Automatizacion Humana

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M.Sc. Ing. Avid Roman GonzalezAUTOMATIZACION HUMANA

III Congreso Internacional de Ingenieria CIP Cusco18/08/2011Cusco, Per

CONTENIDOINTRODUCCIONEL ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG)SISTEMA INTERNACIONAL DE POSICIONAMIENTO DE ELECTRODOS 10/20LAS INTERFACES CEREBRO-COMPUTADORCONTROL DE UNA SILLA DE RUEDAS CON BCICONLUSIONESM.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez

INTRODUCCIONExiste muchas personas en todo el mundo que sufren de una prdida severa de la funcin motora.Aplicacin en: Multimedia (video juegos, realidad virtual), Pilotaje de Robots, etc.Diferentes opciones: MRI, ECoG, EEG, fMRI, SPECT, CT.

M.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez


EL ELECTROENCEFALOGRAMA (EEG)RITMO DELTA:Frecuencia (4 - Hz).

RITMO TETHA:Frecuencia (4-8 Hz).

RITMO ALFA O MU:Frecuencia (8-13 Hz).

RITMO BETA:Frecuencia (13-25 + Hz)

SISTEMA INTERNACIONAL DE POSICIONAMIENTO DE ELECTRODOS 10/20



LAS INTERFACESCEREBRO - COMPUTADOREs un sistema que otorga una nueva va de comunicacin no muscular entre el cerebro de una persona y una computadora.


DIAGRAMA DE BLOQUES GENERAL DE UN BCI

Adquisicin de la Seal EEGPre-ProcesamientoExtraccin de CaractersticasClasificacinRetroalimentacin VisualAplicacinM.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez

ADQUISICION DE DATOSSe utiliza electrodos Ag/AgCl.Amplificador de seal.Se puede realizar un filtrado de la seal en tiempo de adquisicin.Medir impedancia de los electrodos que debe ser menor a 5 K ohmios.Para la fijacin de los electrodos se utiliza gel y pasta conductora.

EXTRACCION DE CARACTERISTICASEs probablemente el paso ms critico en el procesado de seal EEG



Existen muchos mtodos de extraccin de caractersticas.

Parmetros Adaptativos Autoregresivos.

Promedio de la Transformada de Fourier.

Promedio de la Seal en el Dominio del Tiempo.

Anlisis de Componentes Independientes.

etc.M.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez

CLASIFICACIONEs la tarea final del procesado.Existen diferentes mtodos de clasificacin.

Anlisis Discriminante Lineal LDARed NeuronalSVMetc.

TIPOS DE BCIAnalizan la actividad voluntaria del cerebro.Conserva en todo momento un enlace de comunicacin con el sistema.El sistema analiza de manera continua las seales y clasifica peridicamente el estado mental.La actividad cerebral espontanea produce los siguientes tipos de seales: SCPSS, Actividad oscilatoria sensorimotriz, Seales EEG espontaneas.

INTERFACES ASINCRONASM.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez

Analiza las seales EEG de potenciales evocados por los estmulos recibidos por el usuario de parte del sistema.El sistema es el que realiza la tarea de comunicacin, el usuario simplemente reacciona o no a una serie de estmulos.Los principales tipos de seales que se utilizan en estas interfaces son: SSVER, ERP.

INTERFACES SINCRONASM.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez

Las seales de la actividad cerebral que se pueden medir, pueden ser seales a nivel del cuero cabelludo como el electroencefalograma (EEG), puede ser a nivel de la corteza como el electrocorticograma (ECoG) o con la necesidad de implantar electrodos en el cerebro.

En los mtodos invasivos, cuando un electrodo se conecta directamente a una neurona, este mide su actividad elctrica post-sinptica y/o los potenciales emitidos sobre su axn.INTERFACES INVASIVAS O NO-INVASIVAS


BCI DELETREADOR P300

Es una interface de comunicacin no invasiva basado en los potenciales evocados relacionados a eventos ERPs.Permite al usuario de escribir un texto en el computador.Esta basado en un paradigma que consiste en presentar estmulos en forma de iluminaciones de cada rengln o columna.La tarea del usuario consiste en prestar atencin en el carcter que desea seleccionar y que cuente las veces que es afectada por una iluminacin. Las iluminaciones se realizan de una manera aleatoria y repitindose varias veces por cada carcter.



CONTROL DE SILLA DE RUEDAS CON BCISon varios los equipos de investigacin que trabajan en desarrollar y mejorar este sistema. Uno de los ltimos trabajos en cuanto a control de silla de ruedas con seales EEG fue presentado por Toyota en junio del 2009. Analiza la seal cada 125 milisegundos.El anlisis de las ondas son mostradas en tiempo real en la pantalla.Retroalimentacin visual. Movimiento en la mejilla para frenar.




CONCLUSIONESSe ha tratado de presentar el trabajo que realizan los distintos grupos de investigacin que estudian las interfaces cerebro-computador o BCI.

No solo para personas que sufren de una perdida severa de su capacidad motriz, hoy en da tambin estn involucradas las personas que gozan de buena salud y pueden utilizar este tipo de interfaces para realizar tareas complicadas o en entornos peligrosos.M.Sc. Ing. Avid Roman Gonzalez

Los aspectos mas importantes que se debe tener en cuenta para poder tener buenos resultados son: Una buena fijacin de los electrodos en el cuero cabelludo, impedancia menor a 5 K ohmios. Es necesario siempre una etapa de entrenamiento previo, aunque existen investigaciones que tratan de realizar la discriminacin de tareas sin entrenamiento.Los resultados obtenidos hasta el momento son muy alentadores, en algunos casos 93% de efectividad, pero aun es necesario seguir trabajando en mejoras, es necesario aumentar el numero de grados de libertad, una mejor definicin de estados, rapidez en la interpretacin.


MUCHAS GRACIAS POR VUESTRA [email protected]://www.avid-romangonzalez.com


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