Estudio de características frecuenciales de los potenciales de error para el control en continuo mediante interfaces cerebro-máquina

Omedes Llorente, Jason
Montesano del Campo, Luis (dir.)

Universidad de Zaragoza, EINA, 2013
Departamento de Informática e Ingeniería de Sistemas, Área de Lenguajes y Sistemas Informáticos

Máster Universitario en Ingeniería Biomédica

Resumen: El registro, análisis y procesado de las señales eléctricas generadas por el cerebro tiene aplicaciones en diversos ámbitos como la medicina, la rehabilitación o el entretenimiento. En los últimos años el campo de las interfaces cerebro-computador(BCI) ha experimentado grandes avances incluyendo el control multi-dimensional de dispositivos. En este contexto, desde la Universidad de Zaragoza se ha trabajado en la utilización de información relacionada con los errores para proporcionar información de retro-alimentación durante el uso de la BCI. En particular, se han utilizado los potenciales de error, un tipo de potencial evocado (ERP) que aparece cuando ocurre un evento no esperado. Las interfaces cerebro-computador, incluyendo aquellas basados en potenciales de error, utilizan información en el dominio del tiempo y requieren una fase de calibración previa al control de un dispositivo. Esto implica una gran dificultad para el desarrollo de esta tecnología ya que la señal cerebral depende tanto del usuario, como del día o de la tarea a realizar. Aunque se ha demostrado que los potenciales de error son estables a lo largo del tiempo, trabajos recientes señalan que existen diferencias en la respuesta cerebral en función de la tarea a realizar, en función de la dificultad al evaluar la tarea. Otra dificultad asociada a este tipo de señales es la necesidad de tener un evento muy marcado en el tiempo, o trigger, para elicitar el potencial. Esto dificulta el uso de estos potenciales en situaciones de control realistas como por ejemplo un robot móvil. En este caso, no está claro cuándo el usuario va a percibir un error y si se va a generar el potencial de error correspondiente. Los objetivos de esta tesis de Máster son analizar la posibilidad de eliminar el trigger de este tipo de señales 1) estudiando un nuevo tipo de características en el dominio de la frecuencia y analizando si estas últimas son más robustas ante variaciones en la latencia de respuesta del potencial de error; y 2) evaluando la capacidad de estas características para proporcionar información de retro-alimentación durante el control en continuo de un dispositivo. Para ello, este trabajo se divide en tres partes: 1) Estudio y comparación de la generalización de las características temporales y frecuenciales de los potenciales de error cuando se hace transferencia entre tareas en protocolos con un marcador bien definido, es decir, acciones discretas. Refiriéndose con transferencia a entrenar un clasificador con las características extraídas de una tarea y emplearlo para reconocer eventos en una tarea distinta. 2) Diseño de un protocolo (en pantalla) para el estudio de los potenciales en continuo (acciones continuas donde no existe marcador del evento, o si lo existe no se conoce dónde está). Adquisición de datos de EEG con varios sujetos. Procesamiento de datos para analizar la presencia de potenciales de error y su detección en continuo. 3) Diseño de un protocolo experimental para el control en línea de un robot móvil mediante el uso de potenciales de error y su clasificación en continuo. Experimentación preliminar con varios sujetos y análisis de los resultados obtenidos.

Palabra(s) clave (del autor): brain computer interface ; control ; error potentials ; classification

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master