INTERFAZ CEREBRO COMPUTADOR Introducción

Transcripción

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

2 Agenda Introducción Naturaleza y origen de las señales Tipos de Tecnologías ECG: Electro-Encefalo-Grafía Mapa Conceptual

3 Introducción Clemens et. Al, «BNCI Horizon 2020: towards a roadmap for BCI community» Brain Computer Interfaces, 2015

4 Naturaleza y origen de las Señales Duración de una actividad de potencial 1 ms. Duración de la post-sinapsis ms.

5 Naturaleza y origen de las Señales

6 Naturaleza y origen de las Señales

7 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

8 Tipos de Tecnologías 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.

9 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.

10 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).

11 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.

12 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.

13 Tipos de Tecnologías EEG (Electroencefalografía) Mide la actividad eléctrica del cerebro por medio de electrodos colocados en la superficie de la cabeza.

14 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 farmacosradiológicos. Dispositivo Portable? Si No No No

15 ECG: Electroencefalografía

16 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.

17 ECG: Electroencefalografía Categorías de las BCIs Proceso de adquisición Non-Invasivo: EEG, PET, MEG, fmri Eventos Internos / externos y control voluntario BCI Activa: La actividad cerebral es controlada concientemente por el usuario, Independientemente de eventos externos. Invasivo: ECoG - cirugia 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.

18 Mapa Conceptual

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