Controlar máquinas con el pensamiento
Un investigador trabaja desde hace cuatro años en una interfaz
cerebro-computadora como alternativa a técnicas invasivas. El desarrollo
podría aplicarse a tratamientos médicos y al control de dispositivos
mediante señales cerebrales.
por Matías Alonso
Los avances en el campo de la electrónica han llevado a que hoy sea posible medir las descargas de electricidad que se producen en las neuronas sin necesidad de técnicas invasivas, como la inserción de electrodos dentro del cráneo. Mediante la medición de estas señales resulta posible controlar algunos movimientos y comunicarse directamente con dispositivos electrónicos sin necesidad de recurrir a una interfaz tradicional como el teclado y, más recientemente, la voz.
Cuando la conexión del electrodo con la cabeza mide el voltaje que llega a ese punto, los profesionales deben filtrar todo lo que no corresponde a información del sistema nervioso central. Rodrigo Ramele, estudiante del doctorado en Ingeniería del
ITBA, trabaja desde hace cuatro años para perfeccionar un software de interfaz cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés). En la tarea es fundamental el aporte de Juan Miguel Santos, doctor en Ciencias de la Computación y director del
Centro de Inteligencia Computacional (CIC) del ITBA, donde se llevan adelante tres líneas de trabajo: BCI, desarrollo de robots y aprendizaje por refuerzo en robótica.
“Estamos intentando desarrollar nuestras herramientas y modificar otros dispositivos que ya existen. Estoy en una universidad de ingeniería, así que el foco siempre está en construir cosas”, asegura Ramele, que se especializó en Japón en robótica y bioingeniería.
Actualmente, hay dos grandes categorías de encefalógrafos digitales, los que tienen electrodos invasivos, insertados dentro del cráneo y conectados directamente al sistema nervioso; y los nuevos dispositivos no invasivos en los que los electrodos se apoyan en el exterior de la cabeza. La diferencia principal está dada porque los primeros requieren una neurocirugía, por lo que hay que considerar el balance entre la justificación de implantarlos frente a los riesgos que implica. Es una técnica usada, por ejemplo, en el caso de pacientes epilépticos que no responden a tratamientos con medicación y es una alternativa para tratar de detectar cuál es el foco de epilepsia.
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| Midiendo la descargas de electricidad que se producen en las neuronas es
posible comunicarse directamente con dispositivos electrónicos sin
necesidad de recurrir a una interfaz tradicional. |
A diferencia de los electrodos que toman la señal dentro del cráneo, en el caso de las técnicas no invasivas el sensor que se apoya sobre el cuero cabelludo recibe señales de actividad cerebral mucho más débiles y “sucias”. “Es como escuchar tambores a lo lejos, por eso es muy importante el desarrollo de software para generar filtros que sepan diferenciar la información del ruido”, explica Ramele, que en paralelo con su investigación académica trabaja en la firma de software
Baufest.
Además, en el caso de encefalógrafos invasivos, el cuerpo del paciente produce una reacción de rechazo ante el objeto extraño que ingresa y genera un proceso inflamatorio que forma una especie de vaina alrededor de la conducción y eso degrada la propia conductividad del electrodo. Para evitarlo se trabaja para que los electrodos sean lo más biocompatibles posible y así disminuyan este impacto de rechazo en el tejido cerebral.
Actualmente, se pueden conseguir dispositivos no invasivos con un solo sensor, como el
Neuro Sky (por 99 dólares), que se usan para perfeccionar técnicas de meditación y controlar algunos juegos simples.
Pero investigaciones como las de Ramele buscan ir más allá de los juegos, hacia lo que se conoce como robótica asistida, un área especializada en herramientas para procesos de rehabilitación de enfermedades y lesiones. “Utilizamos electroencefalógrafos digitales y especialmente los no invasivos para que puedan ser utilizados por la persona en su vida diaria y que no sea un aparato exclusivo para un laboratorio. Lo que hacemos es ir desarrollando un método específico con objetivos académicos puntuales, que tienen que ver con publicaciones y con el desarrollo de mi tesis. Usamos electroencefalógrafos digitales inalámbricos y el Neuro Sky es uno de los que usamos, pero ocurre que tiene un solo sensor y tiene muy mala señal-ruido, pero sirve más que nada para los casos en que se quiere incitar a la oculografía, para ver los movimientos del ojo. También usamos el
E-Motiv, que es muy bueno en su relación costo-calidad, y tiene 14 sensores más dos de referencia”, explica el especialista.
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| El objetivo primario de las técnicas de BCI es su aplicación en
pacientes con una enfermedad neurodegenerativa o una lesión que les
reduce la movilidad o les impide comunicarse. |
Para el desarrollo de un prototipo recurren a tecnologías de hardware abierto. “Usamos
openBCI, que también se puede utilizar para la captura de señales. Y, por ejemplo, en el caso de la vincha que se pone en la cabeza para colocar los electrodos, estamos tratando de hacer nuestra versión con una impresora 3D para poder realizar algunos cambios en el diseño, para que se adapte mejor a nuestro uso”, dice Ramele.
Si bien el objetivo primario de todas las técnicas de BCI es su aplicación en pacientes que han tenido una enfermedad neurodegenerativa o una lesión que les reduce la movilidad o les impide comunicarse, esta tecnología también tiene gran potencial de aplicación en áreas tan disímiles como la denominada discapacidad temporal -pilotos de avión o cirujanos que necesitan un medio adicional para transmitir información porque tienen sus manos y pies ocupados en una actividad- y hasta en neuromarketing –para intentar precisar las respuestas cerebrales ante determinados estímulos- y juegos.
La tecnología todavía requiere de un arduo perfeccionamiento para llegar a un punto de madurez. “Al tratarse de información biológica, hay variaciones muy fuertes y desde el punto de vista de la ingeniería informática no estamos acostumbrados a medir algo así. Hay mucha variación interpersonal e intrapersonal, es decir, que la persona que usa el aparato genera un determinado tipo de señales y a la tarde, después de un café, genera otro tipo de señales. Las señales cambian y hacen que el sistema tenga que adaptarse a esas variaciones”, advierte Ramele.
Fuente: Agencia TSS
