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INTERFAZ CEREBRO COMPUTADOR
Introducción
Eduardo Caicedo Bravo
Profesor Titular – Universidad del Valle
Cali – Colombia
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
