Brainable

Junio 4, 2010 Felip Miralles – Barcelona Digital Centro Tecnológico

BrainAble : Autonomía e inclusión social mediante Interfaces Cerebro-Ordenador para conectar a las personas con discapacidad a su entorno físico y social Felip Miralles

Tabla de contenidos
Motivación
Solución propuesta
Definición de usuarios
Escenarios de uso
Tecnologías implicadas
BNCI (Brain/Neural-Computer Interfaces)
Inteligencia ambiental
Redes sociales
Realidad virtual
Ciclo de diseño
Consorcio

Motivación
Problema socio-económico:
Las diez más importantes patologías generan discapacidades físicas y cognitivas (enfermedades neurodegenerativas, enfermedades del corazón, problemas osteo-articulares, depresión, cáncer de pulmón, accidentes de coches, etc.)
La rehabilitación es una herramienta potencial para recuperar funcionalidad y participación, sin embargo…
Requiere ser intensivo, personalizado y sostenido por suficiente tiempo.
Falta de evidencia sobre su eficacia
Interfaces cerebro-ordenador ayudan a desarrollar :
Nuevos dispositivos de rehabilitación más eficientes
Nuevos paradigmas de intervención orientados al aumento de la autonomía en actividades de la vida diaria .
Nuevas taxonomías para mejorar indicadores y asignación de recursos .

Solución propuesta
Mejorar la calidad de vida de personas con discapacidades severas superando dos de sus mayores obstáculos – la exclusión de las actividades sociales y del hogar – a través de la inclusión de nuevos medios de comunicación e interfaces compuestas por BNCI combinado con Inteligencia Ambiental , redes sociales y entornos virtuales .

Solución propuesta
Desarrollo de nuevas tecnologías para adquirir e integrar información de diferentes señales fisiológicas, diferentes técnicas BCI y movimientos.
Detección mejorada de la intención del usuario (por BCI) y su estado afectivo (monitorizado pasivo).
Software de identificación de la información óptima y adaptar la interfaz para proveer nuevos métodos de interacción social y ambiental
BNCI interact VIRTUAL REALITY ENVIRONMENT manage SOCIAL NETWORKS HOME AUTO-MATION AFFECTIVE COMPUTING

Solución propuesta Comunicación Abrir puerta Dice “Hola” Mover Avatar EEG EMG Gestos, etc. Monitor afectivo “ Estoy cansado” “ Cometí un error” “ Estoy confundido” EEG EMG, HR Gestos, etc. Acciones Comandos ejecutados Mostrar cambios (muestra simple, si el usuario está cansado o confuso) Feedback al usuario (encendiste la luz, abriste la puerta y dijiste “hola”) Interfaz adaptable (opciones de fácil manejo cuando el usuario tiene sueño) Repetición de información (si el usuario está confuso o no responde a peticiones) Integración multimodal Integración multimodal

Definición de usuarios
Patologías
neurológicas:
o Traumatismo cerebral
o Lesiones de médula espinal
o Ictus cerebral
o Esclerosis múltiple
o Esclerosis lateral amiotrófica
o Parálisis cerebral
o Síndromes neuromusculares
o Otras lesiones cerebrales (tumores, infecciones, etc.)
Se tiene como objetivo asistir a personas con discapacidades motoras
Patologías
No neurológicas:
o Amputaciones
o Patologías cardiacas severas
o Patologías reumáticas severas
o Patologías respiratorias severas
o Condiciones hereditarias
La clasificación de grupos de usuarios se realizará mediante el “ International Classification of Functioning, Disability and Health (ICF)”

Escenarios de uso
Habilitar medios de comunicación e interacción aún estando en el hospital en período de rehabilitación, así como en el hogar y entornos urbanos
División de entornos
Entorno de usuario
Entorno físico
Entorno virtual
Aplicaciones Web
Comprende la conexión entre el usuario y el sistema BNCI y su interfaz para comunicarse y controlar el entorno.
Incluye aquellos dispositivos domóticos o de interacción directa con el entorno real.
Puede ser la representación de un mundo imaginario o la simulación del entorno real donde puede ejecutar acciones reales.
Permite el acceso a Internet y a redes sociales u otro medio de comunicación en red como twitter, facebook, skype, etc.

BNCI (Interfaces Cerebro/neuro-Ordenador) y Computación Afectiva
Inteligencia Ambiental
Redes Sociales
Realidad Virtual

BNCI (Interfaces Cerebro/neuro-Ordenador) y Computación Afectiva
Herramientas que pueden detectar e integrar múltiples señales fisiológicas (EEG, EMG y EOG) y diferentes técnicas BCI (P300, SSVEP, ERD).
Software para identificar la mejor señal, método o su combinación ( BCI híbrido ).
Software de monitorización afectiva que pueda determinar cuando un usuario está cansado, emocionado, confuso, frustrado, etc. o simplemente cometió un error.

Inteligencia Ambiental
Computación ubicua para conseguir acceso a los dispositivos e integrar los servicios.
Creación de un sistema consciente del contexto del entorno capaz de reconocer y responder a diferentes situaciones.
Capacidad de ser proactivo , adaptarse a necesidades del usuario mediante la anticipación.
Establecimiento de una arquitectura simple de interoperabilidad por medio del estándar URC/UCH ( ISO/IEC 24752) .
Network

Redes Sociales
Mejora de la calidad de vida promoviendo la interacción social y evitando el aislamiento.
Inclusión de medios que permitan evaluar y cuantificar parámetros médicos específicos a sus problemas.
Generación de una base de conocimiento a través de la información suministrada por usuarios.
Comparar y analizar correlaciones entre datos de usuarios para definir y clasificar su perfil.

Realidad Virtual
Creación de medios de auto-expresión , comunicación y estimulación cognitiva .
Diseño y desarrollo de un entorno virtual multisensorial a ser usado junto al BNCI .
Simulación de entornos reales que permitan controlar y sirvan de interfaz de control de dispositivos domóticos.
Simulación entornos imaginarios e interacción con el mundo virtual.
Comunicación e interacción social en entornos virtuales en red.

Ciclo de diseño
Prototipo 1 – Entorno inicial : Control luces habitación, TV, micro-blogging (twitter), manejo objetos virtuales, etc.
Prototipo 2 – Entorno avanzado : Control aire acondicionado, puertas, cortinas, cámara IP, navegación entorno virtual, redes sociales estándar (facebook), etc.
Prototipo 3 – Entorno final : Control de ordenador, redes sociales virtuales (second life), etc.
Desarrollo de prototipos según niveles de complejidad
Grupos de usuarios
Pruebas individuales
Revisión comparativa
Ciclo de diseño iterativo
Tecnológicas
Sociales
Aprendizaje
Económicas
Barreras a superar

Consorcio Coordinación. R&D en eHealth, movilidad y seguridad. En específico, soporte a tecnologías para neurorehabilitación, ambientes inteligentes y computación ubicua, interoperabilidad y accesibilidad de dispositivos, AI y ontologías, y Web 2.0. Procesado de señal, computación afectiva, BCI en entornos virtuales y reales, BCI en pacientes. Realidad virtual y mixta en red, análisis de respuestas humano-afectivas, modelos de percepción biológica, cognitiva y de comportamiento. Procesado distribuido de datos, sistema de administración de datos, control y automatización del hogar, URC/UCH. . Ingeniería biomédica, biofeedback, sistemas de comunicación humano-ordenador, BCI y computación afectiva. Pruebas con personas con discapacidades, desarrollo de material de entrenamiento, diseño y aplicación de Web 2.0, diseminación y publicidad. Bioingeniería aplicada a la rehabilitación funcional, aplicación de las TICs a la rehabilitación cognitiva, aplicación del análisis de datos para la generación del conocimiento.

Consorcio

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