Interface cérebro

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<p>Interface crebro-computadorOrigem: Wikipdia, a enciclopdia livreNeuropsicologia</p> <p>Tpicos[show]</p> <p>Funes cerebrais[mostrar]</p> <p>Pessoas[mostrar]</p> <p>Testes[show]</p> <p>Mente e crebro portal</p> <p> v t e</p> <p>Ainterface crebro-computador(BCI), muitas vezes chamado deinterface crebro-mquina(MMI), ou s vezes chamado de umainterface neural diretaou umainterface crebro-mquina(BMI), uma via de comunicao direta entre o crebro e um dispositivo externo.BCIs so dirigidos a ajudar, aumentando ou reparar funes cognitivas e sensrio-motor humanos.Pesquisa sobre BCIs comeou na dcada de 1970 naUniversidade da Califrnia Los Angeles(UCLA), sob uma concesso doNational Science Foundation, seguido por um contrato com aDARPA.[1][2]Os artigos publicados aps esta pesquisa tambm marca a primeira apario da expressointerface crebro-computadorna literatura cientfica.O campo da BCI pesquisa e desenvolvimento, desde ento, focado principalmente em aplicaes de neuro-prteses que visam restaurar a audio danificada, viso e movimento.Graas notvelplasticidade corticaldo crebro, os sinais de prteses implantadas pode, aps a adaptao, ser tratado pelo crebro como sensor de canais naturais ou efetoras.[3]Aps anos de experimentao animal, os primeiros dispositivos neuroprosthetic implantados em seres humanos apareceram na meados de 1990.Contedo[esconder] UmaHistria 2BCI contra neuroprosthetics 3Animais pesquisa BCI 3.1Os primeiros trabalhos 3.2sucessos de pesquisa de destaque 3.2.1Kennedy e Yang Dan 3.2.2Nicolelis 3.2.3Donoghue, Schwartz e Andersen 3.2.4Outra pesquisa 3.2.5O Prmio BCI 4investigao BCI Humanos 4.1BCIs invasoras 4.1.1Viso 4.1.2Movimento 4.2BCIs parcialmente invasivos 4.3BCIs no invasivos 4.3.1EEG 4.3.1.1Viso geral 4.3.1.2matrizes de eletrodos ativos secos 4.3.1.3Outra pesquisa 4.3.2MEG e ressonncia magntica 4.3.3Neurogaming 4.4telepatia sinttica / comunicao silenciosa 4.5Comercializao 5BCIs de cultura celular 6Consideraes ticas 7de baixo custo Interfaces baseadas em BCI 8Fico ou especulao 9Veja tambm 10Referncias 11Leitura 12Ligaes externas</p> <p>Histria[editar]A histria de interfaces crebro-computador (BCI) comea comHans Bergera descoberta da atividade eltrica do crebro humano eo desenvolvimento deeletroencefalografia(EEG).Em 1924, Berger foi o primeiro a registrar a atividade do crebro humano por meio de EEG.Ao analisar os vestgios de EEG, Berger foi capaz de identificaractividade oscilatriono crebro, tais como aonda alfa(8-12 Hz), tambm conhecido como onda de Berger.Dispositivo de Berger primeira gravao era muito rudimentar.Ele inseriupratafios sob os escalpos de seus pacientes.Estes foram mais tarde substitudos por folhas de prata ligados cabea do paciente por ligaduras de borracha.Berger estes sensores ligados a umelectrmetro capilar Lippmann, com resultados decepcionantes.Aparelhos de medio mais sofisticados, como aSiemens-coil double gravaogalvanmetro, que exibiu tenses eltricas to pequeno quanto um dcimo de milsimo de um volt, levou ao sucesso.Berger analisou a inter-relao de alternncias em seus diagramas de EEG onda comdoenas cerebrais.EEGs permitido possibilidades completamente novas para a investigao de atividades do crebro humano.BCI contra neuro-prteses[de edio]Ver artigo principal:NeuroprostheticsNeuroprosthetics uma rea deneurocinciapreocupado com prteses neurais.Isto , o uso de dispositivos artificiais para substituir a funo do sistema nervoso relacionadas com problemas auditivos e crebro, ou dos rgos sensoriais.O dispositivo neuroprosthetic mais utilizado oimplante coclear, que, em dezembro de 2010, havia sido implantado em cerca de 220 mil pessoas em todo o mundo.[4]H tambm vrios dispositivos neuroprosthetic que visam restaurar a viso, incluindoimplantes de retina.A diferena entre BCIs e neuro-prteses em grande parte na forma como os termos so utilizados: neuroprosthetics tipicamente ligar o sistema nervoso a um dispositivo, ao passo que BCIs geralmente ligar o crebro (ou do sistema nervoso), com um sistema de computador.Neuroprosthetics prtico, pode ser ligada a qualquer parte do sistema nervoso, por exemplo, nervos perifricos, enquanto que o termo "BCI" designa geralmente uma classe mais estreita do que os sistemas de interface com o sistema nervoso central.Os termos so, por vezes, no entanto, usados alternadamente.Neuroprosthetics e BCIs procurar atingir os mesmos objectivos, como restaurar a viso, a audio, o movimento, a capacidade de se comunicar, e at mesmoa funo cognitiva.Ambas utilizam mtodos experimentais semelhantes e tcnicas cirrgicas.BCI Animais pesquisa[edio]Vrios laboratrios conseguiram gravar sinais de macaco e ratocrtex cerebralpara operar BCIs para produzir o movimento.Macacos navegoucursores de computadorna tela e mandou braos robticos para executar tarefas simples, simplesmente pensar sobre a tarefa e ver o feedback visual, mas sem qualquer sada do motor.[5]Em maio de 2008 fotografias que mostravam um macaco naUniversidade de Pittsburgh Medical Centro deoperar um brao robtico pelo pensamento foram publicados em uma srie de revistas cientficas conhecidas e revistas.[6]Outra pesquisa sobre gatos decodificou os sinais visuais neurais.Os primeiros trabalhos[edio]</p> <p>Macaco operar um brao robtico com interface crebro-computador (Schwartz laboratrio da Universidade de Pittsburgh)Em 1969, ocondicionamento operanteestudos de Fetz e colegas, do Centro de Investigao Regional e Departamento de Fisiologia e Biofsica daUniversidade de Washington School of Medicine, emSeattle, mostrou pela primeira vez que os macacos podem aprender a controlar a deflexo de umbiofeedbackmetros brao com a atividade neural.[7]Um trabalho semelhante na dcada de 1970 estabeleceu que os macacos podem aprender rapidamente a controlar voluntariamente as taxas de disparo de neurnios individuais e mltiplas nas primriasdo crtex motor, se eles foram recompensados para a gerao de padres adequados de atividade neural.[8]Os estudos que se desenvolveramalgoritmospara reconstruir os movimentos decrtex motorneurnios, que controlam o movimento, remontam dcada de 1970.Na dcada de 1980, Apostolos Georgopoulos naJohns Hopkins Universitydescobriram uma relao matemtica entre as respostas eltricas de um s motor neurnios do crtex emmacacos rhesuse da direo em que se moviam os braos (com base em umcossenofuno).Ele tambm descobriu que grupos dispersos de neurnios, em diferentes reas do crebro do macaco, controlada coletivamente comandos motores.Mas ele foi capaz de gravar os disparos de neurnios em uma nica rea de cada vez, por causa das limitaes tcnicas impostas pelo seu equipamento.[9]Houve um rpido desenvolvimento em BCIs desde meados da dcada de 1990.[10]Vrios grupos foram capazes de captar os sinais cerebrais complexas crtex motor de gravao deconjuntos neurais(grupos de neurnios) e us-los para controlar dispositivos externos.Grupos de investigao notveis foram liderados por Richard Andersen,John Donoghue, Phillip Kennedy,Miguel Nicolelise Andrew Schwartz.[carece de fontes?]Sucessos de pesquisa proeminentes[edio]Kennedy e Yang Dan[edio]Phillip Kennedy (que mais tarde fundouNeural Signals, em 1987) e seus colegas construram a primeira interface crebro-computador intracorticais implantando neurotrfico-coneeletrodosem macacos.[carece de fontes?]</p> <p>Yang Dan e as gravaes dos colegas de viso gato usando um BCI implantado noncleo geniculado lateral(linha superior: Imagem original; linha de fundo: a gravao)Em 1999, pesquisadores liderados por Yang Dan naUniversity of California, Berkeleydecodificado disparos neuronais para reproduzir imagens vistas por gatos.A equipe usou uma srie de eletrodos embutidos notlamo(que integra todos os estmulos sensoriais do crebro) de gatos olhos aguados.Pesquisadores alvo 177 clulas cerebrais no tlamo doncleo lateral geniculadorea, que decodifica os sinais daretina.Os gatos foram mostrados oito filmes curtos, e os seus disparos de neurnios foram registrados.O uso de filtros matemticos, os pesquisadores decodificados os sinais para gerar os filmes do que os gatos viram e foram capazes de reconstruir cenas reconhecveis e objetos em movimento.[11]resultados semelhantes em humanos j foram alcanados por pesquisadores noJapo(veja abaixo).Nicolelis[edio]Miguel Nicolelis, professor daDuke University, emDurham, Carolina do Norte, tem sido um defensor proeminente de usar vrios eletrodos distribudos por uma rea maior do crebro para obter os sinais neuronais para dirigir um BCI.Taisconjuntos neuraisso ditas para reduzir a variabilidade na sada produzida por eletrodos individuais, o que poderia torn-lo difcil de operar um BCI.Aps a realizao de estudos iniciais em ratos durante a dcada de 1990, Nicolelis e seus colegas desenvolveram BCIs que a atividade cerebral decodificado emmacacos-corujae utilizados os dispositivos para reproduzir os movimentos de macaco nos braos robticos.Macacos tm avanado alcanar e habilidades e boas habilidades de manipulao de mo agarrar, tornando-os sujeitos de teste ideais para este tipo de trabalho.Em 2000, o grupo conseguiu construir uma BCI que reproduziu coruja movimentos macaco enquanto o macaco operado umjoystickou atingido por comida.[12]O BCI operado em tempo real e tambm pode controlar um rob remotamente separado sobreprotocolo Internet.Mas os macacos no podia ver o brao movendo-se e no recebeu qualquer feedback, o chamadoopen-loopBCI.</p> <p>Diagrama do BCI desenvolvido por Miguel Nicolelis e seus colegas para o uso emmacacos RhesusExperincias posteriores por Nicolelis usandomacacos rhesusconseguiramfechar o ciclo de feedbacke macaco reproduzida alcanar e agarrar os movimentos em um brao robtico.Com seus profundamente fissura e franziu crebros, macacos rhesus so considerados modelos melhores para o homemneurofisiologiado que macacos-coruja.Os macacos foram treinados para alcanar e agarrar objetos na tela do computador atravs da manipulao de um joystick enquanto os movimentos correspondentes por um brao robtico estavam escondidos.[13][14]Os macacos foram mostrados mais tarde o rob diretamente e aprendeu a control-lo, visualizando seus movimentos .O BCI usado previses de velocidade para controlar os movimentos chegando e, simultaneamente, previuvigor handgripping.Donoghue, Schwartz e Andersen[edio]Outros laboratrios que desenvolveram BCIs e algoritmos que decodificam sinais do neurnio incluem as dirigidas por John Donoghue naUniversidade Brown, Andrew Schwartz naUniversidade de Pittsburghe Richard Andersen noCaltech.Estes pesquisadores foram capazes de produzir BCIs de trabalho, mesmo usando sinais gravados a partir de muito menos neurnios do que os Nicolelis (15-30 neurnios contra 50-200 neurnios).O grupo de Donoghue informou treinamento macacos rhesus para usar um BCI para rastrear alvos visuais na tela do computador (closed-loop BCI), com ou sem a ajuda de um joystick.[15]O grupo de Schwartz criou uma BCI para rastreamento tridimensional em realidade virtual e tambm controlo BCI reproduzido em um brao robtico.[16]O mesmo grupo criado manchete quando eles demonstraram que um macaco pode alimentar-se pedaos de fruta e os marshmallows usando um brao robotizado controlado por sinais cerebrais prprias do animal.[17][18][19]O grupo de Andersen usado gravaes deatividade premovementdocrtex parietal posteriorem sua BCI, incluindo sinais criados quando os animais experimentais antecipado receber uma recompensa.[20]Outra pesquisa[edio]Alm de prevercinemticaecinticaparmetros de movimentos dos membros, BCIs que predizemeletromiogrficasou atividade eltrica dos msculos de primatas esto sendo desenvolvidos.[21]Tais BCIs poderia ser usado para restaurar a mobilidade de membros paralisados por estimular eletricamente os msculos.Miguel Nicolelis e seus colegas demonstraram que a atividade de grandes conjuntos neurais pode prever posio do brao.Este trabalho possibilitou a criao de BCIs que lem intenes de movimento do brao e traduzi-los em movimentos de atuadores artificiais.Carmena e colegas[13]programado a codificao neural em uma BCI que permitiu que um macaco para controlar alcanar e agarrar os movimentos de um brao robtico.Lebedev e colegas[14]se que as redes cerebrais reorganizar para criar uma nova representao do apndice robtico para alm da representao dos membros prprio do animal.O maior impedimento para o BCI tecnologia actualmente a falta de uma modalidade sensor que fornece um acesso seguro, preciso e robusto a sinais do crebro. concebvel, ou mesmo provvel, contudo, que um tal sensor ser desenvolvido dentro dos prximos 20 anos.O uso de um tal sensor deve expandir o leque de funes de comunicao que podem ser fornecidos utilizando um BCI.Desenvolvimento e implementao de um sistema BCI complexo e demorado.Em resposta a este problema, Dr. Gerwin Schalk tem vindo a desenvolver um sistema de propsito geral para pesquisa BCI, chamadoBCI2000.BCI2000 tem estado em desenvolvimento desde 2000 em um projeto liderado pela Interface de Programa de P &amp; D Brain-Computer noCentro de WadsworthdaIorque Departamento de Sade do Estado Novo, emAlbany, Nova York,EUA.Uma nova abordagem 'sem fio' usacanais inicos light-gatecomochannelrodopsinapara controlar a atividade de subconjuntos geneticamente definidos de neurniosin vivo.No contexto de uma tarefa de aprendizagem simples, iluminao detransfclulas do crtex somatossensorial influenciado o processo de tomada de deciso que se deslocam livrementeratinhos.[22]O Prmio BCI[edio]OPrmio Anual BCI, dotada de 3.000 dlares, concedido em reconhecimento de investigao notvel e inovadora na rea de interfaces crebro-computador.Cada ano, um laboratrio de pesquisa de renome convidado a avaliar os projectos apresentados e atribuir o prmio.O jri composto por especialistas lderes mundiais BCI recrutados pelo laboratrio de premiao.Seguinte lista composta dos vencedores do Prmio BCI: 2010: Cuntai Guan, Kai Keng Ang, Karen Sui Geok Chua e Beng Ti Ang, (A * STAR,Singapura)Baseado em imagtica motora Interface Crebro-Computador reabilitao robtica para acidente vascular cerebral. 2011: Moritz Grosse-Wentrup e Bernhard Schlkopf (Instituto Max Planck para Sistemas Inteligentes,Alemanha)Quais so as causas neuro-fisiolgicas das variaes de desempenho na interface crebro-computador? 2012: Surjo R. Soekadar e Niels Birbaumer, (Applied Neurotechnology Lab, do Hospital Universitrio de Tbingen e do Instituto de Psicologia Mdica e Neurobiologia Comportamental,Universidade Eberhard Karls, Tbingen, Alemanha)Melhorar a Eficcia da Ipsilesional Brain-Computer Interface de Treinamento em Neurorehabilitation de AVC crnico. 2013: MC Dadarlata, b, JE O'Dohertyum, PN Sabesa, b(umDepartamento de Fisiologia do Centro de Integrative Neuroscience, San Francisco, CA, EUA,bUC Berkeley-UCSF Programa de Ps-Graduao de Bioengenharia,Universidade da Califrnia, San Francisco, CA, EUA),A abordagem baseada na aprendizagem ao feedback sensorial artificial: Substitui microestimulao intracorticais e aumenta a viso.Human BCI pesquisa[edio]BCIs invasivos[edio]Viso[edio]</p> <p>Jens Naumann, um homem com cegueira adquirida, sendo entrevistado sobre sua viso BCI na CBS Th...</p>