Conocimiento Bóveda 3/77 - G.TEC BCI & Neurotecnología Escuela de Primavera 2024 - Día 8
Decodificación de señales cerebrales para interfaces cerebro-computadora en el NTLab
Javier Mauricio Antelis Ortiz, Tecnológico de Monterrey, Campus Guadalajara (MX)
<Imagen de Resumen >

Gráfico de Conceptos & Resumen usando Claude 3 Opus | Chat GPT4 | Llama 3:

graph LR classDef main fill:#f9d4d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef bci fill:#d4f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef systems fill:#d4d4f9, font-weight:bold, font-size:14px classDef challenges fill:#f9f9d4, font-weight:bold, font-size:14px classDef summary fill:#f9d4f9, font-weight:bold, font-size:14px A["Javier Mauricio"] --> B["Actualización de la investigación de BCI de Antelis. 1"] A --> C["Desarrollar BCIs para
movilidad, comunicación. 2"] C --> D["Colaboraciones, financiación
de México. 3"] A --> E["BCI P300 con
ortesis robótica. 4"] E --> F["Estímulos visuales, usuario
cuenta, BCI detecta. 5"] E --> G["Alta precisión en
sujetos sanos, ELA. 6"] G --> H["No hay diferencias significativas
entre grupos. 7"] A --> I["BCI de imaginación motora
para LME, FES. 8"] I --> J["Interfaz 3D, movimiento imaginado,
control de FES. 9"] I --> K["Probado en sujetos sanos,
sujetos con LME. 10"] K --> L["Ambos exitosos, LME
necesitó más tiempo. 11"] K --> M["Correlaciones: ERD, tiempo de
activación, rendimiento. 12"] A --> N["BCI de imaginación motora,
juego VR, accidente cerebrovascular. 13"] N --> O["Movimientos imaginados lanzan
poderes, luchan contra monstruos. 14"] N --> P["Fases de entrenamiento y prueba,
señales, retroalimentación. 15"] N --> Q["Probado en 15 sujetos
sanos, variabilidad. 16"] Q --> R["Comprometedor, mejora motivadora
sobre no-VR. 17"] A --> S["Desafíos: tiempo, equipo,
entornos hospitalarios. 18"] I --> T["Diseño controlado simulado
valida efectos de BCI. 19"] A --> U["BCIs híbridos: P300,
SSVEP, imaginación motora. 20"] E --> V["ELA en etapa temprana, rechazo
de artefactos para músculos. 21"] A --> W["Aplicación de mano protésica
de hackathon. 22"] E --> X["P300 elegido por estabilidad
sobre imaginación motora. 23"] A --> Y["Electrodos estándar, sin
comparaciones de ubicación. 24"] A --> Z["Varios BCIs desarrollados,
resultados prometedores en pacientes. 25"] class A main class C,D bci class E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P,Q,R,T,U,V,W,X,Y systems class S challenges class Z summary

Resumen:

1.- Javier Antelis del Tecnológico de Monterrey en Guadalajara, México presenta una actualización sobre la investigación de su laboratorio en interfaces cerebro-computadora (BCIs).

2.- El laboratorio tiene como objetivo desarrollar BCIs para ayudar a personas con movilidad y comunicación reducidas, utilizando principalmente señales EEG.

3.- Los proyectos involucran colaboraciones con hospitales y otras instituciones en México y Colombia, con financiamiento del Consejo Nacional de Ciencia de México.

4.- Un sistema es un BCI basado en P300 integrado con una ortesis de mano robótica, probado en sujetos sanos y pacientes con ELA.

5.- El sistema P300 utiliza estímulos visuales que el usuario cuenta para hacer selecciones, que son detectadas por el BCI y controlan la ortesis.

6.- En experimentos, tanto sujetos sanos como pacientes con ELA lograron alta precisión en el control de la ortesis con el BCI P300.

7.- No se encontraron diferencias significativas en las métricas de rendimiento entre los grupos sanos y de ELA utilizando el sistema BCI de ortesis P300.

8.- Otro sistema es un BCI de imaginación motora para pacientes con lesión medular para controlar la estimulación eléctrica funcional (FES) para el agarre de la mano.

9.- El BCI de FES de imaginación motora utiliza una interfaz visual 3D que el usuario imagina moviéndose para controlar la apertura/cierre de FES de su mano paralizada.

10.- El sistema de FES de imaginación motora fue probado en sujetos sanos y 4 pacientes con lesión medular como parte de un estudio de neurorehabilitación.

11.- Tanto los sujetos sanos como los de LME pudieron controlar con éxito el FES con imaginación motora, pero los pacientes con LME necesitaron más tiempo para la activación.

12.- Se encontraron correlaciones entre los marcadores neuronales de la imaginación motora (ERD) y el tiempo de activación de FES y el rendimiento en línea del BCI.

13.- Un tercer sistema presentado es un BCI de imaginación motora que controla un juego de realidad virtual, destinado a involucrar la neurorehabilitación para el accidente cerebrovascular.

14.- En el juego de BCI de imaginación motora VR, los movimientos imaginados de la mano izquierda/derecha lanzan poderes de fuego/hielo para luchar contra monstruos en un entorno inmersivo.

15.- El juego de BCI VR tiene fases de entrenamiento y prueba separadas, con señales para la imaginación izquierda/derecha y retroalimentación visual en el casco VR.

16.- Hasta ahora, el juego de BCI de imaginación motora VR ha sido probado con 15 sujetos sanos, algunos logrando alta precisión pero con variabilidad.

17.- Las encuestas mostraron que los sujetos sanos encontraron el juego VR atractivo y motivador, una mejora sobre experimentos previos de BCI no-VR.

18.- Los desafíos para llevar los BCIs a los pacientes en hospitales incluyen restricciones de tiempo, problemas de equipo y diferencias con los entornos de laboratorio controlados.

19.- Para el estudio de FES de LME, se utilizó un diseño controlado simulado con activación aleatoria de FES en un grupo para validar los efectos contingentes de BCI.

20.- Se está trabajando en BCIs híbridos que combinan P300, SSVEP e imaginación motora, pero hasta ahora solo con sujetos sanos.

21.- Los pacientes con ELA probados estaban en etapas tempranas de la enfermedad con algún movimiento residual; el rechazo de artefactos trató con actividad muscular no intencionada.

22.- Un proyecto de mano protésica fue una aplicación favorita de un reciente hackathon de BCI organizado por el laboratorio.

23.- Se eligió P300 sobre imaginación motora para el sistema de ortesis de ELA porque es un enfoque BCI más estable y establecido.

24.- Se han utilizado ubicaciones estándar de electrodos; no se han realizado comparaciones de ubicaciones alternativas para P300 vs imaginación motora.

25.- En resumen, el laboratorio ha desarrollado varios sistemas BCI para aplicaciones de comunicación y rehabilitación, con resultados prometedores en pruebas iniciales con pacientes.

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