Interfaz Cerebro-Computador
Interfaz Cerebro-Computador
Interfaz Cerebro-Computador
Arriba: Una mujer controla un dron teledirigido con Emotiv Insight.
Definición de Interfaz Cerebro-Computadora
¿Qué significa BCI? Una BCI (interfaz cerebro-computadora) es una tecnología que envía y recibe señales entre el cerebro y un dispositivo externo. Las interfaces cerebro-computadora también se denominan interfaces cerebro-máquina. Las BCI recopilan e interpretan señales cerebrales y las transmiten a una máquina conectada que emite comandos asociados con las señales recibidas.
Una definición simplificada de BCI podría describir la tecnología como un enlace de comunicación entre el cerebro y un dispositivo externo.
BCI pasiva frente a BCI activa
Las BCI pueden ser pasivas o activas. Una BCI pasiva simplemente interpreta las señales cerebrales para ofrecer información sobre el estado cognitivo de un individuo. Por ejemplo, puede detectar el estado emocional de un usuario durante un estudio de investigación de mercado o un programa de capacitación.
Arriba: Nathalie Labrégère, nacida con una discapacidad motora cerebral, utiliza una BCI activa y un auricular Epoc X para controlar un brazo robótico exoesquelético en el relevo de la antorcha de los Juegos Paralímpicos de 2024. Más información
Una BCI activa requiere que los usuarios modulen activamente sus señales cerebrales para interactuar con un dispositivo externo. Por ejemplo, un usuario puede imaginar que mueve el brazo, lo que hace que un brazo robótico se mueva de manera similar.
¿Cómo funciona una BCI?
Nuestro cerebro está lleno de células llamadas neuronas. Cada vez que pensamos, nos movemos, sentimos o recordamos algo, nuestras neuronas están trabajando. Las señales bioquímicas y eléctricas llevan a cabo ese trabajo. Los científicos pueden detectar esas señales e interpretar lo que significan utilizando la tecnología de electroencefalografía (EEG). El EEG puede leer señales del cerebro humano y enviarlas a amplificadores. Las señales amplificadas son luego interpretadas por un programa informático de BCI, que utiliza las señales para controlar un dispositivo.
Adquisición de Señales
ECoG, LFP, EEG, SU, otros
Procesamiento de Señales
Autorregresivo, Transformada de Fourier, Filtros Espaciales Comunes, Filtro Laplaciano, Wavelets (ondículas), otros
Ejemplos de Dispositivos Efectores
Teclados virtuales
Cursores
Sillas de ruedas
Drones
Juguetes
Videojuegos
Internet de las cosas (IoT)
Brazos robóticos
¿Qué es una BCI?
A una BCI también se le puede llamar interfaz cerebro-máquina, interfaz de control neural, interfaz mente-máquina o interfaz neural directa. Una BCI permite la comunicación directa entre el cerebro y un dispositivo externo, a menudo para controlar su actividad. Las BCI leen señales del cerebro y utilizan algoritmos de aprendizaje automático para traducir las señales en una acción externa.
La cofundadora y directora ejecutiva de Emotiv, Tan Le, explica las soluciones y la tecnología de BCI en esta charla TED de 2010:
BCI y EEG
Las BCI basadas en EEG se caracterizan por la técnica de utilizar electrodos de EEG no invasivos para medir la actividad cerebral y traducir las señales cerebrales registradas en comandos.
Las BCI detectan cambios en la actividad cerebral medidos a través de un EEG. Luego, las tecnologías de BCI transmiten estas señales a algoritmos de aprendizaje automático. Los algoritmos de aprendizaje automático se han entrenado para captar la actividad cerebral de EEG asociada con ciertas emociones, acciones y expresiones. Cuando los algoritmos identifican la actividad cerebral de EEG coincidente, la BCI puede transmitir comandos externos para controlar un dispositivo (como el cursor de una computadora, un brazo robótico o una silla de ruedas).
Los dispositivos han sido programados para interpretar y ejecutar estos comandos, ya sea controlando un objeto físico o una interfaz digital. Un sujeto que lleva un dispositivo de EEG puede pensar “moverse a la izquierda” y el cursor se moverá a la izquierda; ese es un ejemplo de una acción externa realizada en una interfaz digital.
¿Para qué se utiliza una BCI?
Investigación de Interfaces Cerebro-Computadora
La investigación del BCI (también llamada investigación de interfaces cerebro-máquina) representa un campo en rápido crecimiento. Los investigadores académicos han estudiado si los usuarios de BCI pueden interactuar directamente con el software de la computadora únicamente a través de la actividad cerebral. Un estudio probó un sistema BCI en su capacidad para detectar y clasificar la actividad cerebral con sus acciones mentales asociadas. Los resultados revelaron que el sistema podía realizar con éxito todas las acciones mentales y mejoró con datos de entrenamiento adicionales.
Debido a su capacidad para manipular dispositivos externos mediante el uso de la actividad cerebral, una gran parte de la investigación de la interfaz cerebro-computadora se centra en el control remoto. Los investigadores de BCI también han utilizado robots humanoides controlados por dispositivos BCI para manipular un entorno remoto. La BCI permite al usuario controlar cómodamente al robot en el entorno remoto. El usuario humano recibe información del robot, lo que le ayuda a sentir una inmersión total en el entorno remoto. Esto podría ser útil en diversos casos de uso de BCI, incluidos operativos militares, cirugías médicas, gestión de desastres o misiones de búsqueda y rescate.
Los investigadores también están utilizando BCI para comprender qué hacen las redes neuronales en tiempo real. La mayoría de los sistemas de tejidos neuronales se comprenden a nivel de neurona individual o se filosofan a nivel cognitivo. La BCI se está utilizando para estudiar cómo responden los sistemas de tejidos específicos a la estimulación eléctrica y qué podría significar eso a nivel cognitivo.
***Descargo de responsabilidad – Los productos de Emotiv están destinados a ser utilizados únicamente para aplicaciones de investigación y uso personal. Nuestros productos no se venden como dispositivos médicos, según se define en la directiva de la UE 93/42/EEC. Nuestros productos no están diseñados ni destinados a ser utilizados para el diagnóstico o tratamiento de enfermedades.
Interfaces Cerebro-Computadora en la Rehabilitación Neurológica
Las interfaces cerebro-computadora pueden ayudar a las personas que no pueden usar sus extremidades, que requieren dispositivos de asistencia o que no pueden hablar. El uso de interfaces cerebro-computadora en la rehabilitación neurológica (el proceso asistido por un médico que tiene como objetivo ayudar a las personas con trastornos, lesiones o enfermedades del sistema nervioso) puede ayudar a mejorar la capacidad de una persona para desenvolverse en las experiencias del día a día. Las BCI se utilizan a menudo para la rehabilitación después de un derrame cerebral o una lesión. En el futuro, es posible que veamos productos médicos de BCI utilizados en cirugías u otras operaciones médicas.
La BCI permite a los sujetos con discapacidades motoras utilizar su actividad cerebral para controlar objetos en su entorno y comunicarse. Las interfaces cerebro-computadora que utilizan señales de EEG pueden ayudarles a controlar una prótesis o una interfaz informática.
Videojuegos con la Interfaz Cerebro-Computadora
El software de BCI puede “traducir” comandos mentales a partir de datos de EEG en comandos en un videojuego. En los videojuegos con la interfaz cerebro-computadora, los sujetos usan auriculares de EEG mientras juegan videojuegos de realidad virtual diseñados para controlar objetos virtuales. En los videojuegos con BCI, en lugar de usar un controlador de juego tradicional, el sujeto utiliza comandos mentales para habilitar acciones basadas en el movimiento en el juego, como “empujar”, “jalar” o “saltar”. La BCI procesa los comandos mentales del EEG y activa la acción correspondiente en el juego de realidad virtual (realidad virtual con interfaz neural directa).
EMOTIV EPOC debutó como controlador de videojuegos en 2011. Aunque se adelantó a su tiempo, los avances en hardware, software de EEG e inteligencia artificial hacen que jugar videojuegos con el cerebro sea más fácil que nunca.
ANTES: Jugando a Spirit Mountain con las manos libres con EPOC+ en 2011. (Fuente) Spirit Mountain se desarrolló desde cero para juegos con BCI. |
 AHORA: Jugando a Elden Ring con las manos libres con Epoc X en 2024. (Fuente) Elden Ring fue desarrollado para PC y consolas. Se desarrolló un controlador de BCI personalizado utilizando la API Cortex, lo que permite jugar con las manos libres. |
Descargar el software EmotivBCI
Desarrollar videojuegos para BCI
¡Comparte tus proyectos de BCI con nosotros! Etiqueta a #EMOTIV en las redes sociales o envía un correo electrónico a hello@emotiv.com.
¿Necesitas más ayuda? CONTÁCTANOS
¿Cómo pueden cambiar nuestras vidas las interfaces cerebro-computadora?
Las BCI representan posibilidades de cambiar vidas para sujetos con discapacidades motoras, porque les permiten realizar acciones físicas que de otra manera no podrían realizar. La BCI traduce las señales cerebrales en resultados de comandos utilizando algoritmos de inteligencia artificial. Estos comandos se pueden utilizar para controlar sillas de ruedas, prótesis u otras tecnologías de asistencia.
La tecnología BCI tiene el potencial de facilitar las tareas cotidianas para personas de todos los niveles de capacidad. Por ejemplo, las BCI pueden eliminar la necesidad de escribir o dar comandos de voz: los sujetos podrían emitir comandos de navegación y entrada a una computadora a través de la actividad cerebral.
Problemas Éticos de la Interfaz Cerebro-Computadora
Con las posibilidades de la tecnología BCI para cambiar vidas, también surgen implicaciones éticas. A medida que crece el campo de la investigación de la interfaz cerebro-computadora y la tecnología en las aplicaciones de la interfaz cerebro-computadora sigue mejorando, se han planteado una serie de problemas éticos relacionados con la interfaz cerebro-computadora.
Problemas de Seguridad de la BCI
Una BCI es una aplicación de software y, al igual que cualquier software que envíe información a un dispositivo externo, los datos transmitidos se pueden extraer con fines delictivos. La seguridad es especialmente crítica en la tecnología BCI porque la BCI captura señales directamente del sistema nervioso del sujeto. Si bien actualmente la BCI no puede extraer las intenciones de un usuario, sus pensamientos privados ni lo que está leyendo o viendo, la combinación de datos de la BCI con estímulos específicos puede hacer que esto sea posible algún día. La BCI se podría utilizar para determinar el estado de salud de un usuario o su familiaridad con ciertos eventos, lo que presenta un riesgo significativo para la privacidad.
Problemas de Privacidad de la BCI
Del mismo modo, la privacidad es una cuestión importante en la ética de la BCI, ya que las señales neuronales capturadas se pueden utilizar para obtener acceso a la información privada de un usuario. Los especialistas en ética han planteado inquietudes sobre cómo se almacenan y protegen los datos de la BCI. Por ejemplo, ¿los datos de la BCI deben tratarse como datos médicos o comerciales? ¿Se deben anonimizar los datos de la BCI? ¿Cómo saben los usuarios si sus datos de BCI se han utilizado con fines comerciales? Si bien gran parte de la discusión en torno a los problemas éticos de la interfaz cerebro-computadora todavía se está definiendo, los problemas de privacidad y seguridad siguen siendo de suma preocupación.
Conoce cómo Emotiv mantiene seguros tus datos cerebrales.
Casos de Uso de la BCI
Estos son algunos de los ejemplos más comunes de interfaces cerebro-computadora que se utilizan en la actualidad:
Neurociencia
Militar
Medicina
Rescate/Gestión de Desastres
Seguridad
Educación
Rehabilitación
Breve historia de la BCI
El punto más temprano en la historia de la BCI se puede atribuir al fisiólogo y psiquiatra alemán Hans Berger. Berger inventó el electroencefalograma, un dispositivo que registra señales de EEG. Se le atribuye el mérito de haber registrado las primeras ondas cerebrales de EEG humano en 1924.
El experimento de BCI más antiguo publicado consistió en utilizar un EEG para mover un cursor en una pantalla. Este experimento de 1977 fue el primer uso exitoso registrado de una BCI en un laboratorio.
En un monumental experimento de 1988 realizado por Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov y Liljana Bozinovska se utilizó la BCI y el EEG para controlar un robot. El sujeto dirigió al robot para que siguiera una línea en el suelo enviando señales cerebrales desde una máquina de EEG a un software de BCI conectado al robot. Este experimento fue el primero en controlar con éxito un objeto físico utilizando una máquina de EEG.
Desde entonces, se han formado varias empresas de neurotecnología con el propósito de hacer que los implantes de BCI y la tecnología ponible (wearable) sean seguros y eficaces para el uso diario. Emotiv fue la primera en introducir unos auriculares de EEG inalámbricos en 2011.
Más recientemente, en 2017, Rodrigo Hübner Mendes, una persona cuadrastéjica, se convirtió en la primera persona en conducir un automóvil de F1 utilizando únicamente sus ondas cerebrales, gracias a las tecnologías de BCI y a unos auriculares de EEG de Emotiv.
Neuralink, del empresario Elon Musk, es una empresa centrada en crear dispositivos de BCI que se puedan implantar en el cerebro humano. En 2024, un participante llamado Alex controló con éxito un cursor y jugó un videojuego con sus ondas cerebrales.
Facebook también anunció en 2017 que estaba construyendo una BCI. La interfaz cerebro-computadora de Facebook tiene como objetivo permitir a los usuarios escribir utilizando únicamente sus ondas cerebrales a través de interfaces cerebro-computadora no invasivas.
¿Quién inventó las interfaces cerebro-computadora?
El profesor de UCLA Jacques Vidal acuñó el término
Arriba: Una mujer controla un dron teledirigido con Emotiv Insight.
Definición de Interfaz Cerebro-Computadora
¿Qué significa BCI? Una BCI (interfaz cerebro-computadora) es una tecnología que envía y recibe señales entre el cerebro y un dispositivo externo. Las interfaces cerebro-computadora también se denominan interfaces cerebro-máquina. Las BCI recopilan e interpretan señales cerebrales y las transmiten a una máquina conectada que emite comandos asociados con las señales recibidas.
Una definición simplificada de BCI podría describir la tecnología como un enlace de comunicación entre el cerebro y un dispositivo externo.
BCI pasiva frente a BCI activa
Las BCI pueden ser pasivas o activas. Una BCI pasiva simplemente interpreta las señales cerebrales para ofrecer información sobre el estado cognitivo de un individuo. Por ejemplo, puede detectar el estado emocional de un usuario durante un estudio de investigación de mercado o un programa de capacitación.
Arriba: Nathalie Labrégère, nacida con una discapacidad motora cerebral, utiliza una BCI activa y un auricular Epoc X para controlar un brazo robótico exoesquelético en el relevo de la antorcha de los Juegos Paralímpicos de 2024. Más información
Una BCI activa requiere que los usuarios modulen activamente sus señales cerebrales para interactuar con un dispositivo externo. Por ejemplo, un usuario puede imaginar que mueve el brazo, lo que hace que un brazo robótico se mueva de manera similar.
¿Cómo funciona una BCI?
Nuestro cerebro está lleno de células llamadas neuronas. Cada vez que pensamos, nos movemos, sentimos o recordamos algo, nuestras neuronas están trabajando. Las señales bioquímicas y eléctricas llevan a cabo ese trabajo. Los científicos pueden detectar esas señales e interpretar lo que significan utilizando la tecnología de electroencefalografía (EEG). El EEG puede leer señales del cerebro humano y enviarlas a amplificadores. Las señales amplificadas son luego interpretadas por un programa informático de BCI, que utiliza las señales para controlar un dispositivo.
Adquisición de Señales
ECoG, LFP, EEG, SU, otros
Procesamiento de Señales
Autorregresivo, Transformada de Fourier, Filtros Espaciales Comunes, Filtro Laplaciano, Wavelets (ondículas), otros
Ejemplos de Dispositivos Efectores
Teclados virtuales
Cursores
Sillas de ruedas
Drones
Juguetes
Videojuegos
Internet de las cosas (IoT)
Brazos robóticos
¿Qué es una BCI?
A una BCI también se le puede llamar interfaz cerebro-máquina, interfaz de control neural, interfaz mente-máquina o interfaz neural directa. Una BCI permite la comunicación directa entre el cerebro y un dispositivo externo, a menudo para controlar su actividad. Las BCI leen señales del cerebro y utilizan algoritmos de aprendizaje automático para traducir las señales en una acción externa.
La cofundadora y directora ejecutiva de Emotiv, Tan Le, explica las soluciones y la tecnología de BCI en esta charla TED de 2010:
BCI y EEG
Las BCI basadas en EEG se caracterizan por la técnica de utilizar electrodos de EEG no invasivos para medir la actividad cerebral y traducir las señales cerebrales registradas en comandos.
Las BCI detectan cambios en la actividad cerebral medidos a través de un EEG. Luego, las tecnologías de BCI transmiten estas señales a algoritmos de aprendizaje automático. Los algoritmos de aprendizaje automático se han entrenado para captar la actividad cerebral de EEG asociada con ciertas emociones, acciones y expresiones. Cuando los algoritmos identifican la actividad cerebral de EEG coincidente, la BCI puede transmitir comandos externos para controlar un dispositivo (como el cursor de una computadora, un brazo robótico o una silla de ruedas).
Los dispositivos han sido programados para interpretar y ejecutar estos comandos, ya sea controlando un objeto físico o una interfaz digital. Un sujeto que lleva un dispositivo de EEG puede pensar “moverse a la izquierda” y el cursor se moverá a la izquierda; ese es un ejemplo de una acción externa realizada en una interfaz digital.
¿Para qué se utiliza una BCI?
Investigación de Interfaces Cerebro-Computadora
La investigación del BCI (también llamada investigación de interfaces cerebro-máquina) representa un campo en rápido crecimiento. Los investigadores académicos han estudiado si los usuarios de BCI pueden interactuar directamente con el software de la computadora únicamente a través de la actividad cerebral. Un estudio probó un sistema BCI en su capacidad para detectar y clasificar la actividad cerebral con sus acciones mentales asociadas. Los resultados revelaron que el sistema podía realizar con éxito todas las acciones mentales y mejoró con datos de entrenamiento adicionales.
Debido a su capacidad para manipular dispositivos externos mediante el uso de la actividad cerebral, una gran parte de la investigación de la interfaz cerebro-computadora se centra en el control remoto. Los investigadores de BCI también han utilizado robots humanoides controlados por dispositivos BCI para manipular un entorno remoto. La BCI permite al usuario controlar cómodamente al robot en el entorno remoto. El usuario humano recibe información del robot, lo que le ayuda a sentir una inmersión total en el entorno remoto. Esto podría ser útil en diversos casos de uso de BCI, incluidos operativos militares, cirugías médicas, gestión de desastres o misiones de búsqueda y rescate.
Los investigadores también están utilizando BCI para comprender qué hacen las redes neuronales en tiempo real. La mayoría de los sistemas de tejidos neuronales se comprenden a nivel de neurona individual o se filosofan a nivel cognitivo. La BCI se está utilizando para estudiar cómo responden los sistemas de tejidos específicos a la estimulación eléctrica y qué podría significar eso a nivel cognitivo.
***Descargo de responsabilidad – Los productos de Emotiv están destinados a ser utilizados únicamente para aplicaciones de investigación y uso personal. Nuestros productos no se venden como dispositivos médicos, según se define en la directiva de la UE 93/42/EEC. Nuestros productos no están diseñados ni destinados a ser utilizados para el diagnóstico o tratamiento de enfermedades.
Interfaces Cerebro-Computadora en la Rehabilitación Neurológica
Las interfaces cerebro-computadora pueden ayudar a las personas que no pueden usar sus extremidades, que requieren dispositivos de asistencia o que no pueden hablar. El uso de interfaces cerebro-computadora en la rehabilitación neurológica (el proceso asistido por un médico que tiene como objetivo ayudar a las personas con trastornos, lesiones o enfermedades del sistema nervioso) puede ayudar a mejorar la capacidad de una persona para desenvolverse en las experiencias del día a día. Las BCI se utilizan a menudo para la rehabilitación después de un derrame cerebral o una lesión. En el futuro, es posible que veamos productos médicos de BCI utilizados en cirugías u otras operaciones médicas.
La BCI permite a los sujetos con discapacidades motoras utilizar su actividad cerebral para controlar objetos en su entorno y comunicarse. Las interfaces cerebro-computadora que utilizan señales de EEG pueden ayudarles a controlar una prótesis o una interfaz informática.
Videojuegos con la Interfaz Cerebro-Computadora
El software de BCI puede “traducir” comandos mentales a partir de datos de EEG en comandos en un videojuego. En los videojuegos con la interfaz cerebro-computadora, los sujetos usan auriculares de EEG mientras juegan videojuegos de realidad virtual diseñados para controlar objetos virtuales. En los videojuegos con BCI, en lugar de usar un controlador de juego tradicional, el sujeto utiliza comandos mentales para habilitar acciones basadas en el movimiento en el juego, como “empujar”, “jalar” o “saltar”. La BCI procesa los comandos mentales del EEG y activa la acción correspondiente en el juego de realidad virtual (realidad virtual con interfaz neural directa).
EMOTIV EPOC debutó como controlador de videojuegos en 2011. Aunque se adelantó a su tiempo, los avances en hardware, software de EEG e inteligencia artificial hacen que jugar videojuegos con el cerebro sea más fácil que nunca.
ANTES: Jugando a Spirit Mountain con las manos libres con EPOC+ en 2011. (Fuente) Spirit Mountain se desarrolló desde cero para juegos con BCI. |
AHORA: Jugando a Elden Ring con las manos libres con Epoc X en 2024. (Fuente) Elden Ring fue desarrollado para PC y consolas. Se desarrolló un controlador de BCI personalizado utilizando la API Cortex, lo que permite jugar con las manos libres. |
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¡Comparte tus proyectos de BCI con nosotros! Etiqueta a #EMOTIV en las redes sociales o envía un correo electrónico a hello@emotiv.com.
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¿Cómo pueden cambiar nuestras vidas las interfaces cerebro-computadora?
Las BCI representan posibilidades de cambiar vidas para sujetos con discapacidades motoras, porque les permiten realizar acciones físicas que de otra manera no podrían realizar. La BCI traduce las señales cerebrales en resultados de comandos utilizando algoritmos de inteligencia artificial. Estos comandos se pueden utilizar para controlar sillas de ruedas, prótesis u otras tecnologías de asistencia.
La tecnología BCI tiene el potencial de facilitar las tareas cotidianas para personas de todos los niveles de capacidad. Por ejemplo, las BCI pueden eliminar la necesidad de escribir o dar comandos de voz: los sujetos podrían emitir comandos de navegación y entrada a una computadora a través de la actividad cerebral.
Problemas Éticos de la Interfaz Cerebro-Computadora
Con las posibilidades de la tecnología BCI para cambiar vidas, también surgen implicaciones éticas. A medida que crece el campo de la investigación de la interfaz cerebro-computadora y la tecnología en las aplicaciones de la interfaz cerebro-computadora sigue mejorando, se han planteado una serie de problemas éticos relacionados con la interfaz cerebro-computadora.
Problemas de Seguridad de la BCI
Una BCI es una aplicación de software y, al igual que cualquier software que envíe información a un dispositivo externo, los datos transmitidos se pueden extraer con fines delictivos. La seguridad es especialmente crítica en la tecnología BCI porque la BCI captura señales directamente del sistema nervioso del sujeto. Si bien actualmente la BCI no puede extraer las intenciones de un usuario, sus pensamientos privados ni lo que está leyendo o viendo, la combinación de datos de la BCI con estímulos específicos puede hacer que esto sea posible algún día. La BCI se podría utilizar para determinar el estado de salud de un usuario o su familiaridad con ciertos eventos, lo que presenta un riesgo significativo para la privacidad.
Problemas de Privacidad de la BCI
Del mismo modo, la privacidad es una cuestión importante en la ética de la BCI, ya que las señales neuronales capturadas se pueden utilizar para obtener acceso a la información privada de un usuario. Los especialistas en ética han planteado inquietudes sobre cómo se almacenan y protegen los datos de la BCI. Por ejemplo, ¿los datos de la BCI deben tratarse como datos médicos o comerciales? ¿Se deben anonimizar los datos de la BCI? ¿Cómo saben los usuarios si sus datos de BCI se han utilizado con fines comerciales? Si bien gran parte de la discusión en torno a los problemas éticos de la interfaz cerebro-computadora todavía se está definiendo, los problemas de privacidad y seguridad siguen siendo de suma preocupación.
Conoce cómo Emotiv mantiene seguros tus datos cerebrales.
Casos de Uso de la BCI
Estos son algunos de los ejemplos más comunes de interfaces cerebro-computadora que se utilizan en la actualidad:
Neurociencia
Militar
Medicina
Rescate/Gestión de Desastres
Seguridad
Educación
Rehabilitación
Breve historia de la BCI
El punto más temprano en la historia de la BCI se puede atribuir al fisiólogo y psiquiatra alemán Hans Berger. Berger inventó el electroencefalograma, un dispositivo que registra señales de EEG. Se le atribuye el mérito de haber registrado las primeras ondas cerebrales de EEG humano en 1924.
El experimento de BCI más antiguo publicado consistió en utilizar un EEG para mover un cursor en una pantalla. Este experimento de 1977 fue el primer uso exitoso registrado de una BCI en un laboratorio.
En un monumental experimento de 1988 realizado por Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov y Liljana Bozinovska se utilizó la BCI y el EEG para controlar un robot. El sujeto dirigió al robot para que siguiera una línea en el suelo enviando señales cerebrales desde una máquina de EEG a un software de BCI conectado al robot. Este experimento fue el primero en controlar con éxito un objeto físico utilizando una máquina de EEG.
Desde entonces, se han formado varias empresas de neurotecnología con el propósito de hacer que los implantes de BCI y la tecnología ponible (wearable) sean seguros y eficaces para el uso diario. Emotiv fue la primera en introducir unos auriculares de EEG inalámbricos en 2011.
Más recientemente, en 2017, Rodrigo Hübner Mendes, una persona cuadrastéjica, se convirtió en la primera persona en conducir un automóvil de F1 utilizando únicamente sus ondas cerebrales, gracias a las tecnologías de BCI y a unos auriculares de EEG de Emotiv.
Neuralink, del empresario Elon Musk, es una empresa centrada en crear dispositivos de BCI que se puedan implantar en el cerebro humano. En 2024, un participante llamado Alex controló con éxito un cursor y jugó un videojuego con sus ondas cerebrales.
Facebook también anunció en 2017 que estaba construyendo una BCI. La interfaz cerebro-computadora de Facebook tiene como objetivo permitir a los usuarios escribir utilizando únicamente sus ondas cerebrales a través de interfaces cerebro-computadora no invasivas.
¿Quién inventó las interfaces cerebro-computadora?
El profesor de UCLA Jacques Vidal acuñó el término
Arriba: Una mujer controla un dron teledirigido con Emotiv Insight.
Definición de Interfaz Cerebro-Computadora
¿Qué significa BCI? Una BCI (interfaz cerebro-computadora) es una tecnología que envía y recibe señales entre el cerebro y un dispositivo externo. Las interfaces cerebro-computadora también se denominan interfaces cerebro-máquina. Las BCI recopilan e interpretan señales cerebrales y las transmiten a una máquina conectada que emite comandos asociados con las señales recibidas.
Una definición simplificada de BCI podría describir la tecnología como un enlace de comunicación entre el cerebro y un dispositivo externo.
BCI pasiva frente a BCI activa
Las BCI pueden ser pasivas o activas. Una BCI pasiva simplemente interpreta las señales cerebrales para ofrecer información sobre el estado cognitivo de un individuo. Por ejemplo, puede detectar el estado emocional de un usuario durante un estudio de investigación de mercado o un programa de capacitación.
Arriba: Nathalie Labrégère, nacida con una discapacidad motora cerebral, utiliza una BCI activa y un auricular Epoc X para controlar un brazo robótico exoesquelético en el relevo de la antorcha de los Juegos Paralímpicos de 2024. Más información
Una BCI activa requiere que los usuarios modulen activamente sus señales cerebrales para interactuar con un dispositivo externo. Por ejemplo, un usuario puede imaginar que mueve el brazo, lo que hace que un brazo robótico se mueva de manera similar.
¿Cómo funciona una BCI?
Nuestro cerebro está lleno de células llamadas neuronas. Cada vez que pensamos, nos movemos, sentimos o recordamos algo, nuestras neuronas están trabajando. Las señales bioquímicas y eléctricas llevan a cabo ese trabajo. Los científicos pueden detectar esas señales e interpretar lo que significan utilizando la tecnología de electroencefalografía (EEG). El EEG puede leer señales del cerebro humano y enviarlas a amplificadores. Las señales amplificadas son luego interpretadas por un programa informático de BCI, que utiliza las señales para controlar un dispositivo.
Adquisición de Señales
ECoG, LFP, EEG, SU, otros
Procesamiento de Señales
Autorregresivo, Transformada de Fourier, Filtros Espaciales Comunes, Filtro Laplaciano, Wavelets (ondículas), otros
Ejemplos de Dispositivos Efectores
Teclados virtuales
Cursores
Sillas de ruedas
Drones
Juguetes
Videojuegos
Internet de las cosas (IoT)
Brazos robóticos
¿Qué es una BCI?
A una BCI también se le puede llamar interfaz cerebro-máquina, interfaz de control neural, interfaz mente-máquina o interfaz neural directa. Una BCI permite la comunicación directa entre el cerebro y un dispositivo externo, a menudo para controlar su actividad. Las BCI leen señales del cerebro y utilizan algoritmos de aprendizaje automático para traducir las señales en una acción externa.
La cofundadora y directora ejecutiva de Emotiv, Tan Le, explica las soluciones y la tecnología de BCI en esta charla TED de 2010:
BCI y EEG
Las BCI basadas en EEG se caracterizan por la técnica de utilizar electrodos de EEG no invasivos para medir la actividad cerebral y traducir las señales cerebrales registradas en comandos.
Las BCI detectan cambios en la actividad cerebral medidos a través de un EEG. Luego, las tecnologías de BCI transmiten estas señales a algoritmos de aprendizaje automático. Los algoritmos de aprendizaje automático se han entrenado para captar la actividad cerebral de EEG asociada con ciertas emociones, acciones y expresiones. Cuando los algoritmos identifican la actividad cerebral de EEG coincidente, la BCI puede transmitir comandos externos para controlar un dispositivo (como el cursor de una computadora, un brazo robótico o una silla de ruedas).
Los dispositivos han sido programados para interpretar y ejecutar estos comandos, ya sea controlando un objeto físico o una interfaz digital. Un sujeto que lleva un dispositivo de EEG puede pensar “moverse a la izquierda” y el cursor se moverá a la izquierda; ese es un ejemplo de una acción externa realizada en una interfaz digital.
¿Para qué se utiliza una BCI?
Investigación de Interfaces Cerebro-Computadora
La investigación del BCI (también llamada investigación de interfaces cerebro-máquina) representa un campo en rápido crecimiento. Los investigadores académicos han estudiado si los usuarios de BCI pueden interactuar directamente con el software de la computadora únicamente a través de la actividad cerebral. Un estudio probó un sistema BCI en su capacidad para detectar y clasificar la actividad cerebral con sus acciones mentales asociadas. Los resultados revelaron que el sistema podía realizar con éxito todas las acciones mentales y mejoró con datos de entrenamiento adicionales.
Debido a su capacidad para manipular dispositivos externos mediante el uso de la actividad cerebral, una gran parte de la investigación de la interfaz cerebro-computadora se centra en el control remoto. Los investigadores de BCI también han utilizado robots humanoides controlados por dispositivos BCI para manipular un entorno remoto. La BCI permite al usuario controlar cómodamente al robot en el entorno remoto. El usuario humano recibe información del robot, lo que le ayuda a sentir una inmersión total en el entorno remoto. Esto podría ser útil en diversos casos de uso de BCI, incluidos operativos militares, cirugías médicas, gestión de desastres o misiones de búsqueda y rescate.
Los investigadores también están utilizando BCI para comprender qué hacen las redes neuronales en tiempo real. La mayoría de los sistemas de tejidos neuronales se comprenden a nivel de neurona individual o se filosofan a nivel cognitivo. La BCI se está utilizando para estudiar cómo responden los sistemas de tejidos específicos a la estimulación eléctrica y qué podría significar eso a nivel cognitivo.
***Descargo de responsabilidad – Los productos de Emotiv están destinados a ser utilizados únicamente para aplicaciones de investigación y uso personal. Nuestros productos no se venden como dispositivos médicos, según se define en la directiva de la UE 93/42/EEC. Nuestros productos no están diseñados ni destinados a ser utilizados para el diagnóstico o tratamiento de enfermedades.
Interfaces Cerebro-Computadora en la Rehabilitación Neurológica
Las interfaces cerebro-computadora pueden ayudar a las personas que no pueden usar sus extremidades, que requieren dispositivos de asistencia o que no pueden hablar. El uso de interfaces cerebro-computadora en la rehabilitación neurológica (el proceso asistido por un médico que tiene como objetivo ayudar a las personas con trastornos, lesiones o enfermedades del sistema nervioso) puede ayudar a mejorar la capacidad de una persona para desenvolverse en las experiencias del día a día. Las BCI se utilizan a menudo para la rehabilitación después de un derrame cerebral o una lesión. En el futuro, es posible que veamos productos médicos de BCI utilizados en cirugías u otras operaciones médicas.
La BCI permite a los sujetos con discapacidades motoras utilizar su actividad cerebral para controlar objetos en su entorno y comunicarse. Las interfaces cerebro-computadora que utilizan señales de EEG pueden ayudarles a controlar una prótesis o una interfaz informática.
Videojuegos con la Interfaz Cerebro-Computadora
El software de BCI puede “traducir” comandos mentales a partir de datos de EEG en comandos en un videojuego. En los videojuegos con la interfaz cerebro-computadora, los sujetos usan auriculares de EEG mientras juegan videojuegos de realidad virtual diseñados para controlar objetos virtuales. En los videojuegos con BCI, en lugar de usar un controlador de juego tradicional, el sujeto utiliza comandos mentales para habilitar acciones basadas en el movimiento en el juego, como “empujar”, “jalar” o “saltar”. La BCI procesa los comandos mentales del EEG y activa la acción correspondiente en el juego de realidad virtual (realidad virtual con interfaz neural directa).
EMOTIV EPOC debutó como controlador de videojuegos en 2011. Aunque se adelantó a su tiempo, los avances en hardware, software de EEG e inteligencia artificial hacen que jugar videojuegos con el cerebro sea más fácil que nunca.
ANTES: Jugando a Spirit Mountain con las manos libres con EPOC+ en 2011. (Fuente) Spirit Mountain se desarrolló desde cero para juegos con BCI. |
AHORA: Jugando a Elden Ring con las manos libres con Epoc X en 2024. (Fuente) Elden Ring fue desarrollado para PC y consolas. Se desarrolló un controlador de BCI personalizado utilizando la API Cortex, lo que permite jugar con las manos libres. |
Descargar el software EmotivBCI
Desarrollar videojuegos para BCI
¡Comparte tus proyectos de BCI con nosotros! Etiqueta a #EMOTIV en las redes sociales o envía un correo electrónico a hello@emotiv.com.
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¿Cómo pueden cambiar nuestras vidas las interfaces cerebro-computadora?
Las BCI representan posibilidades de cambiar vidas para sujetos con discapacidades motoras, porque les permiten realizar acciones físicas que de otra manera no podrían realizar. La BCI traduce las señales cerebrales en resultados de comandos utilizando algoritmos de inteligencia artificial. Estos comandos se pueden utilizar para controlar sillas de ruedas, prótesis u otras tecnologías de asistencia.
La tecnología BCI tiene el potencial de facilitar las tareas cotidianas para personas de todos los niveles de capacidad. Por ejemplo, las BCI pueden eliminar la necesidad de escribir o dar comandos de voz: los sujetos podrían emitir comandos de navegación y entrada a una computadora a través de la actividad cerebral.
Problemas Éticos de la Interfaz Cerebro-Computadora
Con las posibilidades de la tecnología BCI para cambiar vidas, también surgen implicaciones éticas. A medida que crece el campo de la investigación de la interfaz cerebro-computadora y la tecnología en las aplicaciones de la interfaz cerebro-computadora sigue mejorando, se han planteado una serie de problemas éticos relacionados con la interfaz cerebro-computadora.
Problemas de Seguridad de la BCI
Una BCI es una aplicación de software y, al igual que cualquier software que envíe información a un dispositivo externo, los datos transmitidos se pueden extraer con fines delictivos. La seguridad es especialmente crítica en la tecnología BCI porque la BCI captura señales directamente del sistema nervioso del sujeto. Si bien actualmente la BCI no puede extraer las intenciones de un usuario, sus pensamientos privados ni lo que está leyendo o viendo, la combinación de datos de la BCI con estímulos específicos puede hacer que esto sea posible algún día. La BCI se podría utilizar para determinar el estado de salud de un usuario o su familiaridad con ciertos eventos, lo que presenta un riesgo significativo para la privacidad.
Problemas de Privacidad de la BCI
Del mismo modo, la privacidad es una cuestión importante en la ética de la BCI, ya que las señales neuronales capturadas se pueden utilizar para obtener acceso a la información privada de un usuario. Los especialistas en ética han planteado inquietudes sobre cómo se almacenan y protegen los datos de la BCI. Por ejemplo, ¿los datos de la BCI deben tratarse como datos médicos o comerciales? ¿Se deben anonimizar los datos de la BCI? ¿Cómo saben los usuarios si sus datos de BCI se han utilizado con fines comerciales? Si bien gran parte de la discusión en torno a los problemas éticos de la interfaz cerebro-computadora todavía se está definiendo, los problemas de privacidad y seguridad siguen siendo de suma preocupación.
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Casos de Uso de la BCI
Estos son algunos de los ejemplos más comunes de interfaces cerebro-computadora que se utilizan en la actualidad:
Neurociencia
Militar
Medicina
Rescate/Gestión de Desastres
Seguridad
Educación
Rehabilitación
Breve historia de la BCI
El punto más temprano en la historia de la BCI se puede atribuir al fisiólogo y psiquiatra alemán Hans Berger. Berger inventó el electroencefalograma, un dispositivo que registra señales de EEG. Se le atribuye el mérito de haber registrado las primeras ondas cerebrales de EEG humano en 1924.
El experimento de BCI más antiguo publicado consistió en utilizar un EEG para mover un cursor en una pantalla. Este experimento de 1977 fue el primer uso exitoso registrado de una BCI en un laboratorio.
En un monumental experimento de 1988 realizado por Stevo Bozinovski, Mihail Sestakov y Liljana Bozinovska se utilizó la BCI y el EEG para controlar un robot. El sujeto dirigió al robot para que siguiera una línea en el suelo enviando señales cerebrales desde una máquina de EEG a un software de BCI conectado al robot. Este experimento fue el primero en controlar con éxito un objeto físico utilizando una máquina de EEG.
Desde entonces, se han formado varias empresas de neurotecnología con el propósito de hacer que los implantes de BCI y la tecnología ponible (wearable) sean seguros y eficaces para el uso diario. Emotiv fue la primera en introducir unos auriculares de EEG inalámbricos en 2011.
Más recientemente, en 2017, Rodrigo Hübner Mendes, una persona cuadrastéjica, se convirtió en la primera persona en conducir un automóvil de F1 utilizando únicamente sus ondas cerebrales, gracias a las tecnologías de BCI y a unos auriculares de EEG de Emotiv.
Neuralink, del empresario Elon Musk, es una empresa centrada en crear dispositivos de BCI que se puedan implantar en el cerebro humano. En 2024, un participante llamado Alex controló con éxito un cursor y jugó un videojuego con sus ondas cerebrales.
Facebook también anunció en 2017 que estaba construyendo una BCI. La interfaz cerebro-computadora de Facebook tiene como objetivo permitir a los usuarios escribir utilizando únicamente sus ondas cerebrales a través de interfaces cerebro-computadora no invasivas.
¿Quién inventó las interfaces cerebro-computadora?
El profesor de UCLA Jacques Vidal acuñó el término
