Conozca al encefalofón: Un instrumento que puede tocar con su mente, simplemente pensando.

Este es tu cerebro en la música: Los neurólogos, los compositores y los geeks de la tecnología en el programa DXARTS de la Universidad de Washington estudian la música y la mente – incluyendo el encefalofón, un nuevo instrumento que puedes tocar sin mover un músculo.

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En abril de 2016, el director del coro de Seattle y profesor de quinto grado Margaret Haney se registró en la sala de emergencia con un problema inusual – de repente, ella no podía cantar.

Haney había estado en el aula, tratando de guiar a sus estudiantes a través del “Summertime” de George Gershwin cuando, como ella dijo, “fracasé miserablemente, como nunca … mis estudiantes me estaban dando algunas miradas divertidas.” Ella saltó a ” Oh, What a Beautiful Mornin “, pero dijo que” no podía encontrar las notas para salvar mi vida – y es una canción que he estado cantando desde que tenía 4 años “.

Haney pensó que había tenido un derrame cerebral, a pesar de que no mostró otros síntomas: ninguna debilidad física, ninguna flacidez en su rostro, no slurring. Los médicos ordenaron algunos escáneres cerebrales y descubrieron que sufría de “amusia” -la incapacidad de hacer música- debido a una infección de encefalitis viral en una sección de su cerebro.

 Después de las pruebas, fue referida al Dr. Thomas Deuel, un neurólogo sueco que toca trompeta y guitarra, estudió composición musical y biología molecular en la Universidad de Princeton, y luego jazz en el Conservatorio de Nueva Inglaterra en Boston.

Uno de los colegas médicos de Deuel sabía que su colega de mente musical querría ver a Haney – y podría ser capaz de ayudarla con una invención inusual.

Deuel había estado trabajando con DXARTS, un programa de la Universidad de Washington que incuba colaboraciones entre científicos y artistas. DXARTS fue lanzado en 2001, con énfasis en proyectos que cruzan audazmente las fronteras: video, performance, música, realidad virtual, robótica y hacking tecnológico.

Últimamente, Deuel había asesorado a DXARTS en la construcción de un laboratorio, con tecnología de vanguardia para estudiar la relación entre la neurología y el arte (particularmente la música), y explorar conexiones profundas entre el cuerpo y el cerebro.

Deuel también se había asociado con el físico de la UW Félix Darvas en una invención neuro-musical: el encefalofón, un instrumento que usted puede tocar simplemente pensando.

Haney, dijo Deuel, “era un caso de un millón” que tenía el tipo exacto de lesión cerebral que podría ser mejorada -aunque sus esperanzas para una cura total eran escasas- con el encefalofón.

Nuevas fronteras

Deuel había ayudado a inventar el encefalofón con un doble propósito: explorar nuevas fronteras en la tecnología de la música y como una posible herramienta terapéutica para las personas que habían sufrido de accidentes cerebrovasculares o problemas neurológicos como la ALS (también conocida como enfermedad de Lou Gehrig). Si la gente no podía usar sus extremidades para hacer música, tal vez aprender a hacer música de una nueva forma, con diferentes partes de su cerebro, podría servir como un método de rehabilitación neurológica. Una ventaja, dijo Deuel, es que “es totalmente no invasivo: no hay cirugía. Y es portátil.”

Para tocar el encefalofón, un músico lleva un electroencefalograma (EEG) una gorra equipada con electrodos que leen las ondas cerebrales y las transmiten a un sintetizador. Las gorras EEG se parece a un gorro sin la hélice, pero sobresale un grupo de cables conectados a amplificadores y ordenadores. El instrumento es una especie de “interfaz cerebro-computadora”, y suena como un piano eléctrico, cuerdas eléctricas, o cualquier otro tipo de música que el sintetizador conectado puede producir.

Los científicos han estado estudiando interfaces cerebro-computadora desde los años 70, desarrollando tecnologías que se comunican entre cerebros cableados y dispositivos externos que, por ejemplo, permiten a las personas -o, en algunos estudios en monos- mover cursores de pantalla o brazos de robots con solo señales cerebrales .

 Otros músicos y científicos han utilizado antes la tecnología EEG para hacer sonidos, dijo Deuel, pero sólo “sonido generado pasivamente” basado en la actividad cerebral. El encefalofón, explicó, es “un instrumento musical controlado por EEG”.

El instrumento está todavía en sus primeras fases de experimentación. Deuel y sus colaboradores -incluidos los co-fundadores de DXARTS Juan Pampin y Richard Karpen- están esperando la aprobación de la UW para probar el encefalofón en ensayos clínicos, tanto para ver si la música mejora la calidad de vida de los pacientes y si puede ayudarlos mejorar sus habilidades motoras.

Cuando Deuel conoció a Haney, esperaba que el neuroinstrumento pudiera ayudarla a volver a aprender a cantar.

Cada esquina del estudio del neurólogo y músico Thomas Deuel tiene sorpresas, antiguas y nuevas. La caja electrónica blanca se conecta a la tapa del electrodo. Es un amplificador de San Petersburgo, Rusia, y cuando se necesita reparación, se tiene que  volver a San Petersburgo. (Alan Berner/The Seattle Times)

Dentro de las cabezas de los músicos

El encefalofón es sólo una parte de la investigación de la música cerebral en curso en DXARTS, donde Deuel es también profesor afiliado.

Antes de que Deuel comenzara a trabajar con Haney, Pampin (un compositor de Argentina) ya había supervisado lo que él llama una “iniciativa de arte cerebral”, que ha adoquinado fondos de la Fundación Mellon, la Fundación Nacional para las Artes y la UW, incluyendo El Premio Bergstrom – una subvención de UW química alumno Donald Bergstrom para construir puentes entre el arte y la ciencia.

El laboratorio DXARTS, dijo Pampin, ha construido un pequeño arsenal de máquinas de alta precisión para asignar una gama de actividad bio-neuronal: ondas cerebrales; Los músculos del brazo de los músicos mientras juegan; Cómo los ojos se mueven en respuesta a los estímulos; La actividad bioeléctrica en la piel de una persona, en una tecnología también utilizada para pruebas de polígrafo.

Los miembros del renombrado cuarteto JACK de Nueva York, por ejemplo, han venido a DXARTS a usar gorras EEG mientras tocan juntos – o escuchando mientras los colegas tocan, o simplemente pensando en una pieza de música que conocen íntimamente.

“Grandes músicos”, dijo Karpen (quien también es director de la UW School of Music), “puede hacer cosas con sus mentes y cuerpos con una profunda inteligencia – eso no significa que sean mejores personas o algo así, de curso. Pero piensa en ello de esta manera: La mayoría de nosotros puede lanzar un balón de fútbol, ​​pero la mayoría de nosotros no puede lanzar un balón de fútbol de 80 yardas a alguien que lo captura en una inmersión. Esa es una conexión profunda mente-cuerpo. ”

 

Las ondas cerebrales del JACK Quartet son monitoreadas continuamente durante el ensayo, la parte de la música y la investigación neural. (Alan Berner/The Seattle Times)

Los interpretes hábiles, como el Cuarteto JACK, están tratando de ayudar a DXARTS a descubrir nuevas fronteras en la relación entre el cuerpo y el cerebro.

“Poco a poco”, dijo Pampin, “empezaremos a usar esos experimentos para componer música”. La recopilación de datos sobre la actividad cerebral de los músicos es un intento de “encontrar patrones, correlaciones, cosas que suceden cuando los músicos tocan”.

En un experimento anterior, un violinista llevaba una gorra EEG mientras escuchaba a un violista. Cuando el violista empezó a tocar más rápido, el cerebro del violinista se iluminó con entusiasmo. “Si decimos a los músicos que toquen ciertas notas juntas”, dijo Pampin, “todas ellas obtienen un alto nivel de ondas alfa que no están correlacionadas exactamente, pero son similares”. (Las ondas cerebrales alfa, según los artículos de las publicaciones Como ” Scientific American “, se han asociado con aliviar los síntomas de depresión y epilepsia.)

Mientras los músicos tocan, Pampin explicó, escuchan tonos de biorretroalimentación: un sonido sintético, basado en sus propias ondas cerebrales, que se vuelve más tranquilo y más lento a medida que se relajan. Y a medida que responden al sonido de ellos mismos se vuelven más relajados, a su vez, se vuelven aún más relajados.

“Es un poco como hacer ‘ohm'”, dijo. “¿Puedes tocar ohm con un instrumento y entrar en ese estado de ánimo profundo?”

Los cofundadores de DXARTS Richard Karpen, a la izquierda, y Juan Pampin discuten las ondas cerebrales de los músicos durante un ensayo en el campus de UW en Meany Studio Theatre.

‘Se necesita entrenamiento’

El enfoque dividido de DXARTS entre la música y la ciencia crea “una tensión sana” entre los colaboradores, dijo Deuel.

El EEG del encefalófono registra la actividad eléctrica en la corteza motora del cerebro. “Cuando mueves el brazo derecho, la corteza motora está ocupada y puedo ver eso con el EEG”, explicó Deuel. “Pero cuando piensas en mover el brazo, la misma señal sucede – incluso si has tenido un derrame cerebral o la enfermedad de Lou Gehrig y piensas en mover tu brazo, puedo verlo”.

Con un poco de práctica, un músico que esté pensando en mover un brazo o mano de una manera -digamos extender o contraer los dedos, o pensar en mover un brazo hacia arriba o hacia abajo- puede mover las notas hacia arriba o hacia abajo en una escala de ocho tonos.

Las señales eléctricas causadas por esos pensamientos (o por esas acciones) se mueven desde el cerebro a través de la tapa EEG. Esas señales son entonces transferidas a una computadora (que procesa las señales), luego a otra computadora, que convierte las señales en sonido para un sintetizador.

“Se necesita entrenamiento”, dijo Deuel. “No estamos en el lugar donde podemos mostrarle una puntuación de Beethoven y hacerlo bien todo el tiempo. Pero tienes control real. No es aleatorio.”

Con más investigación y afinación, los pacientes como Haney, que han perdido la capacidad de hacer música con una parte del cerebro, podría ser capaz de utilizar el encefalofón para entrenarse a hacer música con otras partes y procesos de sus cerebros.

“Tienes que aprender a usar el instrumento”, enfatizó Pampin, como entrenar tu cerebro para tocar una trompeta o una guitarra.

El neurólogo Thomas Deuel interpreta su encefalofón – y el instrumento que puede controlar con su mente – en un conjunto de jazz en la Estación King Street. “(Courtesty de Daniel Thornton)

En algunos aspectos, explicó Deuel, la tecnología EEG es cruda: “Si estás mirando a través de una vidriera engrasada y alguien está caminando, puedes ver que alguien se mueve o no se mueve, pero probablemente no puedes ver sus rasgos faciales y Decir quiénes son. Pero ahora, a diferencia de la resonancia magnética, que toma instantáneas de alta resolución del cerebro en un momento dado, la tecnología de EEG puede revelar lo que el cerebro está haciendo mientras lo hace. “El EEG,” dijo Pampin, “es un poco de una máquina del tiempo.”

Un proyecto relacionado con DXARTS, encabezado por el profesor asociado James Coupe -que hace obras de arte sobre vigilancia- está experimentando con drones que vuelan y disparan video dirigido por las ondas cerebrales de la gente mientras están dormidos.

El zángano, añadió Pampin, es “muy sofisticado y tiene sus propios límites geográficos, no entrará en ningún edificio”.

¿Se preocupa DXARTS acerca de las implicaciones más siniestras de perfeccionar la tecnología de vigilancia íntima de ondas cerebrales? Volar drones basados ​​en ondas cerebrales para grabar video es una cosa – personas volando drones con sus mentes con fines más violentos o explotadores es otra cosa.

Después de todo, algunas de las primeras investigaciones sobre las interfaces cerebro-computadora en los años 70, en la UCLA , fueron parcialmente financiadas por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos . “Mientras estás haciendo música con tu cabeza, tu iPhone está registrando tus patrones y enviándolos a Apple, oa Google, o lo que sea”, dijo el autor de ciencia ficción Greg Bear en un artículo de GeekWire , “Por lo que.. ¿tienen patrones mentales como A lo que estás haciendo cuando estás haciendo algo y pensando en comprar algo o ir a alguna parte? “

Deuel dijo que no está demasiado preocupado por esa posibilidad, sobre todo porque la tecnología EEG no está suficientemente desarrollada. “Hay muy pocos” pensamientos “que podamos medir en este momento con EEG”, dijo, “y la señal no está transmitiendo a ninguna forma de comunicación por el iPhone, etcétera. Eso no quiere decir que esto no podría ocurrir teóricamente en el futuro. “

Deuel también tiene una patente pendiente de la tecnología de retroalimentación BCI que impulsa el encefalofón, que dijo que le da un cierto control sobre cómo se utiliza.

En una pizarra, el neurólogo y músico Thomas Deuel ha trazado las ondas cerebrales que viajan desde una cápsula de electrodos a un amplificador para hacer música controlada por el pensamiento, llamado un encefalofón.

“Música dentro de nosotros”

Pampin, Deuel y Karpin insisten en que el arte siempre ha estado a la vanguardia del desarrollo tecnológico: Pythagoras utiliza la matemática para definir armónicos y escalas, las invenciones de Leonardo da Vinci, Beethoven pensando en el desarrollo del piano contemporáneo y haciendo cuerdas tensas.

El primer sintetizador digital popular (el DX7), dijo Pampin, fue inventado accidentalmente por el compositor John Chowning “mientras estaba en la Universidad de Stanford, tratando de modular los tonos senos para ver si podía obtener algo como un sonido vocal femenino. Descubrió ese proceso en el 67. Y cada banda de pop en la década de 1980 estaba usando. Sin cables o remendar cosas juntas, todos estos nuevos sonidos eran posibles, lo que a la gente le gustaba porque creaba una novedad sónica “.

Cada vez que los artistas comienzan a experimentar con nuevas tecnologías informáticas, dijo Pampin, siempre hay cierta ansiedad de que las máquinas reemplacen a los humanos: “Pero esta es una investigación centrada en el ser humano. La tecnología nos ayuda a ver lo que los seres humanos pueden hacer – siempre está impulsado por el deseo centrado en el ser humano de saber más sobre nosotros .

“… El misterio sigue siendo el misterio humano – lo que el cerebro puede hacer para hacer arte”.

Deuel ha actuado en el encefalofón con un conjunto de jazz, incluyendo un concierto durante el 9e2 del año pasado, una serie de nueve noches en la estación King Street con actuaciones y charlas sobre la intersección de la tecnología y la cultura.

“Todos tenemos música dentro de nosotros”, dijo Deuel.“Lo que realmente impulsa este proyecto es la capacidad de casar mi interés por la cognición de la música desde el punto de vista de la neurociencia y el cuidado del paciente, con lo que se entrelazan con el arte y el rendimiento.” Algún día, dijo, los pacientes que han aprendido a tocar el encefalofón con la La corteza motora de sus cerebros podría ser capaz de usar ese entrenamiento para aumentar la terapia física y mejorar su capacidad para moverse.

Pampin espera que el encefalofón se desarrolle lo suficiente como para albergar un concierto público de “actores cerebrales” a finales de 2018. “Pero, ¿hasta dónde podemos ir en términos de la sofisticación de esas piezas?”, Preguntó. “Queda por verse.”

¿Y Margaret Haney? Los médicos del sueco, dijo Deuel, la trataron con medicamentos antivirales para detener la propagación de la infección – y el instrumento ayudó a aliviar su amusia.

Aprender a tocar el encefalofón “la ayudó a hacer el tono. No pudimos curarla completamente, pero fue capaz de volver a cantar otra vez. No podemos probar que hemos hecho mucho con un solo paciente, pero fue un comienzo prometedor “.

El violonchelista Jay Campbell de JACK Quartet comprueba partituras durante una pausa de ensayo en la “iniciativa del cerebro-arte” en el Meany Studio Theatre.

Fuente : www.seattletimes.com

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