Proyecto BRAINS
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BRAINS. Sistema de interacción cerebral para discapacitados

Objetivos del proyecto

Los objetivos que se persiguen en este proyecto son cuatro.

Objetivo 1: Uso de técnicas basadas en realidad virtual para optimizar el entrenamiento de un sistema BCI.

El primer objetivo surge como continuación del estudio llevado a cabo en el proyecto INTENTIO, y se centra en la búsqueda de técnicas que permitan obtener un adecuado y eficaz protocolo de entrenamiento que disminuya el tiempo necesario para que un sujet o obtenga cierto control sobre sus señales EEG. Si bien existen muchos parámetros a tener en cuenta a la hora de establecer dicho protocolo de entrenamiento, sin lugar a duda los dos más importantes hacen referencia a la correcta elección de las tareas mentales a llevar a cabo por los sujetos y al tipo de feedback a proporcionar. Ya se ha mencionado que en la mayoría de veces estos protocolos se imponen al azar. En ellos, los sujetos bajo prueba, y con un gran esfuerzo de concentración, deben llevar a cabo las diferentes tareas mentales que se les impone y que sin embargo, no son siempre las que puedan resultar más eficientes a la hora de controlar un sistema BCI. Como dificultad añadida, el tipo de feedback que se proporciona suele basarse en simples representaciones, que no mantienen ninguna relación con las tareas mentales a llevar a cabo, pudiendo en muchos casos producir estados de desconcentración.

Existe una necesidad imperiosa por realizar un exhaustivo estudio sobre qué tareas mentales pu eden resultar más conveniente llevar a cabo, sobre todo, en las primeras fases de entrenamiento, y de qué manera se puede ayudar a los sujetos a producir patrones EEG asociados a dichas tareas mentales que faciliten posteriormente su discriminación. En este sentido, se pretende hacer uso de técnicas basadas en realidad virtual para crear diferentes entornos virtuales que logren proporcionar un tipo de feedback más acorde a cada tarea mental, y evaluar si de este modo los sujetos consiguen ganar y mantener u n mayor control de sus señales electroencefalográficas, en comparación al control obtenido al someterse a un entrenamiento convencional basado en un tipo de feedback básico.

En el estudio a realizar para alcanzar este primer objetivo, se prestará especial interés en evaluar otros parámetros distintos a la capacidad de control que tengan los sujetos sobre sus señales EEG y que pudieran afectar a determinados factores psicológicos muy relacionados con la capacidad de aprendizaje de los sujetos. En este sentido, el estudio conlleva una importante componente de evaluación, siendo imprescindible la participación de un grupo de psicólogos que garanticen una correcta metodología de evaluación.

Objetivo 2: Desarrollo de un sistema BCI para el control virtual de una silla de ruedas.

El segundo objetivo que se pretende alcanzar en este proyecto es el desarrollo de una interfaz cerebro – computadora que involucre a los sujetos en un entorno virtual que simule el control de una si lla de ruedas. La comunidad científica tiene un enorme interés en que un sistema BCI permita a sujetos con grandes discapacidades en sus funciones motoras manejar una silla de ruedas, incrementando de este modo la calidad de vida de éstos, pero coincide en que no es posible someter a un sujeto a controlar un dispositivo de este tipo sino es en un entorno seguro. Con esta aplicación se dotaría a estos pacientes de una herramienta valiosísima para practicar en entornos que en situaciones reales conllevarían u n gran peligro. En este sentido, la realidad virtual es una herramienta de gran utilidad para lograr este fin.

Conviene resaltar que uno de los principales problemas que existen para llegar a controlar una silla de ruedas a través de un sistema BCI, son las propias limitaciones de estos sistemas. En efecto, una interfaz cerebro-computadora es capaz de discriminar con cierto éxito entre 2 tareas mentales diferentes, empeorando considerablemente la clasificación cuando se pretende aumentar el numero d e tareas mentales a discriminar. Esto tiene como consecuencia que los comandos de salida de un BCI se reduzca a las funciones básicas de un conmutador, pudiendo sólo seleccionar una de entre dos opciones posibles, limitando enormemente el número de comandos necesarios para controlar una silla de ruedas. En este sentido, la aplicación que se pretende desarrollar debe ser capaz de proporcionar los comandos suficientes para manejar adecuadamente el dispositivo.

Objetivo 3: Optimización de la s prestaciones de un sistema BCI.

Consiste en el estudio de distintas estimulaciones y técnicas para la extracción y clasificación de la característica que, en su conjunto, definan las características básicas de un sistema BCI que alcance un ancho de banda o número de órdenes que pueden procesarse por segundo o por minuto.

El sistema BCI estará basado en la Atención Selectiva. La Atención Selectiva es un proceso cognitivo ampliamente estudiado en el campo de la psicología. Consiste en , ante un conjunto de estímulos tanto auditivos como visuales, prestar atención al estímulo objetivo ignorando el resto. La atención juega un factor modulador de la característica EEG que provoca los estímulos, aumentando la energía de la característica correspondiente al estímulo atendido y disminuyendo las de los estímulos ignorados. Esto ha sido ampliamente demostrado para estímulos visuales que provocan SSVEP. A fecha de hoy para estímulos auditivos que provocan una respuesta estable ASSR (Auditory Stea dy-State Response) no está totalmente probado.

La atención selectiva tiene la ventaja de ser una característica innata en cualquier ser humano, por lo que el proceso de entrenamiento en este sentido es mucho más sencillo que en otros tipos de BCIs.

Objetivo 4: Desarrollo de un escritorio virtual.

Se trata del desarrollo de un sistema BCI, en el cual el sujeto está inmerso en un entorno de realidad virtual en donde se presenta un escritorio o mesa de trabajo. Dicha me sa de trabajo consistiría en un teclado virtual, con un elevado ancho de banda, que permita a un paciente escribir palabras a una velocidad mayor que los teclados virtuales existentes en la actualidad. Debido a esto, la consecución de este objetivo está vinculada al objetivo anterior.

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