¿Qué es una onda cerebral?
Brain Wave es una de las pocas tecnologías que el mundo está investigando actualmente. Hay muchas técnicas potenciales en este campo y pueden resolver muchos de nuestros problemas futuros.
Las ondas cerebrales definitivamente están vinculadas y se producen en nuestro cerebro. Nuestras emociones, actividades químicas y pensamientos se comunican a través de neuronas. Las neuronas, que son las células cerebrales y los componentes básicos del sistema nervioso central, se comunican entre sí en forma de impulsos y señales eléctricas. Millones de señales se comunican entre sí, produciendo actividad eléctrica en nuestro cerebro. Esto, a su vez, produce ondas cerebrales alrededor del cuero cabelludo y puede medirse midiendo las actividades eléctricas cerca del cuero cabelludo. Estas actividades eléctricas se denominan ondas porque tienen forma y naturaleza ondulatorias.
Las ondas cerebrales están sujetas a cambios dependiendo de los cambios en nuestros pensamientos y sentimientos y son esenciales porque sus patrones dicen mucho sobre una persona. Cualquier desequilibrio en las ondas cerebrales puede afectar gravemente a nuestra salud emocional o neurofísica. Cualquier tipo de inestabilidad en las ondas cerebrales puede provocar afecciones como trastorno obsesivo-compulsivo, ataques de pánico, conductas explosivas y migrañas, entre otras. Hay dos condiciones de inestabilidad de las ondas cerebrales.
Sobreexcitación : esto provoca alteraciones del sueño, comportamiento impulsivo, espasmos, trastornos de ansiedad, ira y agresión.
Falta de excitación : esto provoca insomnio, depresión, falta de atención y dolor crónico. Las ondas cerebrales se pueden detectar mediante sensores colocados en el cuero cabelludo mediante un procedimiento conocido como electroencefalograma (EEG).
Estudios actuales
El estudio de las ondas cerebrales ha sido una parte importante de todos los institutos de investigación y centros educativos de todo el mundo, incluidos el MIT, Yale, etc. Muchos investigadores y empresas también están trabajando en esto y no pasará mucho tiempo cuando veamos que la tecnología de ondas cerebrales se convierte en un tsunami. Pocas empresas que trabajan en este ámbito son Mettl, MindFlex, Emotiv, NeuroSky, etc. El módulo EEG de NeuroSky ha supuesto un gran avance en la investigación y muchas empresas que actualmente trabajan con ondas cerebrales están utilizando el módulo EEG de Neurosky para la investigación. Este módulo EEG contiene 6 filtros que se utilizan para filtrar ruidos y señales adicionales producidos por el cerebro y se utilizan para atención, meditación, delta, theta, alfa, beta y gamma.
Tipos de ondas cerebrales
Las ondas cerebrales contienen un espectro de frecuencias principalmente entre 1 Hz y 100 Hz. A continuación se comparte una imagen del espectro, que tomé mientras estudiaba las ondas cerebrales.
El espectro se divide en 5 tipos principales denominados:
Permítanme explicarles cada uno de los tipos de ondas cerebrales. Todos los tipos están interconectados y se superponen entre sí.
La actividad de las ondas delta en los bebés es mucho mayor que en los adultos. Esto también se puede comprobar en la práctica, ya que los bebés pasan mucho tiempo durmiendo. El estudio muestra que la onda delta es, de hecho, la onda cerebral más dominante en niños de hasta 5 años de edad. La onda Delta disminuye con una tasa de caída del 25% entre los 11 y los 14 años y continúa disminuyendo a lo largo de la vida y a los 75 años, están casi ausentes.
Los cambios en el metabolismo de los nutrientes, el daño fisiológico y los cambios químicos pueden ser causas de la interrupción de las ondas delta. La cantidad adecuada de ondas delta produce menos ansiedad, mejora el sueño y alivio del dolor de cabeza.
Así que la próxima vez que tengas dolor de cabeza, intenta aumentar tu ONDA DELTA.
Dato interesante:
Siempre que tenemos una intuición sobre un incidente o experiencia, suele ser una respuesta natural de nuestro cuerpo y el resultado de una actividad de onda lenta en la región delta o theta de las ondas cerebrales.
• ONDAS THETA
La primera indicación de ondas theta apareció en 1938, en un artículo de investigación publicado por Jung y Kornmüller. John D. Green y Arnaldo Arduini continuaron estudios adicionales sobre las ondas theta.
Los científicos creen que todas las conexiones espirituales en nuestro cuerpo se experimentan gracias a las ondas theta. Las ondas theta son responsables de nuestros recuerdos y visiones profundas. Es el lugar donde experimentamos el aprendizaje, la inspiración, la memoria, etc.
Las ondas theta son básicamente la sensación interna del cuerpo más que el factor externo. Ocurre principalmente cuando estamos a punto de dormir o cuando acabamos de despertar. En theta estamos soñando y es el mismo lugar donde guardamos nuestros miedos, historia y pesadillas. También participa en el sueño reparador y la memoria a corto plazo.
Theta tiene los beneficios de ayudarnos a mejorar nuestra intuición, creatividad y hacernos sentir más naturales, pero al mismo tiempo demasiadas ondas theta pueden provocar depresión y estrés.
La frecuencia de las ondas theta está entre 3 y 8 Hz.
• ONDAS ALFA
Las ondas alfa fueron descubiertas por Hans Berger, el famoso neurólogo alemán famoso por su invención del EEG. Berger también descubrió ondas delta junto con alfa. Las ondas alfa surgen de la actividad eléctrica constructiva/en fase de las células marcapasos talámicas. Se originan en el lóbulo occipital del cerebro.
Alpha se encuentra entre beta y theta y cierra la brecha entre la mente consciente y el subconsciente. Se asocia con una sensación de paz, agradable, casi flotante y se correlaciona con la vigilia relajada y los pensamientos creativos.
Nos ayuda a calmarnos cuando es necesario y favorece sensaciones de relajación profunda. Si nos estresamos, puede ocurrir un fenómeno llamado “bloqueo alfa”, que implica demasiada actividad beta y muy poca alfa. Básicamente, las ondas beta “bloquean” la producción alfa porque nos emocionamos demasiado.
Las ondas cerebrales alfa son dominantes durante los pensamientos que fluyen silenciosamente y en algunos estados meditativos. Las ondas alfa ayudan en la coordinación mental general, la calma, el estado de alerta, la integración mente/cuerpo y el aprendizaje.
El rango de frecuencia de las ondas alfa está entre 8 y 12 Hz.
• ONDAS BETA
Las ondas beta son un símbolo de alerta, razonamiento, lógica y nuestra conciencia despierta.
Si bien las ondas cerebrales Beta son importantes para el funcionamiento eficaz durante el día, también pueden traducirse en estrés, ansiedad e inquietud.
Las ondas beta se subdividen en tres bandas:
• ONDAS GAMMA
Hasta ahora, las ondas gamma se ignoraban en el EEG analógico, donde se utilizaban frecuencias inferiores a 25 Hz. Los científicos e investigadores de la época consideraban que las ondas gamma eran ruido. Uno de los primeros signos de ondas gamma se produjo al registrar ondas de la corteza de monos despiertos.
Se sabe muy poco sobre estas ondas, pero está muy claro que se utilizan en el procesamiento de información de alta velocidad y están asociadas con el procesamiento de estímulos visuales y auditivos.
En el contexto del EEG, están presentes principalmente cuando la persona está despierta, aunque las ondas gamma siempre están apoyadas por otras ondas como alfa, theta y delta.
Las ondas gamma también están asociadas con nuestra capacidad de adaptarnos y aprender. Están estancados, sin percepción, con cosas nuevas. Los estudios muestran que las personas con discapacidad mental tienden a realizar actividades gamma bajas.
Con rangos de frecuencia de 38 a 42 Hz, las ondas gamma tienen las siguientes características:
En pocas palabras, podemos decir que la frecuencia de las ondas cerebrales es directamente proporcional a la atención del cerebro. Por ejemplo, el estado Delta de menor frecuencia ocurre cuando estamos en sueño profundo y el estado Gamma de mayor frecuencia ocurre cuando somos muy cautelosos.
Sensores de ondas cerebrales
Según mi investigación en Internet, hay muchos sensores comerciales disponibles en el mercado para aficionados. Echemos un vistazo a algunos sensores famosos y usados en todo el mundo y analicémoslos.
1. Auriculares oficiales de Neurosky : Neurosky tiene una colección de auriculares EEG que van desde $80 a $150. Estos módulos pueden proporcionarnos valores de meditación/atención, valores de banda de potencia de señales EEG y también datos de ondas sin procesar. Se comunica de forma inalámbrica y neurosky también proporciona herramientas gratuitas para desarrolladores. Es una buena opción según los aspectos técnicos actuales.
2. EEG abierto : EEG abierto significa construir su propio módulo EEG desde cero. Este método es más complejo y costoso, ya que necesitamos construir todo desde cero, incluidos los filtros, el analizador, etc. Suma el costo de desarrollo e incurre en alrededor de $200.
3. Juego de pelota Strength Trainer : Neurosky suministra sus chips para Force Trainer y también son baratos. Están fácilmente disponibles a un costo de $80. Aunque el entrenador Force es barato, no nos permite acceder a datos EEG sin procesar. Además, no podemos extraer valores de banda de potencia del Force Trainer.
4. Mindflex Ball Game : Neurosky también suministra sus chips a Mindflex y podemos decir que Mindflex, ForceBall y Neurosky tienen casi el mismo chip de silicio con diferentes firmwares. Mindflex nos permite acceder a valores de EEG sin procesar y también a valores de banda de potencia de EEG en el rango de $100.
5. Sensor de ondas cerebrales Emotiv : los sensores Emotiv se encuentran entre los sensores de ondas cerebrales más famosos y se utilizan para aplicaciones de investigación en todo el mundo. Nos proporcionan de 10 a 12 canales de EEG desde casi 15 a 20 lugares de nuestro cerebro. Cuestan entre 300 y 500 dólares. Estos sensores interpretan 3 estados mentales, 13 pensamientos conscientes, expresiones faciales y movimientos de la cabeza (utilizando el giroscopio). Emotiv también proporciona una interfaz Bluetooth.
Hay muchos otros sensores como AuroraDream Band, Melon Diadema, Hi Brain, iFocus Band, Mindwave, MindSet, Mindball, auriculares Xwave, Muse, OPenBCI, todos cuestan entre $ 60 y $ 400 y ofrecen diferentes características, interfaces y rendimiento. Puedes elegir según tu necesidad y presupuesto. Además, tenga en cuenta que los precios que mencioné están en línea con mi investigación en un momento determinado. Es posible que encuentres variaciones de precio al investigarlas. Siga navegando por Internet para conocer los últimos precios y disponibilidad.
Para nuestro estudio, elegí el sensor de ondas cerebrales Mindflex porque lo encontré un poco menos complejo: detecta datos desde una ubicación con un electrodo exactamente encima del ojo derecho. Además, es adecuado para nuestro presupuesto (menos de $100) y proporciona datos de EEG sin procesar y valores de banda de potencia, que son el principal requisito para nuestro estudio.
Detalle del sensor Mindflex
Aunque hay un juego completo que debemos comprar, actualmente solo nos ocupamos de la parte HeadBand del juego. Así que aquí está la lista de piezas presentes en Mindflex Brainwave HeadBand.
1. Sensor de frente : un pequeño electrodo circular de aleación de acero con un radio de 40 mm para detectar señales de ondas cerebrales provenientes del cuero cabelludo o la frente. Está conectado directamente a la placa de procesamiento principal Mindflex.
2. Clips para las orejas : hay dos clips para las orejas en la diadema MindFlex. Mi suposición es que estos clips para las orejas también están hechos del mismo material que el electrodo, es decir, aleación inoxidable. Están conectados a nuestros oídos mientras medimos las ondas cerebrales, proporcionando protección EEG y una referencia al procesador dentro del circuito.
3. Interruptor de encendido/apagado : este es un simple interruptor de encendido/apagado de dos vías para encender o apagar la unidad de procesamiento de la diadema. Esta opción estará habilitada ya sea que se transmitan datos inalámbricos o no.
4. Luz de encendido : se utiliza un pequeño LED rojo como indicador de encendido. Este LED indicará si se está suministrando energía adecuada a la tarjeta o no. Hay dos razones por las que el LED está apagado. O el interruptor está apagado y no llega energía a la placa, o el interruptor está encendido pero no hay suficiente energía en la batería.
5. Hebilla ajustable : esta hebilla ajustable garantiza que el usuario use cómodamente la diadema. Esto también es para garantizar que la banda esté tan apretada que el electrodo/sensor esté en contacto directo con la frente humana.
Estos 5 componentes se pueden ver fácilmente desde el exterior.
Ahora, para nuestro estudio, abrimos el sensor de ondas cerebrales. En el sensor se encuentran dos piezas de carcasa de plástico cerradas de forma rectangular. Abramos ambas partes y veamos una por una qué hay dentro de ellas.
Este es el interior de la primera parte. Hay tres pilas alcalinas AAA de 1,5 V como fuente de alimentación. Estas tres baterías constituyen un total de 4,5V y proporcionan energía a nuestra placa principal.
Ahora pasemos a la parte principal del tablero. Déjame abrirlo y ver qué hay dentro de esta parte. La imagen de arriba es lo que podemos ver dentro de la segunda parte.
Esta placa específica es el chip NeuroSky EEG, utilizado por MindFlex para el procesamiento.
Ahora los datos procesados del chip EEG van al microcontrolador y posteriormente el microcontrolador envía los datos de forma inalámbrica a 2,4 Ghz. Esta frecuencia se utiliza porque es la banda inalámbrica de RF libre.
A excepción de la placa NeuroSky, está la placa principal Mindflex, que tiene el microcontrolador con un oscilador de cristal de 12 Mhz. Debajo de la PCB hay una antena de RF para transmisión inalámbrica. Además, se coloca una sustancia similar a un pegamento no conductor en los circuitos integrados para evitar cortocircuitos o contactos accidentales.
Muchas veces, cuando el fabricante no coloca el IC en el kit de protección térmica, que es el cuerpo exterior negro de cualquier IC, simplemente coloca la oblea en la PCB, que a menudo es de naturaleza antiestática. Aún así no voy a bromear ni a tocar esa parte y dejar que sea como está.
En el próximo artículo de la serie veremos más sobre el chip Neurosky EEG en detalle. Estén atentos para saber más al respecto.
