Diseño de un interfaz cerebro - máquina con adquisición de señales obtenidas por el electroencefalograma muse 2
Desde los años 60, se ha buscado diseñar un dispositivo que facilite el desarrollo de múltiples actividades, utilizando la capacidad de procesamiento del cerebro humano. La conexión entre el cerebro y la máquina, ha sido empleada principalmente en campos como la robótica y la medicina. En la medicin...
- Autores:
-
Arias Pérez, Fernando
Castillo Cortes, Andrés Leonardo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2022
- Institución:
- Universidad de Ibagué
- Repositorio:
- Repositorio Universidad de Ibagué
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:repositorio.unibague.edu.co:20.500.12313/4838
- Acceso en línea:
- https://hdl.handle.net/20.500.12313/4838
- Palabra clave:
- Electroencefalograma muse 2 - Interfaz de cerebro
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Desde los años 60, se ha buscado diseñar un dispositivo que facilite el desarrollo de múltiples actividades, utilizando la capacidad de procesamiento del cerebro humano. La conexión entre el cerebro y la máquina, ha sido empleada principalmente en campos como la robótica y la medicina. En la medicina, por ejemplo, se ha utilizado la interfaz cerebro – computador (BCI) para la rehabilitación de pacientes que han sufrido accidentes cerebrovasculares, donde se ha demostrado un progreso significativo en dichos tratamientos. En cuanto a la robótica, los sistemas BCI han permitido controlar robots de manera remota, los que podrían ser utilizados en operaciones militares, situaciones de búsqueda y rescate o incluso conducir un auto de F1, acto que fue realizado en el 2017 por el tetrapléjico Rodrigo Hübner Mendez. Es así como el surgimiento de los dispositivos electroencefalográficos portátiles ha abierto un universo de múltiples aplicaciones para interfaces cerebro-máquina o BMI (Brain Machine Interface). El dispositivo Muse 2, es una diadema con un EEG portátil, diseñado principalmente para mejorar el estado de meditación de sus usuarios y el semillero de investigación GIEM pretende, mediante este trabajo de Investigación, diseñar un juego en el que a partir de los datos que se obtienen con este dispositivo, se pueda identificar el grado de concentración de una persona. |
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Arias Pérez, F. & Castillo Cortes, A.L.(2022).Diseño de un interfaz cerebro - máquina con adquisición de señales obtenidas por el electroencefalograma muse 2.[Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4838 |
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Chung, "1D-CNN-based BCI system for detecting Emotional states using a Wireless and Wearable 8-channel Custom-designed EEG Headset," 2021 IEEE International Conference on Flexible and Printable Sensors and Systems (FLEPS), 2021, pp. 1-4, doi: 10.1109/FLEPS51544.2021.9469818. Y. Punsawad, Y. Wongsawat and M. Parnichkun, "Hybrid EEG-EOG brain- computer interface system for practical machine control," 2010 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology, 2010, pp. 1360-1363, doi: 10.1109/IEMBS.2010.5626745. N. R. Raajan and G. N. Jayabhavani, "A smart way to play using brain machine interface (BMI)," 2013 International Conference on Information Communication and Embedded Systems (ICICES), 2013, pp. 1130-1135, doi: 10.1109/ICICES.2013.6508173. E. Vafaei, M. S. K. Hosseini and S. M. M. Shushtarian, "Developing a fuzzy theta alpha neurofeedback for treatment of pre-sleep disorders," 2015 22nd Iranian Conference on Biomedical Engineering (ICBME), 2015, pp. 30-33, doi: 10.1109/ICBME.2015.7404111. C. Simar, M. Petieau, A. Cebolla, A. Leroy, G. Bontempi and G. Cheron, "EEG- based brain-computer interface for alpha speed control of a small robot using the MUSE headband," 2020 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), 2020, pp. 1- 4, doi: 10.1109/IJCNN48605.2020.9207486. C. Simar, M. Petieau, A. Cebolla, A. Leroy, G. Bontempi and G. Cheron, "EEG- based brain-computer interface for alpha speed control of a small robot using the MUSE headband," 2020 International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), 2020, pp. 1- 4, doi: 10.1109/IJCNN48605.2020.9207486. J.F. Robles Camacho, M. O. Arias Estrada, Sistema de seguimiento de objetos mediante la dirección de la mirada, Instituo Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica, Mayo de 2004. Vasquez, M., Gadea, M., Garijo, E., Aliño, M., & Salvador, A. (2014). Effects of assisted training with neurofeedback on EEG measures, executive function and mood in a sample from normal population. Anales de Psicología / Annals of Psychology, 31(1), 317– 323. https://doi.org/10.6018/analesps.31.1.167241 Electroencefalograma: Qué Es, síntomas y tratamiento (no date) Top Doctors. Available at: https://www.topdoctors.es/diccionario-medico/electroencefalograma (Accessed: December 16, 2022). Muse 2 - tu asistente personal de Meditacion (no date). Available at: https://choosemuse.com/es/muse-2/ (Accessed: November 16, 2022). R.A. Ribeiro, Cátedra de introducción a la Kinesiología, 2016 M.J. Mas, El sistema nervioso, Junio de 2013 Talentix Enclave de Soluciones, S.L.L. (no date) Inicio, Talentix. Available at: https://www.talentix.es/neurofeedback.php (Accessed: November 16, 2022). Interfaces cerebro-computador (no date) Bitbrain. 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En cuanto a la robótica, los sistemas BCI han permitido controlar robots de manera remota, los que podrían ser utilizados en operaciones militares, situaciones de búsqueda y rescate o incluso conducir un auto de F1, acto que fue realizado en el 2017 por el tetrapléjico Rodrigo Hübner Mendez. Es así como el surgimiento de los dispositivos electroencefalográficos portátiles ha abierto un universo de múltiples aplicaciones para interfaces cerebro-máquina o BMI (Brain Machine Interface). El dispositivo Muse 2, es una diadema con un EEG portátil, diseñado principalmente para mejorar el estado de meditación de sus usuarios y el semillero de investigación GIEM pretende, mediante este trabajo de Investigación, diseñar un juego en el que a partir de los datos que se obtienen con este dispositivo, se pueda identificar el grado de concentración de una persona.Since the 1960s, scientists have sought to design a device that facilitates the development of multiple activities, using the processing ability of the human brain. The connection between brain and machine has been mainly employed in fields such as robotics and medicine. In medicine, for example, the brain-computer interface (BCI) has been used for the rehabilitation of patients who have suffered strokes, where significant progress has been demonstrated in such treatments. As for robotics, BCI systems have allowed to control robots remotely, which could be used in military operations, search and rescue situations or even driving an F1 car, an act that was performed in 2017 by the quadriplegic Rodrigo Hübner Mendez. Thus, the emergence of portable electroencephalographic devices has opened a universe of multiple applications for brain-machine interfaces (BMI). The Muse 2 device is a headband with a portable EEG, designed mainly to improve the state of meditation of users of this and the research hotbed GIEM aims through this research work, to design a game that from the data obtained with this device can identify the degree of concentration of a person.PregradoIngeniero ElectrónicoIntroducción.....1 Capítulo 1: Generalidades.....3 1. Tema de investigación.....3 2. Antecedentes.....3 3. Justificación.....4 4. Objetivos.....5 1. Objetivo general.....5 2. Objetivos específicos.....6 Capítulo 2: Marco Teórico.....7 1. Señales biomédicas.....7 2. Procesamiento de señales biomédicas.....7 3. Señales Bioeléctricas.....8 4. Electroencefalograma.....8 1. Muse 2.....9 5. Sistema Nervioso.....9 6. Neuronas.....11 7. Ritmo Cerebral.....12 8. Registro EGG (Ubicación de los sensores).....12 9. Neurofeedback.....13 Capítulo 3: Metodología.....15 1. Materiales.....17 1. Computador.....17 2. Electroencefalograma.....17 3. Aplicaciones y programas.....17 Capítulo 4: Diseño e implementación.....18 2. Adquisición de datos.....19 3. Acondicionamiento digital.....19 4. Protocolo de adquisición de datos.....27 5. Creación y análisis de bases de datos.....27 6. Clasificador y diseño de interfaz cerebro - máquina.....28 Capítulo 5: Pruebas y resultados.....34 Capítulo 6. Conclusiones y recomendaciones.....41 1. Conclusiones.....41 2. Recomendaciones.....41 Referencias bibliográficas.....43 A. Anexo: Diagrama de bloques.....46 B. Anexo: Protocolo de adquisición de datos para Monitoreo de concentración a través del electroencefalograma Muse 2.....47 C. Anexo: Consentimiento escrito para la adquisición de datos.....48 D. Anexo: Participación en Muestra Estudiantil de Trabajos de Ingeniería Electrónica en la Universidad de Ibagué 2022.....4962 páginasapplication/pdfArias Pérez, F. & Castillo Cortes, A.L.(2022).Diseño de un interfaz cerebro - máquina con adquisición de señales obtenidas por el electroencefalograma muse 2.[Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4838https://hdl.handle.net/20.500.12313/4838spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaAlameda, T. (2019) Las aplicaciones de las interfaces cerebrales, BBVA NOTICIAS. BBVA. Available at: https://www.bbva.com/es/las-aplicaciones-de-las- interfaces-cerebrales/ (Accessed: December 2, 2022).Lesmes Martínez, Ó. et al. 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Parnichkun, "Hybrid EEG-EOG brain- computer interface system for practical machine control," 2010 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology, 2010, pp. 1360-1363, doi: 10.1109/IEMBS.2010.5626745.N. R. Raajan and G. N. Jayabhavani, "A smart way to play using brain machine interface (BMI)," 2013 International Conference on Information Communication and Embedded Systems (ICICES), 2013, pp. 1130-1135, doi: 10.1109/ICICES.2013.6508173.E. Vafaei, M. S. K. Hosseini and S. M. M. Shushtarian, "Developing a fuzzy theta alpha neurofeedback for treatment of pre-sleep disorders," 2015 22nd Iranian Conference on Biomedical Engineering (ICBME), 2015, pp. 30-33, doi: 10.1109/ICBME.2015.7404111.C. Simar, M. Petieau, A. Cebolla, A. Leroy, G. Bontempi and G. 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