Memorias II Jornadas sobre Interfaces Cerebro Computadora

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  • Memorias

    II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro

    Computadora

    23 y 24 de Abril de 2009 Colegio de Ingenieros Especialistas de Entre Ros

    Paran Entre Ros Argentina

    Organizado por:

    Laboratorio de Ingeniera en Rehabilitacin e Investigaciones Neuromusculares y Sensoriales (LIRINS)

    Facultad de Ingeniera Universidad Nacional de Entre Ros http://www.bioingenieria.edu.ar/grupos/lirins/

    Comit Organizador: Mst. Rubn Acevedo (Presidente JAICC 2009) M.Sc. Gerardo Gentiletti (Vice-Presidente JAICC 2009) Mst. Julio Aldonate Bioing. Claudia Bonell Bioing. Anala Cherniz Bioing. Sergio Escobar Bioing. Carlos Mercuri Bioing. Miguel Richard Bioing. Juan Manuel Reta Mst. Carolina Tabernig

  • Prlogo:

    En Diciembre del ao 2006 realizamos las Primeras Jornadas Argentinas sobre Interfaces

    Cerebro Computadoras (JAICC 2006), el espritu de este evento fue realizar una reunin de amigos

    para contarnos que es lo que estbamos haciendo cada grupo de investigacin en el tema de

    interfaces cerebro computadoras. Durante un da entero, junto a investigadores de las universidades

    nacionales de La Plata, Tucumn y Tres de Febrero, adems de un grupo de estudiantes de

    posgrado de la Universidad Autnoma Metropolitana (UAM) de Mxico; estuvimos intercambiando

    experiencias. Toda la reunin se sigui en simultneo mediante teleconferencia desde el Laboratorio

    de Investigacin en Neuroimagenologa de la UAM. Si bien la reunin era de carcter informal, tuvo

    un xito notable e inesperado; tanto en lo que respecta a asistencia de alumnos como a la riqueza

    de las exposiciones que se presentaron.

    En esta oportunidad nos hemos propuesto realizar algo ms ambicioso, manteniendo el

    espritu de las JAICC 2006. La tarea nos ha exigido esfuerzo y dedicacin, pero esperamos con ella

    cumplir con el objetivo de intercambiar experiencias y conocer el estado del arte de este tema en

    nuestro pas y en el mundo. En esta oportunidad no slo nos hemos enfocado en el rea de las

    Interfaces Cerebro Computadoras (ICC) basadas en electroencefalograma y potenciales evocados,

    sino tambin en el rea de las Interfaces Hombre Mquina (IHM) tales como las basadas en

    seales de electromiograma o electrooculograma.

    Es de resaltar que en esta oportunidad y nuevamente superando nuestras expectativas,

    hemos recibido trabajos no solo de Argentina sino tambin de Chile, Colombia y Mxico; lo cual le

    da un carcter latinoamericano al evento que nos llena de satisfaccin. Adems tenemos el placer

    de contar con invitados de reconocido prestigio, tanto nacionales como es el caso del Dr. Enrique

    Spinelli e internacionales como los son el Dr. Jos del R. Milln Ruz (Suiza), el Dr. Laurent Bougrain

    (Francia), el Ms. C. Oscar Yez Suarez (Mxico) y el Ms. C. Rodrigo Salas (Chile).

    Finalmente queremos agradecer a todos los asistentes, expositores y conferencistas que

    participaran en JAICC 2009 esperando que estos dos das sean acadmicamente fructferos y que

    generen lazos para futuras colaboraciones.

    Mst. Rubn Acevedo M.Sc. Gerardo Gentiletti Presidente JAICC 2009 Vice-Presidente JAICC 2009

    Memorias II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro Computadora

    23 y 24 de abril de 2009

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  • Modalidad: Conferencias, exposiciones orales de trabajos y sesiones de demostracin de experiencias de Interfaces Cerebro Computadoras en-lnea. Los trabajos presentados se hallan preferentemente enmarcados en las siguientes reas temticas en el contexto de las ICC y las IHM: Aspectos neurofisiolgicos, tipos de seales y paradigmas. Procesamiento digital de seales. Reconocimiento de patrones. Instrumentacin, software y plataformas de experimentacin. Aplicaciones. Comit Cientfico: Mst. Rubn Acevedo - Universidad Nacional de Entre Ros. Mst. Julio Aldonate - Universidad Nacional de Entre Ros. M.Sc. Gerardo Gentiletti - Universidad Nacional de Entre Ros. M. en I. Oscar Yez Surez - Universidad Autnoma Metropolitana, Mxico. Dr. Enrique Spinelli - Universidad Nacional de La Plata. Mst. Carolina Tabernig - Universidad Nacional de Entre Ros. Invitados Internacionales y Conferencistas: Dr. Jos del R. Milln, Swiss Federal Institute of Technology (EPFL), Suiza. M. en I. Oscar Yez Surez, Universidad Autnoma Metropolitana (UAM), Mxico. Dr. Laurent Bougrain, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (INRIA), Francia. Dr. Rodrigo Salas, Universidad de Valparaso (UV), Chile. Dr. Enrique Spinelli, Universidad Nacional de La Plata, Argentina. M.Sc. Gerardo G. Gentiletti, Universidad Nacional de Entre Ros, Argentina.

    Memorias II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro Computadora

    23 y 24 de abril de 2009

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  • Memorias II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro Computadora 23 y 24 de abril de 2009

    ndice por trabajos: Conferencias (resmenes)

    An Overview of BCI: From Control to Monitoring. Dr. Jos del R. Milln 8

    A Look Behind the Veil of an Adaptive Brain Interface. Dr. Jos del R. Milln 8

    Plataformas para Implementacin de Interfaces Cerebro-Computadora (ICC) en Tiempo Real. Dr. Enrique Spinelli 9

    Template-based classifiers for ERP-based BCIs. Dr. Laurent Bougrain 10

    Robust and Incremental Neuro-fuzzy Techniques for Evoked Potential Detection in BCI. Dr. Rodrigo Salas 12

    Plataforma para simulacin de aplicaciones robticas de sistemas ICC M. Sc. Gerardo G. Gentiletti 13

    Interfaces cerebro computadoras (ICC)

    Paradigmas ICC para validacin de plataformas autnomas. E. M. Spinelli, P. A. Garca y M. A. Haberman 15

    Plataforma experimental de ICC para facilitar la comunicacin de personas en situacin de discapacidad motora. C. Arboleda, E. Garca, A. Posada y R. A. Torres 19

    Comparacin de dos amplificadores de EEG para interfaces cerebro-computadora. M. A. Haberman, P. A. Garcia y E. M. Spinelli 24

    Plataformas de Hardware para interfaces cerebro computadora. P. A. Garca, E. M. Spinelli y M. A. Haberman 28

    Evaluacin de arquitecturas de redes neuronales artificiales multicapa para la deteccin de potenciales evocados relacionados a evento en una ICC mediante la seleccin de muestras de una seal EEG. Y. Hormazbal, J. Moreno, R. Acevedo y R. Salas 32

    Monitor de actividad neuronal basado en la innovacin de microelectrodos MEMS. B. S. Soto Cruz, F. Lpez Huerta, M. Estrada del Cueto y E. Soto Eguibar 36

    Nuevas tendencias en la adquisicin de biopotenciales. E. Filomena, E. M. Spinelli y J. A. Aldonate 41

    Band-specific features improve finger flexion prediction from ECoG. L. Bougrain y N. Liang 45

    Extraccin de caractersticas en ICC mediante mtodos basados en diccionarios ptimos: Resultados preliminares. R. Acevedo, G. G. Gentiletti, V. Medina Bauelos y L. Rufiner 49

    Comando en tiempo real de una SREI simulada, mediante ICC basada en paradigma P300. J. G. Gebhart, G. G. Gentiletti, A. Bonardi, M. Richard y R. C. Acevedo 53

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  • Interfaces hombre mquina (IHM)

    Comunicador controlado por seales electrooculogrficas N. M. Dalgaard, S. Luvoni, E. L. Gonzlez, J. C. Tulli, D. Agero, J. M. Garn y A. J. Uriz 59

    Aplicaciones de interfaces basadas en visin. E. Perez, C. Soria, V. Mut y O. Nasisi 63

    Software para procesamiento y anlisis del electromiograma de superficie. L. C. Carrere, G. Mazzocchi, C. E. Bonell y C. B. Tabernig 67

    Diseo y desarrollo de neuroprtesis visuales. Logros y desafos. M. M. Raponi y R. M. Bruno 71

    SLAM algorithm applied to robotics assistance for navigation in unknown environments. F. A. Auat Cheein, N. Lopez, C. Soria, E. Orosco, F. Lobo Pereira, F. Di Sciascio y R. Carelli 75

    Control de neuroestimuladores por EMG: plataforma para la evaluacin de nuevas estrategias. J. M. Reta, S. O. Escobar y C. B. Tabernig 80

    Memorias II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro Computadora

    23 y 24 de abril de 2009

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  • ndice por autores: A Acevedo, R. C. 32, 49, 53 Agero, D. 59 Aldonate, J. A. 41 Arboleda, C. 19 Auat Cheein, F. A. 75

    B Bonardi, A. 53 Bonell, C. E. 67 Bougrain, L. 10, 45 Bruno, R. M. 71

    C Carelli, R. 75 Carrere, L. C. 67

    D Dalgaard, N. M. 59 Di Sciascio, F. 75

    E Escobar, S. O. 80 Estrada del Cueto, M. 36

    F Filomena, E. 41

    G Garca, E. 19 Garca, P. A. 15, 24, 28 Garn, J. M. 59 Gebhart, J. G. 53 Gentiletti, G. G. 13, 49, 53 Gonzlez, E. L. 59

    H Haberman, M. A. 15, 24, 28 Hormazbal, Y. 32

    L Liang, N. 45 Lobo Pereira, F. 75 Lopez, N. 75 Lpez Huerta, F. 36

    Luvoni, S. 59

    M Mazzocchi, G. 67 Medina Bauelos, V. 49 Milln, J. 8 Moreno, J. 32 Mut, V. 63

    N Nasisi, O. 63

    O Orosco, E. 75

    P Perez, E. 63 Posada, A. 19

    R Raponi, M. M. 71 Reta, J. M. 80 Richard, M. 53 Rufiner, L. 49

    S Salas, R. 12, 32 Soria, C. 63, 75 Soto Cruz, B. S. 36 Soto Eguibar, E. 36 Spinelli, E. M. 9, 15, 24, 28, 41

    T Tabernig, C. B. 67, 80 Torres, R. A. 19 Tulli, J. C. 59

    U Uriz, A. J. 59

    Memorias II Jornadas Argentinas sobreInterfaces Cerebro Computadora

    23 y 24 de abril de 2009

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  • Memorias II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro Computadora 23 y 24 de abril de 2009

    Resmenes

    Conferencias

  • Prof.Dr.JosdelR.MillnSchoolofEngineeringSwissFederalInstituteofTechnologyLausanne(EPFL)Switzerland

    AnOverviewofBCI:FromControltoMonitoring: The idea ofmoving robots or prosthetic devices not bymanual control, but bymere"thinking"(i.e.,thebrainactivityofhumansubjects)hasfascinatedresearchersforthelast30years,butitisonlynowthatfirstexperimentshaveshownthepossibilitytodoso.Suchakindofbraincomputerinterface(BCI)isanaturalwaytoaugmenthumancapabilitiesbyprovidinganewinteractionlinkwiththeoutsideworldandisparticularlyrelevantasanaidforphysicallydisabledpeople. Inthistalk I'llgiveanoverviewofthefieldofnoninvasiveBCI,whichcanexploiteitherevokedpotentialsorspontaneousbrainphenomenarecordedwithsurfaceelectrodesplacedonthesubject'sscalp.KeyelementsforasuccessfulBCIarerealtime feedbackandtraining,ofboththesubjectandtheclassifierembedded intotheBCI. Normally, a people use a BCI to control and interact with devices by constantlydeliveringmentalcommands.ButaBCIcanalsoprovideaneffectivewaytomonitorsomecognitive statesof the subject that, if recognized in real time,can improveand facilitatetremendouslyinteraction.

    ALookBehindtheVeilofanAdaptiveBrainInterface:

    Inthistalk IwillreviewourworkonnoninvasiveasynchronousBCI,withafocusonhowbrainwavescanbeusedtodirectlycontrolrobots.Mostofthehopeforsuchapossibilitycomes from invasiveapproaches thatprovidedetailedsingleneuronactivity;however, itrequires surgical implantationofmicroelectrodes in thebrain. Forhumans,noninvasivesystemsbasedonelectroencephalogram(EEG)signalsarepreferablebut,untilnow,havebeen considered too poor and slow for controlling rapid and complex sequences ofmovements.Recentlywehaveshown for the first time thatonlineanalysisofa fewEEGchannels,ifusedincombinationwithadvancedroboticsandmachinelearningtechniques,issufficientforhumanstocontinuouslycontrolamobilerobotandawheelchair.Finally,wediscusscurrentresearchdirectionswearepursuing inorder to improve theperformanceandrobustnessofourBCIsystem,especiallyforrealtimecontrolofbrainactuatedrobots.In particular, I'll mention work on recognizing cognitive states that are crucial forinteraction.

    II Jornadas Argentinas sobre Interfaces Cerebro Computadora23 y 24 de Abril de 2009, Paran, Entre Ros, Argentina

    - JAICC 2009 -

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  • Prof.Dr.EnriqueSpinelli LEICIDtodeElectrotecnia UniversidadNacionaldeLaPlatayCONICETArgentina

    PlataformasparaImplementacindeInterfacesCerebroComputadora(ICC)enTiempoReal:

    Las ICCs se instalaroncomo temade investigacindelLEICIalrededordelao1997yen2000seensaylaprimeraICCcompleta.EsteprimerequipocomprendaelamplificadordeEEG, un adquisidor de seales, procesamiento digital de seales en tiempo real yactuadores paramanejar electrodomsticos como luces y ventiladores, los cuales eranactivadosapartirderitmoscerebrales.Deaquenms,lasinvestigacionessecentraroneneldesarrollodeplataformasparaimplementacindeICCentiemporeal. A lo largode lacharlasedescribirn lostrabajosrealizadosen losltimos10aosconelobjetivo de implementar plataformas autnomas para ICCs robustas y portables. Losdesarrollos efectuados, intentando siempre perseguir el estado del arte y proponersolucionesoriginales,abarcandiversaspartesde las ICC comoelamplificadordeEEG, lafuente de alimentacin, la transmisin de datos, el software de tiempo real y el depresentacin. Laprese...

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