EEG auricular

La electroencefalografía auricular (EEG auricular) es un método para medir la dinámica de la actividad cerebral a través de los mínimos cambios de voltaje observables en la piel, generalmente mediante la colocación de electrodos en el cuero cabelludo. En la EEG auricular, los electrodos se colocan exclusivamente dentro o alrededor del oído externo, lo que resulta en una mayor discreción y movilidad del usuario en comparación con la electroencefalografía (EEG) de cuero cabelludo completo, pero también en una amplitud de señal significativamente reducida, así como en una menor cantidad de regiones cerebrales en las que se puede medir la actividad. Se puede dividir a grandes rasgos en dos grupos: aquellos que utilizan posiciones de electrodos exclusivamente dentro de la concha y el conducto auditivo, y aquellos que también colocan electrodos cerca del oído, generalmente ocultos detrás del lóbulo. En general, el primer tipo será el más discreto, pero también ofrecerá la señal más difícil (ruidosa). La EEG auricular es una buena candidata para su inclusión en un dispositivo auditivo ; sin embargo, debido a la alta complejidad de los sensores de EEG auricular, esto aún no se ha hecho.

La electroencefalografía auricular (EEG) se describió por primera vez en una solicitud de patente ^{[1] y posteriormente en otras publicaciones [2, 3 ] . Desde} entonces ^{, se ha convertido en} un proyecto que abarca múltiples grupos de investigación ^{[ 4 ]} y colaboraciones, así como empresas privadas ^{[ 5 , 6 ]} . Algunas versiones destacadas de esta tecnología son el cEEGrid ^{[ 7 , 8 ] (véase la imagen de la derecha) y los tapones para los oídos personalizados impresos en 3D de NeuroTechnology Lab (véase la imagen superior ) . También se sabe que se están} realizando intentos para crear auriculares intrauriculares genéricos ^{[ 9 , 10 , 11 , 12 , 13 ] .}

Es posible pensar en múltiples áreas de investigación en las que un sistema EEG discreto e invisible sería beneficioso. ^{[ 14 ]} Buenos ejemplos son los estudios de dinámica de grupos o didáctica, en los que sería muy valioso poder monitorear el efecto de varios eventos en los individuos, al tiempo que les permite experimentar dichos eventos sin restricciones. Y en este contexto, es muy importante realizar comparaciones detalladas entre el EEG auricular y el EEG de cuero cabelludo regular, ya que los resultados deben ser comparables entre plataformas. Esto se ha hecho en múltiples artículos. ^{[ 7 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]} En estos se ha encontrado que las mediciones de EEG auricular son comparables al EEG de cuero cabelludo en el dominio de la frecuencia; sin embargo, la actividad en el dominio del tiempo registrada por los dos sistemas es notablemente diferente. Varios artículos han presentado modelos (es decir, modelos directos de EEG auricular) de cómo el campo eléctrico de fuentes eléctricas en el cerebro se mapea a potenciales en el oído. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Los modelos directos de EEG auricular permiten predecir los potenciales en el oído para un fenómeno neural específico y pueden utilizarse para mejorar la comprensión de qué fuentes neurales pueden medirse con EEG auricular ^{[ 18 ]}

El EEG auricular con electrodos de contacto seco es un método en el que no se aplica gel entre el electrodo y la piel. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} Este método generalmente mejora la comodidad y la facilidad de uso para registros prolongados y en situaciones reales. Dado que no se aplica gel a los electrodos, el usuario puede colocarse el dispositivo de EEG auricular sin ayuda.

Se han utilizado electrodos de contacto seco para EEG auricular para realizar registros de EEG auricular de alta densidad, que permiten mapear la respuesta cerebral en un mapa topográfico 3D del oído (topografías auriculares). ^{[ 24 ]}

Al utilizar electrodos de contacto seco, la interfaz entre la piel y los electrodos está definida principalmente por las propiedades electroquímicas del material del electrodo, el diseño mecánico del electrodo, las propiedades de la superficie del electrodo y la forma en que el electrodo se mantiene en contacto con la piel. ^{[ 26 ]} Para mejorar estos aspectos en el EEG auricular, se han propuesto electrodos nanoestructurados y auriculares blandos. ^{[ 25 ]} La instrumentación electrónica también debe diseñarse cuidadosamente para adaptarse a los electrodos de contacto seco. ^{[ 27 ] [ 28 ]}

El estado del cerebro humano está influenciado por el entorno circundante, y la respuesta del cerebro está influenciada por el estado del cerebro. Por lo tanto, restringir la investigación cerebral a un laboratorio representa una limitación fundamental. La monitorización en tiempo real del EEG auricular supera esta limitación y permite investigar las respuestas evocadas y espontáneas relacionadas con situaciones de la vida cotidiana. ^{[ 29 ] [ 22 ]}

La naturaleza compacta y discreta de los dispositivos de EEG auricular los hace adecuados para la monitorización de EEG en la vida real. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 21 ] [ 32 ] [ 33 ]} Un problema general al registrar el EEG es la interferencia derivada del ruido y los artefactos. En un entorno de laboratorio, los artefactos y la interferencia se pueden evitar o controlar en gran medida; en la vida real, esto es un desafío. Los artefactos fisiológicos son una categoría de artefactos con origen fisiológico, en contraste con los artefactos derivados de la interferencia eléctrica. Un estudio de artefactos fisiológicos en el EEG auricular encontró que los artefactos de las contracciones de los músculos de la mandíbula eran mayores para el EEG auricular en comparación con el EEG del cuero cabelludo, mientras que el parpadeo no influyó en el EEG auricular. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

Un caso de uso prometedor es el monitoreo del sueño a largo plazo, donde actualmente existe la necesidad de una alternativa más fácil de usar (y más barata) a la polisomnografía , considerada el método de referencia . ^{[ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} Innovation Fund Denmark financió recientemente un gran proyecto sobre el uso de EEG auricular para el monitoreo del sueño, en colaboración entre la industria y la Universidad de Aarhus en Dinamarca, ^{[ 40 ]} sin embargo, el desarrollo de un monitor de sueño basado en EEG auricular es un esfuerzo global, con otros ejemplos destacados que se llevan a cabo en la Universidad de Colorado, ^{[ 41 ]} Imperial College London ^{[ 42 ] [ 17 ]} así como en la Universidad de Oxford . ^{[ 33 ]}

A pesar de la falta de productos de EEG auricular en el mercado, varias empresas han revelado inversiones en tecnología de EEG auricular. Entre ellas destacan los fabricantes de audífonos Oticon ^{[ 43 ]} y Widex y su empresa hermana T&W Engineering, ^{[ 44 ]} que están investigando aplicaciones para audífonos, cuya viabilidad parece contar con cierto respaldo, ^{[ 45 ] [ 46 ]} y una alarma de hipoglucemia .

Otros casos de uso potenciales que se sabe que se han explorado son la detección de somnolencia del conductor , ^{[ 47 ]} BCI ^{[ 48 ] [ 49 ]} y la identificación biométrica. ^{[ 50 ]}