Robot volador controlado sólo con la mente

Un helicóptero controlado remotamente pasa a través de una serie de anillos en un gimnasio estudiantes en Minnesota. (Crédito: University of Minnesota)

Investigadores del Colegio de Ciencia e Ingeniería de la Universidad de Minnesota han desarrollado un nuevo sistema no invasivo para permitir a las personas controlar un robot volador utilizando una interfase cerebro-computadora.

El estudio tiene el potencial de ayudar a personas con parálisis o sufren alguna enfermedad neurodegenerativa.

El estudio es de acceso público y fue publicado en el Journal of Neural Engineering.

Cinco sujetos (tres mujeres y dos hombres) tomaron parte en el estudio para controlar con éxito el robot volador de cuatro aspas, también conocido como quadcóptero, por un lapso prolongado de tiempo.

“Nuestro estudio muestra que por vez primera, los humanos son capaces de controlar un vuelo o robots voladores utilizando sólo sus pensamientos detectados a través de una gorra en el cerebro”, dijo Bin He, autor del estudio y profesor en la misma universidad.

Bin He indicó que esta investigación pretende ayudar a personas con parálisis o con alguna enfermedad neurodegenerativa a obtener independencia y controlar sus sillas de ruedas, extremidades artificiales y otros dispositivos.

La técnica no invasiva de electroencefalografía (EEG) graba la actividad eléctrica del cerebro del sujeto a través de un sombrero o gorra EEG preparada con 64 electrodos.

Los investigadores dicen que el sistema de interfase cerebro-computadora funciona en base a la geografía de la corteza motora –el área del cerebro que controla el movimiento. Cuando nos movemos, o pensamos sobre un movimiento, las neuronas en la corteza motora produce pequeñas corrientes eléctricas. El pensar un movimiento distinto activa una nueva clase de neuronas.

La organización de esta información descansa en el trabajo previo en la interfase utilizada por los investigadores. Este nuevo estudio se basa en una investigación previa realizada por He en su laboratorio, donde los sujetos controlaron un helicóptero virtual en la pantalla de una computadora.

“Fuimos los primeros en usar tanto la técnica MRI como la EEG para trazar el mapa del cerebro donde se activan las neuronas cuando imaginas movimientos”, dijo. “Ahora ya sabemos de donde proceden las señales”.

Durante el estudio, los sujetos participantes miraban hacia el lado contrario de donde se ubicaba el quadcóptero y se les pidió que imaginaran usar su mano derecha, su mano izquierda, y ambas manos a la vez. Estos comandos imaginados harían que el quadcóptero doblara hacia la derecha, izquierda, arriba y luego caer, respectivamente. El quadcóptero fue manejado con un movimiento preliminar colocado hacia adelante y controlado por los pensamientos del participante.

Se coloco a las personas en frente de una pantalla que mostraba las imágenes del vuelo del quadcóptero a través de una cámara. Las señales cerebrales fueron grabadas por la gorra y enviadas vía Wi-Fi al robot volador.

Después de varias sesiones de entrenamiento, se les pidió a los participantes que pasaran el quadcóptero a través de dos anillos grandes suspendidos en el techo de un gimnasio. Se hicieron pruebas estadísticas para calcular el rendimiento de cada participante. Un grupo de sujetos también dirigió el quadcóptero con una tecla, en un experimento de control distinto para realizar una comparación entre el método estandarizado y el control cerebral.

“Nuestro siguiente paso es el uso de tecnología de ingeniería y trazado de mapas que hemos desarrollado para ayudar a pacientes con algún impedimentos a interactuar con el mundo”, dijo He. “Incluso podría ayudar a pacientes que sufren de Alzheimer o autismo, o personas que sufrieron derrame cerebral a recuperarse. Ahora mismo estamos estudiando algunos pacientes de derrame para ver si puede ayudar a recablear los circuitos cerebrales para saltarse las áreas dañadas”.

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