Diseño y construcción de un prototipo de interfaz cerebro-computador para facilitar la comunicación de personas con discapacidad motora

Una interfaz cerebro-computador (ICC) es un sistema de comunicación que permite generar una señal de control a partir de señales cerebrales como los ritmos sensorimotores y los potenciales evocados y, por consiguiente, constituye una alternativa novedosa de comunicación para personas con discapacida...

Full description

Autores:
Arboleda-Clavijo, C. (Carolina)
García-Cossio, E. (Eliana)
Posada, A. (Alejandro)
Torres-Villa, R. A. (Róbinson Alberto)
Tipo de recurso:
Article of journal
Fecha de publicación:
2009
Institución:
Universidad EIA .
Repositorio:
Repositorio EIA .
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.eia.edu.co:11190/209
Acceso en línea:
https://repository.eia.edu.co/handle/11190/209
Palabra clave:
REI00103
TECNOLOGÍAS PARA LA SALUD
TECHNOLOGY IN HEALTH
INTERFAZ USUARIO - COMPUTADOR
USER - COMPUTER INTERFACE
COMUNICACIÓN AUMENTATIVA Y ALTERNATIVA
DISCAPACIDAD MOTORA
ELECTROENCEFALOGRAFÍA ( EEG )
INTERFAZ CEREBRO-COMPUTADOR ( ICC )
POTENCIAL EVOCADO COGNITIVO P300
PROCESAMIENTO DE SEÑALES
AUGMENTATIVE AND ALTERNATIVE COMMUNICATION
MOTOR DISABILITY
ELECTROENCEPHALOGRAPHY ( EEG )
BRAIN COMPUTER INTERFACES ( BCI )
P300 EVOKED POTENTIAL
SIGNAL PROCESSING
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openAccess
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Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020
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description Una interfaz cerebro-computador (ICC) es un sistema de comunicación que permite generar una señal de control a partir de señales cerebrales como los ritmos sensorimotores y los potenciales evocados y, por consiguiente, constituye una alternativa novedosa de comunicación para personas con discapacidad motora seria (como aquellas que padecen esclerosis lateral amiotrófica, ELA). Este proyecto propone el desarrollo de un prototipo de ICC basado en el registro de potenciales evocados cognitivos P-300 mediante electroencefalografía. El prototipo usa un electroencefalógrafo de seis canales para la adquisición de las señales, y por medio de una matriz de estimulación visual que contiene las letras del abecedario e íconos asociados a ellas permite que el usuario escriba palabras o elabore mensajes con los íconos. Para procesar las señales (filtración, diezmado, entre otros) se utilizaron los programas BCI2000 y MATLAB 7.0. Este último se empleó para programar tres algoritmos lineales de traslación (análisis lineal del discriminante, solución por mínimos cuadrados y análisis lineal del discriminante paso a paso) que permitieran traducir los potenciales evocados en señales de comunicación.
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Wolpaw, J. R.; Birbaumer, N.; Heetderks, W. J.; Mc- Farland, D.; Peckham, P. H.; Schalk, G.; Donchin, E.; Quatrano, L. A.; Robinson, C. J. and Vaughan, T. M. “Brain computer interface technology: a review of the first international meeting”. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering, vol. 8, No. 2, pp. 164-173, June 2008.
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Diseño y construcción de un prototipo de interfaz cerebro-computador para facilitar la comunicación de personas con discapacidad motora, Revista EIA, 6 (11), 105-115. doi: http://hdl.handle.net/11190/209Una interfaz cerebro-computador (ICC) es un sistema de comunicación que permite generar una señal de control a partir de señales cerebrales como los ritmos sensorimotores y los potenciales evocados y, por consiguiente, constituye una alternativa novedosa de comunicación para personas con discapacidad motora seria (como aquellas que padecen esclerosis lateral amiotrófica, ELA). Este proyecto propone el desarrollo de un prototipo de ICC basado en el registro de potenciales evocados cognitivos P-300 mediante electroencefalografía. El prototipo usa un electroencefalógrafo de seis canales para la adquisición de las señales, y por medio de una matriz de estimulación visual que contiene las letras del abecedario e íconos asociados a ellas permite que el usuario escriba palabras o elabore mensajes con los íconos. Para procesar las señales (filtración, diezmado, entre otros) se utilizaron los programas BCI2000 y MATLAB 7.0. Este último se empleó para programar tres algoritmos lineales de traslación (análisis lineal del discriminante, solución por mínimos cuadrados y análisis lineal del discriminante paso a paso) que permitieran traducir los potenciales evocados en señales de comunicación.A brain-computer interface (BCI) is a communication system that translates a brain signal (e.g. sensorimotor rhythms, evoked potentials) into a control signal and, therefore, constitutes an innovative communication alternative for people with severe motor disability (such as patients with amyotrophic lateral sclerosis). This project proposes the development of a BCI prototype based on the recording of P300 cognitive potentials using electroencephalography. The prototype uses a six-channel electroencephalograph to acquire the signals, and through a visual stimulation matrix containing the letters of the alphabet and icons associated to each one gives the user the possibility of writing words or elaborating messages with the icons. To process the signals (filtering and decimation, among other methods), the software BCI2000 and MATLAB 7.0 were used. The latter was used to program three different linear translation algorithms (linear discriminant analysis, least squares analysis and stepwise linear discriminant analysis), in order to translate the recorded evoked potentials into communication signals.11 p.application/pdfspaRevista EIAWolpaw, J.; Birbaumer, N.; McFarland, D.; Pfurtscheller, G. and Vaughan, T. “Brain-computer interfaces for communication and control”. Clinical Neurophysiology 113, 2002, 767-791.Wolpaw, J. R.; Birbaumer, N.; Heetderks, W. J.; Mc- Farland, D.; Peckham, P. H.; Schalk, G.; Donchin, E.; Quatrano, L. A.; Robinson, C. J. and Vaughan, T. M. “Brain computer interface technology: a review of the first international meeting”. IEEE Transactions on Rehabilitation Engineering, vol. 8, No. 2, pp. 164-173, June 2008.Vidal, J. J. “Real-time detection of brain events in EEG”. Proceedings of the IEEE, vol. 65, No. 5, 633-641, May 1977.Mason, S. G. and Birch, G. E. “A brain-controlled switch for asynchronous control applications”. IEEE Transactions on Biomedical Engineering, vol. 47, No. 10, 1297-1307. Oct. 2000.Moxon, K. A. Neurorobotics. In: Neural engineering. Kluwer Academic Publishers, 2005, pp. 123-155.Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/El autor de la obra, actuando en nombre propio, hace entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos en formato digital o electrónico y autoriza a la ESCUELA DE INGENIERIA DE ANTIOQUIA, para que en los términos establecidos en la Ley 23 de 1982, Ley 44 de 1993, Decisión andina 351 de 1993, Decreto 460 de 1995, y demás normas generales sobre la materia, utilice y use por cualquier medio conocido o por conocer, los derechos patrimoniales de reproducción, comunicación pública, transformación y distribución de la obra objeto del presente documento. PARÁGRAFO: La presente autorización se hace extensiva no sólo a las dependencias y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material, sino también para formato virtual, electrónico, digital, y en red, internet, extranet, intranet, etc., y en general en cualquier formato conocido o por conocer. EL AUTOR, manifiesta que la obra objeto de la presente autorización es original y la realiza sin violar o usurpar derechos de autor de terceros, por lo tanto la obra es de exclusiva autoría y tiene la titularidad sobre la misma. PARÁGRAFO: En caso de presentarse cualquier reclamación o acción por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuestión, EL AUTOR, asumirá toda la responsabilidad, y saldrá en defensa de los derechos aquí autorizados; para todos los efectos la ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA actúa como un tercero de buena fe.info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercialhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2REI00103TECNOLOGÍAS PARA LA SALUDTECHNOLOGY IN HEALTHINTERFAZ USUARIO - COMPUTADORUSER - COMPUTER INTERFACECOMUNICACIÓN AUMENTATIVA Y ALTERNATIVADISCAPACIDAD MOTORAELECTROENCEFALOGRAFÍA ( EEG )INTERFAZ CEREBRO-COMPUTADOR ( ICC )POTENCIAL EVOCADO COGNITIVO P300PROCESAMIENTO DE SEÑALESAUGMENTATIVE AND ALTERNATIVE COMMUNICATIONMOTOR DISABILITYELECTROENCEPHALOGRAPHY ( EEG )BRAIN COMPUTER INTERFACES ( BCI )P300 EVOKED POTENTIALSIGNAL PROCESSINGDiseño y construcción de un prototipo de interfaz cerebro-computador para facilitar la comunicación de personas con discapacidad motoraDesenho e construção de um protótipo de interface cérebrocomputador para facilitar a comunicação de pessoas com incapacidade motoraDesign and construction of a brain-computer interface prototype to facilitate the communication of people with motor disabilityArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttps://purl.org/redcol/resource_type/ARThttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Fondo Editorial EIAPublicationTHUMBNAILREI00103.pdf.jpgREI00103.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg11870https://repository.eia.edu.co/bitstreams/47c7cced-ba0e-4534-94cb-9b82cbb228ad/download91a001d9fb08dfb98ec11345105c51daMD54ORIGINALREI00103.pdfREI00103.pdfapplication/pdf605404https://repository.eia.edu.co/bitstreams/f16fa99a-d4fc-4f72-a0ed-a0bf6ccbec7e/download935e10617e18dfcf1baaa1fa2cb5f7cbMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81494https://repository.eia.edu.co/bitstreams/93b1e070-4edc-4e67-a4b6-f2925bf525bc/download66874b0b9366b748c60895d2fb6339f8MD52TEXTREI00103.pdf.txtREI00103.pdf.txtExtracted texttext/plain37262https://repository.eia.edu.co/bitstreams/d8bfd3a2-5681-4d78-9de0-a850c12e0657/download63bc84431d24ae4b7683f1f860fd2ed2MD5311190/209oai:repository.eia.edu.co:11190/2092023-07-25 16:47:36.784https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Derechos Reservados - Universidad EIA, 2020open.accesshttps://repository.eia.edu.coRepositorio Institucional Universidad EIAbdigital@metabiblioteca.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