Explorara las posibilidades técnicas de modulación del cerebro en la promoción del aprendizaje BCI, como la estimulación eléctrica cortical, la estimulación magnética transcraneal y la optogenética.

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Enfoques para el Aprendizaje BCI

Durante el aprendizaje BCI, un individuo aprende a generar patrones específicos de actividad cortical para controlar dispositivos externos. Al igual que en el aprendizaje de habilidades motoras / cognitiva, el aprendizaje BCI produce adaptación neural en forma de reorganización funcional de la corteza y los cambios en las propiedades de ajuste neuronales.

Aprendizaje asistido por ordenador

Durante la etapa inicial de aprendizaje BCI, los investigadores suelen utilizar la computadora para ayudar a ayudar a los usuarios a aprender a modular las señales del cerebro para controlar dispositivos externos.El proceso de aprendizaje asistido por ordenador se puede discutir el uso de dos conceptos de la psicología del aprendizaje. El primero es el concepto de "zona de flujo", que fue presentado por Csikszentmihalyi y ampliamente utilizado en el diseño del juego. En la zona de flujo, la dificultad de la tarea se equilibra en contra de la capacidad de una persona para mantener al individuo comprometido con el proceso de aprendizaje sin estrés o aburrimiento. El segundo concepto es "perfila", originalmente propuesto por Skinner. Shaping describe un proceso de aproximación sucesiva durante el cual el objetivo tarea se transformó gradualmente de grueso a fino, con el fin de ayudar a un rendimiento individual refinar y, finalmente, realizar una tarea compleja con una gran precisión. Por ejemplo, aprender a jugar al tenis, un individuo primero aprender a golpear la bola a través del patio, y luego aprender gradualmente a controlar dónde cae la pelota. Los conceptos de la zona de flujo y de conformación son altamente conectados entre sí. Como la dificultad de la tarea aumenta, el objetivo se convierte cada vez más complejo y específico. Mediante la regulación de dificultad de la tarea, la conformación ayuda a mantener a una persona en la zona de flujo a lo largo del proceso de aprendizaje.

Co-Aprendizaje adaptativo BCI

Aprendizaje BCI tiene el potencial para inducir plasticidad cortical, que se manifiesta como cambios tanto en profundidad de modulación y direcciones preferidas de las neuronas utilizan para el control de BCI. Para aprovechar al máximo estos cambios corticales, los investigadores propusieron el concepto de "co-adaptación", que implica tanto la calibración periódica de decodificador neuronal y el cerebro se adapta al decodificador neural. Una forma específica de co-aprendizaje adaptativo es el método de "dar vuelta la toma de adaptación" que se utiliza en nuestro estudio anterior, donde el sujeto y el decodificador neuronal se turnaron para adaptarse el uno al otro. Durante el período de aprendizaje del usuario, el decodificador neuronal se mantuvo constante durante 5 bloques de 20 ensayos de funcionamiento BCI en tiempo real (aproximadamente 15 min). Durante el periodo de calibración decodificador, el sujeto fue instruido a comportarse constantemente por 5 bloques de 20 ensayos (15 min), es decir, utilizar el mismo esquema de movimiento intentado, para generar datos neuronales consistentes para la calibración decodificador.

Condicionamiento Operante.

El condicionamiento operante es un proceso de aprendizaje que hace que los sujetos asociar un comportamiento particular con una consecuencia específica a través de refuerzos. El refuerzo se proporciona cuando un sujeto se completa una prueba con éxito, y puede ser jugo o alimentos recompensas en estudios con animales, y la provisión de un token / premio o incrementos en las puntuaciones en estudios en humanos. En el campo de la BCI, el condicionamiento operante se suele utilizar para entrenar a animales de experimentación para descubrir la cartografía BCI subyacente por ensayo y error, sin instrucciones explícitas. El condicionamiento operante de la actividad cerebral a través de la biorretroalimentación es un paradigma particularmente útil para el aprendizaje de asignaciones arbitrarias. En este enfoque los sujetos aprenden a generar patrones de actividad cerebral específica en base a información en tiempo real sensorial (visual, auditiva, táctil, etc.) para completar una tarea BCI. El condicionamiento operante puede modular las tasas individuales de disparo de neuronas, la actividad neuronal ensemble, la sincronía neuronal, y la potencia de la banda alta gamma de señales potenciales de campo. A través de condicionamiento operante un conjunto de neuronas potencialmente puede asumir una novela patrón todavía reproducible de la actividad, permitiendo que el objeto de lograr un control fiable cerebro de un dispositivo.

Curiosamente, a través de temas de condicionamiento operante veces adquirir el control del cerebro de un dispositivo externo sin ser consciente de lo que están realizando la tarea. Esto es similar al aprendizaje implícito, que se define como "el aprendizaje no episódica de información compleja de manera incidental, sin conciencia de lo que se ha aprendido". En otras palabras, los individuos aprenden ciertas habilidades sin ser consciente de que se ha producido el aprendizaje. Aprendizaje implícito en el contexto del aprendizaje BCI es un tema fascinante científicamente y clínicamente relevante para investigar.

Evaluación Sensorial.

Muchos enfoques discutidos hasta ahora hacen uso sustancial de retroalimentación sensorial. La retroalimentación es un componente esencial del aprendizaje BCI, por lo tanto, estamos dedicando esta sección para la retroalimentación sensorial. Tomando prestado conceptos de aprendizaje motor, vamos a discutir dos tipos de retroalimentación utilizado en el aprendizaje ICC: las votaciones en línea que proporciona un conocimiento detallado del rendimiento (PK) y la retroalimentación en línea que proporciona el conocimiento de los resultados (KR), es decir, el éxito o el fracaso con respecto a la meta. Ambos PK y KR evaluaciones son cruciales para el aprendizaje BCI eficaz.Retroalimentación KP proporciona retroalimentación continua o frecuente para ayudar al participante que complete los ensayos individuales. Por ejemplo, en una tarea típica de control del cursor, se proporciona retroalimentación KP a un usuario visualmente como el movimiento del cursor bajo control cerebro.Retroalimentación KR se proporciona al final de un juicio o de una sesión, a menudo a través de cualquiera de los tonos auditivos que indican el éxito o el fracaso de un juicio o simplemente comentarios acerca de las tasas de éxito.

. Por lo tanto, es fundamental para un sistema BCI para tener la capacidad de proporcionar retroalimentación