Evaluación de la interacción entre atención visual y memoria de trabajo: un estudio basado en técnicas de eye-tracking

[ES] La memoria de trabajo (MT) nos permite mantener y manipular información cuando ya no está presente a los sentidos. Cuando los estímulos se muestran de forma secuencial se ha descrito la aparición de efectos de recencia (i.e. aquellos estímulos que se muestran en las últimas posiciones de la secuencia son retenidos en MT con mayor probabilidad). La hipótesis principal que subyace este estudio es que la atención visual modula la codificación de información visual durante la fase de estimulación de MT. Nuestros resultados muestran que el efecto de recencia surge incluso cuando los estímulos se muestran de forma simultánea, de modo que determinan qué estímulos entran y son mantenidos en MT. Este efecto es consecuencia de la asignación de atención visual a los diferentes elementos durante la fase de estimulación de la tarea visual, ilustrando así el importante rol de la interrelación entre atención visual y MT.[EN] Working memory (WM) allows us to hold and manipulate information when it is no longer present to the physical senses. When stimuli are displayed sequentially, recency effects (i.e. stimuli presented later in the sequence are more likely held in WM) have been reported in visual WM. The main hypothesis that guides this study is that visual attention modulates the codification of visual information during the encoding phase of WM. Our results show that the recency effect emerges even when stimuli are shown simultaneously, thus affecting which stimuli enter and are maintained in WM. This effect emerges from the allocation of visual attention to the different items during the stimulation phase of the task, thus illustrating the important role of the interplay between visual attention and WM.Las autoras agradecen a Laura Portell su colaboración en el proyecto de investigación en el marco del cual contribuyó en el diseño del protocolo experimental de la tarea DMS. Esta investigación ha sido posible gracias a la financión recibida por parte Ministerio de Ciencia e Innovación a través del proyecto TIN2013-40630-R.Conesa, N.; Balagué, M.; Dempere-Marco, L. (2019). Evaluación de la interacción entre atención visual y memoria de trabajo: un estudio basado en técnicas de eye-tracking. En 11º Simposio CEA de Bioingeniería. Editorial Universitat Politècnica de València. 141-153. https://doi.org/10.4995/CEABioIng.2019.10023OCS14115

11 Simposio CEA de Bioingeniería

El propósito de este simposio, que cumple ahora su undécima edición, es el de proporcionar un espacio de encuentro entre investigadores, desarrolladores, personal clínico, alumnos, industriales, profesionales en general e incluso usuarios que realicen su actividad en el ámbito que define el título de este foro, principalmente en España e Iberoamérica. Se trata de presentar,compartir y discutir nuevos avances en este campo con aportaciones tanto teóricas como experimentales y de validación e introducción en el mercado de soluciones que traten de cubrir en lo posible las necesidades especiales de personas con deficiencias físicas, sensoriales o cognitivas para ampliar así sus capacidades funcionales de relación, movilidad manipulación y acceso al conocimiento.Belda Lois, JM. (2019). 11 Simposio CEA de Bioingeniería. Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/132664EDITORIA

State of the Art in Neurotechnologies for Assistance and Rehabilitation in Spain: Support Technologies, Technology Transfer and Clinical Application

[EN] Neurotechnologies are those technologies aimed to study the nervous system, or to improve its function. In rehabilitation and assistance this term encompasses a very varied set of them. This paper reviews recent advances made in Spain in the investigation, development, and application of the technologies that play complementary and supportive roles in the rehabilitation and assistive function. Besides, it reviews the progresses in technology transfer and clinical applications of neurotechnologies.[ES] Se denominan neurotecnologías a aquellas tecnologías dirigidas al estudio del sistema nervioso o a mejorar su función. En el ámbito de la rehabilitación y asistencia el término engloba un conjunto muy variado de ellas. En este artículo se revisan los avances logrados en España en la investigación, desarrollo y aplicación de las tecnologías que juegan diversos papeles auxiliares en la función rehabilitadora y asistencial. Igualmente, se revisan los progresos en trasferencia tecnológica y en usos clínicos de las neurotecnologías.Los autores quieren agradecer el apoyo de NEUROTEC – Red Temática de Investigación en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación (DPI2015-69098-REDT), financiada por Ministerio de Economía y Competitividad.Barrios, LJ.; Minguillón, J.; Perales, FJ.; Ron-Angevin, R.; Solé-Casals, J.; Mañanas, MA. (2017). Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Auxiliares, Trasferencia Tecnológica y Aplicación Clínica. Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial. 14(4):355-361. https://doi.org/10.1016/j.riai.2017.06.004OJS355361144Alcoba, S., Minguillón, J., Morillas, C., López-Gordo, M. A., Castillo, R., Pelayo, F., 2015. Plataforma inalámbrica configurable para BCI. 7º Simposio CEA de Bioingeniería 2015, Libro de Actas del Simposio CEA de Bioingeniería 2015, Málaga (España), Junio 2015.Ayed I., Moyà-Alcover B., Martínez-Bueso P., Varona J., Ghazel A., Jaume-iCapó A., 2017. Validación de dispositivos RGBD para medir terapéuticamente el equilibrio: el test de alcance funcional con Microsoft Kinect. Rev. Iberoam. de Autom. e Inform. Ind. RIAI 14, 115-120.Barraza-Sandoval, G, Casanova-Mollá, J, Valls-Solé, J. 2012, Neurophysiological assessment of painful neuropathies, Expert Rev Neurother, 12(11) 1297-1309. DOI: 10.1586/ern.12.93Barrios, L.J., Hornero, R., Pérez-Turiel, J., Pons, J.L., Vidal, J., Azorín, J.M., 2017. Estado del Arte en Neurotecnologías para la Asistencia y la Rehabilitación en España: Tecnologías Fundamentales. Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial. (En este número).Bartés-Serrallonga, M., Adan, A., Solé-Casals, J., Caldú, X., Falcón, C., Pérez-Pàmies, M., Bargalló, N., Serra-Grabulosa, J.M., 2014. Cerebral networks of sustained attention and working memory: a functional magnetic resonance imaging study based on the Continuous Performance Test. Rev Neurol 58 (07):289-295.Busquets A, Marina M, Angulo-Barroso R. 2013. Changes in motor strategies across age performing a longswing on the high bar. Res Q Exerc Sport. 84(3):353-62. DOI: 10.1080/02701367.2013.810537Contreras-Vidal, J., 2014. State-of-the-Art BCI Device Technology, FDA Public Workshop - Brain-Computer Interface Devices for Patients with Paralysis and Amputation, November 21, 2014.Contreras-Vidal, J.L., Bhagat, N., Brantley, J., Cruz-Garza, J.G., He, Y., Manley, Q., Nakagome, S., Nathan, K., Tan, S.H., Zhu, F., Pons, J.L., 2016. Powered exoskeletons for bipedal locomotion, J. Neural Eng. 13.Dempere-Marco, L., Hu, X-P., Yang, G-Z., 2011. A novel framework for the analysis of eye movements during visual search for knowledge gathering. Cognitive Computation, 3: 206-222. DOI: 10.1007/s12559-010-9085-9Drotár, P., Mekyska, J., Rektorová, I., Masarová, L., Smékal, Z., FaundezZanuy, M., .2015. Decision support framework for Parkinson's disease based on novel handwriting markers. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. May;23(3):508-16. DOI: 10.1109/TNSRE.2014.2359997Franco, M., González-Palau, F., Jiménez, F., 2013. Examining the Effectiveness of a New Software Technology Platform for Cognitive and Physical Training in Mild Cognitive Impairment and Healthy Older Adults. Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitation, Proc. of the Int. Conference on Neurorehabilitation (ICNR 2012), 917-21. DOI 10.1007/978-3-642-34546-3_149Garcés S., Perales F. J., Rosselló V., Arrecio J., 2011. Sistema BCI inalámbrico para valoración funcional de personas con parálisis cerebral. 3er Simposio CEA Bioingeniería 2011, Redes Redinbio y Retadim, Palma de Mallorca, pp. 81-88, ISBN 978-84-8384-167-9.García-Vaquero MP, Moreside JM, Brontons-Gil E, Peco-González N, VeraGarcia FJ., 2012. Trunk muscle activation during stabilization exercises with single and double leg support. J Electromyogr Kinesiol. 22(3):398- 406. DOI: 10.1016/j.jelekin.2012.02.017Guerrero, C. R., Rosado, A.H., Oliva, P., Marinero, J. F., Farina, P., 2013. Preliminary Results from the Use of the SOFTROBOT Platform in Stroke Patients, Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitation, Proc. of the Int. Conference on Neurorehabilitation (ICNR 2012), 215-226. DOI: 10.1007/978-3-642-34546-3_34Guzmán-López J, Selvi A, Solà-Valls N, Casanova-Molla J, Valls-Solé J., 2015. Effects of postural and voluntary muscle contraction on modulation of the soleus H reflex by transcranial magnetic stimulation, Exp Brain Res, 233(12):3425-31. DOI: 10.1007/s00221-015-4417-3Hortal, E., Planelles, D., Resquín, F., Climent, J.M., Azorin, J.M., Pons, J.L, 2015. Using a brain-machine interface to control a hybrid upper limb exoskeleton during rehabilitation of patients with neurological conditions. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation 12(92), 1-16. DOI: 10.1186/s12984-015-0082-9Iáñez, E., Azorin, J.M., Perez-Vidal, C., 2013. Using eye movement to control a computer: a design for a light weight electro-oculogram electrode array and computer interface. PLoS One 8(7), e67099, 1 - 10. DOI: 10.1371/journal.pone.0067099Imatz-Ojanguren E, Irigoyen E, Valencia-Blanco D, Keller T, 2016. Neurofuzzy models for hand movements induced by functional electrical stimulation in able-bodied and hemiplegic subjects. Med Eng Phys. 38(11):1214-1222. DOI: 10.1016/j.medengphy.2016.06.008Jaume-i-Capo, A., Martinez-Bueso, P., Moya-Alcover, B., Varona, J., 2014. Interactive rehabilitation system for improvement of balance therapies in people with cerebral palsy, IEEE Tr Neur Syst & Rehab Eng, 22, 419-427.Jordanic, M., Rojas-Martínez, M., Mañanas, M. A., Alonso, J. F., 2016. Spatial distribution of HD-EMG improves identification of task and force in patients with incomplete spinal cord injury, Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 13 (41), 1-11. DOI: 10.1186/s12984-016-0151-8Latasa, I., Cordova, A., Malanda, A., Navallas, J., Lavilla-Oiz, A., RodriguezFalces, J., 2016. Limitations of Spectral Electromyogramic Analysis to Determine the Onset of Neuromuscular Fatigue Threshold during Incremental Ergometer Cycling. J Sports Sci Med. 23;15(1):148-57López-de-Ipiña, K.; Solé-Casals, J.; Faundez-Zanuy, M.; Calvo, P.M.; Sesa, E.; Martinez de Lizarduy, U.; De La Riva, P.; Marti-Masso, J.F.; Beitia, B.; Bergareche, A., 2016. Selection of Entropy Based Features for Automatic Analysis of Essential Tremor. Entropy, 18, 184. DOI: 10.3390/e18050184Lopez-Gordo, M. A., Sanchez-Morillo, D., Pelayo Valle, F., 2014. Dry EEG electrodes. Sensors (Switzerland), 14 (7), 12847-12870. DOI: 10.3390/s140712847Manresa-Yee C., Ponsa P., Varona J., Perales F. J., 2010. User experience to improve the usability of a vision-based interface. Interacting with Computers Vol. 22 Num. 6 p. 594-605.Manresa-Yee, C., Ponsa, P., Salinas, I., Perales, F.J., Negre, F., Varona, J., 2014. Observing the use of an input device for rehabilitation purposes. Behav. Inf. Technol. 33, 3, 271-282.Mañanas M. A.; Rojas-Martinez M, Alonso JF, 2016. Towards the application of HD-EMG decomposition in clinical practice, Clinical Neurophysiology, 127, 2534-2541. DOI: 10.1016/j.clinph.2016.02.005Marateb, HR, Farahi, M., Rojas-Martinez, M, Mañanas, M.A, Farina, D., 2016, Detection of Multiple Innervation Zones from Multi-Channel Surface EMG Recordings with Low Signal-to-Noise Ratio Using GraphCut Segmentation, PLoS One, 11(12), 1-23. DOI: 10.1371/journal.pone.0167954Minguillon, J., Lopez-Gordo, M. A., Pelayo, F., 2017. Trends in EEG-BCI for daily-life: Requirements for artifact removal. Biomed Signal Processing and Control, 31 (JAN), 407-418. DOI: 10.1016/j.bspc.2016.09.005Minguillón, J., Medina, S., López-Gordo, M. A., Morillas, C., Pelayo, F., 2016. Módulos plat-eeg para medidas laplacianas con electrodo seco. 8º Simposio CEA de Bioingeniería 2016, Libro de Actas del Simposio CEA de Bioingeniería 2016, Madrid (España), Junio 2016.Moya, S., Grau, S., Tost, D., 2012. Interactive graphical design of 3D serious neurorehabilitation games. Presence - Teleoperators and virtual environments, vol. 21. DOI: 10.1162/PRES_a_00079Perales F, J., Amengual E., 2016. Combining EEG and Serious Games for Attention Assessment of Children with Cerebral Palsy. October 2016. In book: Converging Clinical and Engineering Research on Neurorehabilitation II, pp. 395-399. DOI: 10.1007/978-3-319-46669-9_66Perales. F., Vujovic M., Amengual E, 2017. Combining EEG/EMG and Serious Games for Attention Assessment of Children with Cerebral Palsy, Autism or Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD). 8 th Annual World Congress of Neurotalk (NT) Proceedings, (to publish), May 2017.Pereira P, Leote J, Cabib C, Casanova-Molla J, Valls-Solé J, 2016. Stimulus waveform determines the characteristics of sensory nerve action potentials, Clin Neurophysiol. 127(3):1879-85. DOI: 10.1016/j.clinph.2015.12.012Ramón J. M., Perales F. J., Amengual E., Jimenez J., 2013. Integration of EEG-based Brain Computer Interfaces in Serious Games, Computer Science Department, University of the Balearic Islands, ITA13 Fifth International Conference on Internet Technologies & Applications, THAW: The first international workshop on Technology for Health and Wellness, accepted to publish September 2013.Ramos-Murguialday A, García-Cossio E, Walter A, Cho W, Broetz D, Bogdan M, Cohen LG, Birbaumer N, 2015. Decoding upper limb residual muscle activity in severe chronic stroke. Ann Clin Transl Neurol. 2(1):1- 11. DOI: 10.1002/acn3.122Roig-Maimó, M.F., Manresa-Yee, C., Varona, J., 2016a. A Robust CameraBased Interface for Mobile Entertainment. Sensors, 16, pp. 254.Roig-Maimó, M.F., Manresa-Yee, C., Varona, J., MacKenzie, I. S., 2016b. Evaluation of a Mobile Head-Tracker Interface for Accessibility. In International Conference on Computers Helping People with Special Needs - ICCHP '16, 2016, pp. 449-456.Rojas-Martínez, M., García, M., Alonso, J.F., Mañanas, M.A., 2011. Evaluación de la Función Neuromuscular del Antebrazo durante contracciones isométricas mediante Electromiografía de Superficie Multicanal. Rev. Iberoam. de Autom. e Inform. Ind. RIAI 8, 35-44.Rojas-Martínez, M, Mañanas MA, Alonso JF, Merletti R, 2013. Identification of Isometric Contractions Based on High Density EMG Maps. Journal of Electromyography and Kynesiology, 23 (1), 33-42. DOI: 10.1016/j.jelekin.2012.06.009Rolls, E.T., Dempere-Marco, L., Deco, G., 2013. Holding multiple items in short term memory: a neural mechanism. PLoS One, 8(4): e61078. DOI: 10.1371/journal.pone.0061078Serna, L., Mañanas, M.A., Hernández, A.M., Marín, J., Benito S., 2014. Novel Modeling of Work of Breathing for Its Optimization During Increased Respiratory Efforts. IEEE Systems Journal, (99), pp.1-11. DOI: 10.1109/JSYST.2014.2323114Serna, L.Y., Hernandez, A.M., Mananas, M.A., 2010. Computational tool for modeling and simulation of mechanically ventilated patients. Conference proceedings: Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Conference, 2010, pp.569-72. DOI: 10.1109/IEMBS.2010.5626429Solana, J., Cáceres, C., García-Molina, A., Chausa, P., Opisso, E., RoigRovira, T., Menasalvas, E., Tormos-Muñoz, J.M., Gómez, E.J., 2014. Intelligent Therapy Assistant (ITA) for cognitive rehabilitation in patients with acquired brain injury. BMC Med. Inform. Decis. Mak. 14, 58. DOI:10.1186/1472-6947-14-58.Solé-Casals, J., Caiafa, C.F., 2013. A Fast Gradient Approximation for Nonlinear Blind Signal Processing. Cognitive Computation, Vol 5(4), pp. 483-492. DOI: 10.1007/s12559-012-9192-xSolé-Casals, J., Jutten, C., Pham, D. T., 2005. Fast approximation of nonlinearities for improving inversion algorithms of PNL mixtures and Wiener Systems. Signal Processing vol. 85, pp. 1780-1786. DOI: 10.1016/j.sigpro.2004.11.030Solé-Casals, J., López-de-Ipiña Pena, K., Caiafa, C.F., 2016. Inverting Monotonic Nonlinearities by Entropy Maximization. PLoS ONE 11(10): e0165288. DOI: 10.1371/journal.pone.0165288Soler, F.M.D., Kumru, K.H., Pelayo, V.R., Vidal, S.J., Tormos, M.J.M., Fregni, F., Navarro, A.X., Pascual-Leone, G.A., Opisso, S.E., 2014. Method for Treating Neuropathic Pain. US8725264 (B2).Tormos, M., Garcia, R., Opisso, S., Roig, R., Garcia, M., 2010. Method and System to Safely Guide Interventions in Procedures the Substrate Whereof Is Neuronal Plasticity. WO2010049547 (A1).Trincado, A., López-Larraz, E., Gil-Agudo, A., 2015. Métricas de neuroplasticidad basadas en interfaces cerebro-máquina. Cognitive Area Networks 2(1), 39-44.Úbeda, A., Iáñez, E., Azorín, J.M., 2011. Wireless and portable EOG-based interface for assisting disabled people. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 16(5), 870 - 873. DOI: 10.1109/TMECH.2011.2160354Unyó C, Chaler J, Rojas-Martínez M, Pujol E, Müller B, Garreta R, Mañanas MA, 2013. A cross-sectional study comparing strength profile of dorsal and palmar flexor muscles of the wrist in epicondylitis and healthy men. Eur J Phys Rehabil Med.49(4):507-15Varona J., Manresa-Yee C., Perales, F. J., 2008. "Hands-free Vision-based Interface for Computer Accessibility". Journal of Network and Computer Applications 31, 4, 357-374.Vialatte, F.B., Solé-Casals, J., Dauwels, J., Maurice, M., Cichocki, A., 2009. Bump Time-Frequency Toolbox: A Toolbox for Time-Frequency Oscillatory Bursts Extraction in Electrophysiological Signals. BMC Neuroscience vol 10:46. DOI: 10.1186/1471-2202-10-46Wintergreen Research Inc, 2015. Rehabilitation Robots: Market Shares, Strategies, and Forecasts, Worldwide, 2015 to 2021.Zuchella, C., Sinforiani, E., Tassorelli, C., Cavallini, E., Tost, D., Grau, S., Pazzi, S., Puricelli, S., Bernini, S., Bottiroli, S., Vecchi, T., Sandrini, G., Nappi, G., 2014. Serious games for screening pre-dementia conditions: from virtuality to reality? A pilot Project. Functional neurology vol. 29. DOI: 10.11138/FNeur/2014.29.3.15