Brain Polyphony by ARTErias Urbanas

Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa .zZ.

TRABAJO FINAL DE MÁSTER Memoria del Proyecto Artístico TUTORAS Dra. Laura Baigorri Dra. Mara Dierssen

Universitat de Barcelona Facultad de Bellas Artes Máster Universitario en Producción e Investigación Artística Especialidad Arte y tecnología de la Imagen

Park de Recerca Biomèdica de Barcelona Centre de Regulació Genòmica

Laboratorio de Neurociencia

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a mis familias, con el inmenso cariño y en especial a mis padres por todo su amor y sacrificio…

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ÍNDICE ::6::

PRESENTACIÓN

::7::

PLANTEAMIENTO CONCEPTUAL

::11::

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO ::11:: Aclaraciones ::12:: Neurofeedback ::15:: Sonificación ::18:: Métodos ::21:: Procedimientos ::21:: ::22:: ::22:: ::23::

::25::

Análisis de las señales Transmisión Estructura Morfología

Validación ::25:: ::26:: ::26:: ::27::

Documentación Verificación Consideraciones Preliminares Reflexiones Personales

::29::

REFERENTES ARTÍSTICOS

::35::

ANEXOS ::35:: Imágenes ::37:: Creditos

::38::

BIBLIOGRAFIA

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… la conciencia y el psiquismo humano son expresiones y reflejos de una inteligencia cósmica que impregna la totalidad del universo y la existencia entera. No sólo somos animales altamente evolucionados que disponemos de computadores biológicos alojados en el interior del cráneo sino que también somos campos de conciencia ilimitados que trascendemos el tiempo, el espacio, la materia y la causalidad lineal. (Stanislav Grof, La Mente Holotrópica)

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PRESENTACIÓN Vivimos rodeados de significados, pero existen lenguajes ocultos en todo lo que percibimos, e incluso más allá. La obra es un viaje de introspección hasta comprender como los diferentes estímulos tanto externos como internos cambian las frecuencias de nuestros pensamientos. El proyecto consiste en octavar 1 estas frecuencias hasta traducirlas en un rango audible, permitiéndonos percibir una polifonía de sonidos que nuestros pensamientos producen, con el objetivo de establecer una forma de comunicación no verbal susceptible de ser cognosensible 2 entre más participantes.

1 Proceso musical para obtener la misma nota en una diferente altura tonal. 2 Que puede crear significado a través de las emociones sensoriales. 3 Aristóteles, Metafísica, A5, 958b 23, citado por Gerard Roma, 1997c:7 4 König, H.L., Unsichtbare Umwelt, Eigenverlag Herbert L. König, München, (1977)

5 La sonificación es la interpretación fiel de datos en sonido. Ofrece una forma 2 Que puede crear para complementaria significado la exploración a través de de las edatos. mociones Es stambién ensoriales. un proceso análogo de la

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PLANTEAMIENTO CONCEPTUAL Todo está en movimiento y nos envuelve en un universo de frecuencias, que nos recorren como si fueran olas de mar; se propagan, se expanden, se fusionan y crean formas en un espacio imperceptible por nuestros sentidos. Frecuencias que constantemente están en relación; creando un aura, el espíritu de todas las cosas que vibran unas con otras en consonancia.

Esta idea de que todo está en movimiento y en una consonancia con el universo remite desde los tiempos de los Pitagóricos a la música de las esferas, una teoría en la cual todos los planetas se encuentran alineados mediante proporciones matemáticas que crean un armonía celestial imperceptible. La teoría musical tiene su inicio con los pitagóricos, pero los conceptos de consonancia y armonía (sumfoniai, armonia) ya se utilizaban en la práctica desde mucho antes y en diferentes culturas. El logro de los pitagóricos fue la reducción de objetos cualitativos a cantidades a través de la plasmación matemática del sonido. Pero esta reducción se vuelve todavía más interesante en cuanto supone una materialidad (en este caso el sonido) y una espiritualidad (la interpretación matemática del mismo).

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Aristóteles en su Tratado del Cielo comenta: "Así que, tratándose del sol, la luna y las estrellas, y siendo tan grande su número y tamaño, y a la enorme velocidad a la que se mueven, es imposible que no produzcan un ruido de una intensidad extraordinaria. Sobre esta hipótesis y sobre la de que las velocidades de las estrellas, de acuerdo con sus distancias, se hallan entre sí las proporciones de las escalas musicales, firman que resulta armonioso el sonido de las estrellas en su sonido circular. Y como parecería ilógico que no oigamos tal sonido, afirman que la causa de ello es que tal sonido existe ya desde que nacemos, de suerte que no es discernible con respecto a su contrario, el silencio." 3 En el inexorable curso de la historia podemos observar como los componentes místico-religiosos se van separando de los científicos y asistimos al nacimiento de lo que se denomina ciencia moderna. Johannes Kepler, obsesionado con esta teoría, logra a través de una formula matemática y mediciones astronómicas interpretar como la tierra y los planetas sonarían en la orbita solar mediante el cálculo de la masa y su velocidad, de esta manera Kepler reconcilia en su Harmonia Mundi (1609) el concepto de armonía universal, sentando las bases para la formulación de las leyes generales de la gravitación universal de Newton; hasta la fecha los cálculos realizados por el matemático siguen siendo de admiración por su exactitud. Después de su muerte, sus seguidores y pupilos llevaron mucho más allá sus descubrimientos. "La música de las esferas es algo más que intuición poética. La dinámica del Sistema Solar, divisada en primer lugar por el genio matemático de Kepler, está directamente relacionada con las leyes de la armonía musical" (Plant).

3 Aristóteles, Metafísica, A5, 958b 23, citado por Gerard Roma, 1997c:7

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En 1952 Otto Schumann un científico alemán descubre que la tierra tiene un pulso, una frecuencia electromagnética que todo el tiempo está generándose, este pulso oscila entre los 7 a 10Hz y se encuentra entre la tierra y la capa que rodea nuestro planeta conocida como ionosfera esta fue observada por primera vez por Nikola Tesla y fue la base para los esquemas de transmisión de energía y comunicaciones inalámbricas. Para su sorpresa, otro científico alemán, Hans Berger, años atrás había inventado el primer electroencefalograma y había identificado las diferentes frecuencias que el cerebro genera en los diferentes estados de conciencia. Las ondas Alpha del cerebro humano, que corresponden al estado normal o despierto, oscilan en la misma frecuencia de la tierra. Cuando Schumann es notificado acerca de esta relación encarga a su doctorando Herbert L. König que realice una investigación para calcular exactamente esta frecuencia y sus rangos; los resultados de esta investigación son una publicación “El invisible medio ambiente” 4 en la cual pretende demostrar los efectos biológicos de los campos electromagnéticos siguiendo métodos que se mueven en la frontera de lo científico y lo pseudocientífico.

4 König, H.L., Unsichtbare Umwelt, Eigenverlag Herbert L. König, München, (1977)

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¿Existe entonces una relación entre la tierra y el ser humano?, ¿es posible que sea un sistema infinito de replicancia de estructuras de lo micro hasta lo macro? y si esta fuese así ¿las frecuencias serian un tipo de lenguaje básico de comunicación entre la materia y el ser, un posible lenguaje de las cosas? El presente trabajo es un acercamiento a esta proposición, no se pretende cubrir el espectro total, sino puntualizar en la sonificación 5 de las ondas cerebrales, la detección y su análisis, para darles una morfología capaz de ser comprensible, hacia un probable lenguaje de comunicación.

La sonificación es la interpretación fiel de datos en sonido. Ofrece una forma complementaria para la exploración de datos. Es también un proceso análogo de la visualización: la diferencia es que en este caso nos ocupamos de un proceso aural en lugar de interpretación de códigos visuales encriptados. El sonido tiene la capacidad de transmitir grandes cantidades de información; éste es el potencial para aumentar el ancho de banda de la interfaz sensorial humana. (http://lessnullvoid.cc/content/sonificacion/) 5

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DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO El siguiente proyecto de investigación artística es de carácter experimental participativo, abordado desde una investigación artística entre arte, ciencia y tecnología. Brain Polyphony es un trabajo en progreso que se realiza en colaboración a través de un convenio puntual con el Centro de Regulación Genómica de Barcelona-España, en el Laboratorio de la Doctora en Neurobiología Mara Dierssen. Actualmente el trabajo se encuentra en desarrollo y tiene un calendario de finalización en septiembre, debido a la implicación de varias partes que concierne al proyecto, detallada más adelante en el calendario de ejecución. La presente memoria contiene los últimos avances, las metodologías y los procesos a utilizar para lograr su objetivo.

ACLARACIONES Al estar inserto en un ambiente de trabajo de carácter científico -donde la investigación es un proceso de conocimiento y reflexión entre la causa y el efecto, dirigida hacia el bienestar del ser humano-, el proyecto contempla una parte social de gran importancia, como el hecho de trabajar con gente con discapacidades, además de colaborar en el desarrollo de una tecnología en crecimiento como son las Interfaces de CerebroComputadora 6 (BCI). En el campo artístico, la delimitación hacia la “sonificación” toma en cuestión el posicionamiento hacia el campo sonoro, no tratándose de una confrontación con un ocularcentrismo 7 , sino con el objetivo de aportar al desarrollo de nuevas practicas en el ambiente artístico como el de la Escultura Sonora e inferir dentro de un estudio fenomenológico acerca de la influencia de la 6 Pfurtscheller G, Flotzinger D, Kalcher J. Brain-‐computer Interface–a new communication device for handicapped persons. Journal of Microcomputer Applications 16: 293–299. (1993) 7 Pallasmaa Juhani, Los ojos de la Piel, Critica al Ocularcentrismo. 19-‐21. (2005)

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música y los sonidos en nuestro cuerpo y nuestras emociones, indagando en una teoría sobre una filosofía musical 8 que pudiese reconciliar tanto la razón como la emoción.

NEUROFEEDBACK El neurofeedback es un escenario que rápidamente se esta desarrollando con dispositivos de Brain Computer Interface (BCI) a través del análisis de las frecuencias generadas por el cerebro mediante un electroencefalograma (EEG) y traduciendo estas señales codificadas en diferentes acciones para interactuar y comunicarnos con el entorno 9 . Su implementación nos permitiría realizar acciones como: manipular objetos, manejar una silla de ruedas, jugar videojuegos o realizar tareas en el computador solo con los pensamientos 10 .

Emotiv EPOC, Headset

8 Casacuberta David, L´empatia del so: per una filosofía musical. En Resonancia, Noves fronteres de la ciencia, l´art i el pensament. (2009) 9 “devices that capture brain transmissions involved in a subject’s intention to act” : Schwartz, A., Cui, X., Weber, D., & Moran, D. (2006, October 5). Neuron, 52, 205-‐220. 10 Pre Lanzamiento de la nueva versión de EMOTIV INSIGHT a través de una campaña: http://www.kickstarter.com/projects/tanttle/emotiv-‐insight-‐optimize-‐your-‐brain-‐fitness-‐ and-‐per

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Uno de estos dispositivos BCI es el EMOTIV EPOC 11 , un casco con 14 sensores que permiten adquirir la actividad cerebral en simultaneo y en tiempo real. El Casco se utiliza en el siguiente proyecto gracias al apoyo de Bloom, Centre 3D i Tecnologies Emergents por el préstamo del equipo para realizar la siguiente investigación. El EMOTIV EPOC traduce la información de los sensores mediante un software desarrollado por la misma empresa en tres diferentes “suites”. *Expressiv, permite obtener la información de las diferentes expresiones del rostro y traducirlas en comandos, (guiño, levantar las cejas, sonreír, cerrar los ojos).

*Affectiv, obtiene la información de los estados emocionales como atención, aburrimiento y excitación instantánea o en largo plazo.

*Cognitiv, identifica patrones mentales mediante un entrenamiento pudiendo ser asignados a 6 movimientos direccionales y 6 movimientos rotacionales. Con la licencia de Developer o Research del emotiv epoc, es posible obtener los datos en alta calidad (RAW) de cada uno de los sensores, mediante el Test Bench, aplicación desarrollada para obtener un EEG en tiempo real. Las dos licencias nos permiten acceder al lenguaje de código para poder desarrollar propias aplicaciones 12 .

11 Emotiv Systems. Emotiv -‐ brain computer interface technology. Available 2014:

http://www.emotiv.com 12 Adelsen, M. Emotiv Experimenter: An experimentation and mind-‐reading application for the Emotiv EPOC. Master's thesis Princeton Computational Memory Lab. (2011). Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

Test Bench, Emotiv EPOC, Software

Durante la Revisión Bibliográfica realizada dentro del CRG 13 se puede apreciar en diferentes autores la dificultad en los entrenamientos en cuanto al uso de la Cognitiv Suite, el cual mediante un estimulo visual que es mover un cubo realiza una grabación de los patrones mentales asociados a una tarea. La dificultad de repetir un estado mental que es asignado a una acción; recae en la perdida de interés de muchas personas en el uso del dispositivo, por lo cual se necesitan horas de entrenamiento con el dispositivo 14 .

Neurofeedback, Esquema

13 Centro de Regulación Genómica, Laboratorio de Mara Dierssen 14 Julia M. Kester. Emotiv as an Alternative Input Device for the Physically Disabled, State

University of New York at Oswego. 2013 Matthew Lang. Investigating the Emotiv EPOC for cognitive control in limited training time. Department of Computer Science University of Canterbury. 2012 Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

Tomando en cuenta esta información, poder escuchar como suenan nuestros pensamientos podría de alguna manera facilitar este proceso de neurofeedback o entrenamiento, haciéndolo más amigable y comprensible al estado mental en el que nos encontramos, como también para poder reproducirlo, sin embargo es necesario tomar algunas consideraciones de proyectos e investigaciones anteriores en el campo de la Sonificación para comprender el alcance, las dificultades y las posibilidades.

SONIFICACIÓN La sonificación en neurociencia es un método que nos permite explorar los datos del electroencefalograma EEG y traducirlos en sonido. Existen diversos métodos para convertir estos datos en frecuencias audibles, muchos de estos se desprenden de formulas matemáticas, que realizan una conversión hacia frecuencia, tiempo, y altura 15 . Su rango de aplicación se encuentra en desarrollo en áreas desde la diagnosis, la terapia, musicalización, hasta el lenguaje, todas ellas complementarias entre sí. La audiorepresentación de las EEG ayudan a comprender la compleja estructura del cerebro y su funcionamiento durante tareas cognitivas que ayudan a establecer parámetros 16 , los mismos que permiten la interacción Brain Computer Interface.

Electroencefalografia. 1934

15 Aniruddh D. Patel, Music, Language and the Brain. Oxford University Press, (2008) 16 F. Vialatte, J. Dauwels, T. Musha, A. Cichocki. Audio representations of multi-channel EEG: a new tool for diagnosis of brain disorders. Am J Neurodegener. (2012)

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Poder oír nuestros pensamientos más escondidos es un sueño que se persigue desde hace mucho tiempo en la electroencefalografía. En 1934 el Dr. Bryan Matthews y el Profesor E. Adrian realizan la primera sonificación mediante la amplificación de la señal en micro voltios que visualizaban en un osciloscopio, The Berger Rhythm 17 . Posteriormente, en 1965, y desde la perspectiva de composición musical, Alvin Lucier realiza Music for solo performer 18 . Años más tarde, en 1977, David Rosenboom realiza On Becoming Invisible 19 , donde improvisa durante su presentación con un teclado sensitivo y sus frecuencias cerebrales capturadas en tiempo real. De la misma manera la Tribute to John Cage, es Cage experimentando mientras Alvin Lucier le de Cage: 4’33”.

obra de Nam June Paik de 1976, un video en el que se muestra a un dispositivo de biofeedback explica la importancia de la pieza

Music For Solo Performer, Alvin Lucier. 1965

17 E.D. Adrian and B.H.C. Matthews. The Berger rhythm: potential changes from the occipital

lobes in man, Physiological Laboratory, Cambridge. Brain (1934) 18 Rosenboom D, Biofeedback and the arts. Results of Early experiments. Vancouver: Aesthetic Research Centre of Canada. (1976) 19 Rosenboom D, The Qualities of Change: ‘On Being Invisible’: Steps Towards Transitional Topologies of Musical Forms. Collected Articles 1968-‐1982. (1984) Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

On Being Invisible, David Rosenboom. 1977

Tribute to John Cage, Nam June Paik. 1976

El desarrollo de las obras consecuentes se encuentra en el incremento de técnicas de biofeedback como posibilidad de un giro teórico de los situacionistas a experimentar desde la perspectiva de involucrarse en el mundo, el termino self-expermentation 20 , que trata una dimensión nueva de experimentación desde lo personal, hacia una introspección de característica fenomenológica.

20 Richard Doyle, “LSDNA: Consciousness Expansion and the Emergence of Biotechnology”. Data Made Flesh: Information and Human Body. (2003)

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Con el desarrollo de la electrónica y la popularización de la música generada por computadora (DSP) 21 en los 90’s hasta la actualidad se abren nuevas posibilidades con las interfaces cerebro computadora (BCI) (consultar en el apartado de Referentes Artísticos de la memoria).

MÉTODOS

En la actualidad, existen diferentes métodos de sonificación que pueden ser clasificados en dos áreas que tienen diferencias significativas, según el método utilizado, hacia una traducción o una interpretación de estas señales en sonidos.

21 siglas de Digital Signal Process DSP, en los sistemas informáticos para generación de sonido por computadora.

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La mayoría de las interfaces musicales creadas en las tres ultimas décadas utilizan el método EEG>MIDI, que normaliza las señales del cerebro en un rango de 0 a 1 mediante una serie de procesos que varían según los diferentes autores, aplicaciones o intensiones 22 , y las interpreta en un protocolo MIDI de música. Los diferentes parámetros pueden modificar el volumen, la tonalidad, el tiempo, o la intensidad. Asimismo, mediante formulas matemáticas o análisis de señal con las transformaciones de Fourier es posible relacionar frecuencias según los estados de conciencia, ya también asignar parámetros a notas musicales en formato MIDI 23 . La mayoría de estos dispositivos utilizan esta información como triggers o disparadores, que al detectar una señal dentro de un umbral activan o desactivan una secuencia u orden musical. Uno de los últimos proyectos en donde se puede observar la dimensión y el alcance es el desarrollado por Emotiv, MindTunes 24 . Este trabaja con la información disponible de las diferentes suites del Emotiv y se convierte en un dispositivo capaz de generar música con la ayuda de un músico (dj) que se encarga de mezclar y dar una forma musical a los patrones de reconocimiento del Emotiv. De la misma manera, The Mind Enssamble 25 controla los diferentes parámetros para ser asignado a diferentes efectos o estados musicales. Más próximo a una sonificación y su audio representación de las ondas cerebrales, los métodos anteriores (utilizando el protocolo MIDI) se encuentran enfocados en una musicalización de las EEG, No obstante, utilizando todos los recursos de los sistemas para tener un optimo resultado en cuestión de neurofeedback permite que su rango de aplicabilidad este dentro de ordenes terapéuticos, como recreacionales e incluso profesionales 26 .

22 Reck Miranda Eduardo, Brain-‐Computer music interface for composition and performance. University of Plymouth (ICCMR). (2006). 23 Trevisan A, Jones L. A low-‐end device to convert EEG waves to music. Audio Engineering Society (2010) 24 Documentación Mindtunes.: https://www.youtube.com/watch?v=PgfxKZiSCDQ 25 Pagina web The Mind Ensemble: http://www.themindensemble.com/ 26 Wu D, Li C-‐Y, Yao D-‐Z. Scale-‐Free Music of the Brain. PLoS ONE 4(6): e5915. doi:10.1371/journal.pone.0005915 (2009)

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El método de traducción de las EEG es utilizado en el campo del diagnostico y terapia dentro de la medicina en desordenes mentales como el Autismo, Epilepsia y Alzheimer entre otros. En este caso la finalidad es poder escuchar una traducción fiel de las frecuencias del cerebro para ser analizadas, comprender y detectar anormalidades en el funcionamiento del cerebro 27 . Todo ello es comparable a la prueba de sonificación del ritmo cardiaco para detectar arritmias o enfermedades del corazón. Este método no descarta la utilización de un protocolo MIDI, sin embargo, funciona mediante un método de amplificación de las ondas cerebrales, conservando la información primaria y convirtiéndola en sonido o vibraciones en el rango audible. Uno de los problemas comunes en esta técnica es la eliminación del ruido de señal, la dificultad de comprensión e identificar las señales, dependiendo de la cantidad de electrodos y la forma de cómo son representadas en audio todas estas señales. Una de las soluciones para esta representación de las señales es la espacialización del sonido, técnica que permitiría detectar la fuente de cada una de las señales según el posicionamiento del electrodo, así como poder diferenciar y escuchar las diferentes señales en su conjunto. Esto es de gran utilidad puesto que para el estudio de las redes y conexiones en diferente estados cognitivos es necesario poder estudiar que partes del cerebro se relacionan cuando una tarea es asignada. 27 Trevisan AA, Cavallari P, Attard F. A Portable Sonified Neurofeedback Therapy for Autism Spectrum Disorder Patients-An Initial Evaluation. Trevisan Neurological Disorders (2013) Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

PROCEDIMIENTOS Con lo anterior expuesto se plantea la siguiente guía de procedimientos:

Análisis de las señales Las frecuencias que emiten el cerebro dependiendo del estado de conciencia varían en un rango de 0 a 60Hz. Estas frecuencias son una conversión microvoltaica (mV) a frecuencias expresadas en Hertz, las cuales se encuentran fuera del rango audible por no tener la intensidad o amplitud dentro de la percepción del oído humano, por lo cual no somos capaces de escuchar. Existen diferentes métodos y conversiones matemáticas para poder determinar la altura, el tono y la amplitud de cada una de las señales 28 , para la siguiente experimentación utilizaremos el método musical de octavación propuesto por los pitagóricos como parte fundamental de la armonía de los sonidos y por su simpleza a la hora de traducción respecto a la frecuencia dominante. De esta manera al obtener el dato numérico de cada sensor se seguirán dos pasos para determinar el rango o octava en la que la señal será representada en la salida de audio de cada sensor: El primer paso es identificar el Rango de la Frecuencia del Sensor (RFS) en deltha, theta, alpha. beta o gamma y asignarle una escala tonal representada por un numero que será el exponente en la formula matemática. (imagen de la escala y representación)

28 Aniruddh D. Patel, Music, Language and the Brain. Oxford University Press, (2008) Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

El segundo paso es realizar la operaciĂłn matemĂĄtica de cada una de las seĂąales de los sensores: đ?&#x2018;ş(đ?&#x2019;?) = đ?&#x2019;&#x2021;(đ?&#x2019;?) Â đ?&#x2019;&#x2122; Â đ?&#x;?(đ?&#x2019;&#x201C;) Donde: â&#x20AC;&#x153;đ?&#x2018;şâ&#x20AC;? es la seĂąal del ( đ?&#x2019;?) nĂşmero del sensor, que es igual a la (đ?&#x2019;&#x2021;) frecuencia del ( đ?&#x2019;?) sensor, multiplicada por 2 que es elevado al (đ?&#x2019;&#x201C;) rango de la frecuencia identificada en el primer paso correspondiente a la escala tonal.

TransmisiĂłn Los dos primeros pasos tienen que ser implementados en un programa utilizando la licencia Developer del Emotiv EPOC para tener acceso a los datos EEG en alta resoluciĂłn (RAW), para luego enviar los datos numĂŠricos de cada una de las seĂąales đ?&#x2018;ş(đ?&#x2019;?) Â mediante un protocolo de comunicaciĂłn TCP de computadora a computadora 29 . Con este protocolo TCP es posible asignar una salida de audio para cada SeĂąal y realizar la sonificaciĂłn de cada uno de los sensores, utilizando un programa como Pure-Data de software libre para la sonificaciĂłn de los datos.

Estructura Al obtener las seĂąales de cada sensor tenemos â&#x20AC;&#x153;tonosâ&#x20AC;? que son la traducciĂłn de cĂłmo nuestro cerebro funciona para ser comprensible y que denoten significado necesitan de una forma sonora, para esto es necesario modelar cada una de las seĂąales. La primera acciĂłn es entender de donde proviene la fuente de cada una de las seĂąales, para esto necesitamos crear un espacio sonoro en el cual asignar a cada seĂąal una posiciĂłn dentro del espacio que sea consecuente con la ubicaciĂłn del sensor en el cerebro y al hemisferio de donde proviene 30 . Esta tĂŠcnica es posible gracias a diferentes softwares disponibles en la red muchos de ellos con licencia GPL (General Public License), Spatial Audio ubicado en Rostock, Alemania desarrollĂł un software SoundScape Render 31 por el cual se puede realizar esta tarea. Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â Â 29 Â Emotiv, Â software Â development Â kit, Â User Â manual Â for Â release Â 1.0.0.3. Â 30 Â Schmele Â T. Â Gomez Â I. Â Exploring Â 3D Â audio Â for Â brain Â sonification, Â International Â Conference Â in Â auditory Â display. Â Atlanta Â (2012) Â 31 Â http://spatialaudio.net/ssr/ Â

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De esta manera, es posible analizar como suenan nuestros pensamientos y ser representados en un espacio sonoro que nos permite identificar los tonos y su origen en nuestro cerebro.

Morfología La posibilidad de generar significado con cada una de estas señales es un proceso que requiere de un modelado de cada una de ellas, es decir asignar efectos que sean correlativos a los estados de conciencia. Esto se puede lograr utilizando la información sobre los estados de conciencia que el Emotiv proporciona mediante las FFT´s (Fast Fourier Transform) 32 de cada una de las señales que indican el porcentaje predominante de las ondas cerebrales, esta información también esta disponible en la versión Developer del Emotiv, la cual puede ser establecida como un controlador MIDI que maneje los rangos de efectos para cada señal correspondientes al estado de conciencia 33 . El modelado de una señal es equivalente a procesos de adición y sustracción en la escultura, a lo que se denomina Escultura Sonora. Estas son técnicas que permiten que el tono adquiera un cuerpo, una morfología sonora determinada, que posibilita tener un acercamiento de carácter psicológico a un resultado deseado 34 . Esta es tal vez la parte más importante del trabajo, la cual se tiene que apoyar en estudios de psicomusicología, la sinestesia y la fenomenología; unos estudios que pueden llegar a ser subjetivos, pero cuya potencialidad en la realización puede permitir de dotar de significado a los sonidos que produce nuestro cerebro con el objetivo de establecer un lenguaje básico que pueda representar esta inmersión en nosotros mismos. El sonido y las emociones esta interconectados de una manera sensorial cognitiva 35 . Este sonido al convertirse en música por una serie de planteamientos de orden canónico evolutivo natural, nos conecta con nuestras emociones más 32 Emotiv, Software development kit, User manual for release 1.0.0.3. (2008) 33 Mealla, S. Väljamäe, A. Bosi, M. and Jordà, S. Let me listen to your brain. Physiology-‐based

Interaction in collaborative music composition. SPECS laboratory (2011) 34 Miller P. D., La ciencia del ritmo. Alpha Decay (2004) 35 Dierssen M. Melodies Neuronals. Noves fronteres de la ciencia, l´art i el pensament. en Resonancia (2009) Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

profundas, pudiendo suscitar sentimientos, recuerdos o crear nuevos mundos inexplorados, el espectro acústico nos puede envolver y trasladar a otros terrenos donde cuerpo, mente, razón y emoción están a un mismo nivel de profundización 36 . Todos nuestros sentidos son una especialización de la piel y esta es capaz de percibir vibraciones especificas 37 ; ciertos tipos de sonidos nos afectan dependiendo la fisiología de nuestro cuerpo, así, el sonido no solo es percibido por el oído sino por todo el cuerpo. Lo interesante de esta relación es que el sonido puede afectar e influir en regiones del cuerpo especificas, parte de un estudio fisionómico de la musicoterapia 38 , pero también desde un estudio neurobiológico de cómo sonidos puede producir ciertas alteraciones e influir en el cuerpo produciendo diferente tipo de hormonas en el sistema límbico, el cual esta relacionado con la memoria, la atención, los instintos sexuales, que influyen en la personalidad y la conducta 39 , hasta una eficacia simbólica 40 de carácter chamánico donde la música o los cantos permiten entrar en un estado de trance o conciencia somática. El sonido también puede influir en nuestro cerebro, así la Música Binaural, funciona a partir de cierto rango de frecuencias que están en relación con lo anteriormente expuesto sobre el cuerpo y condicionan a un estado de meditación equivalente a los mantras u otros rituales que influyen en el estado de percepción y conciencia. Las características del sonido es un nuevo espacio de investigación desde diferente puntos de interés, es un terreno en desarrollo y que cada día cobra vigencia e importancia.

36 Casacuberta D. La empatía del Sonido, por una filosofía musical. Noves fronteres de la

ciencia, l´art i el pensament. en Resonancia (2009) 37 Brown noise, frecuencia que influye en el recto produciendo ganas de ir al baño. Schaffer R. M. The new sound scape. Melos (1969) 38 caso de los singing bowls de Nepal, y el tratamiento mediante vibraciones y sonido. Kistemaker J. Iniciación al sonido y crecimiento personal. Casa del Tibet (2013) 39 Dierssen M. La Música Limbica, Melodies Neuronals. Noves fronteres de la ciencia, l´art i el pensament. en Resonancia (2009) 40 Renshaw J. A eficácia simbólica revisitada, Cantos de cura Ayoreo. Revista de antropología Sao Paulo Nº49 (2006) Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

VALIDACIÓN

El siguiente trabajo de experimentación tiene que ser validado mediante pruebas y resultados que cumplan con el objetivo final, que en este sentido seria proporcionar una herramienta de comunicación alternativa en base a las frecuencias que nuestro cerebro produce y las emociones, mismo que nos permitirá realizar los ajustes, correcciones y el mejoramiento de los dispositivos BCI y proporcionar información acerca de cómo funciona nuestro cerebro para fines terapéuticos, de diagnosis o comprensión de la estructura y de cómo reacciona el cerebro a diferentes estímulos.

Documentación Durante el proceso de entrenamiento, uno de los recursos utilizados es la documentación como parte de seguimiento del proceso y verificación de los logros obtenidos. En este momento estamos trabajando con Marc Guardia, un joven de 28 años con fuertes inclinaciones hacia la música, que sufre una enfermedad congénita que le impide movilizarse y poder hablar. Marc tuvo un trabajo previo de entrenamiento con el EMOTIV Epoc durante el verano del 2013 a cargo del CRG. Los resultados obtenidos están documentados en el video que acompaña la siguiente memoria, en el cual se utiliza un software libre SubConch 41 para el control de la tonalidad sonora mediante parámetros emocionales. Estos tienen un proceso terapéutico por un lado, y de mejoramiento del uso de los dispositivos a través de ensayos acompañados con instrumentos musicales. Marc controla los cambios de tonos mediante una serie de datos que su cerebro emite y con cada sesión controla cada vez mejor el software y el 41 Pagina web The SubConch Project: http://www.subconch.net

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dispositivo. Estos entrenamientos nos permitirán identificar patrones con los cuales constatar, analizar, modificar e implementar en las posteriores pruebas, durante los pasos de estructuración y morfología de los procedimientos.

Verificación El paso siguiente es realizar la sonificación a 7 personas con diferentes características y patologías, las cuales serán seleccionadas por parte del Laboratorio del CRG. Se realizarán tres experimentos por persona: uno mediante estímulos externos a través de música que sea previamente seleccionada; en este caso la persona no escuchará la sonificación de su cerebro solo se realizará una grabación de la sonificación mientras escucha la música. En el segundo experimento las personas escucharán su primera sonificación mientras se graba una segunda sonificación de este proceso. El tercer experimento trata de que las personas vuelvan a escuchar la música seleccionada pero esta vez también puedan escuchar su propia sonificación en tiempo real. Los tres experimentos de cada persona son documentados en simultaneo en audio y video para obtener las respuestas visuales de su comportamiento. El siguiente paso es analizar la información obtenida y compararla para identificar patrones de comportamiento del cerebro mediante el sonido y con el apoyo de diferentes especialistas dentro del CRG para poder identificar el grado de usabilidad del dispositivo y si supone una herramienta para el ámbito científico dentro de un periodo de prueba y comparación.

Consideraciones preliminares Lo descrito anteriormente esta en proceso de ejecución, sin embargo todas las fases descritas en los procedimientos son posibles, como se puede verificar en la parte de bibliografía y de los referentes artísticos, puesto que en proyectos anteriores se verifica su factibilidad. En la actualidad, estamos solucionando el tema de transmisión de los datos de las señales para el cual necesitamos el apoyo de un ingeniero en sistemas. La posibilidad de poder escuchar como suenan las diferentes regiones de nuestro cerebro en tiempo real e indentificar mediante la espacialización sonora la procedencia de cada sonido, será un primer logro en especial para el sector de diagnóstico en el campo de la Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

neurociencia, pues con este método se podrían identificar patrones de cómo nuestro cerebro funciona e interrelaciona. Conocer a Marc Guardia significó sobrepasar una frontera no sólo de la funcionalidad y estética del resultado de escuchar nuestros pensamientos, sino que abre el espectro a un posible lenguaje de comunicación que se nutra de esas señales y las transforme con efectos en base a la identificación de emociones 42 que denoten un significado a ese sonido. A partir de aquí es posible que se llegue a un entendimiento acerca de un lenguaje que sea de carácter emocional y sensorial, que denomino lo cognosensible. Para ello es necesario expandir el campo de investigación presente hacia una relación fisiológica del sonido con el cuerpo con el objetivo de determinar como el sonido puede influenciarnos, por lo cual preparo la Tesina del trabajo Final de Máster en el cual expando esta posibilidad y donde me interesaría desarrollar en un estudio doctoral.

Reflexiones Personales Coincido en que la conciencia es algo más que un subproducto accidental de los procesos neurofisiológicos y bioquímicos que tienen lugar en el cerebro humano. Mi interés se centra en aquello que no podemos percibir en nuestro estado de conciencia normal pues nuestro cerebro procesa una cantidad de información que supera nuestra conciencia temporal y espacial. Otro factor interesante es que el cerebro es capaz de crear o denotar significado a las cosas mediante su comprensión e incluso traspasando este, todo nuestro sistema neurocelular vive prediciendo el futuro. Estos datos están siendo estudiados y es un campo en donde la ciencia y la pseudociencia comparten un limite tan delgado como es el de la especulación, el cual permite permeabilizar los ambientes y entrar en otros campos de entendimiento, donde lo racional se encuentra con lo emocional. Entonces; fuera de los rangos de conciencia normal aquellos que Stanislav denomida los estados no ordinarios

42 El Emotiv EPOC cuenta con una ‘suite’ diseñada para la identificación de patrones emocionales, Affectiv Suite.

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de conciencia 43 , tenemos un acceso hacia algo superior un flujo de energía que nos conecta con todo lo existente. Las diferentes practicas rituales ancestrales y contemporáneas de los diferentes pueblos encuentran en estos estados una fuente de conocimiento que sobrepasa nuestro entendimiento 44 , y que es normado y diagnosticado como una anomalía por la medicina moderna. Sin embargo, ¿estaríamos conectados con un todo, que constantemente se transforma? ¿que cambia de un estado a otro para convertirse en un ciclo sin fin, por lo cual tendríamos integrado en nuestro sistema la memoria universal?. Puede que muchas preguntas se abran en vez de acaecer respuestas. Precisamente esto es lo que me motiva a continuar investigando y reformulando mis pensamientos. *One step beyond myself…

43 Grof Stanislav, La mente Holotrópica, El desafío al universo Newtoniano. Kairos (1992) 44 Strauss L. La Eficacia simbólica, Articulo (1949)

* Título provisional para la obra a presentar después de la realización del proyecto Brain Polyphony, en el cual indago en esas experiencias -‐no ordinarias de conciencia-‐, en la posibilidad de estar un paso más allá de mi conciencia hacia otra forma de percibir y comprender las cosas en donde la intuición, la improvisación y la emoción confluyen, perceptibilizandolas a través de la sonificación de mi mente. Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

REFERENTES ARTÍSTICOS Kephoise:: André Rangel, Anne-Kathrin Siegel http://3kta.net/3kephoise.php

Experimento para la visualización y sonorización de las fluctuaciones de tensión en la corteza cerebral. Es una aplicación experimental desarrollada en entorno de programación MaxMSP. Los sistemas de partículas y generadores de ruido modulados por osciladores estaban controlados por la actividad eléctrica del cerebro digitalizados por Emotiv EPOC.

Tänzer / Dancer:: Nikolas Schmid-Pfähler http://www.nachtproduktion.de/taenzer/

Dancer es una visualización interactiva de la música. A través de una máquina de EEG interpreta a los "bailarines" según el estado de ánimo del espectador y los muestra a su manera de forma randomica.

The Static Organ:: Kiel Long http://kiellong.net/the-static-organ/the-static-organ/

Las piezas están hechas a partir de datos de neurofeedback que se recoge a partir de mediciones de frecuencia de ondas cerebrales (la lectura de la frecuencia eléctrica producida a partir de las funciones del cerebro). La información de la frecuencia de las ondas cerebrales se registra y se mide, entonces se utiliza para generar o controlar interfaces de respuesta estéticamente enfocadas. Toda la información dada a las que el usuario guarda proporción con el ejemplo lecturas cuanto mayor sea la frecuencia mayor será el tono del sonido y más complejo lo visual.

Unstable Empathy v0.9:: Mattia Casalegno y Enzo Varriale. (2012) http://www.mattiacasalegno.net/unstable-empathy/#1

(La inestable empatía), es una experiencia de colaboración en el que los significados de la cooperación, el enredo y la conciencia son percibidos directamente a nivel fisiológico. Es un Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

ambiente íntimo re-mediada en tiempo real por la actividad de la mente de los dos jugadores que están constantemente obligados a negociar su estado enfático.

Staalhemel:: Christoph De Boeck. http://www.staalhemel.com

Staalhemel (cielo de acero) es una instalación interactiva con 80 segmentos de acero suspendidos sobre la cabeza del visitante mientras camina por el espacio. Martillos diminutos aprovechan los patrones rítmicos de las placas de acero, activadas por las ondas cerebrales del visitante que lleva un EEG portátil escáner. Este entorno de alta respuesta confronta al espectador con una representación acústica de las actividades eléctricas del cerebro que gobiernan su ser en ese mismo momento.

INsideOUT:: Claudia Robles. http://icemserv.folkwanghochschule.de/~robles/html/english/works_e_html_folder/insideout_e. html

“Este trabajo se trata de la materialización de los pensamientos del artista intérprete o ejecutante y sentimientos en el escenario. En el ejercicio, la imaginación se convierte espacial. El escenario es un lugar para la aparición de lo invisible”. C.R.

BIOS - Bidirectional Input/Output System:: Thomas Tirel, Sven Hahne, Jaanis Garancs y Norman Muller. http://bios.x-i.net/info/index.html

Este proyecto muestra un aparato hecho a la medida, que consiste en un casco con 16 electrodos (sensores) que se vinculan con la cabeza del espectador, HMD (pantalla montada en cabeza), dispositivo de EEG y un ordenador. El HMD muestra imágenes que se sintetizan a partir de los impulsos, generados a partir de la reacción del cerebro del espectador con las imágenes que se muestra un momento antes - creando así un bucle de retroalimentación.

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Interactive Brain:: Thilo Hinterberger. http://www.interactivebrain.de

La interacción directa con el cerebro, también llamada neurofeedback, es posible gracias a la transformación de datos en tiempo real y la presentación de las señales cerebrales. La vitalidad de nuestro cuerpo está influenciado principalmente por proporcionar la actividad de los diferentes procesos rítmicos que se suelen jugar inconscientemente en nosotros, las principales fuentes de estos ritmos de vida diferidos son el corazón y el cerebro.

Braindrops:: Horst Prehn y Werner Cee. http://www.ohnesorg.org/art/foro/braindro.htm

Braindrops' es un espectáculo interactivo, audiovisual entre el arte y la ciencia. Una interfaz psico-física hace que los cambios en la condición del destinatario sean inmediatamente visible y audible. Lo subjetivo se hace objetivo en forma de auto-descubrimiento en la forma de imágenes y sonidos.

Brain TV:: Richard Kriesche. http://90.146.8.18/de/archiv_files/19891/1989_134.pdf

El auto-retrato del artista es controlado por sus propias ondas cerebrales que modifican patrones en la representación de la imagen.

Wave UFO:: By Mariko Mori. http://www.medienkunstnetz.de/werke/wave-ufo/

La instalación consiste en un modelo de OVNI en el que tres personas permanecen durante siete minutos dentro, y están equipados con cascos cerebrales. Las ondas cerebrales se visualizan en el techo de la sala redonda y recuerdan corrientes orgásmicas-cósmicas y la mala vida en forma de organismos unicelulares, virus, etc La disposición simbólicamente organizada es un tipo de lectura de los participantes inmersos en una las corrientes oceánicas. (Yvonne Volkart)

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Brain Wave Chick:: Paras Kaul. http://hyperspacetechnology.com/club/wpcontent/themes/suffusion/bwcNew.php

Es un concierto con las ondas cerebrales una colaboración de Mark Applebaum y Paras Kaul. El entorno neuronal creado para las actuaciones cuenta con esculturas sonoras, diseñados e interpretados por una animación digital de Applebaum y 3D diseñada por Kaul. Las Animaciones utilizan el color y el simbolismo para representar una variedad de estados mentales que son imitados por conmutación de ondas cerebrales entre los dominios de frecuencia que van desde la beta alta, baja beta, alfa, theta y delta.

Terrain 01:: Ulrike Gabriel. http://www.medienkunstnetz.de/werke/terrain/

La instalación interactiva esta compuesta por vehículos cibernéticos, los cuales tienen “vida” gracias a la intensidad de luz q se proyecta sobre la colonia de robots, mientras un sensor de actividad cerebral es colocado en una aprticipante el cual controla la intensidad de la luz proyectada, mientra mas intensa y errática sea la actividad cerebral del participante menos luz llega a los robots y mas apático es el comportamiento de la colonia.

White Lives on Speakers:: Yoshimasa Kato. http://www.wlos.jp/about.html

El tema de nuestro trabajo es una escultura hecha a través del sonido. El método de esta obra es un líquido blanco que salta en un altavoz. Este líquido es almidón de patata disuelto en agua. Un fenómeno dilantancy es observable cuando la mezcla de la startch de patata en cantidades iguales de agua. Cuando se estimula, el almidón disuelto se convierte en sólido, sin embargo, vuelve a líquido cuando se detiene la estimulación. Es este fenómeno es el que utilizamos en nuestro trabajo. Una gran cantidad de formas se puede observar a través de la estimulación del almidón. Esta pieza tiene dos modos de excitación: uno es con una

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frecuencia constante aplicada en el sonido. El segundo es el uso de los cambios de frecuencias de las ondas cerebrales de los espectadores, especialmente interactiva al usar ondas alfa y beta. En cierto modo, nuestro trabajo está influenciado por la idea de las ondas cerebrales moduladas en SOLARIS de Tarkovski. El espectador puede ver los cambios en forma de sus propias ondas cerebrales. Además, tocar la escultura puede ser parte de la interacción. Esta es una nueva forma de experimentar las propias ondas cerebrales.

Orchisoid:: Masaki Fujihata y Yuji Dogane. http://www.fujihata.jp/orchisoid01/

Un robot experimental para las orquídeas móviles. Fujihata y Dogane utilizan un dispositivo de EEG de medición para utilizarlo con una planta de orquídea. Con humor, los artistas escudriñan los métodos y las declaraciones de los fisiólogos del cerebro. Las curvas de medición de las plantas se parecen a las grabaciones de un electroencefalograma humano. Después de las interpretaciones frecuentes de las EEG de las orquídeas, se deduce que las plantas pueden pensar. En virtud de sus pensamientos es que pueden moverse.

Brainwaves and Plants:: Miya Masaoka.

http://www.miyamasaoka.com/interdisciplinary/brainwaves_ plants/pieces_for_plants.html En esta pieza Masaoka, traduce las respuestas en tiempo real de una planta en su entorno físico hacia sonido. Electrodos altamente sensibles están asociadas a las hojas de la planta. Movimientos marcados por un "jugador de la planta" humano estimulan las respuestas fisiológicas de la planta que son monitoreados a través de los electrodos y análisis de la onda de biorretroalimentación del “jugador”. Tanto la proximidad, el tacto y la interacción con la planta se expresa en el sonido a través de MIDI y un sintetizador. Durante la pieza, la planta se lleva a una serie de estados físicos / psicológicos, de la calma a la agitación con la Brain Polyphony Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

participación del jugador quien tiene un equipo de interacción cerebro computadora.

The Interactive Brainwave Drawing Game. Sobell. http://www.cat.nyu.edu/parkbench/brainwaveDrawing.html

Los participantes se sientan de lado a lado frente a un monitor, cada uno con un cable con sensores EEG en el cuero cabelludo. En el monitor se ve la imagen en tiempo real que refleja la salida correlacionada de su actividad de ondas cerebrales después de que ha pasado a través de un ordenador (originalmente el PDP 11, más recientemente el Macintosh.) Esta imagen se superpone a su imagen de vídeo (una cámara encima del monitor) A través de una amplia participación pública. Sobell fue capaz de demostrar que los participantes son capaces de influir en las ondas cerebrales de una otra manera no verbal.

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ANEXOS IMÁGENES DEL PROYECTO. Equipos: Emotiv EPOC

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DesConcierto Actividad organizada durante la Semana del Cerebro 2014 en Barcelona, en donde Mark Guardia hizo su primera presentaci贸n en vivo utilizando un primer prototipo controlado por sus emociones las siguientes im谩genes se encuentran dentro del video documental adjunto a la memoria y disponibles en https://vimeo.com/93592216

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CRÉDITOS O FICHA TÉCNICA. Autoría:

Oscar Octavio Soza Figueroa (.zZ.)

Colaboración:

Mark Guardia Mireia Guardia

Tutoras:

Universidad de Barcelona Dra. Laura Baigorri Centro de Regulación Genómica Dra. Mara Dierssen Sotos

Asesoría en Neurofisiología: Dr. Marcos Quevedo Díaz Dr. Thomas Gener

Apoyos:

Bloom, Centre 3D y tecnologías emergentes Richard Hebert Taller d´Imatge Dr. Carles Ameller Imarte - Metamétodos Dra. Alicia Vela

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Recursos Web o Software The SubConch Project: http://www.subconch.net o Espacialización sonora: http://spatialaudio.net/ssr/ o Video del proyecto Mind Tunes: https://www.youtube.com/watch?v=PgfxKZiSCDQ o Pagina web del proyecto The Mind Ensemble: http://www.themindensemble.com/ o Pagina del desarrollador Emotiv Systems. Emotiv - brain computer interface technology: http://www.emotiv.com o Sonificación: http://lessnullvoid.cc/content/sonificacion/ o Web de Diebner H. Biofeedback Methods in Art and Science. Perfeormative: http://diebner.de/htmldocs/biofeedback_en.html

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Brain Polyphony 2014

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