Gracias a proyectos de alto perfil como Neuralink de Elon Musk, las interfaces cerebro-computadora (BCI) han captado la atención mundial en los últimos años. Sin embargo, te sorprenderá saber que la tecnología BCI existe desde hace más de cuatro décadas y que no se necesita cirugía para crear tus propios proyectos "controlados por la mente".

Emotiv debutó en 2011, presentando su primer auricular EEG inalámbrico como un revolucionario dispositivo de juego BCI. Desde entonces, la tecnología ha avanzado significativamente junto con algoritmos de aprendizaje automático y sensores de ondas cerebrales mejorados. Hoy en día, los entusiastas de BCI todavía recurren a Emotiv para sus necesidades de proyectos de interfaz cerebro-computadora.

Ya seas un principiante o un profesional experimentado, el mundo de la BCI ofrece oportunidades emocionantes para la innovación y el descubrimiento. Aquí tienes una guía de dispositivos de interfaz cerebro-computadora para ayudarte a comprender y acceder a este fascinante mundo.

Comprendiendo la tecnología de interfaz cerebro-computadora

La tecnología de interfaz cerebro-computadora (BCI) permite la comunicación directa entre el cerebro y dispositivos externos. Técnicamente, cualquier dispositivo que lea señales cerebrales es una BCI. Más recientemente, el término se ha utilizado principalmente para describir las BCI que te permiten "controlar con la mente" dispositivos. La misma tecnología que ayuda a comprender la función cerebral puede traducir las señales cerebrales en comandos para diversas tareas, incluido el control del cursor de una computadora, el movimiento de extremidades protésicas y la creación de experiencias de juego interactivas. La tecnología BCI ofrece una nueva esperanza para quienes no pueden usar sus extremidades, además de innovadores y aficionados en todas partes.

Dado que "BCI" se ha convertido en una palabra de moda de la época, es importante distinguir entre los tipos de dispositivos de interfaz cerebro-computadora para disipar confusiones y que los consumidores e instituciones puedan elegir el dispositivo BCI adecuado para ellos.

Dispositivos BCI: Cirugía vs. Auriculares

Actualmente existen dos tipos distintos de dispositivos de interfaz cerebro-computadora; aquellos implantados en el cerebro y aquellos que leen las señales cerebrales desde el cuero cabelludo (Fig. 1). Aquí están las diferencias.

Figura 1. Clasificación de las tecnologías de adquisición de señales BCI. (a) es el diagrama de clasificación de la dimensión de la cirugía, que incluye tres niveles: no invasiva, mínimamente invasiva e invasiva. (b) muestra el diagrama de clasificación de la dimensión de detección, que incluye tres niveles: no implantación, intervención e implantación. [1]

Intracraneal (Invasiva)

La electroencefalografía intracraneal (iEEG) implanta electrodos directamente dentro de la cabeza de una persona. Esto permite a los médicos obtener una señal electrónica clara para la investigación, detección y tratamiento. Los implantes cerebrales pueden leer datos, estimular el cerebro o ambos. Los usos incluyen, entre otros, la evaluación de crisis epilépticas [2], el tratamiento de enfermedades mentales [3], la superación de la parálisis, la habilitación de transiciones de pensamiento a texto o pensamiento a voz (Fig. 2) e incluso la restauración de la visión [4][5]. 

La Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. define los dispositivos BCI implantados como "neuroprótesis que interactúan con el sistema nervioso central o periférico para restaurar capacidades motoras y/o sensoriales perdidas en pacientes con parálisis o amputación" [6].

Figura 2. Casey Harrell, quien padece ELA, habla de nuevo con la ayuda de un implante BCI a través del ensayo clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)

Intracraneal (Mínimamente invasiva)

Los investigadores han experimentado con métodos menos invasivos para leer información directa del cerebro. Un método es el endovascular (Fig. 3), que envía electrodos al cerebro a través de un stent por los vasos sanguíneos [7][8].

Otro método se llama electrocorticografía (ECoG), que requiere la colocación quirúrgica de electrodos debajo del cráneo, ya sea debajo de la duramadre (ECoG subdural) o fuera de la duramadre (ECoG epidural). El procedimiento es invasivo, pero menos que los implantes BCI tradicionales [9].

Figura 3. A, Esquema de la interfaz cerebro-computadora (BCI) totalmente implantada. Un dispositivo con electrodos se implanta en el vaso sanguíneo del seno sagital superior (recuadro) y se conecta a una unidad transmisora receptora implantable (IRTU) en el bolsillo subcutáneo. La IRTU se comunica con una unidad de telemetría receptora externa (ERTU), que transmite señales a una unidad de control de señales para controlar una computadora portátil o tableta. B, BCI con un rastreador ocular para control por computadora. El seguimiento ocular se utiliza para mover el cursor y la BCI se utiliza para hacer clic. C, BCI sin seguimiento ocular para control por computadora. Un escáner de elementos resalta elementos en secuencia y la BCI se utiliza para hacer clic en un elemento cuando está resaltado [7].

BCI No Invasiva (Auriculares EEG)

 Figura 4. John participa en BCI4Kids, un programa que ayuda a niños con discapacidades a interactuar con su entorno mediante interfaces cerebro-computadora. Puedes ver la obra de arte de John impulsada por su cerebro AQUÍ.

Los dispositivos BCI no invasivos utilizan electrodos para leer señales eléctricas a través del cuero cabelludo de una persona. Tradicionalmente, este proceso se ha limitado a un entorno de laboratorio, pero la aparición de dispositivos EEG inalámbricos de grado de investigación ha permitido lecturas precisas de ondas cerebrales en cualquier lugar (Fig. 4).

Actualmente, hay docenas de auriculares BCI no invasivos en el mercado, muchos de los cuales están diseñados con un solo propósito en mente, como el monitoreo del sueño o de la concentración. Los precios pueden variar desde unos pocos cientos de dólares hasta cientos de miles. Emotiv ofrece la gama más versátil y asequible de dispositivos BCI inalámbricos, que van desde dos sensores hasta 32, utilizados por neurocientíficos, estudiantes, educadores, innovadores, jugadores, aficionados y artistas en todo el mundo. 

Según una auditoría de 2022 de artículos revisados por pares [10], Emotiv es el dispositivo EEG de consumo más utilizado (67.69%) para la investigación científica. Los investigadores confían en Emotiv por su rendimiento científicamente validado, su asequibilidad en comparación con el equipo de laboratorio de EEG tradicional y su versatilidad. El mismo auricular Emotiv que se utiliza en un laboratorio universitario para realizar investigaciones revolucionarias sobre el cerebro humano se puede compartir con el departamento de música para una actuación de BCI, luego pasarse al departamento de psicología para un aprendizaje práctico y compartirse con un club de estudiantes de BCI para hacer carreras de drones impulsados por el cerebro. 

Dispositivos Emotiv BCI

En Emotiv, tenemos dispositivos BCI inalámbricos tanto para principiantes como para usuarios experimentados.

Arriba: Se controla una silla de ruedas utilizando Emotiv Flex como dispositivo BCI [11].

Arriba: Un estudiante utiliza Epoc X y una placa Arduino para controlar un brazo robótico. (Fuente: Matt Su)

Arriba: Un estudiante de la Universidad de Florida usa un dispositivo BCI Emotiv Insight para controlar un dron. (Fuente)

Figura 5. La jugadora de Twitch Perrikaryal utiliza con éxito un dispositivo portátil cerebral Emotiv MN8 de 2 canales para controlar una partida de Halo con BCI.

Cómo empezar con tu proyecto BCI

¿Cómo uso BCI?

Necesitas cinco elementos básicos para comenzar tu proyecto BCI.

1. Un objetivo claro

2. Un dispositivo de adquisición de señales, como un auricular EEG de Emotiv

3. Software de procesamiento de señales, como EmotivBCI.

4. Comandos BCI asignados (se requiere cierta experiencia en programación)

5. Acceso al dispositivo que deseas controlar a través de SDK, placa Arduino, etc.

6. Un dispositivo para recibir comandos BCI

Cómo elegir los dispositivos BCI adecuados

Seleccionar el dispositivo BCI adecuado es crucial para el éxito de tu proyecto. Aquí hay algunas consideraciones clave:

Facilidad de uso: Busca un dispositivo que sea amigable para el usuario y fácil de configurar, especialmente si eres principiante. Los dispositivos BCI de Emotiv se configuran en minutos con sensores secos, semisecos y de solución salina.

1. Funcionalidad: Asegúrate de que el dispositivo ofrezca las funciones y capacidades necesarias para tu proyecto específico. Los auriculares Emotiv detectan todo el cerebro pero, como regla general, la BCI funciona mejor con más sensores. Bajo esa lógica, Emotiv Flex utiliza hasta 32 sensores para una máxima detección cerebral, pero nuestros usuarios suelen encontrar que Epoc X o Insight son más que adecuados para sus proyectos e investigaciones de BCI. Los dispositivos portátiles para el cerebro MN8,  mientras tanto, son perfectos para el desarrollo de aplicaciones móviles BCI.

2. Colocación de sensores: Al seleccionar un auricular EEG, considera dónde están ubicados los sensores y cómo afecta eso a tus necesidades. Por ejemplo, algunos dispositivos BCI del mercado tienen solo un sensor o varios sensores ubicados únicamente en la parte posterior de la cabeza. 

3. Sensores húmedos vs. secos: Considera la comodidad y la calidad de la señal al seleccionar un dispositivo BCI, especialmente si tienes la intención de usarlo durante largos períodos de tiempo. La solución salina es más cómoda que el gel, los sensores semisecos son más fáciles de usar que la solución salina y los sensores secos son los más convenientes de usar. Compara la calidad de la señal de los dispositivos de Emotiv.

4. Compatibilidad: Elige un dispositivo que se integre bien con tu software y herramientas de hardware existentes. Si deseas integrar BCI en un sistema existente (drones, Spotify, Internet de las cosas, etc.), asegúrate de tener acceso a SDK o API.

5. Soporte: Elige un dispositivo de una empresa que ofrezca un soporte sólido y tenga una comunidad de usuarios comprometida. Emotiv ofrece una amplia base de conocimientos y soporte al cliente.

6. Datos y privacidad: Tu privacidad neural importa. Por eso, desde el primer día, Emotiv ha diseñado su recopilación de datos de EEG teniendo en cuenta la privacidad. Descubre cómo Emotiv protege tus datos cerebrales.

Conclusión

Iniciar un proyecto BCI es un viaje emocionante que ofrece un inmenso potencial para la innovación y el impacto. Ya seas un principiante o un profesional experimentado, Emotiv te proporciona las herramientas y el soporte que necesitas para tener éxito. Con el dispositivo BCI adecuado y una visión clara, puedes desbloquear nuevas posibilidades.

Descubre los dispositivos y recursos de BCI de Emotiv hoy mismo para comenzar a trabajar en tu proyecto BCI. Únete a la comunidad de innovadores e investigadores que están dando forma al futuro de la interacción humano-tecnología con la tecnología BCI.

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Referencias

1. Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, abr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Disponible en: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559

2. P. S. Reif, A. Strzelczyk y F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, abr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.

3. Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, 20 de mayo de 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing

4. Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameloriates compulsion,” Neuron, vol. 112, n.º 1, pp. 73-83.e4, ene. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.

5. “Neuralink en X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight.  Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (Anteriormente Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet

6. M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider y D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.

7. P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, n.º 3, p. 270, mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.

8. Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.

9. R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” en Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.

10. J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur y N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), dic. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.

11. D. Pawuś y S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, n.º 20, p. 10385, oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.