Los objetivos generales de este proyecto se centran en llevar a cabo tareas de investigación y de desarrollo de aplicaciones con la finalidad de contribuir a la mejora de la calidad de vida de pacientes bajo el síndrome de enclaustramiento, como es el caso de algunos pacientes que sufren de ELA. Es importante indicar que, si bien es cierto que pueden existir líneas de investigación que puedan tener una mayor repercusión en cuanto a un mayor número de potenciales usuarios, no es por ello que no deba considerarse menos importante llevar a cabo tareas de investigación que contribuyan al desarrollo de aplicaciones para un menor número de usuarios, sobre todo, teniendo en cuenta el enorme beneficio que pueden aportar al no existir, hoy por hoy, ayudas técnicas que permitan a estas personas una opción de comunicación. Por otro lado, la investigación en el campo de los sistemas BCI está en pleno auge, siendo muy significativo el número de contribuciones que pueden resultar de dicho proyecto.
Los objetivos específicos que se plantean en este proyecto son 3. Cada uno de esos objetivos incluirá unos objetivos parciales. A continuación, se describirán brevemente dichos objetivos y en la metodología se dará más detalle sobre su consecución.
OBJETIVO 1: Estudio y propuesta de interfaces de comunicación para mejorar el rendimiento de sistemas BCI visuales para pacientes sin control oculomotor.
Los parámetros relativos a los estímulos visuales de un sistema BCI-P300 speller basado en el paradigma RSVP, han sido poco estudiados. Algunos de estos parámetros son el tamaño de los estímulos, la distancia entre estos, o el tamaño de la superficie donde serán expuestos; parámetros que sí han sido estudiados bajo el paradigma RCP de filas y columnas, pero cuyos efectos podrían no ser los mismos en RSVP, como ya ha demostrado el equipo de investigación en un estudio reciente [Fern21]. En este objetivo se investigará sobre estas variables con el fin de entender cómo afectan al rendimiento de estos sistemas destinados a usuarios sin control oculomotor. En esta misma línea, también se trabajará sobre nuevas propuestas de estímulos visuales basadas en el color, imágenes, y en la que se prestará especial atención a la estimulación 3D, por las ventajas que puede suponer en los sistemas basados en RSVP debido a las evidencias que se han obtenido fuera del ámbito de las BCI o con el uso del RCP. Finalmente, con el propósito de aumentar el rendimiento de un sistema BCI basado en el paradigma RVSP, el cual se ve perjudicado por tener que presentar los estímulos uno a uno en serie, se trabajará en el diseño de nuevas interfaces que incluyan predictores de texto y/o teclados que requieran de un menor número de estímulos, como el basado en un predictor T9 de los teléfonos móviles. Soluciones como éstas, aún no han sido abordadas en la modalidad RSVP y, sin lugar a duda, permitirían aumentar la tasa binaria de estos sistemas. Para las distintas propuestas de este objetivo, se trabajará con la plataforma UMA-BCI Speller.
Para lograr este objetivo, se establecen 3 objetivos parciales:
Objetivo 1.1- Estudio de parámetros relativos a la presentación y distribución de los estímulos visuales en una BCI-P300 para usuarios sin control oculomotor.
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Objetivo 1.2- Estudio de los efectos de diferentes tipos de estímulos aplicados a una BCI-P300 para usuarios sin control oculomotor.
Objetivo 1.3- Estudio y propuesta de nuevas interfaces que mejoren el rendimiento de un BCI-P300 speller aplicado a usuarios sin control oculomotor.
OBJETIVO 2: Estudio de paradigmas de estimulación que mejoren la discriminación de los estímulos aplicado a un sistema BCI auditivo.
En algunos casos más extremos causados por el avance de la enfermedad, el canal visual del paciente puede verse afectado, siendo esto el caso de pacientes en estado de CLIS. Llegado a este extremo, la única alternativa para establecer un canal de comunicación es hacer uso de interfaces cerebrales basadas en estímulos auditivos. Hasta la fecha son muy pocos los estudios que abordan esta problemática debido a su complejidad. Se hace necesario estudiar estrategias de control que faciliten la comunicación a estos pacientes, aunque ésta sea muy básica, como responder Sí/No a preguntas. La aportación a este segundo objetivo será puramente de investigación, y seguirá con la línea de estudio ya iniciada por el equipo de investigación en el proyecto SICCAU, que busca hacer que la atención del usuario se mantenga activa para impedir una bajada del rendimiento. Se estudiarán diferentes paradigmas y conjuntos de estímulos buscando aquéllos que sean más fácilmente diferenciables por el usuario y, al mismo tiempo, pasen desapercibidos en caso de no tener que ser atendidos.
En este objetivo 2 se plantean 2 objetivos parciales:
Objetivo 2.1- Estudio de soluciones basadas en BCI auditivos.
Objetivo 2.2- Implementación y prueba de un BCI auditivo enfocado a pacientes sin control oculomotor.
OBJETIVO 3: Desarrollo de un Sistema Aumentativo y Alternativo de Comunicación de bajo coste para personas en estado de síndrome de enclaustramiento.
Este tercer objetivo está motivado por la inexistencia de un sistema de comunicación basado en un BCI-P300 speller que sea flexible, fácil de configurar, adaptable a cada usuario, además de ser compacto y de bajo coste. Los sistemas existentes son desarrollados para fines específicos, tienen muy pocas opciones de configuración, son difíciles de manejar, requieren sistemas de adquisición muy costosos y deben ejecutarse sobre una computadora, no pudiendo ser usados en entornos clínicos o domésticos. Para desarrollar el sistema propuesto se partirá de la aplicación UMA-BCI Speller ya desarrollada en el proyecto LICOM y que tiene como principal función ofrecer un sistema de comunicación flexible y fácil de configurar permitiendo, además, la creación de plantillas basadas en pictogramas, siendo esto un requisito fundamental para el desarrollo de un SAAC adaptable a las particularidades de cada paciente. Además, UMA-BCI Speller incorpora las modalidades RCP (con predictor de texto) y RSVP, y sintetizador de voz, convirtiéndola en una aplicación altamente versátil y fácil de usar. Para conseguir un sistema compacto, la aplicación se ejecutará en una tableta. En cuanto al sistema de adquisición, la finalidad es que éste sea de bajo coste y de fácil colocación. Si bien la principal finalidad es que sea controlado a través de la actividad cerebral, para darle más versatilidad al sistema desarrollado se incrementarán los modos de accesos, pudiéndose controlar a través de un eye-tracker para aquellos pacientes que aún tengan control oculomotor o, incluso, a través del tacto para, aquellos pacientes con algún resto motor.
Para lograr este objetivo se establecen 3 objetivos parciales:
Objetivo 3.1- Desarrollo de una aplicación móvil (App) basada en UMA-BCI Speller
Objetivo 3.2- Integración de los diferentes modos de acceso: EEG, seguimiento de mirada, tacto
Objetivo 3.3- Prueba del sistema completo y desarrollo de un producto final.