Los auriculares de monitorización cerebral de Cognixion permiten una comunicación fluida para personas con discapacidades graves

De las muchas frustraciones de tener una discapacidad motora severa, la dificultad para comunicarse seguramente debe estar entre las peores. El mundo de la tecnología no ha ofrecido mucho apoyo a los afectados por cosas como el síndrome de enclaustramiento, la ELA y los accidentes cerebrovasculares graves, pero la startup Cognixion apunta a una nueva forma de monitorización cerebral que, combinada con una interfaz moderna, podría hacer que el habla y la interacción más simple y rápido.

Los auriculares One de la compañía siguen de cerca la actividad cerebral de tal manera que el usuario puede dirigir un cursor, reflejado en una visera como una pantalla de visualización, en múltiples direcciones, o seleccionar entre varios menús y opciones. No se necesita ningún movimiento físico y, con la ayuda de interfaces de voz modernas como Alexa, el usuario no solo puede comunicarse de manera eficiente, sino también acceder libremente a todo tipo de información y contenido que la mayoría de la gente da por sentado.

Pero no es una máquina milagrosa y no es una solución milagrosa. Así es como empezó.

Revisión de tecnología cerebral de décadas

Todas las personas con una discapacidad motora tienen diferentes necesidades y capacidades, y existe una variedad de tecnologías de asistencia que satisfacen muchas de estas necesidades. Pero muchas de estas tecnologías e interfaces tienen años o décadas: equipos médicos que no se han actualizado para la era de los teléfonos inteligentes y las conexiones móviles de alta velocidad.

Algunas de las interfaces más anticuadas, lamentablemente, son las que utilizan las personas con las limitaciones más graves: aquellas cuyos movimientos se limitan a la cabeza, el rostro, los ojos, o incluso a un solo párpado, como Jean-Dominique Bauby, el célebre autor de “ La campana de buceo y la mariposa “.

Una de las herramientas de la caja de herramientas es el electroencefalograma o EEG, que consiste en detectar actividad en el cerebro a través de parches en el cuero cabelludo que registran señales eléctricas. Pero si bien son útiles en medicina e investigación de muchas maneras, los EEG son ruidosos e imprecisos, más para encontrar qué áreas del cerebro están activas que, digamos, qué subregión de la corteza sensorial o similares. Y, por supuesto, debe usar un gorro de ducha con electrodos (a menudo grasoso con gel conductor); no es el tipo de cosa que alguien quiera hacer durante más de una hora, y mucho menos todo el día todos los días.

Sin embargo, incluso entre las personas con discapacidades físicas más profundas, la cognición a menudo no se ve afectada, como de hecho los estudios de EEG han ayudado a demostrar. Eso hizo que Andreas Forsland, cofundador y director ejecutivo de Cognixion, sintiera curiosidad por conocer más posibilidades de la venerable tecnología: “¿Podría una interfaz cerebro-computadora usando EEG ser un sistema de comunicación viable?”

Utilizó por primera vez el electroencefalograma con fines de asistencia en un estudio de investigación hace unos cinco años. Buscaban métodos alternativos para permitir que una persona controlara un cursor en pantalla, entre ellos un acelerómetro para detectar movimientos de la cabeza, e intentaron integrar las lecturas de EEG como otra señal. Pero estuvo lejos de ser un gran avance.

Repasó las dificultades: “Con un sistema de solo lectura, la forma en que se usa el electroencefalograma hoy en día no es buena; otros auriculares tienen frecuencias de muestreo lentas y no son lo suficientemente precisos para una interfaz en tiempo real. Las mejores BCI están en un laboratorio, conectadas a electrodos húmedos; es desordenado, realmente no funciona. Entonces, ¿cómo replicamos eso con electrodos pasivos secos? Estamos tratando de resolver algunos problemas de ingeniería muy difíciles aquí “.

Forsland y sus colegas descubrieron que las limitaciones no estaban tanto en el electroencefalograma en sí como en la forma en que se realizaba. Este tipo de monitorización cerebral está destinado al diagnóstico y estudio, no a la retroalimentación en tiempo real. Sería como llevar un tractor a una carrera de resistencia. Los EEG no solo funcionan a menudo con una revisión lenta y exhaustiva de múltiples regiones del cerebro que puede durar varios segundos, sino que la señal que produce se analiza mediante métodos estadísticos fechados. Entonces, Cognixion comenzó cuestionando ambas prácticas.

Mejorar la velocidad del escaneo es más complicado que acelerar los sensores o algo así. La actividad en el cerebro debe inferirse mediante la recopilación de una cierta cantidad de datos. Pero esos datos se recopilan de forma pasiva, por lo que Forsland intentó incorporar un elemento activo: una estimulación eléctrica rítmica que de alguna manera se refleja en la región del cerebro, pero que cambia ligeramente según su estado, casi como la ecolocalización.

Detectan estas señales con un conjunto personalizado de seis canales de EEG en el área de la corteza visual (arriba y alrededor de la parte posterior de la cabeza) y utilizan un modelo de aprendizaje automático para interpretar los datos entrantes. Al ejecutar una red neuronal convolucional localmente en un iPhone, algo que no era realmente posible hace un par de años, el sistema no solo puede detectar una señal en poco tiempo, sino también realizar predicciones precisas, lo que permite interacciones más rápidas y fluidas.

El resultado es una latencia inferior a un segundo con una precisión del 95-100% en un auricular inalámbrico alimentado por un teléfono móvil. “La velocidad, precisión y confiabilidad están llegando a niveles comerciales; podemos igualar lo mejor en su clase del paradigma actual de EEG”, dijo Forsland.

El Dr. William Goldie, un neurólogo clínico que ha utilizado y estudiado EEG y otras técnicas de monitorización del cerebro durante décadas (y que ha estado ayudando voluntariamente a Cognixion a desarrollar y probar los auriculares), ofreció una evaluación positiva de la tecnología.

“Existe evidencia absoluta de que la actividad de las ondas cerebrales responde a los patrones de pensamiento de manera predecible”, anotó. Este tipo de estimulación y respuesta se estudió hace años. “Fue fascinante, pero en ese entonces estaba en el mundo de la magia misteriosa. Ahora está resurgiendo con estas técnicas especiales y la informatización que tenemos estos días. Para mí, es un área que se está abriendo de una manera que creo que clínicamente podría ser dramáticamente efectiva “.

BCI, conoce a UI

Lo primero que me dijo Forsland fue “Somos una empresa de UI”. Y, de hecho, incluso un paso adelante en las interfaces neuronales como él describió más tarde significa poco si no se puede aplicar al problema en cuestión: ayudar a las personas con discapacidad motora severa a expresarse rápida y fácilmente.

Es triste decirlo, no es difícil imaginarse mejorando la “competencia”, cosas como tubos e interruptores que permiten a los usuarios mover laboriosamente el cursor hacia la derecha, hacia la derecha un poco más, hacia arriba, hacia arriba un poco más y luego hacer clic: ¡una carta! La detección de la mirada es, por supuesto, una gran mejora con respecto a esto, pero no siempre es una opción (los ojos no siempre funcionan tan bien como a uno le gustaría) y las mejores soluciones de seguimiento ocular (como una tableta Tobii Dynavox) no son portátiles.

¿Por qué estas interfaces no deberían ser tan modernas y fluidas como cualquier otra? El equipo se dispuso a crear una interfaz de usuario con esto y las capacidades de su EEG de próxima generación en mente.

Su solución toma bits del viejo paradigma y los combina con asistentes virtuales modernos y un diseño radial que prioriza las respuestas rápidas y las necesidades comunes. Todo se ejecuta en una aplicación en un iPhone, cuya pantalla se refleja en una visera, que actúa como un HUD y una pantalla orientada hacia afuera.

Al alcance de la mano, sin decir un solo pensamiento, sino al menos un momento de concentración o una inclinación de la cabeza, están las preguntas y respuestas cotidianas: sí, no, gracias, etc. Luego, hay espacios para colocar el discurso preparado: nombres , órdenes de menú, etc. Y luego hay un teclado con predicción de nivel de palabra y oración que permite que se ingresen palabras comunes sin deletrearlas.

“Hemos probado el sistema con personas que dependen de los interruptores, que pueden tardar 30 minutos en hacer 2 selecciones. Le pusimos los auriculares a una persona con parálisis cerebral, y ella escribió nuestro nombre y presionó reproducir en 2 minutos ”, dijo Forsland. “Era ridículo, todo el mundo estaba llorando”.

Goldie señaló que hay una especie de curva de aprendizaje. “Cuando me lo puse, descubrí que reconocería patrones y los seguiría, pero también me enseñó patrones. Estás entrenando el sistema y te está entrenando a ti, es un circuito de retroalimentación “.

“Puedo ser la persona más ruidosa de la sala”

Una persona que lo ha encontrado extremadamente útil es Chris Benedict, un DJ, orador público y defensor de la discapacidad que él mismo tiene Parálisis Cerebral Discinética. Sin embargo, limita sus movimientos y su capacidad para hablar, pero no le impide hacer girar registros (digitales) en varios compromisos, o explicar su experiencia con los auriculares One de Cognixion por correo electrónico. (Y puedes verlo demostrándolo en persona en el video de arriba).

“Aunque no es una herramienta que necesite todo el tiempo, definitivamente es útil para ayudarme en la comunicación”, me dijo. “Especialmente cuando necesito responder rápidamente o estoy en un lugar ruidoso, lo que sucede a menudo cuando eres DJ. Si lo uso con un altavoz Bluetooth, puedo ser la persona más ruidosa de la habitación “. (Siempre tiene un altavoz a mano, ya que “nunca se sabe cuándo es posible que necesite algo de música”).

Los beneficios que ofrecen los auriculares dan una idea de lo que falta en la tecnología de asistencia existente (y lo que muchas personas dan por sentado).

“Puedo usarlo para comunicarme, pero al mismo tiempo puedo hacer contacto visual con la persona con la que estoy hablando, debido a la visera. No tengo que mirar una pantalla entre alguien más y yo. Esto realmente me ayuda a conectarme con la gente ”, explicó Benedict.

“Debido a que es un auricular, no tengo que preocuparme por entrar y salir de lugares, no se agrega volumen adicional a mi silla por lo que tengo que preocuparme de que se dañe en una puerta. El auricular también está equilibrado, por lo que no hace que mi cabeza se incline hacia atrás o hacia adelante ni me pese el cuello ”, continuó. “Cuando lo configuré para usarlo por primera vez, me hizo calibrar y midió mi rango de movimiento personal para que el teclado y las opciones encajaran en la pantalla específicamente para mí. También se puede recalibrar en cualquier momento, lo cual es importante porque no todos los días mi rango de movimiento es el mismo “.

Alexa, que ha sido extremadamente útil para personas con una variedad de discapacidades debido a su bajo costo y su amplia gama de dispositivos compatibles, también es parte de la interfaz de Cognixion, algo que Benedict aprecia, ya que él mismo adoptó el sistema para hogares inteligentes y otros propósitos. “Con otros sistemas esto no es algo que se pueda hacer, o si es una opción, es realmente complicado”, dijo.

Próximos pasos

Como demuestra Benedict, hay personas para quienes un dispositivo como el de Cognixion tiene mucho sentido, y la esperanza es que sea adoptado como parte del ecosistema necesariamente diverso de tecnología de asistencia.

Forsland dijo que la compañía está trabajando en estrecha colaboración con la comunidad, desde usuarios hasta asesores clínicos como Goldie y otros especialistas, como logopedas, para hacer que el auricular One sea lo mejor posible. Pero el obstáculo, al igual que con tantos dispositivos de esta clase, es cómo ponerlo en la cabeza de las personas, desde el punto de vista financiero y logístico.

Cognixion está solicitando la aprobación de la FDA para obtener el costo de los auriculares, que, al estar alimentados por un teléfono, no es tan alto como lo sería con una pantalla y un procesador integrados, cubiertos por el seguro. Pero mientras tanto, la empresa está trabajando con laboratorios clínicos y corporativos que realizan investigaciones neurológicas y psicológicas. Lugares donde puede encontrar una configuración de EEG normal y engorrosa, en otras palabras.

La compañía ha recaudado fondos y está buscando más (el desarrollo de hardware y las actividades médicas no son baratas), y también ha recaudado una serie de subvenciones.

Es posible que el auricular One aún esté a algunos años de un uso más amplio (la FDA nunca tiene prisa), pero eso le da tiempo a la compañía para refinar el dispositivo e incluir nuevos avances. A diferencia de muchos otros dispositivos de asistencia, por ejemplo, un interruptor o un joystick, este está en gran parte limitado por software, lo que significa que mejores algoritmos y trabajo de la interfaz de usuario lo mejorarán significativamente. Mientras muchos esperan que empresas como Neuralink creen una interfaz cerebro-computadora para la era moderna, Cognixion ya lo ha hecho para un grupo de personas que tienen mucho más que ganar con ello.

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