Crean composiciones musicales por medio de señales cerebrales

El sistema fue desarrollado por los grupos de Control y Procesamiento Digital de Señales, de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede de Manizales, y de Investigación Entorno Sonoro y Visual, de la Universidad de Caldas.

En la primera etapa se adquieren las señales del EEG por medio de un dispositivo Open BCI, que convierte órdenes del cerebro en señales de bioelectricidad. Luego se realiza un control consciente y otro inconsciente de las personas que utilizan el sistema.

Esta información es procesada y enviada al sistema de composición desarrollado en el software MAX/MSP, que permite interpretar los datos de los estados cerebrales en estructura de música atonal (comportamiento musical sin secuencia de tonos).

El estudiante Frank Yesid Zapata Castaño, de la Maestría en Ingeniería – Automatización Industrial de la U.N. Sede Manizales, explica que para que el sistema funcione se debe poner sobre la cabeza un dispositivo de adquisición de señales biológicas (casco) mientras se observa un estímulo visual (parpadeo) en la pantalla de un computador.

Interfaz de adquisición de las señales del EEG. (Foto: UN)

Después, por medio del sistema Brain-Score, las señales se traducen en composiciones musicales que pueden ser escuchadas al instante. “Mientras que la persona tenga el casco puesto se generan diferentes composiciones armónicas como la fusa y la corchea (figuras musicales), con un ritmo entre 31,25 y 250 milisegundos”, manifiesta el investigador.

Los datos obtenidos del EEG y procesados a través de la interfaz cerebro- ordenador (BCI) son utilizados para controlar un sistema de interfaces gráficas que representan las notas musicales y generan estructuras creativas de composición atonal por medio de la manipulación de datos MIDI, propios del sistema, que finalmente se traducen en instrumentos musicales digitales, tales como sintetizadores y máquinas de sampling, entre otros.

Una de las técnicas más utilizada para monitorear la actividad cerebral es la electroencefalografía (EEG); aunque sus señales contienen baja resolución espacial, condicionada al número de electrodos utilizados, poseen alta información temporal que permite identificar cambios o dinámicas frente a un estímulo visual. Además esta técnica no es invasiva, es de bajo costo y portable.

Después de las grabaciones y las pruebas realizadas con diferentes usuarios, entre ellos estudiantes universitarios, los investigadores extrajeron los archivos MIDI generados, mediante el análisis y la síntesis estructural de las composiciones obtenidas, y concluyeron que estas piezas poseen una estructura de música atonal, es decir sin una relación de los tonos.

Este prototipo extrae fragmentos de composición atonal, de los que se puede sacar puntuación para usuarios con o sin experiencia musical.

“El sistema Brain-Score se pensó como síntesis de la teoría de música atonal contenida en Forte (acotación interpretativa), y además posee las características propias de una pieza de este tipo y dinámicas en el tiempo a través de pausas y cambios en el ritmo en texturas homofónicas o polifónicas”, indica el estudiante Zapata Castaño.

El investigador detalló que en ambas piezas musicales (homofónicas o polifónicas), según la experiencia musical del usuario, su entrenamiento con la interfaz, el comportamiento de sus ondas cerebrales y sus estados conscientes e inconscientes, se determina el comportamiento de la composición atonal, con representación sonora generada en tiempo real.

Este prototipo es pionero en Manizales en identificar comportamientos cerebrales a través de la música. Los investigadores seguirán trabajando para mejorar la herramienta entre el sistema de adquisición de las señales cerebrales y el comportamiento musical.

Los investigadores aseguran que los sistemas cerebro-máquina permiten utilizar estos datos en tiempo real, con lo cual se pueden crear composiciones sonoras conscientes a partir de los diferentes estados en los que puede permanecer un ser humano, representados en variaciones que se pretenden explorar con la elaboración de este proyecto, por ejemplo en personas con discapacidad motora. (Fuente: UN/DICYT)