Aprovechar el poder del seguimiento ocular en las interfaces cerebro-máquina

En los últimos años, la tecnología de seguimiento ocular ha avanzado rápidamente, lo que sugiere que nuestros ojos merecen una mayor atención dentro del panorama cambiante de la interfaz cerebro-máquina (BMI). Un área particularmente intrigante es la conexión entre los movimientos oculares y los estados cerebrales internos, un vínculo que cada vez resulta más difícil de ignorar.

Los sistemas de seguimiento ocular pueden funcionar de manera totalmente sin contacto, integrados en dispositivos como pantallas, computadoras portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes. Por el contrario, los sistemas basados ​​en dispositivos portátiles utilizan tecnología portátil para monitorear e incluso influir en los estados cerebrales, lo que presenta un enfoque más práctico para el desarrollo del IMC.

Sin embargo, una alternativa prometedora reside en el desarrollo de un marco que decodifique estados cerebrales ocultos, como la conciencia interoceptiva, directamente a partir de datos de seguimiento ocular. Este avance podría ayudar a crear sistemas de circuito cerrado más seguros y eficientes que monitoreen y modulen la conexión cerebro-cuerpo.

Estos son los hallazgos de un nuevo estudio del laboratorio de Rose Faghih, profesora asociada de Ingeniería Biomédica en NYU Tandon, ahora publicado en Nexo de PNAS.

Descifrando las señales ocultas del cerebro

La conciencia interoceptiva representa la capacidad del cerebro para interpretar las sensaciones corporales, señales que surgen en respuesta a estímulos internos o externos. Sin embargo, estos estados son difíciles de observar y deben decodificarse mediante indicadores fisiológicos. El seguimiento y la comprensión de estos estados cerebrales internos es fundamental para optimizar la conexión cerebro-cuerpo, pero el desafío radica en cómo acceder a ellos.

Una posible solución es estudiar la interocepción en el contexto del condicionamiento del miedo, un proceso en el que una mayor excitación se correlaciona con una mayor interocepción. En el condicionamiento del miedo pavloviano, los sujetos aprenden a anticipar los acontecimientos aversivos (como una descarga eléctrica leve), lo que crea un modelo ideal para observar las señales interoceptivas.

En un experimento reciente, los participantes se sometieron a un condicionamiento y extinción del miedo, con descargas eléctricas suaves utilizadas como estímulo aversivo. Dada la fuerte asociación entre la excitación y la conciencia interoceptiva, los investigadores anticiparon respuestas sincronizadas entre estos dos estados.

En este estudio, el equipo de investigación descifró la conciencia interoceptiva analizando la actividad neuronal vinculada a los datos de seguimiento ocular, en concreto, las mediciones de la pupilometría y los patrones de mirada. Al mismo tiempo, descifraron los estados de excitación a partir de los datos de conductancia de la piel.

Si bien se esperaba que ambos estados mostraran respuestas similares a la descarga eléctrica, el estado de conciencia interoceptiva, como se infiere de los datos de seguimiento ocular, mostró una mayor sensibilidad a las descargas leves que el estado de excitación decodificado a partir de la conductancia de la piel.

Este hallazgo subraya el potencial de la tecnología de seguimiento ocular como una poderosa herramienta psicofisiológica para decodificar la conciencia interoceptiva, una señal que podría ofrecer información significativa sobre las interacciones cerebro-cuerpo.

Hacia futuros sistemas de circuito cerrado: el amanecer de Mindcam

El descubrimiento de que las señales de seguimiento ocular pueden servir como indicadores sensibles de la conciencia interoceptiva abre posibilidades apasionantes. Estos hallazgos podrían allanar el camino para nuevos enfoques terapéuticos para el tratamiento de trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos.

Al decodificar la conciencia interoceptiva, los futuros sistemas de circuito cerrado podrían restaurar y mejorar la conexión cerebro-cuerpo, ofreciendo intervenciones más seguras y personalizadas.

Una aplicación especialmente prometedora es el desarrollo de Mindcam, un sistema que integra cámaras con seguimiento ocular en dispositivos como teléfonos inteligentes, tabletas y monitores. Esta tecnología podría monitorear la conciencia interoceptiva de un usuario en tiempo real, ayudando a las personas a regular su estado de ánimo y su rendimiento cognitivo.

Sin embargo, si bien esta investigación representa un primer paso emocionante, se necesita mucho más trabajo para desarrollar sistemas de circuito cerrado seguros y efectivos que puedan decodificar y modular de manera confiable los estados interoceptivos.

Entre las investigaciones previas de Faghih sobre wearables se incluye el desarrollo de Mindwatch, que utiliza información obtenida de las cargas eléctricas de la piel para evaluar los estados cerebrales. Mindcam podría utilizarse para complementar esa tecnología y proporcionar datos aún mejores sobre cómo reacciona el cerebro al estrés.

La integración de la tecnología de seguimiento ocular en las interfaces cerebro-máquina puede ser la clave para descubrir conocimientos más profundos sobre la mente, ofreciendo nuevas esperanzas para mejorar la salud mental y la función cognitiva en los próximos años.