BCI: Brain Computer Interface, o cómo controlar cosas con la mente

¿Nunca habéis querido mover objetos con la mente? Yo, quizás influenciado desde mi más tierna infancia (ya hace años) por las películas de La Guerra de las Galaxias, siempre he querido ejercitar los poderes de la Fuerza para mover objetos sin tener que sujetarlos. Vale, llamadme vago pero no seré el único.

Pues bien, ahora la Neurotecnología nos empieza a ofrecer herramientas que hacen que estemos un paso más cerca de utilizar únicamente nuestro cerebro (aparte de un ordenador, como os podéis imaginar) para realizar acciones que hasta ahora eran impensables. 

El secreto del Maestro Yoda, al descubierto

Vamos a comenzar por hablar acerca de lo que es un BCI (Brain Computer Interface, o Interfaz Cerebro - Ordenador). Es un medio de comunicación entre las funciones mentales de un sujeto y un hardware específico. Consiste, por lo general, en un "casco" que mide las señales electroencefalográficas del sujeto, es decir, la actividad eléctrica en el cerebro, que son procesadas a continuación por un ordenador (o por el hardware específico hacia el que esté destinada la aplicación del dispositivo). Desde luego, existen otros tipos de BCIs, incluyendo algunos invasivos, como pueden ser ciertos neuroimplantes.

La electroencefalografía (EEG) es el medio más usado, debido en su mayor parte a la alta resolución temporal que ofrece, es decir, podemos obtener la respuesta eléctrica del cerebro cada pocos milisegundos, lo que posibilita la detección de diversos patrones de ondas cerebrales (cuya longitud es muy corta), tales como la P300.

EEG de 16 canales

La onda P300 (EP300, P3) es un potencial evocado que puede ser registrado mediante electroencefalografía como una deflexión positiva de voltaje con una latencia de unos 300ms en el EEG. Es decir, es una onda que se produce 300ms después del estímulo.

La investigación científica a menudo descansa en la medición de la P300 para examinar potenciales relativos a eventos, especialmente cuando se trata de la toma de decisiones. Puesto que el deterioro cognitivo a veces esta correlacionado con modificaciones en la P300, la forma de onda a veces se puede utilizar como medida para la eficacia de distintos tratamientos para la función cognitiva. Se ha sugerido su uso como marcador clínico precisamente por estas razones. Hay un amplio rango de usos para la P300 en la investigación científica, que va desde el estudio de la depresión y la drogadicción a los trastornos de ansiedad (Trastorno obsesivo-compulsivo, Trastorno por estrés postraumático, etc). Se puede consultar la referencia Hansenne M, “The P300 event-related potential. II. Interindividual variability and clinical application in psychopathology.” Clinl Neurophysiol 30 (4): 211-231 Aug 2000.

La P300 tiene un cierto número de cualidades deseables que ayudan a la implementación de tales sistemas:

• Primero, la forma de onda es consistentemente detectable y se puede provocar en respuesta a estímulos precisos.
• También puede evocarse en casi todos los sujetos con poca variación en las técnicas de medida, lo que podría simplificar los diseños de interfaz y permitir un mayor rango de uso.

La velocidad a la que la interfaz puede operar depende de cómo sea de detectable la señal sin que esto dependa del "ruido". Una característica negativa de la P300 es que la amplitud de la forma de onda necesita el cálculo de la media de muchos registros para aislar la señal. La velocidad conjunta del sistema interfaz depende de esto y de otros pasos de procesamiento post-registro. 

En el año 1988 (sí, sí, hace ya 23 años), Farwell y Donchin presentaron un ejemplo de BCI simple que se basa en los procesos de toma de decisiones inconscientes de la P300 para escribir en un ordenador. Se le presenta a un sujeto una matriz de caracteres de 6 x 6 y se destacan varias filas o columnas. Cuando una columna o fila contiene el carácter que el sujeto desea comunicar, se provoca la respuesta P300. La combinación de la fila y columna que evoca la respuesta localiza el carácter deseado. Se deben promediar algunos ensayos como éste para eliminar el ruido del EEG. La velocidad de iluminación determina el número de caracteres procesados por minuto. Los resultados de estudios que usan esta disposición muestran que los sujetos normales pueden conseguir un 95% de tasa de éxito a unos 3.4 - 4.3 caracteres por minuto y las tendencias sugieren que 40 caracteres por minuto es el límite teórico máximo alcanzable.

Después de esta introducción (no he pretendido ser muy exhaustivo, aunque puede que me haya pasado....), os voy a presentar una serie de ejemplos de las posibles aplicaciones de los BCIs, que voy a catalogar en dos categorías: aplicaciones asistivas y aplicaciones lúdicas.

Aplicaciones Asistivas:

Comenzaremos por mostrar cómo una persona, mediante el uso de esta tecnología, puede controlar un brazo robótico para ejecutar tareas. Esto es de especial utilidad en aquellos casos en los que el sujeto necesite realizar acciones en su casa, por ejemplo, llamar a un número de teléfono o subir una persiana, pero no pueda ejecutarlas por motivos físicos.

En la segunda de las aplicaciones, se puede ver cómo un hombre, con un brazo amputado, puede usar una mano robótica implantada:

Y para terminar la sección asistiva, el clásico: mover una silla de ruedas:

Aplicaciones Lúdicas:

Aunque las considere en esta categoría, estas aplicaciones se pueden considerar también asistivas, pues facilitarían la ejecución de muchas tareas a personas con impedimentos físicos.

La primera de ellas me ha parecido una curiosidad. La navegación por internet gracias a un BCI.

Claramente, esta aplicación tendría mucha aplicación en ámbitos asistenciales para capacitar a determinados sujetos para comunicarse con otras personas, y con el mundo que les rodea.

 

Desde luego, el siguiente paso es el de enviar un tweet con un BCI... ¿quién no desea compartir tal o cual enlace o comentario?

Y para terminar... algo completamente lúdico: tocar el piano. He de confesar de que esta posibilidad me atrae mucho, ya que soy un negado para todo aquello que tenga que ver con la música. Estoy seguro de que si tuviera algo de tiempo libre, quizás me dedicara a implementar algo así.

Se me ocurren infinidad de aplicaciones de los BCIs, tanto a nivel asistencial como lúdico, porque, de momento, no he hablado nada de neuro-videojuegos... Pero estoy seguro de que lo haré, y antes de lo que pensáis. 

Vosotros, ¿qué otras aplicaciones pensáis que se pueden desarrollar con el uso de BCIs? Si alguien quiere más detalles de todas estas aplicaciones que he mostrado hoy, no dudéis en dejar vuestros comentarios, que para eso estamos!!