El documento resume la intersección entre la neurorehabilitación y la neurotecnología. Explica cómo las interfaces neurales pueden usarse para la compensación funcional y la recuperación motora de lesiones como accidentes cerebrovasculares y lesiones de la médula espinal. También describe cómo estas tecnologías pueden aplicarse a la rehabilitación cognitiva y emocional. Finalmente, agradece la financiación y la colaboración de estudiantes.

1. Donde confluyen la Neurorehabilitación
y la Neurotecnología
Javier Mínguez
Dpto de Informática e Ingeniería de Sistemas
Universidad de Zaragoza
Real Academia Nacional de Medicina. 2/12/2011

2. Interfaces Neurales
Compensación Funcional o Recuperación Motora

3. Interfaces Neurales

4. Interés científico-técnico
3400
350
50
1990 2000 2010
“Brain-machine” OR “Brain-computer” OR “neural interface”

5. Tenología Sensorial
From Waldert et al 2009

6. Neurorehabilitación
Tecnología Aplicación
Motor
Compensación
Funcional
Mental
Cognitiva y Emocional

7. Silla de ruedas controlada por el
pensamiento
Paradigma P300
Algoritmos de
clasificación
Estrategias de
control
compartido
Iturrate et al, IEEE TRO 2009

8. Algunos otros ejemplos de
sistemas nBMI del laboratorio
 Robot de Telepresencia controlado por nBMI
• BCI basado en P300 con calibración < 30 minutos
• Vision and navigation
Escolano et al,
IEEE SMC 2011
 Brazo robótico actuado por BMI
• BCI basado en P300
• Calibración < 30 minutos
• Operaciones de alcance

9. ¿Control es la única forma?
 Actualmente todo es control (muy limitado) y no natural
 Cambio de paradigma: Enseñar al robot la tarea
Antelis et al, Journal of Neuroscience 2011 (in sub.)
Iturrate et al, Journal of Neural Engineering 2011 (in sub.)

10. Neurorehabilitación
Tecnología Aplicación
Motor
Compensación
Funcional
Mental
Cognitiva y Emocional

11. Lesión medular + ACV

12. Movimiento Alcance
Empieza el Movimiento Retorno
Ejecución del Mov.
Intención de Movimiento Imaginación del Mov. Termina Tarea
Preparatory motor potentials Motor potentials ERD/S ERS/D in beta
CNV and ERD/S Movement related potentials
Time
C2 1.6
60 1.4
r q e c H)
Fe u n y ( z
1.2
40
1
20 0.8
0.6
-2 0 2 0.4
Time (s)

13. Lesión medular
Experimental Brain Research 2007
- Acciones:
1) Estudio del ritmo de decaimiento de los patrones
Controles 2) Intervención para volver a crear los patrones
Controles
Estudio 1 Estudio 2
¿?
Lesionados
medulares

14. Acc. Cerebro Vascular
Lesión
Córtex Motor Córtex Motor Córtex Motor
Izquierdo Midline Derecho
Brazo
Derecho 60
CP1
60
CPz
60
CP2
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
40 40 40
20 20 20
-2 0 2 -2 0 2 -2 0 2
Time (s) Time (s) Time (s)
C1 Cz C2
60 60 60
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
40 40 40
20 20 20
Brazo
-2 0 2 -2 0 2 -2 0 2
Time (s) Time (s) Time (s)
Izquierdo

15. Acc. Cerebro Vascular
Lesión
Córtex Motor Córtex Motor Córtex Motor
Izquierdo Midline Derecho
Brazo
Derecho 60
CP1
60
CPz
60
CP2
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
40 40 40
20 20 20
-2 0 2 -2 0 2 -2 0 2
Time (s) Time (s) Time (s)
Reposo / Movimiento
100
80
N=7 60
DA (%) 40
20
0
-1.5 -1 -0.5 0 0.5 1 1.5 2
Time (s)

16. Neurorehabilitación
Tecnología Aplicación
Motor
Compensación
Funcional
Mental
Cognitiva y Emocional

17. Agradecimientos
 Financiación
 Todos mis estudiantes y colaboradores
and collaborators