Plataforma para la monitorización y análisis de experimentos sensomotores mínimos con EEG

En los ámbitos de simulación computacional y modelado cognitivo se está produciendo un creciente desplazamiento desde una perspectiva en la que se considera que las capacidades mentales se almacenan, procesan, ejecutan y desarrollan exclusivamente en el cerebro (la aproximación de la metáfora del ordenador) hacia una perspectiva en la que el enfoque recae sobre la interacción dinámica agente-entorno, centrando la atención sobre la fluidez del acoplamiento al mundo y la corporización de la acción como fundamentos de las capacidades cognitivas. A esta corriente se le denomina perspectiva sensomotora de la cognición y entiende que los procesos de reconocimiento y comprensión de nuestro entorno deben ser estudiados mediante modelos formales y experimentales que recojan la estructura dinámica del acoplamiento de un agente con su mundo a través de bucles de retroalimentación sensomotores (O’Regan & Noë 2001). El enfoque sensomotor ha comenzado a desarrollarse en los últimos años desde diferentes disciplinas (a nivel neurocientífico y psicológico), pero no con la misma intensidad a nivel formal y computacional dentro del área de los sistemas inteligentes, donde se necesitan modelos mínimos que reduzcan la complejidad y la dimensionalidad de los sistemas de estudio, para facilitar su análisis y modelización. En este proyecto se ha desarrollado un entorno de experimentación que permite hacer análisis de capacidades sensomotoras simplificadas. Se trata de una plataforma virtual de interacción mínima en la que participan humanos y agentes software, en entornos de muy baja dimensionalidad, donde las interacciones sensomotoras entre sujetos y ambiente pueden registrarse con gran precisión, facilitando el estudio de las dinámicas de interacción. El entorno virtual está diseñado para registrar, en los experimentos planteados, pautas sensomotoras y registros de la actividad cerebral de los sujetos mediante EEG (Electroencefalograma)

Proyecto Roujin: Entorno experimental para pruebas de control con señales bioeléctricas

La rehabilitación de pacientes que han sufrido un accidente cerebrovascular y que arrastran secuelas como parálisis de miembros o hemiplejias, resulta un proceso largo y costoso, donde los fisioterapeutas, a base de ejercicios y entrenamiento, intentan que el paciente "reaprenda" las funciones motoras que ha perdido. Actualmente se está investigando cómo aprovechar el gran avance que se ha producido en los últimos años en el campo de tratamiento de señales bioeléctricas como el electromiograma (EMG, actividad bioeléctrica muscular) o el electroencefalograma (EEG, actividad bioeléctrica del cerebro), para desarrollar novedosas técnicas de rehabilitación, estableciendo nuevos canales de comunicación con el paciente, y ver hasta que grado esto puede ayudar en la recuperación. Por esta razón nace el Proyecto Roujin, contexto de este PFC. Este proyecto es una iniciativa estudiantil para el desarrollo de un exoesqueleto orientado a rehabilitación, de bajo coste, controlado por señales bioeléctricas. Este PFC pretende ser una base a medio-largo plazo dentro del Proyecto Roujin, estableciendo las bases conceptuales y metodológicas, y proporcionando un entorno experimental, de bajo coste, en el que se puedan testear e implementar técnicas de control motor a través de señales bioeléctricas. Dicho entorno experimental constará de: (1) un brazo robótico humanoide fabricado con tecnología de impresión 3D; (2) una placa de adquisición de señal EMG; (3) una base de datos de 109 sujetos con más de 1500 registros de EEG; (4) un conjunto de módulos software basados en Matlab que permitirán realizar pruebas de registro, control y evaluación entre las señales bioeléctricas y el brazo robótico. En este trabajo se trazarán dos líneas de desarrollo. Por un lado, se construirá el brazo robótico, se integrará con la placa de adquisición de señal, se implementarán los módulos de registro y control del sistema, y se procederá a evaluar el control del brazo robótico con la señal electromiográfica del antebrazo derecho de varios sujetos. Por otro lado, se procederá a la evaluación del control del brazo robótico con señal cerebral (EEG) mediante dos técnicas de clasificación: Mapas Auto-Organizados y Análisis Discrimintante Lineal. Para ello, se definirán e implementarán las etapas de filtrado de señal, extracción de características y entrenamiento de los clasificadores, y se procederá a la evaluación de los mismos mediante la técnica de validación cruzada aleatoria. Por último se presentará una discusión de éstos resultados

Estudio exploratorio sobre razonamiento geométrico de alto nivel en Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato

El objetivo de este trabajo consiste en profundizar sobre la evaluación del proceso de demostración en contextos geométricos. En concreto, en este trabajo se propone un nuevo instrumento con el fin de explorar cómo se pueden manifestar y/o medir rasgos del nivel 5 del modelo de razonamiento geométrico de Van Hiele respecto al proceso de demostración, en las etapas de ESO y Bachillerato. Además, producto del análisis de los datos obtenidos, se propone una situación de aprendizaje para mitigar algunas carencias encontradas.<br /

Álgebra computacional y desarrollo de software

En este trabajo se presenta un algoritmo para modificar la visualización de grafos planos en cuanto a homogeneizar las áreas de las regiones que contiene.<br /

OpenCASA: A new open-source and scalable tool for sperm quality analysis.

In the field of assisted reproductive techniques (ART), computer-assisted sperm analysis (CASA) systems have proved their utility and potential for assessing sperm quality, improving the prediction of the fertility potential of a seminal dose. Although most laboratories and scientific centers use commercial systems, in the recent years certain free and open-source alternatives have emerged that can reduce the costs that research groups have to face. However, these open-source alternatives cannot analyze sperm kinetic responses to different stimuli, such as chemotaxis, thermotaxis or rheotaxis. In addition, the programs released to date have not usually been designed to encourage the scalability and the continuity of software development. We have developed an open-source CASA software, called OpenCASA, which allows users to study three classical sperm quality parameters: motility, morphometry and membrane integrity (viability) and offers the possibility of analyzing the guided movement response of spermatozoa to different stimuli (useful for chemotaxis, thermotaxis or rheotaxis studies) or different motile cells such as bacteria, using a single software. This software has been released in a Version Control System at Github. This platform will allow researchers not only to download the software but also to be involved in and contribute to further developments. Additionally, a Google group has been created to allow the research community to interact and discuss OpenCASA. For validation of the OpenCASA software, we analysed different simulated sperm populations (for chemotaxis module) and evaluated 36 ejaculates obtained from 12 fertile rams using other sperm analysis systems (for motility, membrane integrity and morphology modules). The results were compared with those obtained by Open-CASA using the Pearson's correlation and Bland-Altman tests, obtaining a high level of correlation in all parameters and a good agreement between the different used methods and the OpenCASA. With this work, we propose an open-source project oriented to the development of a new software application for sperm quality analysis. This proposed software will use a minimally centralized infrastructure to allow the continued development of its modules by the research community