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Milana Makarova1, Nikita Fedosov2, Julia Nekrasova1

  • 1Center for Bioelectric Interfaces, Higher School of Economics, Moscow, Russia.

NeuroImage
|September 5, 2025
PubMed
Resumen

HarPULL es un nuevo sistema en tiempo real para rastrear las oscilaciones cerebrales. Esta tecnología permite una interacción precisa e instantánea cerebro-ordenador, allanando el camino para la investigación neurocientífica avanzada y aplicaciones clínicas.

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Área de la Ciencia:

  • La neurociencia
  • Ingeniería biomédica
  • Procesamiento de señales

Sus antecedentes:

  • La neurociencia del futuro exige interfaces cerebro-ordenador en tiempo real y dependientes del contexto.
  • Los sistemas existentes a menudo se enfrentan a retrasos, limitando la interacción bidireccional con el tejido nervioso.

Objetivo del estudio:

  • Para desarrollar HarPULL, un sistema genuinamente en tiempo real para el seguimiento de los estados cerebrales oscilantes.
  • Para permitir una interacción instantánea y no invasiva con el cerebro vivo para investigación y uso clínico.

Principales métodos:

  • HarPULL utiliza un marco de estimación de espacio de estado con filtrado de Kalman para el seguimiento de fase y amplitud en tiempo real.
  • El algoritmo se implementa en el núcleo computacional de un amplificador de EEG con un sistema operativo en tiempo real para minimizar los retrasos en la transferencia de datos.
  • El rendimiento del sistema se validó utilizando datos simulados y reales, incluida la estimulación magnética transcraneal dependiente del estado en tiempo real.

Principales resultados:

  • El filtro de color de estado estacionario de Kalman, que representa 1/f de ruido cerebral, mejora la precisión del seguimiento de fase.
  • HarPULL demostró un retraso mínimo de 2 ms en el desencadenamiento de la EMT basado en la fase del ritmo cortical.
  • TMS en tiempo real activado por HarPULL con potenciales evocados motorizados modulados significativamente (MEPs) basados en el estado del ritmo sensorimotor.
  • Se generaron mapas de representación cortical muscular (MCR) dependientes de la fase en tiempo real, mostrando una mejora de la delineación muscular durante los estados de excitación.

Conclusiones:

  • HarPULL representa la primera tecnología en tiempo real para el seguimiento instantáneo de la actividad rítmica del cerebro.
  • Este sistema establece contacto casi instantáneo y no invasivo con el cerebro.
  • HarPULL tiene amplias aplicaciones potenciales en el diagnóstico clínico y la investigación científica.