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¿Qué es, cómo funciona, y cuáles son las actuales deficiencias de una interfaz cerebro-máquina?

BMI

Es de esperarse que en los siguientes meses empezarán a publicarse noticias asegurándonos que pronto podremos manejar aparatos prostéticos con el pensamiento. Está programado que la patada inaugural del primer partido del Mundial FIFA 2014, de este verano, sea dada por un adolescente paralizado de la cintura para abajo, vestido con un traje robótico, controlado por la mente mediante una interfaz cerebro-máquina.

El traje constará de aparatos metálicos motorizados que le darán soporte a las piernas y ayudarán al adolescente a realizar la patada. Este exoesqueleto será estabilizado por medio de giroscopios y tendrá sensores que transmitirán la sensación de presión, cuando alguno de los pies toque el piso. El adolescente será entrenado por varios meses en un simulador de realidad virtual para aprender a traducir sus pensamientos en acciones, mediante el aparato prostético. El proyecto “Walk Again” está siendo desarrollado en colaboración con instituciones de Estados Unidos, Suiza y Brasil. Cantidades exorbitantes de dinero han sido invertidas para desarrollar este tipo de tecnología que promete, no sólo mejorar la calidad de vida de personas que sufren discapacidades motoras severas, sino abrir el mercado para aplicaciones en videojuegos u otros aparatos electrónicos.

 Pero, ¿qué es una interfaz cerebro-máquina?

Una interfaz cerebro-maquina (BMI, del inglés brain-machine interface) es un dispositivo que permite establecer una comunicación entre el cerebro (por medio de su actividad eléctrica) y el mundo externo, sin la ayuda de los nervios periféricos o de la actividad motora. El propósito es convertir las intenciones del usuario en acciones.

Las señales neuronales que representan dichas intenciones pueden ser adquiridas de forma invasiva, mediante el implante de electrodos de registro directamente en el cerebro, o de manera no invasiva mediante la electroencefalografía (EEG). Ambos métodos tienen una resolución temporal alta, es decir, pueden producir una señal de forma inmediata. Para adquirir las señales de forma invasiva se necesita realizar una craneotomía (orificio en el cráneo) e introducir electrodos en la proximidad de las neuronas o en la superficie de la corteza cerebral. En general, este tipo de experimentos sólo se lleva a cabo en primates no humanos o en roedores. En contraste, cuando se recurre al EEG, se registra la suma de actividad de muchas neuronas mezcladas y atenuadas por las diferentes capas de tejido y hueso. A manera de analogía, en la técnica invasiva es como si estuvieras escuchando la conversación de una sola persona o un grupo pequeño de personas, pero uno se pierde las conversaciones de todos los demás, de ahí que su resolución espacial es baja; mientras que en el método no invasivo es como si uno estuviera escuchando muchas —pero no todas— las conversaciones simultáneamente desde otro cuarto.

El reto, en términos neurocientíficos, es descifrar el patrón y el lenguaje de todas estas conversaciones simultáneas. En otras palabras, poder “leer la mente” a partir de la actividad eléctrica de grupos de neuronas. Actualmente conocemos ciertos principios del código neural, pero aún nos falta mucho por saber.

Una crítica a los proyectos de interfaz cerebro-máquina

Uno de los aspectos fundamentales de este tipo de dispositivos es maximizar la transferencia de información del cerebro a la máquina de la forma más veloz posible. Un análisis reciente comparó el nivel de transferencia de información durante un periodo de tiempo en los distintos experimentos con BMI. La lógica es que un bit de información representa la habilidad de producir una respuesta binaria (sí/no) con una confiabilidad de 100%. Cuando la ejecución es al 100%, una vez cada segundo, se dice que la transferencia de información es de 1 bit por segundo. Estudios demuestran que nuestro cerebro tiene la capacidad de transferir información a esa velocidad para producir movimiento. En la actualidad, la tasa de transferencia en los estudios que emplean BMI tienen un rango de 0.03 a 0.17 bits por segundo. ¡Una diferencia abismal!

Dado que la mayoría de los pacientes paralizados conservan algún tipo de movimiento con la capacidad de transferir información a una tasa similar de 1 bit por segundo (por ejemplo, el parpadeo de los ojos), resulta sorprendente que no se enfoquen en desarrollar una tecnología basada en señales con tasas de transferencia mucho más confiables y con niveles de ejecución más altos.

Es posible que para el Mundial FIFA 2014 el adolescente cuadriapléjico realice la patada inaugural mediante un dispositivo BMI, después de varios meses de intenso entrenamiento. Pero no esperen que sea su último día en la silla de ruedas. Hay preguntas mucho más básicas que la ciencia tiene que responder antes de poder desarrollar esta tecnología de forma confiable.

Twitter de la autora @hjolko

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El electromagnetismo hace sonidos: mega instrumento de Ariel Guzik

Por: PijamaSurf Mexico - 02/12/2014

Tras estudiar por 30 años el espectro electromagnético, este artista crea Cordiox, un mega instrumento que emite una interminable canción procesando en sonidos los inagotables estímulos ambientales.

 

1“La ciencia, tal como es ahora, busca desentrañar misterios, en tanto que nuestra forma de investigación intenta, por lo contrario, preservarlos.”

-Ariel Guzik

 El mexicano Ariel Guzik es artista, pero también científico; el arte sonoro es, quizá, sólo el pretexto que emplea para extender creativamente los estímulos de la naturaleza que lo mueven. Guzik también es reconocido como herbolario, músico e iridólogo, y sus más emblemáticas obras resultan de investigaciones que le toman años, lo que comprueba que para él no se trata de producir, sino de consumar búsquedas.

Después de representar el año pasado a México en la Bienal de Venecia con Cordiox: su mega instalación- instrumento, que transforma las vibraciones del ambiente en sonido, llega a la Ciudad de México y estará expuesta en el Laboratorio de Arte Alameda desde el 27 de febrero.

Este instrumento mide cuatro metros de altura con un gran cuarzo de 45 centímetros de diámetro y 180 de altura. Cordiox semeja un gran tronco compuesto por un trío de arpas: las ondas sonoras que viajan y rebotan en el espacio arquitectónico son captadas por éste, y convertidas en sonidos; se trata de una experiencia contemplativa con un sentido humanista, fuera de los conceptos o una pretensión discursiva, como el mismo Guzik declaró.

Una canción inacabada se toca ahí donde Cordiox yace, la instalación de Guzik en la Vienal de Venecia fue significativamente aclamada, y en México fue considerada simbólicamente como una condecoración a su trayectoria como artista e investigador de la apropiación estética de la natura.

Inauguración: 27 de febrero de 2014, 19:30 hrs.

Lugar: Laboratorio de Arte Alameda. Dr. Mora 7, Centro Histórico, 06050 México, D. F.

Cierre: 20 de Abril de 2014