Tipos de interfaces cerebro-computadora: clasificación y ejemplos
Las interfaces cerebro-computadora, conocidas como BCI, captan señales relacionadas con la actividad cerebral y las transforman en instrucciones para una computadora, prótesis, comunicador u otro dispositivo tecnológico.
¿Cuáles son los tipos de interfaces cerebro-computadora?
Los tres tipos principales son las BCI invasivas, semi-invasivas y no invasivas. Se diferencian por la ubicación de los sensores utilizados para registrar la actividad cerebral y por la necesidad o no de realizar una intervención quirúrgica.
Las interfaces también pueden clasificarse como unidireccionales o bidireccionales, dependiendo de si solamente reciben información del cerebro o también envían retroalimentación hacia el sistema nervioso.
Tres tipos de BCI según la ubicación de los sensores
El grado de invasividad influye en la calidad de las señales, la facilidad de uso y los riesgos asociados.
BCI no invasiva
Registra actividad cerebral mediante sensores externos. El ejemplo más conocido es el electroencefalograma o EEG, que utiliza electrodos colocados sobre el cuero cabelludo.
Conocer la BCI no invasiva →BCI semi-invasiva
Coloca sensores dentro del cráneo, generalmente sobre la superficie cerebral y sin penetrar profundamente el tejido. Puede utilizar registros ECoG.
Conocer la BCI semi-invasiva →BCI invasiva
Utiliza electrodos implantados en el tejido cerebral para captar señales neuronales con mayor proximidad y precisión. Requiere una intervención quirúrgica.
Conocer la BCI invasiva →Cómo funciona una interfaz cerebro-computadora
Aunque existen distintos diseños, una BCI normalmente utiliza tres etapas fundamentales.
Registra señales cerebrales
Sensores externos o implantados detectan determinadas señales eléctricas, magnéticas o hemodinámicas relacionadas con la actividad cerebral.
Procesa la información
Un sistema filtra las señales, extrae características y utiliza algoritmos para identificar patrones vinculados con una intención o respuesta.
Genera una instrucción
El patrón identificado se convierte en una orden para mover un cursor, seleccionar letras, controlar una prótesis o activar otro dispositivo.
Tipos y aplicaciones de interfaces cerebro-computadora
Estas fichas permiten recorrer las principales categorías, tecnologías y aplicaciones de las BCI.
BCI invasiva
Utiliza electrodos implantados directamente en regiones del cerebro para registrar actividad neuronal.
Ver ficha →BCI no invasiva
Captura señales desde el exterior del cráneo sin necesidad de implantar electrodos.
Ver ficha →BCI semi-invasiva
Sitúa sensores bajo el cráneo, pero evita normalmente introducirlos profundamente en el tejido cerebral.
Ver ficha →BCI basada en EEG
Utiliza electrodos externos para registrar la actividad eléctrica cerebral desde el cuero cabelludo.
Ver ficha →BCI bidireccional
Permite recibir señales del cerebro y devolver información mediante estimulación o retroalimentación.
Ver ficha →BCI para prótesis
Convierte determinadas señales cerebrales en comandos para controlar prótesis y dispositivos de asistencia.
Ver ficha →BCI para comunicación
Puede ayudar a seleccionar letras, palabras o comandos cuando el movimiento y el habla están limitados.
Ver ficha →BCI vs. implante neural
Explica por qué una BCI puede utilizar un implante, pero no todos los implantes neurales son interfaces BCI.
Ver comparación →BCI invasiva vs. semi-invasiva vs. no invasiva
Ningún tipo es universalmente superior. La elección depende de la aplicación, la calidad de señal necesaria y la evaluación de riesgos.
| Característica | No invasiva | Semi-invasiva | Invasiva |
|---|---|---|---|
| Ubicación | Exterior del cráneo | Bajo el cráneo | Tejido cerebral |
| Cirugía | No | Sí | Sí |
| Ejemplo de señal | EEG | ECoG | Registro intracortical |
| Calidad de señal | Más expuesta a ruido | Intermedia o alta | Alta proximidad neuronal |
| Uso habitual | Investigación, comunicación y rehabilitación | Investigación y aplicaciones clínicas | Aplicaciones clínicas experimentales |
| Riesgo quirúrgico | No asociado a implantación | Existe | Existe |
Las denominaciones pueden variar. Algunas publicaciones agrupan las BCI semi-invasivas dentro de la categoría general de interfaces invasivas.
¿Para qué sirven las interfaces cerebro-computadora?
Las BCI se investigan y desarrollan para crear nuevas formas de comunicación, control y rehabilitación.
Comunicación: selección de letras, palabras o símbolos mediante determinadas respuestas cerebrales.
Control de prótesis: transformación de patrones neuronales en órdenes para una mano, brazo u otra prótesis.
Movilidad asistida: control experimental de sillas de ruedas, cursores y sistemas robóticos.
Rehabilitación: utilización de retroalimentación y entrenamiento cerebral dentro de programas especializados.
Investigación: estudio de la interacción entre actividad cerebral, computadoras y dispositivos tecnológicos.
Las BCI también pueden clasificarse de otras maneras
Unidireccionales
La información fluye principalmente desde el cerebro hacia una computadora o dispositivo externo.
Bidireccionales
Registran señales y también pueden devolver información al sistema nervioso mediante estimulación.
Activas, reactivas o pasivas
Pueden responder a una tarea mental voluntaria, a un estímulo externo o registrar estados sin una orden directa.
¿Por qué el EEG se utiliza en muchas BCI?
El electroencefalograma puede registrar actividad eléctrica cerebral mediante electrodos colocados sobre el cuero cabelludo, sin cirugía.
Accesible, portátil y reutilizable
Los sistemas EEG pueden utilizarse en investigación, entrenamiento y aplicaciones asistenciales. Sin embargo, sus señales tienen baja amplitud y pueden verse afectadas por movimientos, ruido eléctrico y actividad muscular.
Conocer las interfaces BCI basadas en EEG →Desafíos de las interfaces cerebro-computadora
Calidad de señal: las señales cerebrales pueden ser débiles, variables y difíciles de interpretar.
Entrenamiento: algunos sistemas requieren calibración y aprendizaje por parte del usuario.
Riesgos clínicos: las BCI implantables añaden riesgos relacionados con cirugía, infección y respuesta de los tejidos.
Privacidad: los datos neuronales requieren protección, consentimiento y reglas claras sobre su utilización.
Expectativas: interpretar una señal concreta no significa leer todos los pensamientos de una persona.
Contenido informativo. Las aplicaciones clínicas y experimentales deben ser evaluadas por equipos médicos, científicos y regulatorios especializados.
Explora el clúster de interfaces cerebro-computadora
Fuentes de consulta
Preguntas sobre las interfaces cerebro-computadora
Respuestas breves sobre tipos, funcionamiento y aplicaciones.
Es un sistema que registra determinadas señales relacionadas con la actividad cerebral y las transforma en instrucciones para una computadora, prótesis u otro dispositivo.
Los tres tipos principales son las BCI invasivas, semi-invasivas y no invasivas. Se diferencian principalmente por la ubicación de los sensores utilizados para registrar la actividad cerebral.
No. Las BCI no invasivas utilizan sensores externos, como electrodos EEG colocados sobre el cuero cabelludo, y no requieren la implantación quirúrgica de electrodos.
Sí. Algunas BCI están diseñadas para convertir determinados patrones cerebrales en comandos capaces de controlar prótesis, cursores o sistemas robóticos.
No de forma general. Una BCI identifica patrones específicos para los que ha sido diseñada y entrenada. Esto no equivale a acceder libremente a todos los pensamientos de una persona.
¿Cómo funciona una BCI invasiva?
Comienza el recorrido con las interfaces que registran señales mediante electrodos implantados directamente en el cerebro.
Ver BCI invasiva →