Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio encontraron una manera simple pero efectiva de mejorar la forma en que se mide la sincronización en sistemas caóticos. La técnica consiste en agregar un parámetro constante a las "señales analíticas" de una manera que enfatice ciertos aspectos de su sincronizaciónEsto podría ayudar a mejorar las interfaces cerebro-computadora, que están destinadas a ayudar a las personas con discapacidad.
Los humanos son buenos para detectar si cosas separadas suceden simultáneamente, por ejemplo, si dos luces parpadean juntas o no. Cuando dos oscilaciones se mueven con un movimiento regular, es fácil saber si existe alguna relación temporal o "sincronización"., la trayectoria de algunos objetos, como las cometas, puede ser muy complicada pero aún exhibe algún patrón, aunque nuestros ojos no puedan seguirlo, tales sistemas se llaman "caóticos". En física, el caos no significa falta de orden;indica la presencia de un tipo de orden muy complicado. Tales situaciones se pueden encontrar en escenarios muy diferentes, incluida la actividad de las neuronas.
Cuando las trayectorias, que no necesariamente corresponden al movimiento físico y pueden representar señales eléctricas, son lo suficientemente complicadas, resulta difícil determinar si están sincronizadas. En muchos casos, solo algunos aspectos de su movimiento podrían estar interrelacionados. Por lo tanto,medir la sincronización es difícil y ha sido objeto de investigación durante décadas.
Por lo general, cuando una trayectoria se repite aproximadamente en un bucle, es útil considerar en qué punto de este ciclo el sistema que estamos observando se encuentra en un momento dado; llamamos a esto su "fase". Mientras tanto, cuando una trayectoria esirregular, el tamaño del bucle también cambia y cada ciclo puede ser mayor o menor que el anterior; esto se llama "amplitud". Estos dos aspectos son independientes y pueden extraerse de cualquier señal mediante un truco matemático llamado "analítico"señal."
Medir si las fases de dos sistemas están relacionadas "fase bloqueada" es crucial en muchas áreas. Obtener el grado de bloqueo de fase entre todas las combinaciones posibles de electrodos representa una buena manera de adivinar lo que alguien está pensando a través de los voltajes medidos en suscuero cabelludo en un electroencefalograma. Estas técnicas aún no son muy detalladas, pero pueden detectar algunas formas de movimientos imaginarios para ayudar a conducir dispositivos que ayudan a las personas discapacitadas.
Sin embargo, estas interfaces cerebro-computadora son generalmente lentas y no lo suficientemente precisas. Ahora, investigadores en Japón, Polonia e Italia proponen un nuevo enfoque para medir la sincronización entre las señales de electroencefalograma. Esta investigación fue el resultado de una colaboración entre científicos de TokioInstituto de Tecnología, en parte financiado por la Iniciativa World Research Hub, la Academia de Ciencias de Polonia en Cracovia, Polonia, y la Universidad de Catania, Italia.
La idea es sencilla y consiste en agregar una constante después de calcular la "señal analítica"; esto efectivamente tiene un efecto de deformación. Una consecuencia de esto es que la sincronización entre las fases y amplitudes de dos señales se captura conjuntamente de una manera que dependesobre el valor de esta constante agregada.
El equipo de investigación analizó primero los efectos de agregar esta constante en sistemas teóricos simples antes de pasar a casos más representativos, como una red de osciladores de transistores. Luego, aplicaron su enfoque a un conjunto de datos de señales de electroencefalograma para las que se les dijo a los usuariosdescansar o imaginarse moviendo su mano izquierda o derecha. La constante agregada claramente ayudó al equipo a medir la sincronización entre los electrodos, lo que finalmente les permitió aumentar la precisión de clasificación para estas acciones imaginarias.
Aunque simple, el enfoque resultó en mejoras significativas en los casos analizados por el equipo. En trabajos futuros, continuarán investigando este método para que tenga un impacto en aplicaciones prácticas.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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