En la actualidad, la combinación de factores ambientales y genéticos ha incrementado la prevalencia de enfermedades neurodegenerativas. Una de éstas es la Enfermedad de Parkinson que se caracteriza por alteraciones motoras y cognitivas. En los últimos años, diversas terapias con fitofármacos han sido utilizadas en el tratamiento de alteraciones cognitivas de algunas enfermedades. Una de ellas es la administración de extracto estandarizado de Ginkgo biloba, que por su acción neuroprotectora y antioxidante, ha demostrado ser útil en el tratamiento de enfermedades como el Alzheimer. Pese a esto, no hay estudios publicados que demuestren los beneficios de este fármaco en personas con Enfermedad de Parkinson. El objetivo de esta investigación es determinar posibles cambios de la actividad cerebral en personas con esta enfermedad. Para ello, se escogió un paciente con diagnóstico de Enfermedad de Parkinson y se le administró dosis de 240 mg/día de Ginkgo biloba durante 30 días. Durante este período se les realizaron 3 controles electroencefalográficos, utilizando el análisis cuantitativo transformada de Fourier. Para complementar el análisis, se realizaron tests neuropsicológicos y motores. Los resultados muestran una reducción de un 52% a un 35% y de un 24% a un 20% de ondas delta y theta respectivamente; y al mismo tiempo, un aumento de un 8% a un 16% y de un 6% a un 12% de ondas alfa y beta respectivamente. En conclusión, la administración de 240 mg/día por 30 días de extracto de Ginkgo biloba muestra una reducción en ondas delta y theta, y un aumento en ondas alfa y beta. Además, aumentó la función cognitiva de denominación de objetos y disminuyó el temblor de reposo y rigidez. Si bien los resultados son relevantes, es necesario aumentar la muestra, para determinar si el extracto de Ginkgo biloba sería útil como tratamiento complementario en pacientes con Enfermedad de Parkinson

Ingeniero Civil Industrial / Este Trabajo de Título, tiene como objetivo general, examinar diferencias en el comportamiento fisiológico entre hombres y mujeres cuando navegan por la Web, mediante la aplicación de herramientas de eye tracking, electroencefalograma y técnicas de minería de datos. Este objetivo se quiere lograr en el marco del proyecto AKORI, un proyecto elaborado por WIC Chile Research Centre y el Laboratorio de Neurosistemas de la Universidad de Chile, que pretende desarrollar una plataforma informática para mejorar la estructura y contenido de sitios web mediante el uso de web intelligence y variables fisiológicas. En este proyecto ya se han elaborado 6 memorias de investigación de estudiantes de pregrado del DII de la U. de Chile, de las cuales se han podido validar o rechazar distintas hipótesis que relacionan la dilatación pupilar y la actividad bioeléctrica cerebral con el entorno web y que han abierto líneas de investigación. Para esta nueva etapa del proyecto AKORI, se quiere que los experimentos representen de mejor manera el comportamiento web de las personas, utilizando sitios web reales y considerando el objetivo por el cual un usuario visitaría un sitio web. Este objetivo puede ser muy distinto dependiendo de las características de las personas, por lo cual estas características deben ser tomadas en cuenta al momento de realizar un estudio. Dado lo anterior, se ha elegido el género como variable de segmentación ya que ha sido utilizada como base para la segmentación de mercado. Por esto, la hipótesis de investigación señala que es posible diferenciar por sexo a usuarios de la Web, utilizando su comportamiento pupilar y su actividad bioeléctrica cerebral . Para cumplir con el objetivo, primero se analizó el estado del arte de las materias relacionadas. Luego, se diseñó e implementó un experimento en el laboratorio ubicado en el DII de la U. de Chile, en el que participaron 10 hombres y 10 mujeres. Finalmente se analizaron los datos obtenidos del experimento. En la fase de análisis, primero se hizo un estudio exploratorio del comportamiento ocular, llegando a conclusiones consistentes con la literatura. Luego se realizó el proceso KDD, utilizando 5 modelos de predicción. De estos modelos, el con mejor desempeño fue el Árbol de Decisión, obteniendo un Accuracy superior al 70%, lo que permitió validar la hipótesis de investigación. Finalmente, se concluye que se cumple con el objetivo de este trabajo, lo que puede traer implicancias para el desarrollo de la plataforma informática pretendida por el proyecto AKORI.

La electroencefalografía (EEG) es una técnica no invasiva que sirve para caracterizar la actividad eléctrica del cerebro. En la actualidad existe un creciente interés en el desarrollo de técnicas digitales de procesamiento para interpretar dichas señales, estas técnicas consisten en transformar la información contenida en las señales de EEG en datos numéricos y/o gráficos que faciliten su análisis y sistematización. El objetivo de la presente tesis es el estudio y la aplicación de diferentes técnicas de procesamiento de EEG a casos típicos como la detección no supervisada de ritmos cerebrales, de potenciales relacionados a la ejecución de movimientos y crisis epilépticas. Para el procesamiento de las señales de EEG se utilizaron las técnicas de Transformada de Fourier, procesamientos tiempo-frecuencia como la Transformada de Gabor y la Transformada Wavelet, y diferentes mediciones de la entropía de la señal, como la entropía dependiente del tiempo, la entropía espectral y la entropía multirresolución.

Es importante comprender los correlatos neuronales de mecanismos asociados a la ejecución de piezas musicales como efecto de exposición a estímulos de tipo auditivo y visual, ya que podría impulsar la investigación de estrategias de terapia que tengan efectos beneficiosos sobre la salud psicológica y física empleando tareas de sonido y movimiento musicales para involucrar al sistema de neuronas espejo. En ese marco, la presente investigación tuvo como objetivo determinar la actividad del sistema de neuronas espejo. Para ello, se registró la actividad cerebral de seis participantes (tres hombres y tres mujeres) con edades entre 22 y 24 años con un equipo BIOPAC MP160 durante cuatro condiciones experimentales. Las tres primeras consistieron en observar, escuchar o ejecutar una pieza musical sencilla. Por otra parte, la condición de control consistió en observar la interpretación de dicha pieza, adoptando la postura como si fueran a ejecutar la pieza en el instrumento, pero sin hacerlo. Se calculó la desincronización relacionada a eventos en cada condición experimental y en dos bandas de frecuencia. Pruebas de Wilcoxon mostraron que existió desincronización en las condiciones de control, escucha, observación y ejecución. Sin embargo, solo se hallaron diferencias significativas de esta actividad entre los efectos de las condiciones observación y control en la banda alfa. Mientras que, en la banda beta, la condición ejecución presentó diferencias significativas con las condiciones observación y escucha, y entre la condición control y escucha. Se discuten estos hallazgos, así como las limitaciones del estudio y futuras líneas a seguir. / It is important to understand the neuronal correlates of mechanisms associated with the execution of musical pieces as an effect of exposure to auditory and visual stimuli, since it could promote the research of therapy strategies that may have beneficial effects on psychological and physical health using, using musical sound and movement tasks to involve the mirror neuron system. In this context, the present research aimed to determine the activity of the mirror neuron system. To do this, the brain activity of six participants (three men and three women) aged between 22 and 24 years was recorded with a BIOPAC MP160 during four experimental conditions. The first three consisted of observing, listening or playing a simple musical piece. Similarly, the control condition consisted in observing the interpretation of that piece, adopting the posture as if they were going to perform the piece in the musical instrument, but without doing so. The event-related desynchronization was computed in each experimental condition and in two frequency bands. Wilcoxon tests showed that there was desynchronization in the conditions of control, listening, observation and execution. However, significant differences of this activity were only found between the observation and control conditions effects in the alpha band. While, in the beta band, there were significant differences between the execution condition and the observation or listening conditions, and between the control and listening conditions. These findings are discussed, as well as the limitations of the study and future lines to follow.

En el presente trabajo de tesis, se desarrolla el diseño de un amplificador operacional de transconductancia (OTA), bloque constitutivo de todos los sistemas integrados e implantables de adquisición de señales biomédicas, en este caso las señales del EEG, que se encuentrar en el rango de 0 – 100Hz.

El presente trabajo de tesis tiene como finalidad plantear una solución a la falta de una herramienta cuantitativa que apoye a la objetividad del diagnóstico del Trastorno de Déficit de Atención con Hiperactividad (TDAH) en niños mediante el uso de tecnología existente en el Perú. Para ello, se ha planteado como objetivo diseñar una herramienta de apoyo al diagnóstico del TDAH constituida por un sistema de procesamiento de señales electroencefalográficas que identifique patrones comunes y estime sus niveles de incidencia en forma cuantitativa. Esta herramienta ha sido desarrollada acorde a las necesidades del país en el sector de la salud mental, ya que permitirá a los médicos especialistas validar su análisis y brindar un mejor diagnóstico psiquiátrico mediante la cuantificación de las características de la enfermedad y la realización de un diagnóstico objetivo. El primer capítulo presenta una visión de la problemática actual del diagnóstico psiquiátrico en Lima-Perú, así como el estado del arte a nivel mundial y las tecnologías existentes. Se plantean los objetivos para dar solución a dicha problemática. El segundo capítulo muestra los conceptos referentes a los 3 pilares de la tesis: Neurociencias, Electroencefalografía y las investigaciones sobre el TDAH así como el marco teórico de los conocimientos necesarios para entender todo el proceso de diagnóstico del TDAH. El tercer capítulo muestra el diseño de la herramienta de apoyo al especialista, su estructura, funcionamiento, así como las técnicas utilizadas para el desarrollo de la misma. El cuarto capítulo muestra las pruebas realizadas a pacientes del Departamento de Pediatría del Policlínico Castilla, así como los resultados obtenidos, con los cuales se pudo corroborar el diagnóstico brindado por el especialista.

Las investigaciones basadas en la neuroeconomía tienen aplicaciones en modelos económicos y en la evaluación de políticas públicas. El presente trabajo tuvo como objetivo identificar diferencias de activaciones de regiones corticales frontales ante diferentes magnitudes de pérdida y ganancia que activen la aversión a la pérdida. Para ese propósito, se realizó un estudio experimental con 12 participantes, a quienes se les hizo el registro de las señales cerebrales de ondas lentas mientras realizaban un experimento consistente en aceptar o rechazar una serie de apuestas con diferentes magnitudes de ganancia y pérdida por tres condiciones experimentales: apuesta atractiva, apuesta indiferente y apuesta poco atractiva. No se encontraron diferencias significativas para la amplitud de onda correspondiente a las diferentes condiciones experimentales. No obstante, se encontró una relación negativa entre asimetría hemisférica y aversión a la perdida (r=-.68; p=.03). Los resultados enriquecen la discusión académica y las preguntas con respecto a la estandarización de la medida aversión a la pérdida; con el objetivo de obtener resultados concluyentes. / Researches based on neuroeconomics have applications in economic models and in the evaluation of public policies. The objective of this work was to identify differences in activations of frontal cortical regions with different magnitudes of loss and gain that activate loss aversion. For this purpose, an experimental study was carried out with 12 participants, and the brain signals of the lenses were also recorded, while an experiment was carried out to recognize and reject a series of bets with different magnitudes of gain and loss for three terms. Experimental: attractive bet, indifferent bet and unattractive bet. No significant differences were found for the wave amplitude and the independent variables. However, a negative relationship between hemispheric asymmetry and loss aversion was found (r=-.68; p=.03). The results enrich the academic discussion and the questions regarding the standardization of the measure of aversion to loss; with the aim of obtaining conclusive results.

Miles de personas en el mundo son afectadas por enfermedades causantes de parálisis tales como esclerosis lateral amiotrófica, lesiones en la médula espinal y distrofia muscular. En los últimos años, investigadores han buscado desarrollar soluciones tecnológicas para asistir a estos pacientes. En el 2012, una mujer con tetraplejia, causada por un paro cerebral, fue capaz de acercar una botella a su boca y beber de ella, utilizando señales EEG invasivas [1]. Recientemente, en el 2016, ahora mediante sensores EEG no invasivos, se realizaron pruebas en 13 sujetos sanos para mover un brazo robot en dos dimensiones [2]. Buscando colaborar en el desarrollo de robots asistenciales, el presente trabajo propone el diseño e implementación de las funciones de 'agarre' y 'levante' en el brazo robot Kinova, donde las señales de activación provendrán de señales EEG y el algoritmo de traducción estará basados en modelos de deep learning. Los modelos de deep learning mencionados serán basados en la solución propuesta por Alex Barachant y Rafael Cycon para la clasificación de señales EEG [3]. El dataset que se utilizará para el entrenamiento se toma del repositorio WAY-EEG-GAL financiado por la unión europea [4]. A pesar de que las señales EEG corresponden a movimientos físicos reales, los cuales no pueden ser realizados por los pacientes con las enfermedades antes mencionadas, este trabajo busca brindar un aporte a la literatura médica e ingenieril y al avance de las aplicaciones de interfaz cerebro-computador. Adicionalmente, se busca proponer el método para evaluar el desempeño en una prueba experimental del algoritmo referido, lo cual no se ha abordado en la literatura presente hasta el momento.

Brain-Computer-Interfaces (BCIs) provide a novel way of communication by interpreting different types of brain states. This principle of reading minds makes BCIs a challenging but at the same time fascinating topic among the different disciplines of electrophysiology and biomedical-signal-processing. This work describes the development of a non-invasive BCI approach using steadystate- visual-evoked-potentials (SSVEP) as a mental strategy. SSVEP based BCIs require an external visual stimulation, which in this work is transmitted by a LCD-screen. Consequently, a visual reactive BCI is integrated as a plug-in into the open source project MNE-CPP, which provides an extensive library for brain monitoring and processing. MNE-Scan, as a standalone software from MNE-CPP, contains the necessary real-time source localization and is used as a framework for the BCI. Moreover, an expansion with a screen keyboard device shows the BCI’s practicability. The work’s result delivers a functioning SSVEP BCI approach with an average detection accuracy of 86 %. However, it is shown, that a transition from a BCI on sensor level to a BCI on source level is challenging and requires a certain pre-development, whereby a first approach of the BCI only was realized on sensor level in this work. / Tesis

El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño de un amplificador de ganancia programable o Program Gain Amplifier (PGA) multicanal destinado para sistemas de adquisición de señales neuronales en electrocorticografía (ECoG). Este diseño ha sido realizado con una tecnología de 0,35 _m con una topología de amplificación OTA de dos etapas Fully Differential Current Buffer Miller con compensación Ahuja y un circuito adicional Common Mode Feedback (CMFB) tipo P, además posee un arreglo capacitivo para obtener las ganancias correspondientes. El voltaje de alimentación usado es de 3,3 V y el voltaje de modo común es de 1,65 V. El desarrollo de este amplificador está destinado para 16 canales de 20 kHz cada uno, obteniendo como finalidad obtener un ancho de banda de 1,6 MHz para todos los canales mencionados. Como resultados se llega a obtener ganancias en lazo cerrado de 0 dB, 6 dB y 12 dB para los factores de amplificación de 1, 2 y 4 respectivamente. Por otro lado, cabe destacar que el PGA posee un margen de fase mayor a 80_ manteniendo la estabilidad del circuito para las amplificaciones mencionadas. Los resultados obtenidos fueron simulados en el software Virtuoso Analog Design Enviroment de CADENCE con uso del simulador Spectre. El presente trabajo de tesis desarrolla el diseño de un amplificador de ganancia programable o Program Gain Amplifier (PGA) multicanal destinado para sistemas de adquisición de señales neuronales en electrocorticografía (ECoG). Este diseño ha sido realizado con una tecnología de 0,35 _m con una topología de amplificación OTA de dos etapas Fully Differential Current Buffer Miller con compensación Ahuja y un circuito adicional Common Mode Feedback (CMFB) tipo P, además posee un arreglo capacitivo para obtener las ganancias correspondientes. El voltaje de alimentación usado es de 3,3 V y el voltaje de modo común es de 1,65 V. El desarrollo de este amplificador está destinado para 16 canales de 20 kHz cada uno, obteniendo como finalidad obtener un ancho de banda de 1,6 MHz para todos los canales mencionados. Como resultados se llega a obtener ganancias en lazo cerrado de 0 dB, 6 dB y 12 dB para los factores de amplificación de 1, 2 y 4 respectivamente. Por otro lado, cabe destacar que el PGA posee un margen de fase mayor a 80_ manteniendo la estabilidad del circuito para las amplificaciones mencionadas. Los resultados obtenidos fueron simulados en el software Virtuoso Analog Design Enviroment de CADENCE con uso del simulador Spectre.