Evaluación de electrodos EEG secos, húmedos y con gel para la implementación de sistemas BCI basados potenciales evocados P300

Abstract

Con el paso de los años, se ha buscado la integración de sistemas inteligentes capaces de apoyar en procesos de rehabilitación y comunicación a aquellos pacientes que se encuentren en condiciones severas bien sea por enfermedades neurodegenerativas, congénitas o accidentes. La implementación de los sistemas Brain Computer Interfaces (BCI) en la vida cotidiana de estos usuarios trae consigo la oportunidad de mejorar la calidad de vida una vez salgan de un entorno clínico. Esta tecnología permite la comunicación y el control de dispositivos mediante el análisis en tiempo real de la actividad cerebral. La técnica más utilizada para medir la actividad cerebral en sistemas BCI es la electroencefalografía (EEG). Esta técnica registra la actividad eléctrica generada por las neuronas mediante la colocación de electrodos sobre el cuero cabelludo, a los que se les aplica un gel conductor para para mejorar la calidad de la señal. Emplear un material electrolítico en cada uso del equipo, viene siendo una de las limitaciones presentes en el objetivo de llevar los sistemas BCI fuera de los laboratorios. Dado lo anterior, diversas investigaciones han buscado métodos alternativos para dicha aplicación. El uso de electrodos secos es presentado como una solución. Sin embargo, este enfoque provoca una pérdida parcial de calidad en la señal EEG al eliminar el material conductor que disminuye la impedancia y la sensibilidad a artefactos externos. Es por ello, que el presente trabajo busca realizar la caracterización de electrodos, secos, húmedos y con gel para evaluar su viabilidad de uso en sistemas BCI basados en potenciales evocados P300. Se realiza una adquisición de registros de EEG de 15 sujetos en 2 sesiones. En cada sesión se realiza (por condición) 1 registro basal en reposo (ojos cerrados) y 5 registros realizados bajo el speller RCP. Finalmente, se han obtenido 450 registros que servirán para la evaluación de los electrodos en los sistemas BCI. Una vez, adquiridos los datos, se realiza el debido preprocesado de las señales, procesado para la extracción de características de la señal y clasificación de intenciones para controlar el sistema BCI. De acuerdo con esto, se abre la posibilidad de comparar las diferentes respuestas de los electrodos para sistemas BCI. Los resultados mostraron diferencias significativas en las características del EEG entre las 3 condiciones. Por otra parte, el sistema BCI analizado alcanzó una precisión en la decodificación de comandos del 36%, 32%, y 87% utilizando electrodos secos, húmedos y con gel, respectivamente. Se concluye que, en las condiciones del experimento, los electrodos secos y húmedos no permiten un control satisfactorio del sistema BCI.