Evaluación de estímulos visuales en una interfaz cerebro-ordenador basada en potenciales relacionados con eventos

Resumen

La presente tesis doctoral queda centrada en el estudio de los estímulos visuales utilizados en el control de una interfaz cerebro-ordenador (brain-computer interface, BCI) basada en los potenciales relacionados con eventos (event-related potentials, ERP) visuales. Dicha tesis consta de cuatro publicaciones indexadas en el Journal Citation Report (JCR). A continuación, se presenta un resumen de los objetivos, novedad y resultados de cada uno de estos trabajos. El primer estudio tuvo como objetivo evaluar de forma conjunta los siguientes factores sobre el control de una BCI basada en ERP (ERP-BCI) bajo el paradigma de filas y columnas (row-column paradigm, RCP): el efecto de la iluminación del estímulo en forma de bloque frente a la iluminación de los estímulos en forma de letra, y el uso de una iluminación en diferentes colores (heterogénea) frente a una iluminación en el mismo color (homogénea). Las condiciones empleadas en este estudio utilizaron los siguientes elementos como estímulos visuales: letras blancas, letras de colores, bloques blancos y bloques de colores. La novedad de este trabajo radicó principalmente en el estudio conjunto de ambos factores – la forma de los estímulos y la heterogeneidad en el color – a través de un diseño multifactorial (2×2). El uso de la iluminación en forma de bloque fue asociado a una mejora significativa del rendimiento en comparación a la iluminación en forma de letras. El factor relativo a la heterogeneidad de los colores no mostró diferencias significativas. El segundo estudio tuvo como objetivo evaluar la utilización de imágenes emocionales como estímulos para el control de una ERP-BCI bajo el RCP. Las condiciones empleadas en este trabajo utilizaron los siguientes estímulos visuales: letras blancas, imágenes con bajo nivel de activación y valencia neutra, imágenes con alto nivel de activación y valencia positiva, e imágenes con alto nivel de activación y valencia negativa. La novedad de este trabajo se basó en la utilización de tres condiciones que emplearon imágenes con diferente carga emocional (neutra, positiva o negativa) como estímulos en una ERP-BCI visual. Los resultados mostraron que las imágenes, independientemente de la carga emocional, produjeron un incremento del rendimiento en comparación a las letras. El tercer estudio tuvo como objetivo evaluar si la mejora del rendimiento producida por el uso de imágenes bajo el RCP era también hallada bajo el paradigma de la presentación visual serial rápida (rapid serial visual presentation, RSVP). Los factores objeto de estudio de este trabajo fueron el paradigma de presentación (RCP y RSVP) y los estímulos visuales (letras e imágenes). Para estudiar estos factores, las condiciones empleadas fueron las siguientes: letras bajo la RSVP, imágenes bajo la RSVP, imágenes bajo el RCP e imágenes bajo el RCP. La novedad de este estudio consistió en la evaluación conjunta de la utilización de imágenes o letras, bajo el RCP o la RSVP, a través de un diseño multifactorial (2×2). Este trabajo mostró que el efecto de las imágenes, previamente observado bajo RCP, no era presentado bajo RSVP. El cuarto estudio tuvo como objetivo evaluar si el solapamiento espacial entre los estímulos presentados en una ERP-BCI visual podría afectar a su rendimiento utilizando un paradigma basado en la RSVP. Para medir este posible efecto, fueron puestas a prueba cuatro condiciones con diferentes niveles de solapamiento entre los estímulos: 100%, 66.67%, 33.33% y 0%. La novedad de este trabajo radicó en evaluar de forma precisa la influencia del solapamiento entre los estímulos visuales de una ERP-BCI sobre el rendimiento. Los resultados mostraron que un mayor nivel de solapamiento entre estímulos se asociaba a un peor rendimiento. En resumen, los estudios que avalan la presente tesis doctoral han mostrado resultados novedosos que suponen una contribución significativa y relevante al ámbito de las ERP-BCI visuales. Asimismo, esta línea de investigación podría continuar siendo explorada por futuros trabajos que profundicen en los beneficios de las imágenes bajo el RCP o que logren trasladar su efecto de mejora a aquellos paradigmas que no requieran control ocular.