lunes, 12 de mayo de 2014

INTERFACES CEREBRO ORDENADOR

La tecnología Interfaz Cerebro Ordenador o BCI se define como un sistema de comunicación que utiliza las ondas electrofisiológicas que emite el cerebro como señales de salida en un individuo para luego ser leídas, ampliadas, codificadas e interpretadas por un ordenador, computadora o medio de procesamiento. Wolpaw [1] menciona que con el sistema se  puede  llegar a  transformar  las señales electrofisiológicas del cerebro en productos  que permitan comunicar y realizar la intensión o deseo de un usuario. Estas intenciones se pueden comunicar a través de respuestas simples, mensajes, órdenes que controlen aparatos, procesen palabras y expresen frases. Un diagrama que ejemplifica lo anteriormente descrito es el siguiente:

Como  se observa en la imagen, todo el sistema depende del fenómeno neurológico que se da en los usuarios, que a través de sensores (electrodos) adquieren las señales necesarias  y son amplificadas, procesadas e interpretadas,  clasificadas y almacenadas   en un ordenador para su posterior configuración y aplicabilidad deseada por medio de un(s) dispositivos() y entorno(s)  preciso(s).

Debido a que el sistema inicia con la captación de información cerebral, las técnicas de recepción de dicha información para un BCI se dividen en dos: invasivas, las cuales constan de la utilización de electrodos implantados o profundos; y no invasivas, que constan de electrodos superficiales que se sitúan en distinto lugares de la cabeza [2]. Es de aclarar que no todos los tipos de señales que emite el cerebro pueden ser tomados por el Sistema de interfaz cerebro ordenador (BCI).  Según Wolpaw [3], 5 son las señales del cerebro que alcanzan a ser procesadas por un BCI, y se designan de la siguiente manera:
  • Potenciales visuales evocadas (PVE),
  • Potenciales corticales Lentos (PCL),
  • Actividad neuronal cortical (ANC),
  • Ritmos β y µ, y
  • Potenciales relacionados a eventos (PRE).

ESTUDIOS
Para el tema del BCI, actualmente los estudios están enfocados en dos campos. Una primera que está orientada hacia el estudio de nuevas formas de captar y procesar eficazmente  la información electrofisiológica de los usuarios, dado los inconvenientes que se tiene por la baja relación señal - ruido de los registros obtenidos en la captación de señales [4], es decir a lo sucia que llega la información por interferencias.  La mayor parte de estos estudios están enfocados a la utilización de EEG (electroencefalogramas) como el mecanismo de comunicación de generación de interfaces,  esto debido a la transmisión de señales en tiempo real y por sus métodos no invasivos del cerebro [ 5, 6] en comparación con otras técnicas, como tomografía por emisión de positrones y resonancia magnética funcional.

El otro enfoque de los estudios, proviene de la interrelación que se le está dando al sistema BCI con la domótica. Las investigaciones realizadas y experimentos hechos se están orientando en utilizar las ondas cerebrales como medio para ayudar a la personas impedidas físicamente a través de dispositivos electromecánicos que permitan realizar los deseos, reflejos del cerebro. [7,8]. Centros de investigación científica y Educativos como la Graz University of Tecnology ha publicado artículos sobre las aplicaciones que se le pueden dar al BCI como robots, árbol cerebrales y sillas de ruedas [9], y el grupo de Ingeniería Bioquímica de Valladolid en su página muestra los avances que lleva en el tema del manejo de electrodomésticos de la casa como DVD, Telefonos, entre otros [10].  De manera regional, la revista de Ingeniería Biomédica en coordinación con la Universidad de entre Ríos en Argentina y la Escuelas de Ingeniería de Antioquia de Colombia publicó un artículo sobre   detección de potenciales evocados relacionados al sistema BCI[11].

De lo anterior, es evidente que las energías sobre este tema están encaminadas a mejorar la calidad de vida de los usuarios, no obstante los pasos que se han dado hasta la fecha han sido puntuales para dispositivos de manejo, y aún existen vacíos sobre la transformación de las señales en un lenguaje entendible para las interfaces y ordenadores.


Videos ilustrativos encontrados en Youtube







BIBLIOGRAFIA 
  1. Wolpaw, J.R., Birbaumer, N., McFarldand, D.J., Pfusrtscheller, G., & Vaughan, T. (2002). Brain-computer interfaces for communications and control. Clinical Neurophysiology, 113, 767-791.
  2. Santana, D., Ramirez, M., Ostrosky-Solis, F., (2004). Novedades en tecnología de la rehabilitación: Una revisión acerca de la interfaz cerebro-computadora. Revista neurol, 39, 448.
  3. Wolpaw, J.R., Birbaumer, N., McFarldand, D.J., Pfusrtscheller, G., & Vaughan, T. (2002). Brain-computer interfaces for communications and control. Clinical Neurophysiology, 113, 767-791.
  4. Grosse-Wentrup,  Liefhold, M., Gramann, C., K. Buss, M. Beamforming in Noninvasive Brain-COmputder Interfaces. IEE transactions on Biomedical Engineering. Vol 56, No. 4. April 2009
  5. Santana, D., Ramirez, M., Ostrosky-Solis, F., (2004). Novedades en tecnología de la rehabilitación: Una revisión acerca de la interfaz cerebro-computadora. Revista neurol, 39, 448.
  6. McFarland DJ, Lefkowicz AT, Wolpaw KR. Design and operation of an EEG-Based Brain. Computer Interface (BCI) with digital signal process-ing technology. Behav Res Methods instrum computd 1997; 27:337-45.
  7. Neri, J. Diseño y desarrollo de un Sistema para el Control Mental de prótesis utilizando una interfaz cerebro-computadora (BCI) 2013; 30-31.
  8. Casadio, M., Ranganathan, R., & Mussa-Ivaldi, F. (2012) The body-machine interface: A new Perpestive on an Old theme, Journal of Motor behavior; 44:6, 419-433.
  9. R. Leeb, T., Carlson, S., Perdikis, L., Tonin, A., Biasiucci, A., Molina, M., Creatura, E., Hoogerwerf, R., Rupp, A., Al-Khodairy, J. del R. Millan. (2013). Transfering BCI Skills to Successful Applications Controls. 
  10. http://www.gib.tel.uva.es/index.php?option=com_content&view=article&id=14&Itemid=109.
  11. Peterson, V., Atum, Y., Jauregui, F,. Gareis, I., (2013). Deteccion de potenciales evocados relacionados a eventos en interfaces cerebro- computadora mediante transformada wavelet.




















Modelo de Ventas: Directo del Fabricante


Este modelo vende directamente a los consumidores del producto, en este caso el equipo construido con tecnología BCI para aplicación en pacientes con daño cerebral adquirido a centros especializados en el tratamiento de pacientes, en el área de salud específicamente para aplicación de la tecnología y/o investigación en esta área.

Justificación del modelo frente a otros modelos: Teniendo en cuenta que el producto ofrecido es de alta tecnología y desarrollo dinámico, este modelo de ventas se ajusta a las necesidades fabricante-cliente, porque permite la interrelación directa entre los dos participantes cuyo resultado final es el crecimiento de la empresa fabricante y de los clientes al fortalecer el producto como medio para las investigaciones y aplicaciones; el cual sería insostenible con otros modelos de ventas dado que se perdería el contacto con el comprador final de la tecnología. Otro punto a favor del modelo de venta directo del fabricante es el ahorro de costos adicionales referentes al inventario y puntos de ventas que hacen parte de modelos de ventas por catálogo y “bricks and clicks”, respectivamente, donde la disponibilidad del inventario del producto o componentes, y puntos de ventas del producto son ejes centrales. La eliminación de distribuidores hace especial este modelo de venta directo del fabricante, desde el punto de vista del cliente y fabricante donde este último actor tiene mayores márgenes de ganancia, mientras por ejemplo en la venta por catálogo tiene un alto costo debido al manejo de los catálogos y su constante desactualización.  Este factor en ventas directas del fabricante es manejado con la utilización de la web como recurso informativo que brinda al cliente las especificaciones técnicas del producto, certificaciones obtenidas, experiencias acreditados por expertos en su aplicación e investigación.  Permite también la realización de cotizaciones en línea y compra del producto.

Porque es el Mejor para el cliente:  Este modelo elimina el incremento del costo del producto por la no intervención de distribuidores siendo más accesible a los clientes, adicionalmente al ser un producto que se fabrica en el momento de recibir el pedido en línea (jalón de la demanda) tiene como ventaja que al tratarse de equipos de última tecnología y en continuo desarrollo e investigación hace posible la incorporación de los últimos adelantos probados y aplicados por fabricante o solicitados por los clientes según las necesidades detectadas y resultados durante las aplicaciones realizadas en pacientes, obteniendo el comprador un equipo de última generación. Adicionalmente ofrece el servicio en línea de evaluación del desempeño de la tecnología y diagnóstico de fallas en línea que permite identificar el servicio de mantenimiento o garantía requeridos por el cliente de manera oportuna.



Modelo de negocio escogido (B2B) consorcio industrial

El modelo de negocio B2B consorcio industrial fue escogido ya que se maneja un tipo de mercado vertical en el cual se le brinda un producto a industrias específicas, debido a que para el uso del producto comercializado se requiere de un conocimiento previo para la interpretación de los resultados generados por la máquina. De igual forma al ser un personal especializado quien maneje el equipo se podrá potenciar el uso de este y mostrar mejores resultados al usuario final. Por lo cual es más beneficioso para los usuarios finales utilizar el modelo de negocio B2B en el cual se realiza el negocio entre empresa-empresa a un tipo de modelo de negocio B2C empresa-consumidor.

Descriptor 1:
¿Por qué el cliente le debe comprar a usted? Una de las razones por el cual el cliente debe comprar es porque la empresa ofrece un producto cuyo uso aún no se ha generalizado, lo que genera una mayor atracción de clientes para quien haya adquirido el producto. Además de ofrecer un servicio de capacitación al personal que utilizara el producto. También se ofrece la asistencia permanente de mantenimiento.

Descriptor 2:
¿Cómo obtendrá dinero? La forma de ingresos será aplicando el modelo de ingreso de ventas ya que en este caso se comercializa un producto ya terminado a empresas interesadas en el uso de esta tecnología.

Descriptor 3
¿Qué espacio de mercado desea atender y cuál es su tamaño? El espacio de mercado al cual desea atender la empresa es en el de salud específicamente a centros de rehabilitación y centros médicos especializados en investigación de personas con daños cerebrales adquiridos.

Descriptor 4
¿Quién más ocupa su espacio de mercado? Actualmente en el mercado no hay empresas específicas que suministre el producto para el uso que se está proponiendo.  Actualmente existen empresas que le dan un uso distinto a la tecnología del BCI, tales como aplicaciones en personas con discapacidad de movimientos, domótica, en desarrollo de video juegos. Si bien en este momento no existe una competencia directa, se espera que después de implementado el uso que se propone, las empresas que manejan esta tecnología sean la principal competencia.

Descriptor 5
¿Qué ventajas especiales lleva su empresa al espacio de mercado? La ventaja competitiva del producto ofrecido es que el uso que se propone aún no ha sido comercializado. Otra de las ventajas competitivas que tendría este producto es el tipo de personas que trabajan en el desarrollo de esta tecnología los cuales son experimentados y conocedores del tema.

Descriptor 6
¿Cómo plantea promover sus productos o servicios para atraer a su audiencia objetivo? La principal estrategia de mercado que será utilizada para promover la venta del producto será a través de alianzas con los centros clínicos e investigadores que resalten los resultados de aplicaciones exitosas a través de artículos científicos obtenidos con pacientes  y boletines del servicio que ofrecen, así como testimonios de personas y familiares que hayan utilizado el producto. Así mismo explicando los beneficios que trae consigo el uso de la tecnología en pacientes con daño cerebral adquirido.

Descriptor 7
¿Qué tipos de estructuras organizacionales dentro de la empresa se requieren para llevar a cabo el plan de negocios? El plan de desarrollo organizacional de la empresa estará integrado por departamentos los cuales están conformados de la siguiente manera un departamento de finanzas, departamento de investigación y desarrollo, departamento de producción y un departamento administrativo. A medida que el negocio siga creciendo y creando nuevas necesidades así la estructura organizacional irá creciendo.

Descriptor 8
¿Qué tipo de experiencias e historial son importantes como para que los tengan los líderes de la empresa? El director de la compañía debe tener una gran experiencia en la implementación de nuevos proyectos. Las principales funciones deben estar encaminadas a buscar recursos externos para desarrollar el departamento de investigación y desarrollo, compuesto por un grupo multidisciplinario con perfiles orientados al sector salud, específicamente en el área de neurología, hasta ingenieros electrónicos con gran experiencia en interpretación de imágenes, ingenieros mecánicos y diseñadores industriales con vasta experiencia en diseño y construcción de equipos médicos.

BCI para comunicarse con personas con daño cerebral adquirido.

Para la medicina, el coma es un estado de pérdida de conciencia del paciente, como una manifestación de un trastorno severo de sus funciones cerebrales, causado principalmente por intoxicaciones graves, enfermedades del sistema nervioso central, anomalías metabólicas como la hipoglucemia,  Dependiendo de la severidad del daño, este estado puede durar desde algunos días hasta varias semanas, inclusive se registran casos donde el coma ha durado varios años.  

En estado de coma, el paciente es incapaz de moverse y expresarse, sin embargo,  estudios realizados en pacientes en coma o estado vegetativo han insinuado que podría existir actividad cerebral en los pacientes en este estado, lo cual significaría que tendrían la capacidad de sentir y percibir lo que pasa a su alrededor. Un artículo publicado en la revista Plos One[1] acerca del tema, muestra que es posible detectar actividad cerebral en pacientes en coma, de acuerdo a estudios realizados por el grupo Florin Amizca, en el cual indujeron al coma a un grupo de gatos y comprobaron si había actividad en el hipocampo, responsable de los procesos de aprendizaje y memoria. Por  otro lado, en internet y otros medios, se pueden encontrar diversos testimonios de personas que aseguran haber tenido percepciones emocionales mientras estuvieron en estado de coma.

De acuerdo a lo anterior, si existiera la posibilidad de que el paciente experimente sensaciones mientras está en estado de coma, aunque no necesariamente hayan funciones cognitivas y si bien los estudios que se han realizado han podido detectar actividad cerebral, se propone una solución innovadora utilizando las interfaces cerebro ordenador las cuales recogerían todas estas señales y se procesarían en la computadora para asociarlas con palabras o imágenes que representen lo que el paciente está sintiendo mientras se encuentra en coma, dicho producto sería distribuido a centros e instituciones especializadas para el tratamiento de estos pacientes, ofreciendo con esto una solución para mitigar la incertidumbre de los familiares de no poder saber si la persona siente su presencia o los está escuchando, de igual forma constituiría una herramienta de ayuda para las investigaciones médicas en el campo de la neurología. 



Esquema basico de la aplicación de la tecnologia BCI en pacientes en con daño cerebral




[1]http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0075257