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martes, 1 de marzo de 2011

BCI: Brain Computer Interfaces en ensayo clínico con personas paralizadas.

Cartel de la serie Futurama reivindicando la resistencia al implante de un chip.


Jugando a un videojuego utilizando solo el pensamiento.


Un ejemplo de cómo dos investigadores utilizan señales cerebrales para jugar al famoso videojuego Pong, como entranamiento para controlar después dispositivos más complejos. 


Un investigador controla una mano robótica con sus pensamientos.



Investigadores de la Universidad de Pittsburgh a punto de comenzar dos estudios con diferentes interfaces  cerebro-ordenador (BCI: Brain Computer Interfaces) en pacientes con lesiones de la médula espinal a nivel cervical. Que produce parálisis de las cuatro extremidades o tetraplejia.

La idea es que estos BCI le permitan a los pacientes controlar dispositivos externos, tales como ordenadores, ortesis robotizadas y prótesis, devolvidendo algo de independencia a los que están severamente paralizados. 

 Se probarán dos sistemas:
  1. El primero consiste en un chip que se implanta directamente en el cerebro. Fué desarrollado por la propia Universidad de Pittsburgh.
  2. El segundo consiste en electrodos que se colocan sobre el cuero cabelludo y detectan señales de electroencefalograma. (EEG) Fué desarrollado en la Universidad de Washington. Hasta ahora había sido probado solo en monos. (Más información aquí)
PLoS Biol. 2003 Nov;1(2):E42. Epub 2003 Oct 13.
Learning to control a brain-machine interface for reaching and grasping by primates.
Carmena JM, Lebedev MA, Crist RE, O'Doherty JE, Santucci DM, Dimitrov DF, Patil PG, Henriquez CS, Nicolelis MA.

Algunos pacientes han conseguido mover un cursor sobre la pantalla de un ordenador o jugar a videojuegos utilizando solo sus propios pensamientos captados por la interfaz (sin necesitar mover un solo músculo). 
Los monos consiguieron manejar un brazo robótico para alimentarse de malvaviscos y girar la manilla de una puerta. El proyecto tiene un presupuesto de 800.000 dólares por el Instituto Nacional de Salud.

1. En el primer proyecto un paciente probará una interfaz basada en electrocorticografía (ECoG) durante 29 días. La interfaz captará la actividad neuronal que será amplificada y traducida por un ordenador permitiendo que el paciente controle cursores de un ordenador, manos virtuales, videojuegos y dispositivos de asistencia como una prótesis de mano o una silla de ruedas.

2. En el segundo proyecto, financiado por DARPA, Defense Advanced Research Projects Agency con    $ 6 millones en tres años, forma parte de un programa dirigido por la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL), Laurel, Maryland. También desarrollarán tecnologías probadas en monos por Andrew Schwartz, Ph.D., profesor de neurobiología, Facultad de Medicina Pitt, y también un investigador principal de ambos proyectos. Utiliza una interfaz que consiste en una diminuta matriz de electrodos de 10x10 que se implanta quirúrgicamente sobre la superficie del cerebro para captar la actividad eléctrica de las neuronas. Con estas señales se trata de maniobrar un brazo portésico sofisticado.


Un mono aprende a manejar un brazo robótico para alimentarse utilizando sus propios pensamientos, captados através de la actividad eléctrica de las neuronas de su cerebro que se miden con un chip electrónico implantado.



Una persona con tetraplejia muestra cómo controla diferentes dispositivos con pensamientos captados por un chip que mide la actividad eléctrica de sus neuronas.






Básicamente una BCI (Brain Computer Interfaces) hace que se conecte a un ser humano con una máquina.







Como ejemplo de canal sensorial artificial en el que el sistema nervioso central interactúa con un chip electrónico tenemos los implantes cocleares. También los chips para visión artificial que se están desarrollando.



Como ejemplo de control motor alternativo tenemos el potencial de reconectar un miembro del que se ha perdido el control o que ha sido amputado y sustituido por una prótesis. A esto lo llamaríamos neuroprótesis.


Con las señales cerebrales amplificadas y traducidas se puede lograr que el usuario controle aplicaciones informáticas como sistemas de comunicación alternativa, prótesis u ortesis robotizadas o conducir una silla de ruedas sin necesidad de un joystick.


Otra posibilidad de interacción entre chips electrónicos y el cerebro son los implantes para controlar un desorden neuronal como el Parkinson. Más polémicos son los implantes que trata de evitar la pérdida de memoria



 Varias empresas como NeuroSky y Emotiv (que tienen acuerdos con Sega e IBM desarrollan interfaces no invasivas (no hay que implantar nada quirúrgicamente) basadas en señales EEG.

 Básicamente podemos captar señales cerebrales de varias maneras: técnicas de imagen. EEG o captando señales elétricas mediante dispositivos implantados, incluso introduciendo un electrodo minúsculo dentro del axón de una neurona. Cada una de las formas tiene unas ventajas y una velocidad de captación y resolución espacial.

Algunos ejemplos:















Y sobre las BCI invasivas... dan un poco de miedo.



Assistive technology and robotic control using motor cortex ensemble-based neural interface systems in humans with tetraplegia. Donoghue JP, Nurmikko A, Black M, Hochberg LR. Journal of Physiology. Marzo de 2007.


Interfaces Cerebro Computadora se someterán a estudio en pacientes severamente paralizados

Archivado bajo: Rehabilitación

Filed under: Rehah

 Brain Computer Interfaces Going on Trial in Severely Paralyzed Patients


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Autor: Samuel Franco Domínguez