Caracterización de la señal electroencefalográfica en movimientos imaginarios de manos y lengua

Abstract

[ES] La disfagia es una patología que se define como la incapacidad de realizar la deglución del alimento correctamente. Se calcula que esta enfermedad es padecida por una de cada diecisiete personas a lo largo de su vida. Su mayor índice de prevalencia se encuentra en la población anciana y los pacientes que padecen enfermedades neurológicas previas. Ninguna técnica ha conseguido tratar de manera completamente exitosa la enfermedad. En el presente trabajo se propone la utilización de las interfaces cerebro-computadora para la neurorrehabilitación de la disfagia mediante neurofeedback, técnica que ha demostrado ser efectiva en la rehabilitación de la capacidad motora. Estudios previos muestran la estrecha relación neuronal que existe entre la deglución y el movimiento de lengua. Por consiguiente, el objetivo de este trabajo es la caracterización de la señal electroencefalográfica de los movimientos imaginarios de lengua para su posterior uso en la neurorrehabilitación de la disfagia. Para comprobar que la metodología seguida es la correcta, se caracterizó previamente la señal para el movimiento imaginario de mano derecha, al disponer de una literatura más extensa de este movimiento. El trabajo realizado se ha dividido en dos enfoques diferentes. Mediante el Análisis de Componentes Independientes, se ha realizado un primer estudio que únicamente contenía las componentes asociadas a la corteza motora primaria. Los resultados obtenidos para la mano derecha respaldan la literatura. En el movimiento de lengua, se ha observado que tres sujetos presentan sincronizaciones de ambas bandas de frecuencias estudiadas (alfa y beta) en ambos hemisferios, dos sujetos que presentan desincronizaciones para la banda alfa y uno menos para la banda beta. Los demás sujetos presentan simultáneamente una desincronización y una sincronización en cada hemisferio. El segundo enfoque contenía todas las componentes de origen cerebral y ha demostrado que existen otras áreas involucradas, como las áreas de asociación heteromodal, que poseen una gran implicación en los movimientos imaginarios de lengua desencadenados por un estímulo visual.

[EN] Dysphagia is a pathology that is defined as the disability to swallow food correctly. It is estimated that this disease is suffered by one in seventeen people throughout their life. Its highest prevalence rate is found in the elderly population and patients with previous neurological diseases. No technique has been able to successfully treat the disease. The present work proposes the use of Brain-Computer Interfaces in the neurorehabilitation of dysphagia through neurofeedback, a technique that has previously proved its effectiveness in the rehabilitation of motor ability. Previous studies show the close relationship between swallowing and tongue movements. Therefore, the aim of this work is to study the tongue imagery movements through electroencephalography for its later use in neurorehabilitation of dysphagia. In order to verify that the methodology followed is the correct one, the signal of the right-hand imagery movement was previously studied, since there is a more extensive literature on this movement available. The work has been divided into two different approaches. Through the Independent Component Analysis, a first study was carried out with just the components associated with the primary motor cortex. The results obtained for the right hand support the literature. In tongue movement, three subjects show synchronizations of both frequency bands (alpha and beta) in both hemispheres, two subjects show desynchronizations of the alpha band and one less for the beta band. The other subjects show simultaneously a desynchronization and a synchronization in each hemisphere. The second approach was carried out with all the brain-located components and shows evidence of the activity in other areas, like the heteromodal association areas, which share an important implication in the execution of imagery movements after a visual stimulus.