra en posición de detección. Complementariamente, se emplean técnicas estadísticas de clasificación, concretamente el algoritmo k-means a partir de los datos recogidos por el collar, con el fin de construir un modelo para proyectar tres aspectos: (a) capacidad de detección mediante cambios en la aceleración; (b) labores de búsqueda caracterizados por cambios normales en la aceleración y (c) movimientos bruscos denotados por alteraciones importantes en la aceleración. Además de los collares electrónicos existen otras herramientas, como el clicker, que consiste en la utilización de estímulos sonoros para modificar el comportamiento del perro, por ello, en los últimos años ha sido amplio el estudio de este tipo de dispositivos. Al respecto, ^{Kaplan et al. (2002)} propusieron la combinación de técnicas de entrenamiento canino para mejorar la interacción entre el hombre y robots, con el objetivo de crear un modelo para enseñar acciones complejas a un robot autónomo fundamentado en el uso de clicker.

Con este método ^{Kaplan et al. (2002)} pretenden contribuir a la mejora del proceso de entrenamiento de los dueños de perros de una forma segura para los animales, dado que al revisar la literatura encontraron que las técnicas para enseñar acciones en muchos casos se cometen numerosos errores que terminan por confundir e influenciar negativamente el comportamiento del canino; entre las más comunes se encuentran: (a) el modelado, que consiste en la manipulación física del animal para lograr la postura; (b) la atracción (luring), similar al modelado pero sin entrar en contacto con el perro, solo se usa la guía del entrenador para alcanzar la posición deseada con la mediación de juguetes o golosinas; (c) la captura (capturing) se basa en la recompensa cuando el canino realiza la postura de manera espontánea, por ello, forzar no es una premisa en este método; (d) la imitación, la cual es una técnica compleja no apta para todos los animales; y (e) el uso de clicker, incluso mostrándose como un instrumento susceptible de ser empleado para modelar el comportamiento en robots de entrenamiento.

De acuerdo con ^{Mehrkam y Wynne (2014)}, entre los métodos de adiestramiento canino más populares se encuentran el refuerzo negativo, el método ^{Koehler (1962)}, la formación basada en la relación social, la dominación y el uso de clicker como estímulo sonoro, todo ello fundamentado en modelos de aprendizaje que emplean el condicionamiento clásico, operante y no asociativo. Es importante mencionar que este dispositivo fue introducido en la industria del entrenamiento canino a mediados de los años ochenta por Pryor (2019) a través de su obra Don’t Shoot the Dog; teóricamente, el clicker consiste en una caja pequeña normalmente de plástico que mediante un circuito electrónico genera un sonido característico y único al ser pulsado, este hecho produce en el animal la expectativa del comportamiento deseado donde se recibirá la recompensa, convirtiéndose este último en el estímulo incondicional, mientras que el clic será el estímulo condicional, lo que se enmarca dentro del paradigma clásico del proceso de aprendizaje Pavloviano (^{Mehrkam & Wynne, 2014}).

A pesar del amplio uso de estos dispositivos, la revisión de literatura muestra que ^{Smith y David (2008)} reportan pocos estudios sobre la eficacia del entrenamiento con clicker en caninos; por tal motivo, analizan la eficacia de este instrumento de forma empírica enseñando a 35 basenjis a tocar un cono naranja con la nariz, estableciendo tres criterios de experimentación en diferentes ensayos para contrastar los avances, a saber: (a) ensayos de entrenamiento donde se dió refuerzo alimenticio y clic sonoro; (b) refuerzo variable (alimento y clic) para el fortalecimiento de la conducta de tocar el cono con la nariz y (c) ensayos de extensión, que consisten en retener alimento a los grupos pero reforzando con el clic la conducta.

Lo anterior permitió demostrar que el grupo control (sin clicker) y el experimental (con uso de clicker) no mostraron diferencias estadísticamente significativas en cuanto al número de ensayos o tiempo para cumplir los criterios de entrenamiento; esto sugiere que el clicker tiende a prolongar el comportamiento en ausencia de un refuerzo primario, sin embargo, no reduce el tiempo de entrenamiento de una tarea operante cuando se retrasa dicho refuerzo; así mismo, es útil para mantener comportamientos aprendidos, si el refuerzo primario no se encuentra o es difícil entregarlo de forma práctica, incrementando la resistencia a la extinción de la conducta (^{Smith & David, 2008}). De forma similar, ^{Chiandetti et al. (2016)} verificaron la eficacia de entrenamiento con clicker evaluando el comportamiento en tres condiciones distintas: (a) con reforzador primario se presentaba asociado al sonido del dispositivo; (b) una palabra, condición que está ausente en trabajos previos sobre clickers y (c) solo sin estímulo. Los hallazgos confirman que los perros aprendían por igual, sin diferencias significativas asociadas al refuerzo acústico secundario, en comparación con cuando se presentaba el refuerzo primario únicamente.

Sin embargo, ^{Feng et al. (2016)} reseñan que los estudios sobre la eficacia de clickers para el aprendizaje de los perros son limitados. Además, sugieren que son utilizados comúnmente como reforzadores secundarios, siendo más efectivos cuando vienen acompañados por actividades que liberen dopamina en el animal; en función de lo anterior, indican que es importante entender cómo funcionan estos dispositivos para seguir las mejores prácticas de su uso. Los mismos autores señalan también que los experimentos científicos que respaldan la contribución del clicker al aprendizaje son pocos: en concreto, de cinco investigaciones que comparaban un grupo de perros que recibían señal y alimento contra un grupo de solo alimento, apenas uno encontró que los animales con ambos refuerzos aprendían más rápido. Con base en lo anterior, ^{Fenget al. (2016)} contrastaron tres métodos que denominan: (a) hipótesis de refuerzo (^{Skinner, 1938}), en el que el clicker se convierte en un refuerzo secundario; (b) hipótesis de marcado (^{Lieberman et al., 1979}), que sugiere la exposición de señales presentadas en un contexto del comportamiento objetivo para facilitar el aprendizaje; y (c) la hipótesis de vínculo de ^{Kaplan y Hearst (1982)}, la cual indica que las señales mostradas entre el comportamiento objetivo y los actos de recompensa logran crear una conexión o puente entre dicho comportamiento y la consecuencia. A partir de las pruebas realizadas por ^{Feng et al. (2016)}, se determinó que los clickers funcionan como reforzadores condicionados, siempre y cuando su uso esté emparejado con un refuerzo primario para que logre convertirse en una señal predictora; igualmente, sirven como dispositivos para marcar conductas; no obstante, es necesario desarrollar más estudios que permitan analizar factores adicionales como el número de emparejamientos entre señales y refuerzos primarios requeridos para enseñar tareas nuevas, calidad e intensidad de la señal -por ejemplo, si sonidos cortos y agudos son más eficaces para marcar o tonos extensos logran resultados diferentes en establecer vínculos.

La evidencia empírica sugiere que el clicker puede ser empleado para enseñar tareas de discriminación visual en los caninos. En este caso, ^{Autier et al. (2013)} experimentaron con nueve perros para entrenarlos en labores de reconocimiento de otras especies caninas mediante la visualización de dos imágenes en pantallas de ordenadores, y se halló que los perros cuentan con capacidades para discriminar especies aun cuando los fenotipos son amplios y variados; además, se demostró en parte la utilidad del clicker como método de entrenamiento. En este orden de ideas, ^{Strychalski et al. (2015)} manifestaron la escasez de estudios relacionados con el análisis del comportamiento de las razas ante el uso de clicker; por ello, observaron las reacciones de boxer, chow chow y Yorkshire terrier frente a este dispositivo, hallando que los boxer no se adaptaban correctamente a los primeros intentos respecto a los Yorkshire terrier (p<0.05), mientras que los chow chow lograban la conducta más efectivamente al inicio, pero requerían mayores sesiones para mantenerla, en comparación con el resto; por lo tanto, detectaron que, a pesar de los resultados, es posible que los chow chow puedan tener éxito en este tipo de tareas si se emplea correctamente el uso del clicker.

Por otro lado, ^{Feng et al. (2017)}, a través de la revisión de la literatura y entrevistas a expertos, encontraron que el entrenamiento con clicker cuenta con dos enfoques: el primero lo identifica como una simple técnica, mientras que el segundo lo asocia con un paradigma filosófico de adiestramiento mucho más amplio. Además, la experiencia de profesionales indica que este dispositivo se debe usar cuando se entrenan nuevos comportamientos, pero no como recompensa cuando el animal cuente con comportamientos conocidos; aunado a lo anterior, aún no hay acuerdo científico sobre la eficacia relativa de los clicker frente a otro tipo de señales sonoras (^{Feng et al., 2017}).

Patentes asociadas con dispositivos de entrenamiento canino

Hasta el momento, es evidente la utilidad de los dispositivos para el entrenamiento canino, pues permiten el aprendizaje de comportamientos deseados; no obstante, la investigación científica sobre su eficacia y condiciones correctas de empleo parece ser escasa. Por otra parte, en los últimos años ha venido creciendo considerablemente el número de patentes en el sector de adiestramiento de perros. Al revisar en algunas bases de datos sobre invenciones asociadas con dispositivos para adestramiento, se encontraron los resultados presentados en la Tabla 3.

Tabla 3 Ecuaciones para la búsqueda de patentes 

Fuente: elaboración propia

En concreto, al analizar los 1.173 resultados de Google Patents, se encontró que el 46,2% de los dispositivos diseñados se concentra en la categoría A01K, que, según la Clasificación Internacional de Patentes (WIPO, por sus siglas en inglés), engloba una amplia cantidad de elementos asociados con el entrenamiento animal. Así mismo, el mayor número de patentes (1,7%) ha sido presentado por la Base de Entrenamiento de Perros de la Policía de Harbin, la Fuerza de Policía Armada Popular y Cuerpo de Guardia de Fronteras de la Provincia de Heilongjiang, todas estas ubicadas en China.

En el caso de los resultados arrojados por Patent Scope, el 39% (n=138) de las patentes proviene de China y el 33% (n=117) corresponde a Estados Unidos, con lo cual estos dos países se posicionan como los de mayor producción e innovación en el ámbito de los dispositivos de entrenamiento canino, con una concentración del 78% (n=274) en la categoría A01K y del 9,4% (n=33) en A63B. Por su parte, el mayor número de patentes se registra entre los años 2017, 2018 y 2019, con 34, 47 y 51, invenciones respectivamente. Por otro lado, al indagar en las patentes específicas para cajas de entrenamiento señaladas por la ecuación de búsqueda (b), se encontró que su finalidad es apoyar el entrenamiento de perros en labores de búsqueda, discriminación y detección; seguidamente, la Tabla 4 muestra las características principales de estas patentes.

Tabla 4 Resumen de patentes relacionadas con cajas de entrenamiento 

Fuente: Google Patents, 2020.

En función de la producción de patentes relacionadas con dispositivos de entrenamiento tipo cajas, se observa la necesidad de construir prototipos que contribuyan al aprendizaje canino, incorporando e integrando nuevos elementos que faciliten el adiestramiento efectivo. Por tal razón, desde la EGAC se considera pertinente aportar al mercado ideas para el desarrollo de un dispositivo específico para el entrenamiento de perros de trabajo. Con base en la experiencia y utilización de cajas de madera se han generado ideas para el diseño y desarrollo de un dispositivo patentable que combine diferentes estímulos atendiendo a las siguientes características: (a) Estabilidad: mediante forma hexagonal se puede lograr un mejor ajuste del dispositivo al suelo, con ello sería posible evitar que el canino mueva la caja y provocar el derrame de las sustancias; (b) Independencia de olores: conductos independientes para crear un proceso de discriminación más efectivo; y (c) Estímulo auditivo: la incorporación de sonidos como refuerzo secundario para el aprendizaje puede contribuir considerablemente en el logro del comportamiento deseado.

Por lo anterior, el adiestramiento canino es un proceso complejo en el que intervienen numerosas variables, entre estas el sistema de refuerzo utilizado, el tipo de condicionamiento más adecuado y los dispositivos empleados para lograr la conducta deseada, sobre todo en aquellos animales previstos para realizar actividades de seguridad y defensa. Si bien el objetivo de esta revisión no es discutir el comportamiento asociado a la respuesta de los perros frente a los dispositivos, es de aclarar que en el contexto de las fuerzas policiales y militares, ^{Haverbeke et al. (2008)} confirman que son pocos los estudios que analizan los métodos y dispositivos utilizados en el adiestramiento canino con fines de seguridad y defensa; además, sugieren que el rendimiento del perro está directamente asociado con el sistema de refuerzo y la capacidad de concentración del animal, por lo que se infiere que las herramientas que se empleen en este proceso (clickers, cajas, collares, entre otros), así como la relación entre el binomio (adiestrador-canino), forman parte integral de la respuesta ante los estímulos y el logro de las conductas deseadas, que mejorarían en gran medida la sinergia entre los dispositivos electrónicos y los sistemas de refuerzo físico, y probablemente aumentarían el rendimiento del perro de trabajo en escenarios reales.

En este orden de ideas, ^{Lazarowski et al. (2020a)} argumentan que la detección de explosivos por medio de perros es uno de los métodos más efectivos en la actualidad, así como identificación de narcóticos, fauna silvestre y diagnóstico médico (^{Lazarowskyi et al., 2020b}), como por ejemplo la presencia de covid-19 en pacientes (^{Jendrny et al., 2020}), entrenamientos que emplean herramientas tecnológicas, especialmente para discriminar el olor, siendo uno de los focos de atención prioritario para certificar los perros detectores.

La escasez de estudios científicos y protocolos normalizados en el sector de entrenamiento canino crea nuevos retos y dificultades al momento de tomar decisiones asociadas con la capacidad, vulnerabilidad y riesgo, donde los perros detectores añaden dificultad e inexactitudes a la hora del proceso de entrenamiento (^{Lazarowskyi et al., 2020b}). Así mismo, el refuerzo empleado para fijar la conducta en el perro resulta crítico para restringir los comportamientos no deseados en el animal (^{McIntire, 1968}; ^{Fonberg & Kostarczyk, 1980}), dado que está demostrado que los caninos son sensibles a las señales del ser humano. Sin embargo, se requieren más estudios que analicen en profundidad el efecto de las latencias en las entregas de los refuerzos primarios y secundarios (^{Browne et al., 2011}), especialmente en el momento en que se asocia una sustancia durante el entrenamiento.

En este orden de ideas, ^{Browne et al. (2013)} afirman que existe una relación entre el retraso del refuerzo y el aprendizaje, pero esta no es constante en todos los perros, es decir, la oportunidad en la que se entrega la recompensa resulta ser una variable condicionada en el adiestramiento. En concordancia con lo anterior, ^{Mercier et al. (1988)} ya habían sostenido esta hipótesis, confirmando que el refuerzo diferencial de bajas tasas de respuesta (DRL, por sus siglas en inglés) genera patrones de comportamiento colateral, es decir, actividades motoras que usa el perro para compensar mecanismos inhibidores en el contexto de un condicionamiento operante, por ello, pasa a ser una simple consecuencia creada por un estado de inhibición en la recompensa.

En cuanto al comportamiento, ^{Brady et al. (2018)} afirman que es generalizada la escasez de información asociada con la fiabilidad y validez de las medidas para evaluar este aspecto en los perros; igualmente, identificaron incoherencias en la terminología, parámetros experimentales e índices de éxito. En adición con lo anterior, ^{Jamieson et al. (2018)} señalan que cuando un canino es manejado por una persona desconocida para el animal, existe más probabilidad de tener comportamientos indeseados causados por estrés, lo cual aumenta la distracción y afecta negativamente el rendimiento en la detección, e incluye una nueva variable de influencia en el perro de trabajo. Al ser el perro un animal social, su conducta puede verse alterada por elementos del entorno y la relación con el ser humano, independientemente del dispositivo que se esté utilizando para el aprendizaje (^{Herwijnen et al., 2018}); en este sentido, deben tenerse en consideración aspectos como la experiencia previa del canino en tareas de entrenamiento (^{Marshall et al., 2009}; ^{Marshall et al., 2016}), el método de refuerzo (^{Hiby et al., 2004}; ^{Rooney & Cowan, 2011}) y el comportamiento del propietario o entrenador (^{Arhant et al., 2010}).

Por su parte, en la literatura se ha revisado en profundidad el proceso de aprendizaje canino como un aspecto de interés (^{Tolman, 1925}; ^{Mackintosh, 1974}; ^{Dickinson, 1980}); (^{Castro & Wasserman, 2010}); (^{Pearce, 2013}); no obstante, los dispositivos de entrenamiento como apoyo para lograr conductas deseadas han sido controvertidos, entre estos el collar electrónico (^{Polsky, 1994}; ^{Hughes, 2003}); (^{Schalke et al., 2007}), que genera estrés y conductas no deseadas (^{Schilder & Van der Borg, 2004}); además, las características técnicas difieren según marcas y modelos, lo que hace aún más difícil el proceso de entrenamiento (Lines et al., 2013; ^{Riepl, 2013}). En contraposición, algunos autores, como ^{Salgrili et al. (2012)}, defienden su utilidad afirmando que contribuyen significativamente a la corrección de comportamientos de forma más efectiva que otros dispositivos similares.

Con respecto al clicker, ^{Feng et al. (2018)} afirman que es un refuerzo secundario que funciona mejor cuando es utilizado con una recompensa primaria como la comida; así mismo, ^{Cimarelli et al. (2020)} señalan que este dispositivo se asocia con el refuerzo positivo y manifiestan que en la literatura aún no existe un consenso sobre la efectividad cuando se utiliza únicamente el clicker o cuando viene acompañado de alimento; además, concluyen que la recompensa parcial no mejora la eficiencia del entrenamiento. Por el contrario, ^{Dorey et al. (2020)} indican que no hay evidencia empírica que confirme que la adición de un clicker mejore el rendimiento del entrenamiento realizado con refuerzo primario alimenticio o solamente con sonido, por ello es necesario realizar más estudios para determinar los beneficios del clicker (^{Dorey & Cox, 2018}).

Cabe señalar que el incremento del interés en la comunidad científica para el desarrollo de estudios sobre la eficiencia, efectividad e impacto de los diferentes dispositivos ha venido consolidándose en los últimos años. En virtud de lo anterior, es necesario desarrollar prototipos que permitan integrar estímulos sonoros utilizados como refuerzo secundario, así como recompensas primarias, las cuales pueden contribuir a mejorar el proceso de entrenamiento en el marco de las teorías de aprendizaje de los perros. El diseño y la construcción de dispositivos que cumplan con este propósito podrían constituir un aporte significativo a la generación de conocimiento en el área del adiestramiento canino en el contexto de las labores de seguridad y defensa nacional. Aunque existe un interés creciente en investigar el impacto del entrenamiento sobre la cognición canina, pocos estudios exploran la efectividad de varios métodos de entrenamiento sobre ella (^{Silver et al., 2021}); se requieren enfoques experimentales con pruebas que midan los encuentros sociales, el juego, los eventos inesperados y los escenarios relacionados durante la búsqueda, especialmente al utilizar instrumentos para el entrenamiento.

Los equipos caninos posteriores al entrenamiento son validados en el trabajo real operacional, configurando su capacidad de rendimiento; es ahí donde se expresa y se observa el resultado del entrenamiento, empleados como caninos detectores de sustancias ilícitas, el hallazgo del olor humano o las ciencias forenses, con un rendimiento superior al humano; sin embargo, no todos los perros de trabajo que ingresan a los programas académicos de entrenamiento tienen éxito, elevando los costos en los procesos de selección, adiestramiento, certificación y rendimiento. Así mismo, el número de animales disponibles que ingresan a dichos programas es limitado, debido a las exigencias sanitarias actuales y al “perfil zootécnico ideal en las razas existentes”, que se diferencian de los perros de compañía. Entrenar un perro es una labor desafiante en un país como Colombia, donde se debe optimizar la eficiencia cuando se está entrenando, con una sinergia entre el manejador, su perro y el instructor, especialmente al utilizar las ayudas de entrenamiento y los dispositivos electrónicos, los cuales son empleados según cada contexto y requerimientos, siguiendo protocolos ajustados, estandarizados y con unas exigencias de calidad impartidos por los expertos entrenadores.