La ciencia médica ha descubierto que las ondas cerebrales son un barómetro útil de las funciones orgánicas. Las mediciones de la actividad eléctrica en el cerebro han sido fundamentales para detectar trastornos físicos y psíquicos, medir el estrés, determinar los patrones de sueño y controlar el metabolismo corporal.

La técnica actual para la medición de ondas cerebrales emplea electroencefalógrafos que incluyen sondas con sensores que se adhieren al cráneo del sujeto en estudio en puntos próximos a las regiones del cerebro que se están monitoreando. El contacto eléctrico entre los sensores y el aparato empleado para procesar las ondas cerebrales detectadas se mantiene mediante una pluralidad de cables que se extienden desde los sensores hasta el aparato. La necesidad de unir físicamente el aparato de medición al sujeto impone varias limitaciones al proceso de medición. El sujeto puede experimentar incomodidad, particularmente si las mediciones se deben realizar durante períodos prolongados de tiempo. Sus movimientos corporales están restringidos y generalmente está confinado en la proximidad inmediata del aparato de medición. Además, las mediciones no se pueden realizar mientras el sujeto está consciente sin que él se dé cuenta. La exhaustividad de las mediciones también es limitada ya que el número finito de sondas empleadas para monitorear regiones locales de actividad de ondas cerebrales no permite la observación del perfil total de ondas cerebrales en una sola prueba.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un aparato y a un método para monitorizar las ondas cerebrales en el que todos los componentes del aparato empleado están alejados del sujeto de prueba. Más específicamente, se utilizan transmisores de alta frecuencia para radiar energía electromagnética de diferentes frecuencias a través de antenas que son capaces de escanear todo el cerebro del sujeto de prueba o cualquier región deseada del mismo. Las señales de diferentes frecuencias penetran en el cráneo del sujeto e inciden en el cerebro, donde se mezclan para producir una onda de interferencia modulada por radiaciones de la actividad eléctrica natural del cerebro. La onda de interferencia modulada es retransmitida por el cerebro y recibida por una antena en una estación remota, donde es demodulada y procesada para proporcionar un perfil de las ondas cerebrales del sujeto. Además de monitorizar pasivamente sus ondas cerebrales, los procesos neurológicos del sujeto pueden verse afectados transmitiendo a su cerebro, a través de un transmisor, señales de compensación. Estas últimas señales pueden derivarse de las ondas cerebrales recibidas y procesadas.

OBJETOS DE LA INVENCIÓN

Por lo tanto, un objeto de la invención es monitorear de forma remota la actividad eléctrica en todo el cerebro o en regiones locales seleccionadas del mismo con una sola medición.

Otro objeto es el seguimiento de la actividad de las ondas cerebrales de un sujeto mediante la transmisión y recepción de ondas electromagnéticas.

Otro objetivo es monitorear la actividad de las ondas cerebrales desde una posición alejada del sujeto.

Un objeto adicional es proporcionar un método y un aparato para afectar la actividad de las ondas cerebrales transmitiéndoles señales electromagnéticas.

DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Otros objetos adicionales de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción y los dibujos adjuntos, que forman parte de la presente memoria descriptiva y que deben leerse junto con ella, y en los que se utilizan números de referencia iguales para indicar partes iguales en las diversas vistas;

La FIG. 1 es un diagrama de bloques que muestra la interconexión de los componentes del aparato de la invención;

La FIG. 2 es un diagrama de bloques que muestra el flujo de señales en una realización del aparato.

DESCRIPCIÓN DE LA REALIZACIÓN PREFERIDA

Con referencia a los dibujos, específicamente a la FIG. 1, un transmisor de alta frecuencia 2 produce y suministra dos señales de ondas electromagnéticas a través de medios de acoplamiento adecuados 14 a un antena 4. Las señales son dirigidas por el antena 4 al cráneo 6 de la sujeto 8 siendo examinado. Las dos señales de la antena 4, que viajan independientemente, penetran el cráneo 6 y chocan con el tejido del cerebro 10.

Dentro del tejido de la cerebro 10, las señales se combinan, de forma muy similar a una técnica de proceso de mezcla convencional, en la que cada sección del cerebro tiene una acción moduladora diferente. La forma de onda resultante de las dos señales tiene su mayor amplitud cuando las dos señales están en fase y, por lo tanto, se refuerzan entre sí. Cuando las señales están exactamente 180° desfasadas, la combinación produce una forma de onda resultante de amplitud mínima. Si las amplitudes de las dos señales transmitidas al sujeto se mantienen en niveles idénticos, se puede esperar que la forma de onda de interferencia resultante, en ausencia de influencias de radiación externa, asuma una intensidad cero cuando se produzca la interferencia máxima, siendo el número de dichos puntos igual a la diferencia de frecuencias de las señales incidentes. Sin embargo, la interferencia por radiación de la actividad eléctrica dentro del sujeto cerebro 10 hace que la forma de onda resultante de la interferencia de las dos señales transmitidas varíe del resultado esperado, es decir, la forma de onda de interferencia es modulada por las ondas cerebrales. Se cree que esto se debe al hecho de que las ondas cerebrales producen cargas eléctricas, cada una de las cuales tiene un componente de radiación electromagnética asociada a ella. La radiación electromagnética producida por las ondas cerebrales reacciona a su vez con las señales transmitidas al cerebro desde la fuente externa.

La forma de onda de interferencia modulada se retransmite desde el cerebro 10, de vuelta a través del cráneo 6. Se retransmite una cantidad de energía suficiente para permitir que sea recogida por el antena 4. Esto puede controlarse, dentro de ciertos límites, ajustando las intensidades absolutas y relativas de las señales transmitidas originalmente al cerebro. Por supuesto, el nivel de energía transmitida debe mantenerse por debajo de lo que pueda resultar perjudicial para el sujeto.

La antena pasa la señal recibida a un receptor 12 a través de la Electrónica de antena 14. Dentro del receptor la onda se amplifica mediante Amplificadores de RF convencionales 16 y demodulada por electrónica de detector y modulador convencional 18. La onda demodulada, que representa la actividad eléctrica intracerebral, se amplifica mediante amplificadores 20 y la información resultante en forma electrónica se almacena en circuito de amortiguación 22. Desde el tampones 22 La información se introduce en una pantalla visual adecuada 24, por ejemplo, una que emplee un tubo de rayos catódicos, diodos emisores de luz, cristales líquidos o un trazador mecánico. La información también puede canalizarse a un computadora 26 para su posterior procesamiento y análisis con la salida de la computadora mostrada por los medios adecuados antes mencionados.

Además de canalizar su información a los dispositivos de visualización 24, el computadora 26 también puede producir señales para controlar un transmisor auxiliar 28. Transmisor 28 se utiliza para producir una señal de compensación que se transmite a la cerebro 10 de los sujeto 8 por el antena 4. En una realización preferida de la invención, la señal de compensación se deriva en función de las señales de ondas cerebrales recibidas, aunque puede producirse por separado. Las señales de compensación afectan la actividad eléctrica dentro del cerebro. cerebro 10.

Se pueden utilizar varias configuraciones de aparatos y circuitos electrónicos adecuados para formar el sistema que se muestra en general en la FIG. 1 y una de las muchas configuraciones posibles se ilustra en la FIG. 2. En el ejemplo que se muestra en la misma, se transmiten simultáneamente dos señales, una de 100 MHz y la otra de 210 MHz, y se combinan en la cerebro 10 para formar una onda resultante de frecuencia igual a la diferencia de frecuencias de las señales incidentes, es decir, 110 MHz. La suma de las dos frecuencias incidentes también está disponible, pero se descarta en el filtrado posterior. La señal de 100 MHz se obtiene en la producción 37 de un Divisor de potencia de RF 34 en el que se introduce una señal de 100 MHz generada por un oscilador Se inyecta 30. El oscilador 30 es de tipo convencional, ya sea con cristales para circuitos de frecuencia fija o con un circuito sintonizable configurado para oscilar a 100 MHz. Puede ser un generador de pulsos, un generador de ondas cuadradas o un generador de ondas sinusoidales. El divisor de potencia de RF puede ser cualquier dispositivo convencional de rango de frecuencia VHF, UHF o SHF construido para proporcionar, en cada una de las tres salidas, una señal idéntica en frecuencia a la aplicada a su entrada.

La señal de 210 MHz se deriva de la misma señal de 100 Oscilador de MHz 30 y Divisor de potencia de RF 34 como la señal de 100 MHz, operando en conjunto con undoblador de frecuencia 36 y 10 Oscilador de MHz 32. El doblador de frecuencia puede ser cualquier dispositivo convencional que proporcione en su salida una señal con una frecuencia igual al doble de la frecuencia de una señal aplicada en su entrada. El oscilador de 10 MHz también puede ser de tipo convencional similar al oscilador de 100 MHz descrito anteriormente. Una señal de 100 MHz procedente del producción 39 de los Divisor de potencia de RF 34 se alimenta a través de la doblador de frecuencia 36 y la señal resultante de 200 MHz se aplica a un mezclador 40. El mezclador 40 puede ser cualquier dispositivo convencional de rango de frecuencia VHF, UHF o SHF capaz de aceptar dos señales de entrada de frecuencias diferentes y proporcionar dos señales de salida con frecuencias iguales a la suma y diferencia de frecuencias respectivamente de las señales de entrada. Una señal de 10 MHz de la oscilador 32 también se aplica a la mezclador 40. La señal de 200 MHz de la doblador 36 y la señal de 10 MHz de la oscilador 32 se combinan en el mezclador 40 para formar una señal con una frecuencia de 210 MHz igual a la suma de las frecuencias de las señales de 200 MHz y 10 MHz.

La señal de 210 MHz es una de las señales que se transmiten a la cerebro 10 del sujeto que se está monitoreando. En la disposición mostrada en la FIG. 2, se utiliza una antena 41 para transmitir la señal de 210 MHz y otra antena 43 se utiliza para transmitir la señal de 100 MHz. Por supuesto, se puede utilizar una única antena capaz de funcionar a frecuencias de 100 MHz y 210 MHz para transmitir ambas señales. El ángulo, la dirección y la velocidad de exploración se pueden controlar mecánicamente, por ejemplo, mediante un motor de inversión, o electrónicamente, por ejemplo, activando elementos en la antena en la sincronización adecuada. Por lo tanto, la(s) antena(s) pueden ser de tipo fijo o rotatorio convencional.

Una segunda señal de 100 MHz derivada de terminal de salida 37 de los tres divisor de potencia de vía 34 se aplica a un circulador 38 y emerge de allí con un cambio de fase deseado. circulador 38 puede ser de cualquier tipo convencional en el que una señal aplicada a un puerto de entrada emerge de un puerto de salida con un cambio de fase apropiado. La señal de 100 MHz se transmite luego al cerebro 10 del sujeto que se está monitoreando a través de la antena 43 como segundo componente de la transmisión de señal dual. antena La antena 43 puede ser de tipo convencional similar a la antena 41 descrita anteriormente. Como se indicó anteriormente, estas dos antenas pueden combinarse en una sola unidad.

Los componentes de la señal transmitida de 100 y 210 MHz se mezclan dentro del tejido en el cerebro 10 y se interfieren entre sí, lo que produce una señal de una frecuencia de 110 MHz, cuya diferencia de frecuencias entre los dos componentes incidentes se modula mediante emisiones electromagnéticas del cerebro, es decir, la actividad de las ondas cerebrales que se está controlando. Esta señal modulada de 110 MHz se irradia al espacio.

La señal de 110 MHz, modulada por la actividad de las ondas cerebrales, es captada por un antena 45 y canalizado de nuevo a través de la circulador 38 donde sufre un cambio de fase apropiado. circulador 38 aísla las señales transmitidas de la señal recibida. Se puede utilizar cualquier diplexor o duplexor adecuado. antena 45 puede ser de tipo convencional similar a Antenas 41 y 43. Puede combinarse con ellos en una sola unidad o puede estar separado. La señal de 110 MHz modulada recibida se aplica luego a un filtro de paso de banda 42, para eliminar armónicos indeseables y ruido extraño, y la señal filtrada de 110 MHz se inserta en un mezclador 44 en el que también se ha introducido un componente de la señal de 100 MHz procedente del fuente 30 distribuidos por el Divisor de potencia de RF 34. El filtrar 42 puede ser cualquier filtro de paso de banda convencional. mezclador 44 también puede ser de tipo convencional similar al mezclador 40 anteriormente descrito.

Las señales de 100 MHz y 110 MHz se combinan en el mezclador 44 para producir una señal de frecuencia igual a la diferencia de frecuencias de las dos señales componentes, es decir, 10 MHz todavía modulada por la actividad de ondas cerebrales monitoreada. La señal de 10 MHz se amplifica en un Amplificador de FI 46 y se canaliza a un demodulador 48. El amplificador de FI y el demodulador 48 pueden ser ambos de tipos convencionales. El tipo de demodulador seleccionado dependerá de las características de las señales transmitidas al cerebro y recibidas desde él, y de la información que se desea obtener. El cerebro puede modular la amplitud, frecuencia y/o fase de la forma de onda de interferencia. Algunos de estos parámetros serán más sensibles a las características de las ondas cerebrales correspondientes que otros. La selección de los medios de demodulación de amplitud, frecuencia o fase está regida por la elección de la característica de las ondas cerebrales que se va a controlar. Si se desea, se pueden proporcionar varios tipos diferentes de demoduladores y utilizarlos alternativamente o al mismo tiempo.

La señal demodulada, que es representativa de la actividad de las ondas cerebrales monitoreadas, pasa a través de amplificadores de audio 50 a, b, c que puede ser de tipo convencional donde se amplifica y se enruta a muestra 58 a, b, c y a computadora 60. El muestra 58 a, b, c presentan las señales de ondas cerebrales brutas de la amplificadores 50 a, b, c. El computadora 60 procesa las señales de ondas cerebrales amplificadas para derivar información adecuada para su visualización, por ejemplo, suprimiendo, comprimiendo o expandiendo elementos de las mismas, o combinándolas con otras señales portadoras de información y presenta esa información en una mostrar 62. Las pantallas pueden ser convencionales, como los tipos mencionados anteriormente que emplean pantallas visuales electrónicas o trazadores mecánicos 58b. El ordenador también puede ser de tipo convencional, analógico o digital, o híbrido.

Se puede monitorear un perfil de todo el patrón de emisión de ondas cerebrales o se pueden observar áreas seleccionadas del cerebro en una sola medición simplemente modificando el ángulo de escaneo y la dirección de las antenas. No hay contacto físico entre el sujeto y el aparato de monitoreo. computadora 60 también puede determinar una forma de onda compensatoria para la transmisión a la cerebro 10 para alterar las ondas cerebrales naturales de la manera deseada. El sistema de compensación de circuito cerrado permite la modificación instantánea y continua del patrón de respuesta de las ondas cerebrales.

Al realizar la función de modificación del patrón de ondas cerebrales, el computadora 60 se puede suministrar con una señal estándar externa desde un fuente 70 representativa de la actividad de ondas cerebrales asociada con una respuesta neurológica deseada. Se monitoriza la región del cerebro responsable de la respuesta y la señal recibida, indicativa de la actividad de ondas cerebrales en la misma, se compara con la señal estándar. computadora 60 está programado para determinar una señal de compensación, en respuesta a la diferencia entre la señal estándar y la señal recibida. La señal de compensación, cuando se transmite a la región monitoreada del cerebro, modula la actividad de ondas cerebrales naturales en la misma hacia una reproducción de la señal estándar, modificando así la respuesta neurológica del sujeto.

El computadora 60 controla un transmisor auxiliar 64 que transmite la señal de compensación a la cerebro 10 del tema a través de un antena 66. El transmisor 64 es del tipo de alta frecuencia que se utiliza comúnmente en aplicaciones de radar. antena 66 puede ser similar aAntenas 41, 43 y 45 y pueden combinarse con ellos. A través de estos medios, se puede alterar la actividad de las ondas cerebrales y compensar las desviaciones de una norma deseada. Se pueden monitorear las ondas cerebrales y transmitir señales de control al cerebro desde una estación remota.

Cabe señalar que la configuración descrita es una de las muchas posibilidades que se pueden formular sin apartarse del espíritu de mi invención. Los transmisores pueden ser monoestáticos o biestáticos. También pueden ser dispositivos de frecuencia simple, dual o múltiple. La señal transmitida puede ser de onda continua, pulso, FM o cualquier combinación de estas, así como otras formas de transmisión. Las frecuencias de funcionamiento típicas de los transmisores varían de 1 MHz a 40 GHz, pero se pueden modificar para adaptarse a la función particular que se esté monitoreando y a las características del sujeto específico.

Los componentes individuales del sistema para monitorear y controlar la actividad de las ondas cerebrales pueden ser del tipo convencional comúnmente empleado en los sistemas de radar.

Se pueden añadir, sustituir o combinar varios subconjuntos del aparato de control y monitorización de ondas cerebrales. De este modo, se pueden utilizar antenas independientes o una única antena multimodo para la transmisión y la recepción. Se pueden añadir pantallas y ordenadores adicionales para presentar y analizar componentes seleccionados de las ondas cerebrales monitorizadas.

La modulación de la señal de interferencia retransmitida por el cerebro puede ser de amplitud, frecuencia y/o fase. Se pueden utilizar demoduladores adecuados para descifrar la actividad cerebral del sujeto y se pueden analizar por ordenador componentes seleccionados de sus ondas cerebrales para determinar su estado mental y controlar sus procesos de pensamiento.

Como podrán apreciar aquellos familiarizados con la técnica, el aparato y el método de la presente invención tienen numerosos usos. Se puede controlar continuamente a personas en posiciones críticas, como conductores y pilotos, y se puede activar un dispositivo de emergencia en caso de fallo humano. Se pueden detectar convulsiones, somnolencia y sueños. También se pueden controlar funciones corporales como la frecuencia cardíaca, la regularidad de los latidos del corazón y otras, y se pueden detectar casos de alucinaciones. El sistema también permite realizar diagnósticos médicos de pacientes, inaccesibles para los médicos, desde estaciones remotas.