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Diseño de diademas cerebrales para niños

Design of brain devices for children

HUGO FERNANDO RODRIGUEZ AGUILAR (2017)

Las interfaces cerebro-computadora han surgido como una nueva forma de interacción entre las personas y las computadoras. Dichas interfaces pueden leer la actividad eléctrica del cerebro del usuario, la cual procesan y traducen en comandos que se utilizan para realizar alguna acción o generar estímulos de retroalimentación. Estas interfaces han recibido gran atención en los últimos años, lo cual se refleja con el surgimiento de nuevos dispositivos cerebrales portables en forma de diademas que se utilizan con fines terapéuticos y de entretenimiento. Sin embargo, la investigación en interfaces cerebrales se ha enfocado principalmente en el procesamiento y clasificación de las señales; dejando de lado aspectos importantes como lo son la usabilidad y la experiencia de uso. En este sentido existen pocos trabajos que aborden aspectos como la comodidad, facilidad de uso, estímulos de retroalimentación, tiempos de colocación del dispositivo, entre otros. En cuanto al uso de estas diademas cerebrales por niños, se han utilizado para controlar ambientes inteligentes y para evaluar problemas de atención; sin embargo, se han encontrado los mismos problemas de usabilidad y experiencia de uso que con los dispositivos para adultos (i.e.,tiempos de colocación largos, dificultad de uso, falta de retroalimentación por parte del dispositivo, incomodidad). En esta tesis se describe el diseño, implementación y evaluación de un dispositivo cerebral para su uso por niños en edad escolar. Para diseñar el dispositivo se siguió una metodología de diseño centrado en el usuario donde los niños participaron en cada una de las etapas; desde las sesiones de diseño, hasta la evaluación del dispositivo. El dispositivo que se diseñó proporciona estímulos de retroalimentación al niño acerca de su actividad cerebral por medio de un estímulo auditivo y de luces de colores que indican diferentes estados de la actividad cerebral. Además, la forma del dispositivo puede ayudar a reducir los tiempos de colocación, a facilitar la misma y se adapta a la cabeza del niño para proporcionar más comodidad. Por otro lado, la apariencia puede personalizarse por medio de accesorios que se colocan sobre la superficie del dispositivo y se proporciona una mejor experiencia de uso para los niños por medio de luces que cambian de color, colocadas en la superficie del dispositivo. Se realizó una evaluación con treinta y un niños de edad escolar (de tercero a sexto grado de primaria), quienes realizaron una activi

Brain-computer interfaces have emerged as a new way of interaction between people and computers. These interfaces can read the electrical activity of the user’s brain, which processes and translates into commands that are used to perform some action or generate feedback stimuli. These interfaces have received great attention in the last years, which is reflected with the emergence of new portable brain devices in the form of diadems that are used for therapeutic and entertainment purposes. However, research on brain interfaces has focused primarily on signal processing and classification; leaving aside important features such as usability and user experience. In this sense, there are few works that deal with aspects such as comfort, ease of use, feedback stimuli, device placement times, among others. Regarding the use of these brain diadems by children, they have been used to control intelligent environments and to evaluate attention problems. However, the same usability and user experience problems have been encountered as with adult devices (i.e., long placement times, difficulty in use, lack of feedback by the device, discomfort). This thesis describes the design, implementation, and evaluation of a brain interface for its use by school children (i.e., enrolled in elementary). To design the interface, we followed a usercentered design methodology where children participated in every stage; from design sessions, to evaluation of the interface. The designed interface provides feedback stimuli to the child about his/her brain activity through an auditory stimuli and colored lights that indicate different states of the brain activity. In addition, the shape of the interface can help reduce the placement time, facilitate the same, and it adapts to the child's head to provide comfort. In the other hand, the appearance can be customized using accessories that are placed on the interface’s surface, and a better user experience for children is provided by using lights that change color placed in the interface’s surface. An evaluation was carried out with thirty-one school children, who performed a neuronal feedback activity controlling a serious game with the proposed device and NeuroSky MindWave brain diadem. At the end of the activity, the children answered usability and user experience questionnaires and participated in a semi-structured interview. The results of the evaluation show that children perceived the proposed device as easier and quicker to place th

Master thesis

Interfaces Cerebro-Computadora, dispositivos, niños, usabilidad, experiencia de uso Brain-computer interfaces, devices, children, usability, user experience INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LA INSTRUMENTACIÓN DISPOSITIVOS ELECTROÓPTICOS

Modelo de diseño centrado en el usuario aplicado mediante el desarrollo de estrategias para la creación de un sistema de monitoreo para pacientes con Alzheimer

Mónica Yazmín López López (2019)

5 páginas.

Coordinación de Posgrado de Ciencias y Artes para el Diseño.

Ante diversas problemáticas cotidianas es necesario observar que muchas de estas son generadas como consecuencia de un mal diseño. Es por ello que el modelo de diseño centrado en el usuario (DCU), surge con el objetivo de hacer los objetos de diseño más funcionales, intuitivos y fáciles de usar, lo que trae como consecuencia directa una mejor experiencia de usuario, dando pie a la apropiación del objeto de diseño. Por consiguiente, este artículo pretende dar a conocer la importancia y el impacto de aplicar el modelo de diseño centrado en el usuario en el ámbito sanitario en conjunto con los paradigmas del e-Health, para derivar estrategias para la creación de sistemas de monitoreo que permitan resolver problemáticas dentro de este ámbito. Abordando principalmente la problemática derivada de los cambios vitales bruscos en pacientes con Alzheimer, siendo estos los que posteriormente se convierten en Síntomas Psicológicos y Conductuales de las Demencias (SPCD), provocando que la calidad de vida de los pacientes y de los cuidadores no sea la adecuada y cómo es que el diseño centrado en el paciente contribuye a la mejora de estas problemáticas de salud.

Book part

Alzheimer, diseño, e-Health, diseño centrado en el usuario (DCU), atención centrada en la Persona (ACP), estrategias de monitoreo. Telematics. Health informatics. User interfaces (Computer systems). Enfermedad de Alzheimer. Telemática. TK5105.6 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES DISEÑO CON AYUDA DE ORDENADOR

Directrices para el desarrollo de la interfaz gráfica de un sistema e-Health que facilite la visualización e interpretación de los datos relativos a los pródromos de episodios en pacientes con Alzheimer

Mónica Yazmín López López (2021)

126 páginas. Maestría en Diseño.

La enfermedad de Alzheimer es una enfermedad neurodegenerativa, en constante aumento, que aqueja a millones de personas en México. Esta enfermedad no tiene cura y aquellos que la padecen requieren de cuidados especializados que, debido a la insuficiente cantidad de personal capacitado así como de instituciones de salud enfocadas a su detección y tratamiento, son proporcionados habitualmente por sus familiares y desde sus hogares, no contando con la infraestructura ni los conocimientos necesarios para ello, derivando en un inadecuado manejo y control de los pródromos que preceden a los episodios que caracterizan a esta demencia. Actualmente, existen tratamientos que, apoyados por la tecnología, ayudan a retrasar la aparición y control de los síntomas en quienes la padecen, mejorando la calidad de vida tanto del paciente como la de sus cuidadores. Así, puede hablarse de los sistemas e-Health, los cuales hacen posible un cuidado y monitoreo eficiente de los pacientes desde su lugar de residencia y por las personas que son sus responsables. Dicha situación da cabida a la presente investigación, la cual, basada en la definición de directrices de diseño y visualización de la información, como parte de una estrategia de diseño, validó la hipótesis que refiere a su aplicación en el diseño de interfaces gráficas para sistemas e-Health, de manera que éstas faciliten la visualización e interpretación de datos relativos a los pródromos en pacientes con Alzheimer. El presente documento hace referencia al desarrollo del proyecto.

Master thesis

Graphical user interfaces (Computer systems). Medical informatics. Alzheimer's disease--Patients--Home care. Enfermedad de Alzheimer. Interfases gráficas de usuarios (Sistemas para computadora). QA76.9.U83 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES SISTEMAS DE CONTROL MÉDICO

Criterios para el diseño de interfaces usables para la educación a distancia vía Internet

edwing almeida (2007)

288 páginas. Maestría en Diseño.

En la actual era de la información, la educación a distancia vía Internet se presenta como un recurso para facilitar el proceso educativo. Este proceso, en el que interactúa un estudiante con el tutor o facilitador y el material de aprendizaje, se lleva a cabo a través de la computadora. Para lograr este objetivo con éxito se requiere una interfaz bien diseñada. Existen diferentes guías de estilo para el diseño de interfaces gráficas, estudios de usabilidad y principios para la educación a distancia. Sin embargo, no existe, actualmente, un instrumento que integre los criterios para el diseño de interfaces que cumplan con la usabilidad y permitan el proceso educativo a distancia vía Internet sin barreras o deficiencias. Por lo tanto el presente trabajo establece, articula e integra los criterios que se utilizan para el diseño y desarrollo de una interfaz para la educación a distancia vía Internet, partiendo de estudios realizados por expertos en los diferentes temas que giran en torno al uso y diseño de interfaz.

Master thesis

User interfaces (Computer systems)--Design. QA76.9.U83 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES ENSEÑANZA CON AYUDA DE ORDENADOR

Visualización del proceso de enseñanza-aprendizaje, apoyado de una interfaz gráfica

ROSA MARIA RODRIGUEZ AGUILAR (2014)

186 páginas. Doctorado en Diseño

En esta tesis se presenta un conjunto de requerimientos obtenidos a partir de un análisis metodológico, con el objetivo de conformar un sistema educativo, haciendo énfasis en el diseño de una interfaz gráfica, en lo sucesivo IG que permita el proceso de enseñanza- aprendizaje de la matemática, en el dominio de las ecuaciones de primer grado con una incógnita. Para tal propósito fue necesario que se abordarán distintos enfoques metodológicos pertenecientes al campo de: 1) Los modelos para el diseño de una interfaz gráfica, 2) Los modelos instruccionales, tomando en consideración las inteligencias múltiples de Gardner, 3) Las metodologías de desarrollo de software educativo

Doctoral thesis

Graphical user interfaces (Computer systems). QA76.9.U83 INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA CIENCIAS TECNOLÓGICAS TECNOLOGÍA DE LOS ORDENADORES ENSEÑANZA CON AYUDA DE ORDENADOR

Diseño de Interface craneoencefálica para estudios y rehabilitación neuronal

Carlos Angulo Alvarez (2019)

7 páginas.

Coordinación de Posgrado de Ciencias y Artes para el Diseño.

La investigación desarrollada en cualquier ámbito requiere de cierto rigor que demuestre veracidad en la obtención de los resultados independientemente de la metodología que se consulte y se aplique, la finalidad y sentido de la misma es determinante para alcanzar las metas y objetivos planteados en el inicio, por ello en este trabajo, se establece y explica la jerarquía estructura de la investigación en el pleno desarrollo parcial de la misma la cual se pretende retroalimentar y fortalecer con evidencia que se conseguirá durante el proceso de los referentes encontrados, además de la construcción de un artefacto que sirva para la exploración de campo en clínica este será el objeto de estudio o aparato crítico. De esta manera, el sentido de la investigación en el campo de las Neurociencias y el “aparato crítico” es un proyecto de diseño industrial para poder impactar directamente en la sociedad con problemas de salud de tipo neuronal que requieran estudios y/o terapia apoyados con recursos tecnológicos para su práctica, esta evidencia se apoyará la estructura general de la investigación conformada por el problema que se define, la(s) hipótesis, objetivos, metas, variables, y algunos aspectos de interés que surjan durante el proceso de indagatoria en el contexto que se establezca durante el progreso de desarrollo de la misma investigación y/o del aparato crítico o caso de estudio.

Book part

User interfaces (Computer systems). Central nervous system--Diseases--Research. Computational neuroscience. Sistema nervioso -- Regeneración. Interfaces con el usuario (Sistemas para computadora). QA76.9.U83 MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD CIENCIAS MÉDICAS MEDICINA INTERNA NEUROLOGÍA

EEG/ECoG-based BCI systems: a NeuroFuzzy approach using recurrent neural networks and adaptive filters

EMMANUEL MORALES FLORES (2015)

A brain computer interface (BCI) is a system aimed to provide the brain with

an additional channel of communication and control, which does not depend

on the normal output pathways. This dissertation is focused on the study of

signal processing techniques to address two issues of current BCI methodologies.

These issues are related to spatial filtering techniques and approaches

for capturing temporal behavior of electrical brain signals recorded through two

different modalities: Electroencephalography (EEG) and electrocorticography

(ECoG). Concerning to spatial filtering, a non-supervised algorithm based on

the steepest descent method to adapt spatial filter’s coefficients for preprocessing

ECoG signals is proposed.

Doctoral thesis

Brain computer Neurophysiological signls Electroencephalography Dynamical recurrent networks Fuzzy systems CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA

Análisis teórico y experimental de un sistema de tomografía óptica coherente

ALEXIS VAZQUEZ VILLA (2010)

In this work we analyzed an optical coherence tomography (OCT) equipment

in two ways, the theoretical way and the experimental way. In the theoretical

way, we developed a set of MATLAB codes for the purpose of make synthetic

OCT images and also to analyze them, an algorithm was developed to extract

the scattering coefficient from an OCT image, this algorithm uses the extended

Huygens-Fresnel principle. In the experimental way, we studied the OCT

equipment to improve the OCT images, also we took images from phantoms

which were analyzed whit our extraction algorithm. All this with the propose of

make a computational program to medical diagnostic from OCT images.

En este trabajo se presenta el estudio teórico y experimental que se realizó a

un equipo de tomografía óptica coherente (TOC). En la parte teórica del

estudio se hicieron un conjunto de programas en MATLAB para simular

imágenes TOC y analizarlas, se programó además un algoritmo capaz de

extraer el coeficiente de esparcimiento a partir de una imagen de TOC, este

algoritmo está basado en el principio extendido de Huygens-Fresnel. En la

parte experimental se analizó el equipo TOC de modo tal que se pudiera

calibrar para tomar las imágenes con la mejor calidad posible, así como

también se tomaron imágenes de diversos phantoms para ser analizados con

nuestro algoritmo de extracción. Todo esto con la finalidad de contar en el

futuro con un software capaz de ayudar en el diagnóstico médico mediante

imágenes de TOC.

Master thesis

Optical tomography Interferometers Coherence Graphical user interfaces CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ÓPTICA

Análisis y clasificación de electroencefalogramas (EEG) registrados durante el habla imaginada

ALEJANDRO ANTONIO TORRES GARCIA (2016)

La forma más sencilla de comunicarnos con otras personas es mediante el lenguaje

oral. Sin embargo, existen situaciones en las que no es posible emitir una señal acústica

entendible, o bien, se requiere comunicar un mensaje de forma privada o en ambientes

ruidosos. En estas situaciones son deseables sistemas, conocidos como interfaces de

habla silente (SSI del inglés Silent Speech Interfaces), que traten de aprovechar diferentes

tipos de habla registradas de diferentes órganos involucrados en la producción

del lenguaje hablado como: el tracto vocal, el rostro, la lengua, los dientes, la glotis e

inclusive el cerebro. Este último también ha sido de interés para el área de investigación

de las interfaces cerebro-computadora (BCI, por sus siglas en inglés), las cuales tienen

a la comunicación como uno de sus propósitos principales. Para tratar de lograr este

propósito, las BCI típicas registran la actividad cerebral mediante electroencefalogramas

(EEG), y se basan en 4 neuro-paradigmas (potenciales corticales lentos, imágenes

motoras, señales P300 y potenciales visuales evocados) que suelen ser poco intuitivos y

necesitan de una traducción al dominio del lenguaje. En consecuencia, la presente tesis

explora un neuro-paradigma alternativo llamado habla imaginada, el cual se refiere a

la pronunciación interna de palabras pero sin emitir sonidos ni articular gestos faciales.

Doctoral thesis

Imagined speech Classification Brain computer interface Silent speech inteface Discrete wavelet transform CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS CIENCIA DE LOS ORDENADORES SISTEMAS DE CONTROL MÉDICO

Bag of features for imagined speech classification in electroencephalograms

Jesus Salvador Garcia Salinas (2017)

The interest for using of brain computer interfaces as a communication channel has been increasing nowadays, however, there are many challenges to achieve natural communication with this tool. On the particular case of imagined speech based brain computer interfaces, here still exists difficulties to extract information from the brain signals. The objective of this work is to propose a representation based on characteristic units focused on EEG signals generated in imagined speech. From this characteristic units a representation will be developed, which, more than recognize a specific vocabulary, allows to extend such vocabulary. In this work, a set of characteristic units or bag of features representation is explored. These type of representations have shown to be useful in similar tasks. Nevertheless, to determine an adequate bag of features for a specific problem requires to adjust many parameters. The proposed method aims to find an automatic signal characterization obtaining characteristic units and later generating a representative pattern from them. This method finds a set of characteristic units from each class (i.e. each imagined word), which are used for recognition and classification of the imagined vocabulary of a subject. The generation of characteristic units is performed by a clustering

method. The generated prototypes are considered the characteristic units, and are called codewords. Each codeword is an instance from a general dictionary called codebook. For evaluating the method, a database composed of the electroencephalograms from twenty seven Spanish native speakers was used. The data consists of five Spanish imagined words ("Arriba", "Abajo", "Izquierda", "Derecha", "Seleccionar") repeated thirty three times each one, with a rest period between repetitions, this database was obtained in [Torres-García et al., 2013]. The proposed method achieved comparable results with related works, also have been tested in different approaches (i.e. transfer learning). Bag of features is able to incorporate frequency, temporal and spatial information from the data. Also, different representations which consider information of all channels, and feature extraction methods were explored. In further steps, is expected that extracted characteristic units of the signals allow to use transfer learning to recognize new imagined words, these units can be seen as prototypes of each imagined word.

Master thesis

EEG Imagined speech Bag of features BCI Brain computer interface CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS CIENCIA DE LOS ORDENADORES LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN