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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
Seguimiento rítmico del estado cerebral de baja latencia habilitado por hardware para aplicaciones de estimulación
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.
