Gracias a proyectos de gran repercusión como Neuralink de Elon Musk, las interfaces cerebro-computadora (BCI) han captado la atención mundial en los últimos años. Sin embargo, puede que le sorprenda saber que la tecnología BCI existe desde hace más de cuatro décadas y que no se necesita cirugía para crear sus propios proyectos "controlados con la mente".

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

Tanto si es usted un principiante como un profesional experimentado, el mundo de las BCI ofrece emocionantes oportunidades para la innovación y el descubrimiento. Aquí tiene una guía sobre dispositivos de interfaz cerebro-computadora para ayudarle a comprender y acceder a este fascinante mundo.

Entendiendo 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 permiten controlar dispositivos "con la mente". La misma tecnología que ayuda a comprender la función cerebral puede traducir las señales cerebrales en comandos para diversas tareas, como controlar el cursor de una computadora, mover extremidades protésicas y crear experiencias de juego interactivas. La tecnología BCI está ofreciendo una nueva esperanza a las personas que no pueden usar sus extremidades, además de a innovadores y aficionados con plena capacidad física de todo el mundo.

Dado que "BCI" se ha convertido en una palabra de moda de nuestra 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 frente a Diadema

En la actualidad existen dos tipos bien diferenciados de dispositivos de interfaz cerebro-computadora: los que se implantan en el cerebro y los que leen las señales cerebrales desde el cuero cabelludo (Fig. 1). Aquí se presentan las diferencias.

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

Intracraneal (Invasivo)

La electroencefalografía intracraneal (iEEG) implanta electrodos directamente en 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 ambas cosas. Sus usos incluyen, entre otros, la evaluación de crisis epilépticas [2], el tratamiento de enfermedades mentales [3], el bypass de parálisis, posibilitar el paso de pensamiento a texto o de pensamiento a habla (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 se conectan con el sistema nervioso central o periférico para restaurar las capacidades motoras y/o sensoriales perdidas en pacientes con parálisis o amputaciones" [6].

Figura 2. Casey Harrell, que padece ELA, vuelve a hablar gracias a un implante BCI a través del ensayo clínico BrainGate. (Crédito: UC Regents)

Intracraneal (Mínimamente invasivo)

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

Otro método se denomina electrocorticografía (ECoG), que requiere la colocación quirúrgica de electrodos debajo del cráneo, ya sea bajo 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 receptora transmisora implantable (IRTU) en el bolsillo subcutáneo. La IRTU se comunica con una unidad de telemetría receptora externa (ERTU), que retransmite las señales a una unidad de control de señales para controlar una computadora portátil o una tableta. B, BCI con un seguidor ocular para el control de la computadora. El seguimiento ocular se utiliza para mover el cursor y la BCI se utiliza para hacer clic. C, BCI sin seguimiento ocular para el control de la computadora. Un escáner de elementos resalta los elementos en secuencia y la BCI se utiliza para hacer clic en un elemento cuando está resaltado [7].

BCI No Invasiva (Diademas EEG)

 Figura 4. John participa en BCI4Kids, un programa que ayuda a niños con discapacidades a interactuar con su entorno mediante interfaces cerebro-computadora. Puede ver el trabajo artístico de John impulsado por el cerebro AQUÍ.

Los dispositivos BCI no invasivos utilizan electrodos para leer las señales eléctricas a través del cuero cabelludo de una persona. Este proceso se ha limitado tradicionalmente al ámbito del 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, existen docenas de diademas BCI no invasivas en el mercado, muchas de las cuales se han diseñado con un único propósito en mente, como la monitorización del sueño o de la concentración. Los precios pueden variar desde unos cientos de dólares hasta cientos de miles. Emotiv ofrece la gama más versátil y asequible de dispositivos BCI inalámbricos, que van de dos a 32 sensores, utilizados por neurocientíficos, estudiantes, educadores, innovadores, jugadores, aficionados y artistas de todo el mundo. 

Según una auditoría de artículos revisados por pares realizada en 2022 [10], Emotiv es el dispositivo EEG de consumo más utilizado (67.69 %) para la investigación científica. Los investigadores confían en Emotiv por su rendimiento validado científicamente, su asequibilidad en comparación con los equipos de laboratorio de EEG tradicionales y su versatilidad. La misma diadema Emotiv utilizada en el laboratorio de una universidad para realizar investigaciones pioneras sobre el cerebro humano se puede compartir con el departamento de música para una actuación de BCI, pasar al departamento de psicología para el aprendizaje práctico y compartirse con un club de estudiantes de BCI para realizar carreras de drones controlados por el cerebro. 

Dispositivos BCI Emotiv

En Emotiv disponemos de dispositivos BCI inalámbricos tanto para principiantes como para usuarios experimentados.

Arriba: Una silla de ruedas se controla utilizando Emotiv Flex como un 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 lleva un dispositivo BCI Emotiv Insight para controlar un dron. (Fuente)

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

Cómo Empezar con su Proyecto BCI

¿Cómo Utilizo BCI?

Necesita cinco elementos básicos para comenzar su proyecto BCI.

1. Un objetivo claro

2. Un dispositivo de adquisición de señales, como una diadema EEG de Emotiv

3. Software de procesamiento de señales, como EmotivBCI.

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

5. Acceso al dispositivo que desea controlar mediante SDK, placa Arduino, etc.

6. Un dispositivo para recibir comandos BCI

Elegir los Dispositivos BCI Adecuados

Seleccionar el dispositivo BCI adecuado es crucial para el éxito de su proyecto. He aquí algunas consideraciones clave:

Facilidad de Uso: Busque un dispositivo que sea fácil de manejar y configurar, especialmente si es principiante. Los dispositivos BCI de Emotiv se configuran en minutos con sensores secos, semi-secos y salinos.

1. Funcionalidad: Asegúrese de que el dispositivo ofrece las funciones y capacidades necesarias para su proyecto específico. Las diademas Emotiv captan todo el cerebro pero, como regla general, las BCI funcionan mejor con más sensores. Bajo esa lógica, Emotiv Flex utiliza hasta 32 sensores para un máximo escaneo cerebral, pero nuestros usuarios suelen encontrar Epoc X o Insight más que adecuados para sus proyectos de investigación y BCI. Los dispositivos portátiles cerebrales MN8, por su parte, son perfectos para el desarrollo de aplicaciones móviles BCI.

2. Colocación de los Sensores: Al seleccionar una diadema EEG, considere dónde están ubicados los sensores y cómo afecta eso a sus necesidades. Por ejemplo, algunos dispositivos BCI del mercado tienen un solo sensor o múltiples sensores situados únicamente en la parte posterior de la cabeza. 

3. Sensores Húmedos frente a Secos: Tenga en cuenta la comodidad y la calidad de la señal al seleccionar un dispositivo BCI, sobre todo si piensa llevarlo durante periodos prolongados. La solución salina es más cómoda que el gel, los sensores semi-secos son más fáciles de usar que los salinos, y los sensores secos son los más cómodos de utilizar. Compare la calidad de la señal de los dispositivos de Emotiv.

4. Compatibilidad: Elija un dispositivo que se integre bien con sus herramientas de software y hardware existentes. Si desea integrar BCI en un sistema existente (drones, Spotify, Internet de las cosas, etc.), asegúrese de disponer de acceso a SDK y API.

5. Soporte: Elija un dispositivo de una empresa que ofrezca un soporte sólido y disponga de una comunidad de usuarios comprometida. Emotiv ofrece una amplia Base de Conocimientos y soporte técnico.

6. Datos y Privacidad: Su privacidad neuronal importa. Por eso, desde el primer día, Emotiv ha diseñado su recopilación de datos de EEG pensando en la privacidad. Vea cómo Emotiv protege sus datos cerebrales.

Conclusión

Comenzar un proyecto BCI es un viaje emocionante que ofrece un inmenso potencial para la innovación y el impacto. Tanto si es un principiante como un profesional experimentado, Emotiv le proporciona las herramientas y el apoyo que necesita para tener éxito. Con el dispositivo BCI adecuado y una visión clara, puede abrir nuevas posibilidades.

Descubra hoy mismo los dispositivos y recursos BCI de Emotiv para empezar a trabajar en su proyecto BCI. Únase a la comunidad de innovadores e investigadores que están moldeando el 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, págs. 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 ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, n.º 1, págs. 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, pág. 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, pág. jnis-021296, feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.

9. R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” en Cambridge University Press eBooks, 2013, págs. 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, pág. 10385, oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.