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

La simetría, un recurso infantil espontáneo para dibujar el mundo vegetal

Un estudio de investigadores de la Universidad del País Vasco demuestra que ya antes de los siete años los niños y niñas expresan habilidades pictóricas entre las que se encuentra la representación espontánea de simetrías. Este hecho debería ser tenido en cuenta en los procesos de enseñanza y aprendizaje en campos como la biología y la geometría, según los autores. A las niñas y niños les encanta dibujar, y al dibujar representan la realidad que ven y conocen. Escogen colores, formas y temas que, al mismo tiempo, expresan su nivel de madurez y desarrollo conceptual. Estas habilidades son las que hacen atractivo su estudio desde diferentes puntos de vista. Uno de ellos ha interesado a investigadores de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), que han analizado el uso de la simetría que realizan niños y niñas de entre cuatro y siete años en sus dibujos. El hallazgo supone una oportunidad para investigar la expresión gráfica en la infancia y utilizar este recurso en la enseñanza, dice...

La discapacidad visual afecta a mil millones de personas, precisa la OMS

El envejecimiento de la población, los cambios en el estilo de vida o el acceso limitado a la medicina ocular han aumentado considerablemente el número de personas que viven en el mundo con discapacidad visual y que no reciben tratamiento alguno para la miopía, la hipermetropía o las cataratas, según un estudio de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Esta es la primera vez que la OMS publica un informe sobre este tema y, en sus conclusiones, el organismo subraya que la falta de tratamiento en las afecciones oculares o en la discapacidad visual se han generalizado en el mundo debido a que las personas no tienen medios económicos suficientes para costearlos. «Es inaceptable que, en el mundo, 65 millones de personas hayan perdido la vista porque no han podido costearse una operación tan corriente como la de cataratas o que 800 millones tengan dificultades en las actividades cotidianas porque no tienen acceso a un par de gafas», declaró el director general de la OMS, el doctor Te...

Abren 22 programas para la Inclusión de las Personas con Discapacidad

El Comité Coordinador de Programas para Personas con Discapacidad, presidido por la Comisión Nacional Asesora para la Integración de las Personas con Discapacidad (CONADIS) anunció la reapertura de la convocatoria para la presentación de proyectos en el marco de la Ley 25.730. Los mismos totalizan veintidós y tienen como objetivo la inclusión de las personas con discapacidad en el marco de la Convención sobre los Derechos de las Personas con Discapacidad. Abarcan temas como toma de conciencia, accesibilidad, vida independiente, transporte, educación, salud, rehabilitación, trabajo, deporte y participación en la vida cultural y religiosa, entre otros. Los programas aprobados por el Comité son los siguientes: Accesibilidad para ámbitos educativos, Accesibilidad urbana, Accesibilidad al aprendizaje, Banco de Maquinas Braille, Equipamiento y accesibilidad para bibliotecas, Transporte institucional, Fortalecimiento institucional, Inclusión deportiva, Espacios culturales accesibles, Ap...