Un equipo de investigadores de Taiwán ha diseñado un novedoso bio-sistema de monitoreo de señales dentro de una gorra de béisbol con el objetivo de hacer cómodo y fácil de usar en la vida cotidiana.
Dado que el sistema es inalámbrico y portátil, y puede procesar los datos y proporcionar información en tiempo real, por lo que podría ser útil para una variedad de interiores y exteriores.
El interfaz brain-computer (cerebro-ordenador) consta de una gorra de béisbol con seis electrodos que detectan en el portador las señales de EEG. En el actual prototipo, el sistema puede Parece una simple gorra de béisbol, pero cuando lo colocas sobre la cabeza detecta y analiza las señales del cerebro por medio de un electroencefalograma (EEG).
Este prototipo, aún en desarrollo, está limitado a detectar la actividad cerebral que se corresponde con una persona con alto nivel de somnolencia, pero los investigadores creen que esta misma tecnología podría utilizarse para controlar artefactos del hogar, tales como la electrónica: televisores, computadoras y acondicionadores de aire, todos con el simple acto de pensar en ellos.
Incluso puede advertir al usuario si se encuentra demasiado somnoliento mientras conduce su coche; ésta última tarea la realiza leyendo los patrones de onda del cerebro.
El estudio que está siendo llevado a cabo por el investigador Li Wei Ko de National Chiao-Tung Unviersity de Taiwan junto con los investigadores de la Dirección Nacional Chiao Tung-Universidad Nacional de Cheng Kung University, y la Universidad de California, San Diego; forma parte de una más amplia investigación: Prótesis Neurológicas no-invasivas Usando EEG Portátil e Inalámbrica.
En esta última investigación se enmarcan y analizan varios dispositivos como el de la gorra de béisbol y se da cuenta de las potenciales aplicaciones tanto para pacientes con discapacidades irreversibles (con miembros u órganos internos inutilizados e inoperables), así como para personas que sufren discapacidades episódicas durante su vida cotidiana y que se resumen en disminución de la agudeza mental, falta de atención y disminución de capacidad de los órganos decisorios.
Para todo este grupo de trastornos sería de extraordinaria utilidad una monitorización continua de su actividad cerebral.
El dispositivo que Li-Wei Ko ha implementado en la gorra de béisbol puede proporcionar esa monitorización no invasiva y además lo hace en alta resolución y en tiempo real, mediante elementos como: sensores electroencefalográficos microelectromecánicos, captación de señales de baja energía, amplificación y digitalización, telemetría inalámbrica, Bluetooth para transmisión en distancias cortas y radio-frecuencia para las largas, cancelación del artefacto “en línea” y un sofisticado y eficaz procesamiento de las señales.
Este estudio detalla el diseño, desarrollo y prueba de un sistema de vigilancia móvil, inalámbrico, continuo y no-invasivo por medio de EEG de alta resolución temporal y dinámico del cerebro sin necesidad de geles conductores aplicados en el cuero cabelludo.
Este sistema es capaz de adquirir señales EEG en línea y procesar estas señales en tiempo real, lo cual admite su utilización en muchas otras aplicaciones, que no sólo se limita a la aplicación en las tareas de conducción para detectar la somnolencia.
Junto con Li-Wei Ko, los investigadores de la Dirección Nacional Chiao Tung-Universidad Nacional de Cheng Kung University, y la Universidad de California, San Diego, han publicado su estudio sobre el sistema del interfaz cerebro-ordenador (BCI) en un reciente número de transacciones en IEEE Ingeniería Biomédica.
Allí explican que mediante la medición de señales de EEG, el BCI sistema puede controlar los estados fisiológicos y cognitivos de una persona. Además, el sistema se aprovecha de los avances en sensores y tecnología de la información para lograr un menor consumo de energía y bajar los costes de producción.
Actualmente, el sistema puede operar continuamente durante dos días antes que la batería de litio deba cargarse, pero los investigadores esperan aumentar aún más la vida de la batería.
La gorra contiene en su interior y bien incrustados, cinco electrodos secos (sin necesidad de usar gel de transmisión) en la frente del usuario, y un electrodo detrás de la oreja izquierda, que adquiren las señales de EEG.
Cuando la gorra se coloca en la cabeza, las señales del EEG son transmitidas de manera inalámbrica hacia un receptor que acopia los datos, y los procesa en tiempo real gracias a un procesador de doble núcleo. El sistema de transmisión BCI incluye Bluetooth para distancias de 10 m o menos (por ejemplo, para la conducción de aplicaciones), así como la transmisión de RF para distancias de hasta 600m (por ejemplo, para las posibles aplicaciones de deportes).
A continuación, el procesado se transmiten señales de nuevo a la gorra, donde los datos pueden ser almacenados, expuestos en tiempo real en una pantalla, o ser usado para activar un sonido de alerta, si es necesario.
Para probar el sistema de alertas, los investigadores realizaron pruebas de conducción utilizando una plataforma de realidad virtual basadas principalmente en técnicas hidráulicas y pantallas tridimensionales que daba a los sujetos la sensación extremadamente realista de que el automóvil que estaban “conduciendo” se desviaba por momentos del centro de la calzada.
Cuando esto ocurría, el conductor debía reestablecer el vehículo a su carril y los investigadores aprovecharon para medir los tiempos de respuesta de los sujetos ante esas contingencias virtuales.
Así, lograron calcular el grado de somnolencia que sufrían y se pudo analizar la información enviada por las gorras de béisbol para interpretar dicho grado de somnolencia a partir de la actividad cerebral de los sujetos.
El promedio de correlación de las dos mediciones fue de 75%, lo que sugiere que el sistema BCI puede determinar con gran precisión los niveles de somnolencia de los usuarios.
Además de esta aplicación, este sistema de podría ser utilizado para una variedad de otras aplicaciones, entre los cuales se destacan los fines médicos.
Los investigadores sugieren que la tecnología podría utilizarse para la asistencia domiciliaria a las personas mayores, seguimiento médico, la formación y el ejercicio.
También esperan que tenga aplicaciones en el control de los dispositivos electrónicos del hogar, lo que ha sido previamente investigados por las personas con discapacidad física.
La idea de los investigadores en el corto plazo es miniaturizar el sistema y aplicar la tecnología SoC [sistema en chip] para crear más aplicaciones que puedan utiliza el sistema móvil e inalámbrica de EEG.
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