Seguimiento rítmico del estado cerebral de baja latencia habilitado por hardware para aplicaciones de estimulación cerebral
Video Experimental Relacionado
Updated: Sep 8, 2025
08:50
Brain State-dependent Brain Stimulation with Real-time Electroencephalography-Triggered Transcranial Magnetic Stimulation
Published on: August 20, 2019
14.5K
Milana Makarova1, Nikita Fedosov2, Julia Nekrasova1
1Center for Bioelectric Interfaces, Higher School of Economics, Moscow, Russia.
NeuroImage
|September 5, 2025
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.
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.
