El Fin Del Conocimiento - Bóveda 3 - G.TEC BCI & Neurotecnología Escuela de Primavera 2024 - Día 5

graph LR classDef braingate fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef clinical fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef applications fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef neuroscience fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef future fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px A["Dan Rubin"] --> B["BrainGate: interfaz cerebro-computadora intracortical. 1"] A --> C["Ensayo de seguridad: 68 eventos relacionados con el dispositivo. 2"] C --> D["Convulsiones post-implantación, protocolo actualizado. 3"] A --> E["BrainGate restaura comunicación, movilidad, independencia. 4"] E --> F["Escribiendo a 40 caracteres/min con ELA. 5"] E --> G["Integración con tabletas, aplicaciones, entorno. 6"] E --> H["Escritura a mano decodificada, 90 caracteres/min. 7"] E --> I["Discurso decodificado, 60-80 palabras/min con ELA. 8"] E --> J["Brazos robóticos, FES probado, algunas limitaciones. 9"] E --> K["Guantes robóticos suaves para tareas hábiles. 10"] E --> L["Transmisores inalámbricos, aplicación BrainGate Home. 11"] A --> M["Giro frontal medio integra señales auditivas. 12"] A --> N["Repetición de tareas durante la noche en la corteza motora. 13"] N --> O["Repetición durante el sueño de ondas lentas, ondas corticales. 14"] N --> P["Repetición subyace consolidación, mejora rendimiento. 15"] A --> Q["BrainGate avanza función y neurociencia. 16"] A --> R["Equipos multidisciplinarios, participantes dedicados. 17"] A --> S["Imágenes prequirúrgicas mapean áreas corticales. 18"] A --> T["Actividad de sueño escasa desafía identificación de repetición. 19"] A --> U["Expansión del decodificador de habla a otros idiomas. 20"] A --> V["Mejorando modelo de lenguaje, uso en casa, inalámbrico. 21"] A --> W["Integración con tecnología asistencial, hogares inteligentes. 22"] class A,B braingate class C,D clinical class E,F,G,H,I,J,K,L applications class M,N,O,P,S,T neuroscience class Q,R,U,V,W future

Resumen:

1.- BrainGate es un sistema de interfaz cerebro-computadora intracortical que ha mostrado aplicaciones clínicas y neurocientíficas prometedoras para personas con parálisis.

2.- En un ensayo de seguridad con 14 participantes, hubo 68 eventos adversos relacionados con el dispositivo, en su mayoría menores, sin infecciones intracraneales.

3.- Dos participantes tuvieron convulsiones post-implantación, probablemente debido a lesiones cerebrales previas y falta de profilaxis anticonvulsiva, que se añadió al protocolo.

4.- BrainGate busca restaurar la comunicación, movilidad e independencia funcional para personas con parálisis, yendo más allá de las tecnologías asistivas actuales.

5.- Usando control de cursor 2D y teclados virtuales, BrainGate permitió escribir a 40 caracteres por minuto en un participante con ELA.

6.- BrainGate se integró con tabletas y aplicaciones comerciales, permitiendo a los participantes con ELA escribir correos electrónicos, buscar en YouTube y controlar su entorno.

7.- La decodificación de escritura a mano intentada desde la actividad de la corteza motora permitió a un participante con lesión de médula espinal escribir a 90 caracteres por minuto.

8.- La decodificación del habla desde la corteza motora logró tasas de comunicación de 60-80 palabras por minuto en participantes con anartria debido a ELA.

9.- Se probaron brazos robóticos y estimulación eléctrica funcional para restaurar el alcance y agarre, aunque con algunas limitaciones en practicidad y aplicabilidad.

10.- Guantes robóticos suaves controlados por BrainGate permitieron a un participante con lesión de médula espinal realizar movimientos de mano hábiles y tareas funcionales.

11.- Transmisores inalámbricos y una aplicación "BrainGate Home" apuntan a proporcionar más independencia en el control de dispositivos personales y entornos de hogar inteligente.

12.- La decodificación de neuronas del giro frontal medio mostró su participación en la integración de señales auditivas en la planificación del movimiento, disparando antes de la ejecución motora.

13.- Se observó la repetición nocturna de patrones de actividad neural relacionados con tareas en la corteza motora humana durante el sueño, análoga a la repetición hipocampal en roedores.

14.- La actividad repetida correspondía a un cursor moviéndose a través de una secuencia practicada recientemente, ocurriendo preferentemente durante el sueño de ondas lentas y ondas corticales.

15.- Esta repetición neural probablemente subyace a la consolidación de la memoria motora, ya que el rendimiento en tareas post-sueño fue mejorado. Se explora más el papel de las ondas en la comunicación inter-área.

16.- BrainGate tiene el potencial de restaurar funciones significativas para personas con discapacidades de comunicación y movilidad mientras avanza la neurociencia fundamental.

17.- El trabajo se basa en equipos multidisciplinarios en varias instituciones y la dedicación de los participantes de investigación que se ofrecen para avanzar en la tecnología.

18.- Se utilizan MRI, fMRI y CT prequirúrgicos para mapear estructuras corticales e identificar áreas funcionalmente relevantes para implantar matrices de microelectrodos.

19.- La escasez de actividad neural durante el sueño plantea desafíos para identificar eventos de repetición relevantes en grandes conjuntos de datos; los métodos implican correlacionar con patrones despiertos.

20.- Expandir el decodificador de habla de BrainGate a otros idiomas requeriría adaptar el conjunto de fonemas, el modelo de lenguaje y la población de participantes.

21.- Las prioridades futuras incluyen mejorar el modelo de lenguaje, automatizar y simplificar el sistema para uso independiente en el hogar, y reducir la dependencia de cables/pedestales.

22.- La integración con otras tecnologías asistivas y dispositivos de hogar inteligente a través de la aplicación BrainGate Home es otro objetivo clave para mejorar la independencia de los usuarios.

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