En 2018, Stephen Hawking, dijo que «El futuro de las comunicaciones son las interfaces cerebro-computador (BCI). Con las herramientas de esta nueva revolución tecnológica podremos construir una vida humana mejor.»
Preparémonos porque el cóctel de neurotecnología, inteligencia artificial y computadoras cuánticas nos va a transformar de una forma que hoy no es imaginable. Científicos de IBM y Universidad de Columbia dicen que “Tener un sensor en la cabeza conectado a esas tecnologías, será de rigor en 10 años, igual que ahora todo el mundo tiene un teléfono inteligente”. Pero centrándonos en el Metaverso, las relaciones y las comunicaciones serán diferentes a las redes digitales que conocemos, porque a la experiencia se añadirá el poder de comunicación directa desde el cerebro humano. Mira el video:
1. Interfaz Cerebro Computador BCI y la Electroencefalografía EEG
El cerebro genera señales, poco distinguibles, relacionadas con eventos complejos que representan distintos estados mentales, emocionales, intencionales…
Las neuronas emiten ondas de naturaleza eléctrica, involuntarias.
Pero también, esas emisiones pueden ser voluntarias o provocadas, orientadas por una decisión consciente de generarlas.
Hay muchos métodos para registrar la actividad cerebral mediante Interfaces Cerebro Computador o Brain-Computer Interface (BCI).
Uno de ellos es la electroencefalografía (EEG) que es un método de monitoreo de la actividad del cerebro.
En sus versiones simplificadas wareables o vestibles, y no intrusivas, pueden presentarse en forma de cinta, araña, de gorro o de una diadema, llenos electrodos.
Estos son sensores perfectamente posicionados sobre el cuero cabelludo para registrar la actividad bioeléctrica cerebral por zonas.
Las ondas cerebrales son voltajes eléctricos oscilantes en el cerebro que miden apenas unas millonésimas de voltio.
Y eso tan pequeño puede ser una poderosa fuente de comunicación en el metaverso.
2. Digitalización de las Ondas Cerebrales Mediante EEG
Ante todo, y a modo de disclaimer, debo decir que no soy un experto en neurociencias, ni mucho menos.
Pero lo que diré está basado en trabajos científicos, académicos y noticias contrastadas cuyas fuentes aporto abajo, en el cuadro de información de este video.
El tema es complejo pero intentaré simplificarlo para que que sea más fácil de entender.
Si un desarrollador de software buscase un sistema de control o de mando a distancia utilizando la mente, recorrería el camino más directo.
Y es el que está presente en toda la tecnología informática: me refiero al sistema binario o de Base-2.
Es una técnica de numeración donde solo se utilizan dos dígitos, el 0 y el 1.
¿Sabes por qué se utiliza el sistema binario en informática?
Porque los transistores que conforman los circuitos integrados trabajan con dos niveles de voltaje:
- para dejar pasar la corriente eléctrica (1),
- o impedir su paso (0).
Si el cerebro trabajase de una forma similar, sería perfecto para la digitalización de su actividad, y convertirla en software o integrarla a un algoritmo o a un sistema más orgánico.
Ondas Cerebrales Básicas
Hay cinco tipos de ondas cerebrales básicas, científicamente reconocidas.
Ondas Gamma (que oscilan de 32 a 100 hercios o Hz)
Son las una mayor frecuencia y menor amplitud.
Se asocian con el foco o atención
Con la concentración
Aparecen cuando se ponen en funcionamiento una gran cantidad de neuronas para llevar a cabo una tarea o resolver un problema.
Ondas Beta (13 a 32 Hz)
Cerebro activado
Se asocian con la excitación
Por ejemplo, cuando estamos en alerta o en estado de tensión
Ondas Alpha (8 a 13 Hz)
Es un estado Reflexivo
El cerebro está en ralentí
Es un estado de descanso
Atención pasiva
Ondas Theta (4 a 8 Hz)
Se asocian con la calma o relajación profunda
Con la Meditación
Es un estado de intuición
Ondas Delta (0.5 a 4 Hz) Son las que tienen mayor amplitud de onda, es decir, que su frecuencia es muy baja
Y se asocian con el Sueño
Puedes ver claramente, que en conjunto, predomina una correlación de ondas con dos situaciones:
(a) Estado de relajación (ondas de 0 a 13 Hz) vs.
(b) Estado de concentración activa (ondas de 13 a 100 Hz)
Con estos datos podríamos afirmar que estamos claramente ante un modelo binario.
Pero la información obtenida sería tan genérica y difusa que no podría ser útil para la toma de decisiones en actividades secuenciales como es la informática en general y mucho menos en la dinámica del metaverso.
Potenciales Relacionados con Eventos (ERPs)
Sin embargo con sistemas EEG se detectan señales significativas que sí que pueden ser utilizadas porque son, relativamente, fuertes y claras.
Me refiero, por ejemplo, a lo que llaman Potenciales Relacionados con Eventos (ERPs), que antes se llamaban Potenciales Evocados. Es la respuesta cerebral o electrofisiológica ante un evento psicológico específico de tipo sensorial, cognitivo o motriz.
Es decir, una reacción cerebral dinámica ante un estímulo raro, visual, auditivo, táctil, olfativo o gustativo.
Por ejemplo, si estás navegando en internet y de repente te aparece un personaje extraño.
O un sonido, una canción o música que te llama la atención
O algo táctil como el pulsar una tecla.
Este tipo de estímulos generarán una onda eléctrica clara y detectable (después de pasar por modelos de análisis discriminante lineal, algoritmos vectoriales, probabilidades, predicciones, inteligencia artificial y muchas formas más de limpieza de ruidos).
La Onda P300
Hay varios componentes de tipo ERP importantes para el uso de Interfaz Cerebro Computador BCI, pero uno de ellos es la onda P300.
P300 es una onda endógena que refleja una alta respuesta cognitiva a estímulos inesperados o estímulos cognitivamente sobresalientes.
Esta reacción, no es inmediata, se registra en torno a los 300 milisegundos, desde que se produce el estímulo.
Y la onda tiene forma de pico.
Para activar una toma de decisión entre diferentes opciones, se presentan al usuario diferentes estímulos y se activa cuando aparece el estímulo que ajusta a su preferencia. El EEG detectará el tipo de estímulo.
Puedes ver un ejemplo en el video.
En esta secuencia hay dos estímulos: cuadros blancos y negros, vs líneas horizontales azul y amarillo.
El estímulo objetivo, son la líneas azul y amarillo en forma de flash. Ahí es donde el observador pone atención.
A los 300 milisegundos desde que lo ve, se producirá la onda azul en forma de pico.
Puede ser difícil de verlo. Aunque es mejor a menor velocidad.
Al concentrarnos intensamente en la respuesta deseada el cerebro disparará la señal eléctrica, relacionada con tu preferencia.
De esta forma si que tendría más sentido de hablar de un sistema binario útil para la toma de desiciones utilizando la mente como mando control.
Puedes crear un menú de opciones, matrices, coordenadas en la pantalla, etc.
La Decodificación Cerebral
Y otra técnica interesante es la decodificación cerebral.
Cuando miramos una imagen, ésta se proyecta, en zonas del cerebro (concretamente en el lóbulo temporal, el lóbulo frontal, y en la corteza sensoriomotora).
Los neurcientíficos estudian cómo reacciona el cerebro (es decir, los patrones de activación neurales) como respuesta a cada estímulo visual.
Y lo guardan en bases de datos.
Cuando visualizas una imagen del comando de Play, para ver un video, el EEG captará una activación neural concreta.
Mediante machine learning la busca en la base de datos.
Ya la conoce. Ejecutará la órden que le has dado: iniciará el video
3. ¿Cómo se Digitalizan las Ondas Cerebrales mediante Electroencefalografía EEG?
- El Cerebro produce las señales eléctricas, desde estímulos.
- El hardware recoge las señales, las limpia y las amplifica.
- Extrae los datos y los traduce en comandos útiles.
- Y envía estas órdenes mediante cable, telefonía celular, WiFi o Bluetooth o a través de internet,
o a un ordenador,
a un dispositivo móvil o wareable
o a dispositivos de realidad aumentada o realidad virtual, internet de las cosas (IoT)..
Y el proceso se puede llevar a cabo también en dirección opuesta. Es decir, que dispositivos actúen sobre las ondas cerebrales, para estimular el cerebro, o para tratar trastornos cognitivos, por ejemplo.
4. Usos de sistemas Interfaz Cerebro Computador (BCI) para Control Mental en la Vida Real
Lo cierto es que este tipo de tecnología hasta hace muy poco tiempo estaba reservada a investigadores y neurocientíficos.
La barrera era la dificultad para detectar correctamente los impulsos cerebrales, los factores que interfieren en ellos, y sobre todo darle sentido a los datos obtenidos.
Pero ahora se comercializan equipos y aplicaciones que por su facilidad de uso y su precio han permitido dar un salto desde los entornos de investigación al mundo de la empresa.
Los BCI se utilizan en:
Videojuegos
Marketing
Análisis de la Conducta del Consumidor (consumer behavior)
Medición de las Emociones del Consumidor y Neuromarketing
Control de drones
En el campo de la Salud tienen muchísimas aplicaciones:
Seguramente es el ámbito que más le interesó a Stephen Hawking, aunque él no utilizó el control mental porque se sentía incómodo, pero utilizó técnicas sensoriales para comunicarse.
Los BCI, por ejemplo,
Ayudan a personas afectadas con afasia, apraxia, autismo, parálisis, lesión medular, amputaciones, distrofias neuromusculares, entre otras enfermedades.
Permiten aumentar la independencia y la capacidad de comunicación en usuarios con enfermedades neurodegenerativas o graves discapacidades.
Mejoran el estilo de vida de personas dependientes de avanzada edad, para conducir su silla de ruedas, o cambiar de canal,
Realzan las capacidades cerebrales:
Aumentado la Memoria
Reduciendo la Fatiga / Burnout
Ayudando a controlar el miedo y otras fobias
Paciencia
Controlar el dolor
Aumentar la Motivación
Meditación
A controlar comportamientos alimentarios inadecuados
Ejercicio físico
Domótica: permite el control remoto del aire acondicionado, del televisor, equipo de música, auriculares, calefacción,
Movimiento imaginario de brazos o destrezas con manos imaginarias
Permite controlar dispositivos de Internet de las Cosas
La Interacción Humano – Vehículo mediante control mental
Un ejemplo interesante es el de Mercedes-Benz VISION AVTR
Que es vehículo inspirado en la película Avatar de Disney.
Como puedes ver es un coche totalmente futurista.
Incluye dispositivos BCI con electrodos portátiles,
para activar funciones en los mundos digitales que se muestran en el tablero:
por ejemplo, más allá de controlar la radio y música, calefacción, luces,
puedes generar sensación de viento, cultivar plantas, aparcar o estacionar el coche, cargar energía o convertir el día en noche dentro del habitáculo.
Cosas raras, incomprensibles, artísticas, muy experimentales.
Por otra parte, expresa emociones de los usuarios hacia el exterior de diversas formas.
5. Ejemplos de Dispositivos EEG para Procesos Muy Simples
Por ejemplo; NeuroSky MindWave EEG, Emotiv, BitBrain, o Attys
También, hay dispositivos EEG Opensource como: OpenBCI – Arduino EEG
o el Kit EEG de Iniciación Sichi Ray (China) muy barato.
Otros proyectos interesantes en el ámbito de las neurociencias aplicadas a los negocios
Como Neurable centrado en llevar la neurotecnología a nivel de consumidores, o Kernel que persigue el concepto de «neurociencia como servicio (NaaS). Y uno de sus proyectos es Sound ID para decodificar las ID de las canciones en función de las señales cerebrales del oyente.
6. Integración de EEG y Gafas o Cascos de Realidad Virtual / Realidad Aumentada
La integración de EEG y las Gafas o Cascos de Realidad Virtual como Oculus Meta u Hololens de Microsoft representan el salto de los sistemas de control remoto por ondas cerebrales al gran mercado de electrónica de consumo.
- Nextmind
La interfaz cerebro-computadora de NextMind decodifica la actividad neuronal, para brindar la capacidad de controlar objetos con la mente.
Crea una conexión simbiótica con el mundo digital mediante la combinación de redes neuronales y señales neuronales.
Características:
Intuitivamente: muestra objetos habilitados para que la mente se concentre en ellos
Instantáneamente. Sus señales neuronales se traducen en comandos digitales en tiempo real.
Intencionalmente. El enfoque activo sobre los objetos permite controlarlos.
Técnicamente:
El sensor NextMind registra las ondas cerebrales de la corteza visual (el lóbulo occipital, en la parte posterior de la cerebro).
Sus algoritmos decodifican estos datos y transforman tu enfoque visual sobre los objetos, para que puedas interactuar y controlar las aplicaciones de tu ordenador, actuar en entornos de RA y RV, en un metaverso, videojuegos, etc…
Nextmind utiliza 9 electrodos
Y es compatible con gafas de realidad virtual o realidad aumentada Oculus Rift, Oculus Quest, HTC Vive y Pro, HoloLens, Valve Index, entre otras.
- Galea
Son cascos de realidad virtual EEG, diseñados para ganming inmersivo desarrollados por OpenBCI en partnership con Valve Index
Será el primer dispositivo que integre electroencefalografía (EEG), electrocardiografía (ECG), Medición de Actividad Electrodérmica (EDA), medición del volumen de sangre Fotopletismografía (PPG) y seguimiento ocular. Todo en el mismo dispositivo.
A día de hoy está en beta. Pero saldrá muy pronto al mercado.
- Looxid Link
Es una interfaz muy orientada a mediciones de marketing, comportamiento del consumidor, entretenimiento y también relajación mental.
7. Interfaces Implantados en el Cerebro
- Stentrode Synchron
Un sistema BCI, muy interesante pero en este caso mínimamente invasivo, es Stentrode de Synchron.
Es una neuroprótesis porque los 16 electrodos se introducen directamente en el cerebro a través de los vasos sanguíneos, es decir, es un Interfaz Endovascular Cerebro-Computador.
Sirve para curar personas con parálisis severa
Gestionar el correo electrónico
Realizar compras online
Gestión de banca online
Trabajar con el ordenador, etc.
Todo con control mental.
Este es el primer tuit enviado por Thomas Oxley, impulsor del proyecto, vía cerebral.
«¡hola, mundo! Tuit corto. Progreso monumental»
- Neuralink
Neuralink, una empresa de neurotecnología centrada en implantes cerebrales para restaurar y mejorar las capacidades físicas de las personas.
Su propietario es Elon Musk, creador de Tesla y SpaceX.
8. Usos de Sistemas de Control Mental en el Metaverso
En el metaverso podremos gestionar con la mente en forma completa o complementaria, básicamente todo lo que actualmente hacemos mediante teclado, controladores virtuales, consolas, mandos, etc. en entornos de realidad virtual, aumentada o mixta.
- Asistir a conciertos, y espectáculos inmersivos
- También eventos deportivos
- Reuniones de trabajo o familiares
- Hacer turismo. Vistar ciudades, monumentos, parques naturales
- Actividades educativas (exploración de cuerpo, por ejemplo)
- Experiencias de comercio online
- Transacciones con smart contracts, NFT, criptomonedas, etc.
- Interacción social
En el ámbito industrial:
- Fabricación aditiva en impresión en 3D.
- Gemelo Digital
- Videojuegos (neurogaming) o uso recreativo o lúdico
La industria del juego, es la punta de lanza de todo este negocio.
Hay una generación de jóvenes, la Generación Z, que accederá de manera masiva no solo porque presenta experiencias completamente inmersivas y emocionantes,
sino porque ya están acostumbrados a sistemas similares en el mundo real.
La adaptación será fácil para ellos.
Fuentes:
- El País, 2022. “Tener un sensor en la cabeza será de rigor en 10 años, igual que ahora todo el mundo tiene un teléfono inteligente”. 5/01/2022
- Priyanka A. Abhang, et al, 2016. Introduction to EEG – and Speech-Based Emotion Recognition.
- Farwell L.A, 1988. Talking Off the Top of Your Head: toward a mental prosthesis utilizing event-related brain potentials.
- Donchin, E. 1979. Event-related brain potentials: a tool in the study of human information processing. In: Evoked potentials and behavior.
- Hammer E., 2081. Psychological Predictors of Visual and Auditory P300 Brain-Computer Interface Performance. Institute of Psychology, University of Würzburg, Würzburg, Alemania.
- ATTYS. Understanding P300 evoked potentials. La Aplicación es attys-ep basada en el proyecto Qwt.
- Bernal et. al., 2021. Brain-Computer Interfaces, Open-Source, and Democratizing the Future of Augmented Consciousness
- Oxley T. 2021. Motor neuroprosthesis implanted with neurointerventional surgery improves capacity for activities of daily living tasks in severe paralysis: first in-human experience. The University of Melbourne, Australia.
- Stone JL, 2013. Early History of Electroencephalography and Establishment of the American Clinical Neurophysiology Society.