Apuntes sobre Brain-Computer Interface (III): Técnicas Semi-invasivas

Continuamos en este post, tras un breve paréntesis, nuestro recorrido por los aspectos fundamentales del BCI ('Brain-Computer Interface'), basándonos para ello fundamentalmente en las aportaciones del libro 'Brain-Computer Interfacing. An Introduction' de Rajesh P. N. Rao.

Y continuamos, en concreto, repasando algunas de las principales técnicas o familias de técnicas que se aplican en BCI.

Si en el anterior post hablamos de las técnicas invasivas, aquellas en que existía un contacto directo entre la máquina y el cerebro, ahora abordamos las técnicas semi-invasivas.

Técnicas semi-invasivas

 

Cuando hablamos de técnicas semi-invasivas nos referimos a un tipo de técnicas en que no se penetra en la superficie del cerebro. En realidad, en ocasiones existe un cierto contacto, pero sin entrar en el cerebro propiamente dicho.

Meninges. Fuente: Wikipedia

A pesar de ello, a pesar de no penetrar más allá de la superficie del cerebro, se trata de técnicas que podemos considerar el algún caso bastante agresivas puesto, en el caso concreto de la electrocorticografía, requieren la disposición de electrodos en el interior del cráneo (con la consiguiente creaneotomía) ya sea por debajo de la duramadre (ECoG subdural) o por fuera de la duramadre (ECoG epidural), siendo la duramadre la meninge más externa.

Una opción, algo menos agresiva, y que aún cae dentro de este tipo de técnicas semi-invasivas, es el caso de técnicas que acceden a las terminaciones nerviosas en diferentes partes del cuerpo. 

Veamos brevemente ambas.

 

Electrocorticografía (ECoG)

Según se indica en Wikipedia, las señales de ECoG reflejan la sincronización de los potenciales postsinápticos, unos potenciales que se presentan principalmente en las células piramidales corticales, y que, por lo tanto deben pasar a través de diversas capas de la corteza cerebral, líquido cefalorraquídeo, piamadre y aracnoides antes de llegar a los electrodos subdurales localizados justo debajo de la duramadre en el caso del ECoG subdural.

Electrocorticografía. Autoría: Mehdi Shokoueinejad, Dong-Wook Park y Yei Hwan Jung  

Este tipo de técnicas se han aplicado en pacientes humanos (que han accedido voluntariamente a ello) para localizar la fuente de convulsiones, un foco epiléptico, en un paso previo a una posterior cirugía. 

En estos casos, se implantan unos electrodos ya sean subdurales o epidurales durante aproximadamente una semana y se solicita al paciente que realice diferentes movimientos o imagine acciones motoras. Las señales obtenidas se analizan posteriormente para identificar los electrodos y frecuencias que exhiben una mayor correlación con los movimientos ejecutados.

También y de forma reciente, se han aplicado en animales con el objetivo de realizar una caracterización de la resolución espacio-temporal de las señales de ECoG.

Registro de nervios externos al cerebro

Se trata de una técnica menos agresiva que la anterior, menos invasiva, si se quiere. 

En este caso se registran las señales de los nervios periféricos en lugar de atacar al córtex motor. En estos casos, y aunque algunos nervioso sensores y motores han perdido su funcionalidad, en general otros muchos la mantienen. Estas fibras nerviosas pueden ser 'leídas' o estimuladas usando un array de electrodos similar a los implantados en el cerebro en otras técnicas.

Se trata de un tipo de técnicas especialmente apropiadas para el control de sistemas de brazo-mano artificial en el caso de personas que han sufrido amputaciones.

Continuará

En el próximo post de esta serie dedicada a BCI hablaremos de las técnicas no invasivas.

 

Artículos de este blog relacionados

• Apuntes sobre Brain-Computer Interface (II): Técnicas Invasivas
• Apuntes sobre Brain Computer Interface (I): ¿De qué va eso del BCI?