INTERFAZ CEREBRO COMPUTADOR...

INTERFAZ CEREBRO COMPUTADOR

Introducción

Eduardo Caicedo Bravo

Profesor Titular – Universidad del Valle

Cali – Colombia

eduardo.caicedo@correounivalle.edu.co

Agenda

• Introducción

• Naturaleza y origen de las señales

• Tipos de Tecnologías

• ECG: Electro-Encefalo-Grafía

• Mapa Conceptual

Clemens et. Al, «BNCI Horizon 2020: towards a roadmap for BCI community»

Brain Computer Interfaces, 2015

Introducción

Naturaleza y origen de las Señales

Duración de una actividad de potencial 1 ms.

Duración de la post-sinapsis 10 – 100 ms.

Naturaleza y origen de las Señales

Naturaleza y origen de las Señales

Naturaleza y origen de las Señales

La Electroencefalografía (EEG) es el registro de los cambios de potencial

sobre el cuero cabelludo, producidos para la actividad eléctrica de una

población de neuronas del cerebro

Los Implantes cerebrales son

aparatos micro-tecnológicos o

nano-tecnológicos que se conectan

directamente al cerebro del sujeto,

Normalmente se ubican en la

superficie del cerebro o en el córtex

cerebral.

Tipos de Tecnologías

FMRI (imágenes por

resonancia magnetica

funcional)

Mide la respuesta de los flujos

sanguíneos durante la actividad

neuronal en el cerebro o en la

médula espinal.

Es uno de los más importantes

avances en el campo de las

neuroimágenes.

Tipos de Tecnologías

MEG (Magnetoencefalografía)

Mide los campos magnéticos

generados por la actividad eléctrica

en el cerebro mediante sensores

extremadamente sensibles tales

como superconductores de

interferencia cuántica (SQUIDs).

Tipos de Tecnologías

PET (Tomografía de emisión de

positrones)

Mide flujo sanguíneo o los

cambios metabólicos en el

cerebro.

Como medio de contraste su

usa glucosa radioactiva.

Tipos de Tecnologías

NIRS, (Espectroscopia del

infrarrojo cercano)

Utiliza los principios del espectro

de la luz infrarroja para analizar los

cambios en el neuro-metabolismo

durante la actividad cerebral.

Tipos de Tecnologías

EEG

(Electroencefalografía)

Mide la actividad eléctrica

del cerebro por medio de

electrodos colocados en la

superficie de la cabeza.

Tipos de Tecnologías

EEG MEG FMRI PET

Nivel de invasión

Media: necesita gel para mejorar la conductividad piel-electrodos.

Bajo: No hay contacto entre los sensores y la cabeza

Bajo: No hay contacto entre los sensores y la cabeza

Alto: Se inyectan sustancias en la sangre

Resolución espacial

Varios centímetros, sin embargo en cada electrodo hay superposición de señales de potenciales generados en la corteza

Fuentes elécticas se pueden localizar con una precisión de pocos milimetros, sin embargo hay efectos de superposición.

Longitud del voxel, alrededor de 3mm

Longitud del voxel, alrededor de 2 - 5 mm

Resolución temporal

Del orden de milisegundos Del orden de milisegundos 2 - 5 segundos 1 segundo

Párametro fisiológico monitoreado

Actividad eléctrica de las neuronas

Actividad eléctrica de las neuronas

Concentración de hemoglobina oxigenada y desoxigenada

Flujo de sangre

Recurso requerido para la operación del dispositivo de monitoreo

Requiere poco espacio y energia; dispositivo de bajo costo.

Enorme espacio, energia (para refrigeración). Alto costo de los dispositivos de grabación.

Enorme espacio , energia (para bobinas superconductoras). Alto costo de los dispositivos de grabación

Enorme espacio. Alto costo de los dispositivos de grabación y farmacos-radiológicos.

Dispositivo Portable?

Si No No No

Tipos de Tecnologías

ECG: Electroencefalografía

ECG: Electroencefalografía

Adquisición : Monitoramento actividad

cerebral para incrementar relación

señal/ruido

Procesamiento : Decodificación del

fenomeno neurológico para tratrar de

reducir la dimensión del vector de

características y traducir estas en

comandos.

Aplicación : Este módulo interactua con el

ambiente, como por ejemplo, el control de

una silla de ruedas robotica o un

deletreador, etc.

Categorías de las BCIs

Proceso de adquisición

Eventos Internos / externos y control voluntario

• BCI Activa: La actividad cerebral es controlada

concientemente por el usuario, Independientemente de

eventos externos.

• BCI Reactiva: La actividad cerebral se produce por la

reacción a un evento externo.

• BCI Pasiva: La actividad cerebral inherente a

procesos biológicos, sicológicos o fisiologicos del

usuario, en donde este no tiene control voluntario

tienen un alto contenido de información y son usados

para la interacción humano-computador.

• Non-Invasivo:

EEG, PET, MEG, fMRI

• Invasivo:

ECoG - cirugia

ECG: Electroencefalografía

Mapa Conceptual

Aplicaciones