Instituto de Ingeniería Biomédica - Proyectos de investigación

1. Teorías sobre el aprendizaje de categorías y la cooperación para el control de maquinas inteligentes: una aproximación biológica y su formalización con redes neuronales. UBACyT 2004 – 2007 código I007.

Desarrollar sistemas adaptativos aplicado al control inteligente de robots usando los resultados experimentales de la neurobiología, las teorías de aprendizaje y la teoría de los sistemas adaptativos. Dotar a cada robot de una mayor inteligencia y capacidad de coordinación, y que un conjunto dado de robots coopere en un sistema multi-agente. Para que los robots puedan resolver problemas simbólicos definidos de manera estructurada deben ser capaces de categorizar estímulos. La habilidad para manejarse en un entorno complejo requiere poder lograr predecir temporalmente la aparición de eventos relevantes, anticiparse a estos, tanto motora como cognitivamente. El abordaje será formal y experimental.

Palabras claves: Redes neuronales – neurociencias – aprendizaje - maquinas inteligentes

2. Teorías de Aprendizaje para el Control Inteligente de Robots con Capacidad de Categorización y Cooperación: Aproximación Biológica y Formalización con Redes Neuronales. ANPCyT 2004 - 2007 PICT 11-11990 tipo A.

Se propone investigar sistemas adaptativos capaces de aprender categorías y cooperar. A partir de una perspectiva ontogenética (elaborando teorías que expliquen qué tipos de interconexión neuronal permiten aprender categorías) y desde el aprendizaje de relaciones de equivalencia. El abordaje será formal y experimental. Los modelos simulados con redes neuronales emplearán aprendizaje por refuerzo y tendrán la función de alcanzar objetivos por la interacción con el ambiente que los rodea operando en tiempo real. Dichas redes aprenden a evitar un castigo y a elegir una recompensa y son consistentes con las teorías del aprendizaje, la neurobiología y la teoría de los sistemas adaptativos.

Palabras claves: Aprendizaje – Robots - Redes neuronales – neurociencias

3. Aprendizaje de Categorías y Cooperación en Sistemas Adaptativos Biológicos y Artificiales. CONICET PEI 6470.

Se propone estudiar sistemas adaptativos capaces de aprender categorías y cooperar a partir del aprendizaje de relaciones de equivalencia. El abordaje será tanto formal como experimental. Las teorías serán simuladas con redes neuronales que emplearán aprendizaje por refuerzo, alcanzarán objetivos en interacción con el entorno y operarán en tiempo real. Este tipo de redes aprenden a evitar un castigo, eligen una recompensa y son consistentes con las teorías del aprendizaje, la neurobiología y la teoría de los sistemas adaptativos. A partir del aprendizaje de relaciones de equivalencia, se mostrará cómo se generan estas categorías. Estas teorías son aplicables a la construcción de máquinas inteligentes que operan en tiempo real.

Palabras claves: Redes neuronales, Mecanismos de Aprendizaje, Robots

4. Reconocimiento de Habla Espontánea. UBACyT 2004 – 2007 código I036.

Los sistemas actuales de reconocimiento automático de habla han demostrado ser muy útiles en dominios restringidos. Sin embargo cuando se quitan restricciones y se permite que el hablante "converse" con el sistema en forma natural como lo hará con un interlocutor humano, la degradación en el porcentaje de palabras reconocidas conduce a tasas de error del 30 al 50%. Esto es inaceptable para cualquier aplicación práctica y conduce al problema de reconocimiento de habla espontánea objeto de la presente investigación.

Palabras claves: Reconocimiento de habla, Modelos ocultos de Markov, Habla espontánea.

5. Bioingeniería de la Rehabilitación Motriz. Desarrollo de una Prótesis - Ayuda para la Marcha y la Estación Bípeda.

Este proyecto se orienta a lograr tecnologías de ayuda a la rehabilitación de disfunciones motoras. Ello involucra, por un lado, la modelización matemática de varios parámetros biomecánicos que definen la marcha patológica y por otro lado el diseño de dispositivos electrónicos de aplicación. Hemos diseñado un dispositivo, con patente en trámite, cuya prueba con pacientes mostró que acorta el tratamiento y mejora la funcionalidad motora final en pacientes hemipléjicos. Se basa en un principio, original en Fisiatría, basado en reestablecer mediante estímulos artificiales la información sensible ausente o disminuida por patologías como el accidente cerebro vascular entre otras.

Palabras Claves: rehabilitación motora, esquema corporal, bipedestación.

6. Modelización y tratamiento de Señales Biomédicas.UBACyT 2004 - 2007 código I006.

Las alteraciones que conducen a la aparición del síncope vasovagal (SVV) no son aún conocidas con certeza, si bien hay claras evidencias de su relación con problemas en los mecanismos compensatorios del sistema nervioso autónomo. El más importante de ellos es el baroreflejo, encargado de estabilizar la presión arterial Resulta de interés estudiar la función barorrefleja para evaluar su participación en el mecanismo del síncope. Hemos desarrollado un sistema para el estudio de la variabilidad de la frecuencia cardíaca y la presión arterial, y para el cálculo de la ganancia barorefleja de una manera amigable.

Palabras Claves: Baroreflejo, no invasivo, dominio del tiempo, dominio de la frecuencia.

7. Modelos matemáticos del desarrollo embrionario UBACYT I-006 y M-029

Se estudia la organización espacial y temporal de los mecanismos de desarrollo del sistema nervioso central para obtener conceptos y formalizaciones acerca de la dinámica con que estos operan.. Este análisis, que se realiza desde un punto de vista interdisciplinario, puede servir de base para comprender la patogenia de una variedad de alteraciones neurológicas que son el resultado de alteraciones del desarrollo. Registros obtenidos por observación microscópica son estudiados bajo el modelo matemático de un proceso estocástico puntual, evaluando posibles características de multifractalidad.

Palabras clave: Proliferación celular, autosimilitud, mecanismos de desarrollo, sistema nervioso central.

8. Moldeado Rápido de Prótesis. UBACyT 2004 – 2007 código I068.

Substitutos óseos y componentes protésicos son moldeados por medio de la técnica de colada de gel. Esta está basada en la formulación de una dispersión concentrada de metal o cerámico en polvo en una solución de monómeros orgánicos, que es colada en un molde y polimerizada in situ. Esta pieza es desmoldada, calentada lentamente para la pirólisis orgánica, y sinterizada hasta alcanzar tenacidad deseada. La relación entre microestructura, propiedades mecánicas e integración ósea es estudiada.

Objetivos: La producción de componentes protéticos a medida del paciente. La reducción de los tiempos y costos de manufactura.

Palabras claves: Pulvimetalurgia, biomateriales, prótesis, prototipazo rápido

9. Análisis Funcional y Teoria ed Operadores, PIP PIP 5272 - CONICET

En este proyecto se estudian y desarrollo de indices predictores de arritmias ventriculares y/o muerte súbita utilizando registros no invasivos, como es el caso del ECG de superficie. Para esto se aplican técnicas de procesamiento de señales y herramientas matemáticas.

Se estudian pacientes con incrementos de la dispersión ventricular y pacientes con isquemia.

Palabras claves: ECG, dispersión de la repolarización ventricular, procesamiento de señales biomédicas.

10. Aprendizaje de categorías y secuencias motoras aplicado al control de máquinas inteligentes: abordaje experimental y formalización con redes neuronales, 2005-2007 PIP 5876.

El objetivo general del proyecto será investigar sistemas adaptativos capaces de aprender el aprendizaje categorías lógicas y la formación de secuencias motoras. Esto se abordara a partir de los resultados experimentales tanto propios como de la literatura analizando las predicciones de las teorias formales elaboradas.

Los objetivos Específicos son:

• Desarrollar redes neuronales capaces de aprender categorías definidas como clases funcionales con la propiedad de formar relaciones de equivalencia, a partir de modelos para explicar condicionamiento operante y motivación.

• Desarrollar una teoría del funcionamiento del circuito de los ganglios basales y cerebelo dentro de un modelo general con la capacidad de formar categorías lógicas y seleccionar rutinas motoras adecuadas..

• Participación de los ganglios de la base y el cerebelo en el aprendizaje de secuencias motoras

• Aplicación de la teoría del aprendizaje de hábitos motores en GB y cerebelo a la navegación bi-tridimencional de agentes móviles y brazos robóticos.

• Estudiar la capacidad de realizar la tarea de delay matching-to-sample (DMTS) y transferencia de control en ratas intactas y en ratas con lesiones en la corteza prefrontal medial.

• Estudiar la interacción

Palabras claves: Redes neuronales – neurociencias – aprendizaje - maquinas inteligentes