Implementación de interfaz cerebro máquina en videojuegos como técnica de desarrollo educativo ambiental Betancur S. Nicolás1, Hurtado H. Pablo A.1, Raigoso Denniss2,3, Serna M. Andrés S.1, Velandia R. Daniel F.1, Cuadros M. Eduardo1,Lozano S. William S1, Olaya S. Tatiana L3, Cadena C. Eduard1 1 2 3 Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Colombia Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito, Bogotá, Colombia Universidad del Rosario, Bogotá, Colombia Resumen Debido a la falta de exploración en el uso de tecnologías de Interfaz Cerebro Máquina (BCI, por sus siglas en inglés) para el desarrollo de videojuegos bajo un contexto educativo medioambiental, se ha optado por diseñar un videojuego en los géneros de aventura y mundo abierto, dirigido a personas jóvenes-adultas, cuya jugabilidad se basa en la asignación de comandos controlados por la señal de ElectroEncefaloGrafía (EEG) P300 capturada por la interfaz Emotiv Insight y posteriormente procesada. Introducción El uso y desarrollo que han tenido las tecnologías de la información y las comunicaciones en diversos ámbitos ha contribuido en la exploración y adecuamiento de estas en campos como la educación [1]. Diversos estudios acerca de neurociencia y educación señalan a la adquisición de información del cerebro como la “neurociencia educativa” [2], ya que al adquirir un aprendizaje, la atención en el cerebro permanece activa, la cual varía en cada persona y depende de estímulos externos [3]. Una de las señales cerebrales que están relacionadas con la atención son las señales P300 [4], siendo una desviación positiva que suele aparecer en el cerebro 300 milisegundos después de la presentación de un estímulo, estas señales cerebrales son monitoreadas mediante la EEG y utilizadas como un indicador bio-eléctrico para el control de dispositivos mediante BCI [5], uno de los dispositivos utilizados para la adquisición de estas señales mediante electrodos aplicados en el cuero cabelludo es el Emotiv Insight (Emotiv Systems, Australia) [6]. Figura 2. Diagrama de adquisición, procesamiento de la señal p300 y el desarrollo y control del videojuego. El proyecto va dirigido a personas jóvenes-adultas sanas y en condición de discapacidad física motora, teniendo en cuenta los siguientes criterios de inclusión. ● Tener un método eficaz de decisión. ● Funcionalidad de la visión y audición. ● Capacidad de seguir instrucciones de direccionalidad. Resultados esperados Los resultados que se obtendrán contemplarán dos componentes; una funcional, determinada por la respuesta asertiva ante el comando esperado y otra social definida por el impacto generado de las acciones realizadas en el juego. La interfaz del juego, así como los controles, ventanas de interacción y focos de concentración que se usarán se presentan a continuación (Fig.3). Teniendo en cuenta lo anterior, estudios han demostrado que el nivel de aprendizaje y atención es más alto cuando se enseña de una forma didáctica y entretenida, como con los videojuegos educativos en los cuales se busca promover una ciencia, un cambio social, ambiental etc.[7] Por lo tanto, el objetivo de este proyecto es desarrollar un videojuego educativo de índole medioambiental controlado por señales P300 adquiridas mediante el Emotiv Insight de manera que sea un juego inclusivo y al mismo tiempo formativo. Metodología La metodología planteada con el proyecto se observa en el diagrama a continuación (Fig. 1). Figura 3. Interfaz de interacción. Se espera también, que los usuarios puedan identificar los efectivos medioambientales positivos y negativos de comportamientos y acciones realizadas en la cotidianidad. A su vez, se espera que las personas en condiciones de discapacidad física puedan verse beneficiadas con este proyecto, favoreciendo el desarrollo de habilidades motrices y cognitivas, asociadas al entorno donde se encuentran. Conclusiones y discusión ● Durante la realización de las pruebas para el desarrollo del proyecto se espera evaluar la asignación de comandos, su ejecución y el efecto de esta asignación en el jugador. Se prevén comportamientos desiguales en las señales adquiridas asociadas a las modificaciones generadas por cambios en el entorno de desarrollo de los estudios ● Las problemáticas que se pueden tener, no son sólo externas, aunque se espera un funcionamiento idealmente autónomo del videojuego en cuanto a los controles de comandos por BCI, y debido a la posibilidad de que en algún momento se alteren las señales o la adquisición de las mismas no sea el óptimo necesario; se tendrá un respaldo de comandos por controles usuales como el teclado y el ratón. Referencias Figura 1. Diagrama general de la metodología implementada para el desarrollo del proyecto. Para lograr el objetivo del proyecto se hace uso de la plataforma de desarrollo de videojuegos Unity, el software del Emotiv Insight para la adquisición de las señales cerebrales y Matlab como enlace entre las señales adquiridas y el control del videojuego basadas en estas (Fig. 2). 1. Useche, J. (2016) Desarrollo de un sistema de adquisición de EEG, para estimulación y procesamiento de potenciales visuales evocados en estado estable sobre plataforma móvil con aplicación a juegos didácticos.(Tesis de pregrado) Universidad de Los Andes, Bogotá 2.Toward Incorporating Bio-signals in Online Education Case of Assessing Student Attention with BCI Europe and MENA Cooperation Advances in Information and Communication Technologies, 2017, Volume 520 ISBN : 978-3-319-46567-8 Mohammed Serrhini, Abdelamjid Dargham 3.Weinberger, N.M.: Cortical plasticity in associative learning and memory. In: Byrne, J.H. (ed.) Learning and Memory: A Comprehensive Reference. Oxford, UK, Elsevier Ltd (2008) 4. Winer, J.A., Schreiner, C.E. (eds.): The Auditory Cortex. Springer, New York, NY (2011) 5. Quintero, S. (2017) VIA – Videojuego con técnicas de interfaz cerebro computador para la intervención de procesos de biorrealimentación en atención (Tesis de pregrado) Pontificia Universidad Javeriana, Bogotá 6.J. van Erp , F. Lotte , M. Tangermann Interfaces cerebro-computadora: más allá de las aplicaciones médicas Computadora , 45 ( 4 ) ( 2012 ) , págs. 26 - 34 7.Purpose of videogames, tomado de https://yesteryeargames.com/purpose-video-games-emphasizing-purpose.html EMB Student Regional Meeting 2020 nbetancur@unal.edu.co