Ir al contenido principal

Avances en interfaces cerebro-máquina para restablecer el movimiento de personas con discapacidad neuromotora

Una investigación, publicada en la revista Neuronal Computation, pone de relieve que los enfoques basados en descodificadores de memoria a corto y largo plazo (LSTM, siglas en inglés de Long-Short Term Memory) podrían proporcionar mejores algoritmos para las neuroprótesis que utilizan interfaces cerebro-máquina (BMC, siglas en inglés de Brain Machine Interface) para restablecer el movimiento en pacientes con discapacidades neuromotoras graves.

Esta es una investigación llevada a cabo por científicos de la Universidad Duke (EE.UU.) en la que ha participado Nuria Armengol, ingeniera biomédica por la Universidad Pompeu Fabra (UPF) de Barcelona, que inició este tema de investigación para su Trabajo de Fin de Grado, bajo la supervisión de Ruben Moreno Bote, investigador del Centro de Cognición y Cerebro (CBC) del Departamento de Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (DTIC) de la UPF, y que desarrolló en la Universidad Duke. Actualmente, Armengol se encuentra cursando un máster en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich (ETH, Suiza).

Aunque a lo largo de los años se han propuesto muchos algoritmos de decodificación neuronal en tiempo real para aplicaciones de interfaz cerebro-máquina (IMC), avances recientes en algoritmos de aprendizaje profundo mejoran el diseño de los decodificadores de actividad cerebral con la participación de redes neuronales artificiales recurrentes capaces de decodificar la actividad del conjunto de neuronas en tiempo real.

Armengol y sus colegas desarrollaron para este estudio un descodificador de memoria a corto y largo plazo (LSTM) encaminado a extraer la cinemática del movimiento de la actividad de grandes poblaciones de neuronas, muestreadas simultáneamente a partir de múltiples áreas corticales de monos rhesus mientras hacían tareas motoras.

Las regiones cerebrales estudiadas incluyen áreas motoras primarias y áreas corticales somatosensoriales primarias. La capacidad del LSTM de retener información durante largos períodos de tiempo permitió una decodificación precisa para tareas que requerían movimientos y periodos de inmovilismo.

"Nuestro algoritmo de LSTM superó de manera significativa el filtro de Kalman (un método analítico que permite estimar variables de estado no observables a partir de variables observables), mientras los monos hacían diferentes tareas sobre una cinta de correr (levantar un brazo, levantar los dos brazos o caminar)", explica Armengol.

En particular, las unidades LSTM mostraron una variedad de rasgos fisiológicos bien conocidos de la actividad neuronal cortical, tales como el ajuste direccional y la dinámica neuronal durante la realización de tareas. La LSTM modeló varios atributos fisiológicos clave de los circuitos corticales implicados en tareas motoras. Estos descubrimientos sugieren que los enfoques basados en LSTM podrían proporcionar una mejor estrategia de algoritmo para las neuroprótesis que utilizan interfaces cerebro-máquina en el restablecimiento del movimiento neuromotor en pacientes con discapacidades graves.

Comentarios

Entradas populares de este blog

Educación basada en la evidencia: ¿de qué pedagogías tienen pruebas que funcionan?

Si se espera que los tratamientos médicos sean eficaces, ¿por qué no exigir lo mismo de los métodos educativos? Inteligencias múltiples, neuroeducación, proyectos, colegios sin deberes… Cada día se aplican en las aulas sistemas bien evaluados que aportan resultados positivos para los alumnos, y otros que han demostrado ser inútiles o que ni siquiera se han investigado. La mayoría de padres y madres jamás daría a su hijo un fármaco que no hubiera pasado antes todos los controles, una sabia precaución que debería mantenerse al hablar de pedagogía. A la investigadora de la Universidad de Deusto Marta Ferrero le gusta hacer esta analogía con la medicina. Es una firme defensora de la educación basada en la evidencia: “Las modas educativas son un fenómeno creciente, pero a menudo no van acompañadas de pruebas que justifiquen su uso”, explica a Sinc. Como sucede con las pseudomedicinas, las consecuencias de un mal método van desde la pérdida de tiempo y dinero hasta el daño directo. “Algu...

APDH alerta discriminación sobre comunidad sorda

La Asamblea Permanente por los Derechos Humanos -APDH- manifiesta su preocupación frente a la situación de discriminación que atraviesa la comunidad Sorda argentina. APDH expidió un comunicado en el que manifiesta que las personas sordas se ven muchas veces impedidas de desarrollarse socialmente. La organización enumera varios factores: falta de educación, falta de acceso a la información en lengua de señas, pobres o inexistentes servicios de interpretación en lengua de señas y escasez de oportunidades de empleo de calidad. "Esto ha llevado muchas veces a que vivan en la marginación social y económica, víctimas de la discriminación, y con escaso potencial político para transformar su situación de vulnerabilidad", alerta. APDH sostiene que esta situación se debe al "desconocimiento de que la comunidad Sorda argentina -como toda otra comunidad Sorda- ha desarrollado una lengua que es visoespacial". Se refiere a la Lengua de Señas Argentina (LSA), que evide...

Apuntan a garantizar inserción laboral

El ministro de Trabajo argentino, Carlos Tomada, celebró una iniciativa parlamentaria que apunta a garantizar inserción laboral de personas con capacidades diferentes. El proyecto de ley, que será tratado en el Senado, apunta a que todos puedan acceder a un trabajo digno y prevé la realización de talleres, por parte del Estado, para quienes necesiten capacitación en diferentes áreas. En diálogo con Radio Provincia, Tomada agregó que también incluye “la posibilidad de que en algunos emprendimientos haya un sector que específicamente sea atendido por trabajadores con alguna discapacidad”. Garantizar la inserción laboral plena de personas con capacidades diferentes “es algo en lo que Argentina todavía está en deuda”, admitió el titular de la cartera laboral. Tomada se mostró orgulloso de que, en su dependencia, un 4.6% del plantel está ocupado por personas con algún tipo de discapacidad.