Interfaz cerebro computador basada en P300 para la comunicación alternativa: estudio de caso en dos adolescentes en situación de discapacidad motora

  • Eliana García-Cossio Escuela de Ingeniería de Antioquia, Universidad CES
  • Carlos Fernandez Universidad de Antioquia, Escuela de Ingeniería de Antioquia
  • Maria Eugenia Gaviria Sedes Ltda.
  • Catalina Palacio Sedes Ltda.
  • Liliana Alvarán Universidad CES
  • Róbinson Alberto Torres-Villa Escuela de Ingeniería de Antioquia, Universidad CES

Abstract

Las interfaces cerebro computador son sistemas que a partir del uso de las señales cerebrales hacen posible, que personas en situación de discapacidad motora severa, puedan controlar dispositivos externos, como: comunicadores, sillas de ruedas, entre otros. En este estudio piloto se describe cómo dos jóvenes con discapacidad motora, fueron entrenados para aprender a usar una Interfaz cerebro-computador (ICC) controlada por el potencial evocado P300 a partir de electoencefalografía (EEG), para la comunicación alternativa de modo verbal. Se hizo uso de una matriz de estimulación de 4x3 (filas - columnas) que contenía imágenes de jugadores de fútbol actuales. En primer lugar se realizaron unas pruebas de preparación que permitieron a los usuarios conocer el funcionamiento del sistema ICC. Seguido a esto se llevaron a cabo las pruebas reales que estaban conformadas por dos secciones: la sección de entrenamiento y la sección de pruebas de libre deletreo, en donde la persona podía seleccionar los íconos que deseara de la matriz a partir de uso de sus ondas de EEG. Los niveles promedio de porcentaje de acierto para cada uno de los usuarios en la prueba de libre deletreo fueron de 95% y 85%, respectivamente. El promedio de tiempo de elección de cada ícono fue de 36 segundos (1,67 letras por minuto).
|Abstract
= 16 veces | PDF (ESPAÑOL (ESPAÑA))
= 13 veces|

Downloads

Download data is not yet available.

References

M. A. Lebedev, M. A. Nicolellis. “Brain machine interfaces: past, present and future”. Trends Neurosci. Vol. 29. 2006. pp. 536-546.

N. Birbaumer, A. R. Murguialday, L. Cohen. “Brain computer interface in paralysis.” Current opinion in Neurology. Vol. 21. 2008. pp. 634-638.

N. Birbaumer, L. Cohen. “Brain computer interfaces (BCI): Communications and restoration of movement in paralysis.” Journal Physiology. Vol. 579. 2007. pp. 621-636.

E. A. Felton, J. A. Wilson, J. C. Williams, P. C Garell. “Electrocorticographycally controlled brain-computer interfaces using electrode implants.” J. Physiology. Vol. 106. 2007. pp. 495-500.

A. Caria, R. Veit, R. Sitaram. “Regulation of anterior insular cortex activity using real-time fMRI.” Neuroimage. Vol. 35. 2007. pp. 1416-1427.

R. Sitaram, H. Zhang, C. Guan. “Temporal classification of multichannel near-infrared spectroscopy signals of motor imagery for developing a brain-computer interface.” Neuroimagen. Vol. 34. 2007. pp. 1416-1427.

C. Arboleda, E. García, A. Posada, R. Torres. “Prototipo de interfaz cerebro-computador para facilitar la comunicación de personas en situación de discapacidad motora.” Revista EIA. Vol. 11. 2009. pp. 105-115.

J. Arcos. Validación estadística del prototipo de una interfaz cerebro-computador (BCI). Trabajo de Grado. Escuela de Ingeniería de Antioquia y Universidad CES. 2010. pp. 43-78.

L. A. Farwell, E. Donchin. “Talking off the top of your head: toward a mental prosthesis utilizaing eventrelated brain potentials.” Electroencephalogr. Clin. Neurophysiolo. Vol. 70. 1988. pp. 510-523.

T. W. Picton. “The P300 wave of the human eventrelated potencial.” J. Clin. Nurophysiol. Vol. 9. 1992. pp. 456-479.

J. Polich “P300 in clinical applications.” Electroencephalography: Basic Principles. Clinical Applications and Related Fields. E. Niedermeyer, F. Lopes da Silva and M. Revol (editors). Ed. Urban and Schwarzenberg. Baltimore (Munich). 1999. pp. 1073- 1091

G. Schalk, T. McFarland, N. Hinterberger, N. Birbaumer, J. Wolpaw. “BCI2000: a general purpose brain computer interface (BCI) system.” Transactions on Biomedical Engineering. Vol. 51. 2004. pp. 1034- 1043.

E. Niedermeyer, F. Lopes da Silva. Electroencefalography Basic Principles Clinical Applications and Related Fields. 5 ed. Ed. Lippincott Williams & Wilkins. Phildelphia, USA. 2005. pp. 139- 141.

G. Schalk. Toward a clinically practical brain computer interface. PhD. Thesis. Rensselaer Polytechnic Institute. New York. 2006. pp. 10-11.

D. Krusienski, E. Sellers, D. McFarland, T. Vaughan. “Toward enhanced P300 Speller performance.” Journal of Neuroscience Methods. Vol. 167. 2008. pp. 15-21.

A. Kübler, B. Korchoubey, J. Kaiser, J. Wolpaw, N. Birbaumer. “Brain computer communication: unlocking the locked-in.” Phychol. Bull. Vol. 127. 2001. pp. 358-375.

S. H. Patel, P. N. Azzam. “Characterization of N200 and P300: Selected Studies of the Event-related Potencial.” Int J Med Sci. Vol. 2. 2005. pp. 147-154.

J. Polich, , L. Howard, A. Starr. “P300 latency correlates with digit span.” Psychophysiology. Vol. 20. 1983. pp. 665-669.

J. Polich, C. Ladish, T. Burns. “Normal variation of P300 in children: age, memory span, and head size.” Int. J. Psychophysiology. Vol. 9. 1990. pp. 237-238.

I. Kiss, R. M Dashieff, P. Lordeon. “A parieto-occipital generator for P300: evidence from human intracranial recordings.” Int J Neuroscience. Vol. 49. 1989. pp. 133- 139.

S. C. Kleih, , F. Nijboer, S. Halder, A. Kübler. “Motivation modulates the P300 amplitude during brain-computer interface use.” Clinical Neurophysiology. Vol. 121. 2010. pp. 1023-1031.

C. Neuper, G. R. Müller, A. Kübler, N. Birbaumer, G. Pfurtscheller. “Clinical application of an EEG-based brain-computer interface: a case study in a patient with severe motor impairment.” Clinical Neurophysiology. Vol. 114. 2003. pp. 399-409.

Published
2012-11-22
How to Cite
García-Cossio E., Fernandez C., Gaviria M. E., Palacio C., Alvarán L., & Torres-Villa R. A. (2012). Interfaz cerebro computador basada en P300 para la comunicación alternativa: estudio de caso en dos adolescentes en situación de discapacidad motora. Revista Facultad De Ingeniería Universidad De Antioquia, (60), 9-19. Retrieved from https://revistas.udea.edu.co/index.php/ingenieria/article/view/13651