Un equipo de investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, en colaboración con la Universidad de Minnesota, ha hecho un gran avance en el campo del control de dispositivos robóticos no invasivos. Utilizando una interfaz cerebro-computadora BCI no invasiva, los investigadores han desarrollado la primerabrazo robótico controlado mentalmente con éxito que exhibe la capacidad de rastrear y seguir continuamente el cursor de una computadora.
Ser capaz de controlar de forma no invasiva los dispositivos robóticos utilizando solo pensamientos tendrá amplias aplicaciones, en particular beneficiando la vida de los pacientes paralíticos y aquellos con trastornos del movimiento.
Se ha demostrado que los BCI logran un buen rendimiento para controlar dispositivos robóticos utilizando solo las señales detectadas por los implantes cerebrales. Cuando los dispositivos robóticos pueden controlarse con alta precisión, pueden usarse para completar una variedad de tareas diarias. Hasta ahora, sin embargo,Los BCI exitosos en el control de brazos robóticos han utilizado implantes cerebrales invasivos, que requieren una gran cantidad de experiencia médica y quirúrgica para instalarse y operar correctamente, sin mencionar el costo y los riesgos potenciales para los sujetos, y como tal, su uso se ha limitado a soloalgunos casos clínicos
Un gran desafío en la investigación de BCI es desarrollar tecnología menos invasiva o incluso no totalmente invasiva que permita a los pacientes paralizados controlar su entorno o extremidades robóticas utilizando sus propios "pensamientos". Dicha tecnología no invasiva de BCI, de ser exitosa, traería tanta necesidadtecnología para numerosos pacientes e incluso potencialmente para la población en general.
Sin embargo, los BCI que usan detección externa no invasiva, en lugar de implantes cerebrales, reciben señales "más sucias", lo que conduce a una resolución más baja actual y un control menos preciso. Por lo tanto, cuando se usa solo el cerebro para controlar un brazo robótico, un BCI no invasivo noNo se enfrente al uso de dispositivos implantados. A pesar de esto, los investigadores de BCI han seguido adelante, con el ojo puesto en el premio de una tecnología menos invasiva o no invasiva que pueda ayudar a los pacientes en todas partes diariamente.
Bin He, Profesor Fiduciario y Jefe de Departamento de Ingeniería Biomédica en la Universidad Carnegie Mellon, está logrando ese objetivo, un descubrimiento clave a la vez.
"Ha habido avances importantes en los dispositivos robóticos controlados por la mente que usan implantes cerebrales. Es una ciencia excelente", dice Él. "Pero el objetivo final es no invasivo. Los avances en la decodificación neural y la utilidad práctica del control no invasivo del brazo robótico tendrán importantes implicaciones"sobre el eventual desarrollo de neurorobóticas no invasivas "
Utilizando técnicas novedosas de detección y aprendizaje automático, él y su laboratorio han podido acceder a señales en lo profundo del cerebro, logrando una alta resolución de control sobre un brazo robótico. Con neuroimágenes no invasivas y un nuevo paradigma de búsqueda continua, está superando elseñales ruidosas de EEG que mejoran significativamente la decodificación neural basada en EEG y facilitan el control continuo en tiempo real de dispositivos robóticos en 2D.
Usando un BCI no invasivo para controlar un brazo robótico que sigue un cursor en la pantalla de una computadora, por primera vez, ha demostrado en sujetos humanos que un brazo robótico ahora puede seguir el cursor continuamente. Mientras que los brazos robóticos controlados por humanos no invasivamenteanteriormente había seguido un cursor en movimiento con movimientos bruscos y discretos, como si el brazo robótico estuviera tratando de "ponerse al día" con los comandos del cerebro, ahora, el brazo sigue al cursor en un camino suave y continuo.
en un artículo publicado en Ciencia Robótica , el equipo estableció un nuevo marco que aborda y mejora los componentes "cerebrales" y "informáticos" de BCI al aumentar la participación y capacitación del usuario, así como la resolución espacial de datos neuronales no invasivos a través de imágenes de fuente EEG.
El documento, "La neuroimagen no invasiva mejora el seguimiento neuronal continuo para el control de dispositivos robóticos", muestra que el enfoque único del equipo para resolver este problema no solo mejoró el aprendizaje de BCI en casi un 60% para las tareas tradicionales de centro-centro, sino que también mejoró el seguimiento continuo deun cursor de computadora en más del 500%.
La tecnología también tiene aplicaciones que podrían ayudar a una variedad de personas, al ofrecer un "control mental" seguro y no invasivo de dispositivos que pueden permitir a las personas interactuar y controlar sus entornos. La tecnología, hasta la fecha, ha sido probada en 68sujetos humanos hasta 10 sesiones para cada sujeto, incluido el control del dispositivo virtual y el control de un brazo robótico para la búsqueda continua. La tecnología es directamente aplicable a los pacientes, y el equipo planea realizar ensayos clínicos en el futuro cercano.
"A pesar de los desafíos técnicos que utilizan señales no invasivas, estamos totalmente comprometidos a llevar esta tecnología segura y económica a las personas que pueden beneficiarse de ella", dice Él. "Este trabajo representa un paso importante en las interfaces no invasivas cerebro-computadora, una tecnología quealgún día puede convertirse en una tecnología de asistencia generalizada que ayude a todos, como los teléfonos inteligentes ".
Este trabajo fue apoyado en parte por el Centro Nacional de Salud Complementaria e Integrativa, el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares, el Instituto Nacional de Imagen Biomédica y Bioingeniería, y el Instituto Nacional de Salud Mental.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería, Universidad Carnegie Mellon . Original escrito por Emily Durham. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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