Thorsten O. Zander

Thorsten O. Zander (nacido en 1975 en Lüdenscheid, Alemania) es un científico alemán que introdujo el concepto de interfaz cerebro-computadora pasiva . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Cofundó Zander Labs, ^{[ 3 ]} una empresa germano-holandesa en el campo de la interfaz cerebro-computadora pasiva (pBCI) y la tecnología neuroadaptativa (NAT).

Zander estudió en la Universidad de Münster desde 1998 hasta 2004, donde se graduó en matemáticas, especializándose en lógica matemática .

Durante sus estudios, trabajó en la oficina de la universidad que brinda apoyo a usuarios con discapacidad visual y en el Instituto Fraunhofer First de Berlín.

En 2011, obtuvo su doctorado ^{[ 4 ]} de la cátedra de Sistemas Hombre-Máquina en la Universidad Técnica de Berlín , bajo la supervisión del Prof. Dr.-Ing. Matthias Roetting y el Dr. Scott Makeig (Director del SCCN en la UCSD).

Durante sus estudios en la Universidad de Münster, Zander comenzó a trabajar en conceptos relacionados con la inteligencia humana y artificial. Su labor en el campo de las interfaces cerebro-computadora (BCI) se inició durante su colaboración con el Instituto Fraunhofer First, donde participó en investigaciones relacionadas con aplicaciones destinadas a permitir que las personas con discapacidad se comuniquen con el mundo exterior.

Posteriormente, obtuvo su doctorado en la Universidad Técnica de Berlín ^{[ 5 ]} y fundó un grupo de trabajo llamado "Team PhyPA" (Parámetros Fisiológicos para la Adaptación de Sistemas Hombre-Máquina), que aún sigue activo. En 2008, junto con este grupo, desarrolló el concepto de interfaces cerebro-computadora pasivas (pBCI), que se refiere al uso de BCI para mejorar la interacción persona-computadora mediante la evaluación de información sobre el estado del usuario. ^{[ 6 ]}

Este enfoque difiere de las interfaces cerebro-computadora (BCI) tradicionales, ya que no implica comandos explícitos y, por lo tanto, no requiere ningún esfuerzo adicional por parte del usuario. Gracias a su trabajo en BCI pasivas, Zander obtuvo reconocimiento internacional en la comunidad científica y en los medios de comunicación. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Fundó el grupo Comunidad para la Investigación de Interferencias Cerebro-Computadora Pasivas ^{[ 9 ]} , que posteriormente se transformó en la Sociedad para la Tecnología Neuroadaptativa, la cual Zander codirige con el Prof. Dr. Stephen Fairclough. Organizó una serie de conferencias sobre el tema de las Tecnologías Neuroadaptativas que recibieron gran atención internacional.

Colaboró ​​en investigaciones fuera de Alemania, como la asociación con el Centro Swartz para el Departamento de Neurociencia Computacional y el Departamento de Ciencias Cognitivas en San Diego, EE. UU. Junto con el Instituto Leibniz para los Medios de Conocimiento, de Tubinga, llevó a cabo una investigación sobre las implicaciones de las interfaces cerebro-computadora pasivas en la educación como herramienta de apoyo para combatir el aburrimiento mediante el aprendizaje adaptativo y personalizado.

Tras colaborar en un estudio de robótica con el Instituto Max Planck , se unió al grupo de trabajo postdoctoral de Bernhard Schölkopf , donde se centró en el desarrollo de algoritmos de aprendizaje automático en el contexto de las interfaces cerebro-computadora pasivas. Allí, contribuyó a mejorar y estabilizar la metodología inicial y se mostró más decidido a abordar los obstáculos en la interacción persona-computadora.

Al regresar a la Universidad Técnica de Berlín, investigó la detección autónoma de modelos de usuario mediante BCI pasiva. En el estudio, un experimento de control implícito del cursor demostró la adaptación de un ordenador a los usuarios decodificando sus expectativas en tiempo real. ^{[ 10 ]}

El tema se convirtió en el principal interés de investigación de Zander y ahora se denomina tecnología neuroadaptativa. Sus publicaciones abordan las consideraciones éticas de esta innovación, ya que implica posibles amenazas a la privacidad del pensamiento y la propiedad. ^{[ 11 ]} En 2020, obtuvo una cátedra titular en el departamento de Interacción Neuroadaptativa Humano-Computadora de la Universidad Tecnológica de Brandeburgo .

Además de impartir cursos relacionados con BCI, sigue liderando activamente el "Equipo PhyPA". Sus estudios se centran en tecnologías neuroadaptativas, investigaciones de usabilidad en el contexto de la interacción persona-ordenador y otros temas neurocientíficos. El equipo también organiza talleres periódicos en conferencias como la Conferencia de Neuroergonomía, ^{[ 12 ]}

En el ámbito empresarial, Zander colaboró ​​con compañías como Microsoft , Volkswagen , Brain Products, Cognionics y Airbus Central R&T. También es cofundador de la empresa Zander Laboratories en Ámsterdam, cuyo objetivo es brindar asesoramiento especializado en cuestiones de investigación relacionadas con la interacción persona-ordenador .

Actualmente es profesor Lichtenberg, cátedra otorgada por la Fundación Volkswagen .

Zander y Christian Kothe introdujeron el concepto de BCI pasiva en 2008 durante la Conferencia BCI de Graz, ^{[ 13 ]} después de haber contrastado el "control pasivo de un sistema" en un experimento con el "control motor activo" en una publicación anterior en un Taller SIGCHI en CHI 2008. ^{[ 14 ]} Este concepto fue expuesto formalmente en 2011, ofreciendo BCI pasiva como una "[fusión de] tecnología BCI con monitoreo cognitivo" ^{[ 15 ]} para constituir una tercera categoría de sistemas BCI además de "activos" y "reactivos". En esta categorización, un sistema BCI pasivo "deriva sus salidas de la actividad cerebral arbitraria que surge sin el propósito de control voluntario, para enriquecer una interacción humano-máquina con información implícita sobre el estado real del usuario. Los sistemas activos y reactivos, por otro lado, son utilizados conscientemente por los usuarios con la intención de controlar una aplicación.

La palabra "pasivo" en BCI pasivo "(...) se refiere al rol del usuario final de un sistema con respecto a la BCI: (...) es un aspecto inherente y definitorio que el usuario no ejerce ningún esfuerzo para provocar o modular activa, explícita o voluntariamente la actividad [del cerebro objetivo]. En cambio, el usuario se concentra en la tarea en cuestión mientras un sistema BCI pasivo, en segundo plano, monitorea su actividad cerebral en busca de correlatos informativos de estados cognitivos o afectivos relevantes." ^{[ 16 ]} Como resultado, los estados cognitivos o afectivos decodificados pueden usarse como entrada implícita a un sistema, "independientemente de cualquier comando comunicado intencionalmente." ^{[ 17 ]}

Aunque criticado por ser un término subjetivo y carecer de una "definición neurocientífica clara", ^{[ 18 ]} la BCI pasiva fue identificada posteriormente como uno de los principios rectores de la investigación futura de BCI, ^{[ 19 ]} y la investigación sobre BCI pasiva ha aumentado en relación con las aplicaciones más tradicionales, es decir, activas y reactivas, ^{[ 20 ].}

Con la BCI pasiva proporcionando los medios tecnológicos para obtener entrada implícita de la actividad cerebral a un sistema, puede utilizarse para diversos fines. Zander organizó la Reunión de la Comunidad de BCI Pasiva en Delmenhorst, 2014, donde se eligió el término tecnología neuroadaptativa para representar una línea de investigación que utiliza la entrada implícita de una BCI pasiva para crear sistemas adaptativos de bucle cerrado. ^{[ 21 ] [ 22 ]} La Sociedad para la Tecnología Neuroadaptativa, que organiza las Conferencias de Tecnología Neuroadaptativa, explica que "la tecnología neuroadaptativa utiliza mediciones en tiempo real de la actividad neurofisiológica dentro de un bucle de control cerrado para permitir la adaptación inteligente del software". ^{[ 23 ]} Una definición más reciente propone que "una tecnología es neuroadaptativa cuando adquiere entrada implícita a través de una interfaz cerebro-computadora y utiliza esta entrada para permitir el control" ^{[ 24 ]}

Un ejemplo de entrada implícita que permite el control y da como resultado tecnología neuroadaptativa fue dado por Zander y colegas en 2016, demostrando cómo los usuarios podían guiar los movimientos de un cursor de computadora hacia un objetivo designado o elegido por ellos mismos sin ser conscientes de hacerlo. ^{[ 25 ] [ 26 ]} En lugar de que el usuario proporcionara instrucciones explícitas para dirigir el cursor, este se movía de forma autónoma en direcciones inicialmente aleatorias y obtenía la respuesta cerebral implícita del usuario a cada movimiento individual a partir de una BCI pasiva. Esta respuesta reflejaba el acuerdo o desacuerdo del usuario con cada movimiento, lo que permitía que un algoritmo de aprendizaje por refuerzo , con el tiempo, infiriera la dirección de movimiento deseada por el usuario. Stephen Fairclough explica que la tecnología neuroadaptativa debe necesariamente tener su propia agenda, es decir, el objetivo hacia el cual guía la interacción, y señala que esta agenda puede o no estar alineada con la del usuario, lo que abre una serie de posibles problemas éticos, legales y sociales. Zander y sus colegas señalan de manera similar que la interacción implícita "puede incluso funcionar fuera de la conciencia", lo que agrava estos posibles problemas, pero enfatizan que la tecnología neuroadaptativa encarna la "convergencia cibernética de la inteligencia humana y la de las máquinas", con implicaciones significativas para futuros desarrollos tecnológicos.

• IEEE SMC, Iniciativa BRAIN (Nominado al premio al mejor artículo junto con Laurens Krol) (2019) ^{[ 27 ]}
• Sociedad de Neuroergonomía, Premio Raja Parasuraman a la Investigación Sénior en el campo de la Neuroergonomía (2016)
• Simposio Hamlyn sobre Medicina y Robótica, Segundo Premio al Mejor Póster (2013) ^{[ 28 ]}
• Willumeit‐Stiftung, Berlín, Mejor Disertación (2011) ^{[ 29 ]}
• 4.ª Reunión Internacional BCI, Asilomar, EE. UU., Premio al Mejor Póster (2010) ^{[ 30 ]}
• HCI International, Orlando, EE. UU., Segundo premio al mejor artículo (general) (2009) ^{[ 31 ]}
• HCI International, Orlando, EE. UU., Premio al mejor artículo en un área específica, Acceso universal en HCI (2009) ^{[ 32 ]}
• Sociedad para la Investigación en Ciencias Cognitivas de Alemania, Premio al Mejor Póster, Premio (2009) ^{[ 33 ]}
• Taller de la BBCI, Berlín, Premio al Mejor Póster (2009) ^{[ 34 ]}

• Neuroergonomía, editado por: Klaus Gramann, Thorsten O. Zander, Stephen Fairclough, Hasan Ayaz, Frontiers Publishing Group, 2017
• Tendencias en neuroergonomía, editado por: Klaus Gramann, Thorsten O. Zander, Carolin Wienrich, Verlag der Technischen Universität Berlin, ISBN 978-3-7983-2803-7, 2016
• Uso de señales neurofisiológicas que reflejan el estado cognitivo o afectivo, editado por: Anne-Marie Brouwer, Thorsten O. Zander, Jan BF van Erp, Frontiers Publishing Group, ISBN 978-2-88919-613-5, 2015
• Krol, LR, Andreessen, LM y Zander, TO (2018). Interfaces cerebro-computadora pasivas: una perspectiva sobre la interactividad aumentada. Interfaces cerebro-computadora, Manual: Avances tecnológicos y teóricos, 69-86, 2018.
• Zander TO, Brönstrup J., Lorenz R., Krol LR, Hacia el control implícito en la interacción persona-ordenador, Avances en computación fisiológica, Springer Berlin Heidelberg, 2014.
• Zander TO, Brönstrup J., Klose E., Sonnenberg RS, Vos WK, Grootjen M., Hacia el control implícito a través de potenciales evocados somatosensoriales de estado estacionario, Acceso universal en la interacción persona-ordenador. Métodos de diseño, herramientas y técnicas de interacción para la inclusión electrónica, 682-688, Springer Berlin Heidelberg, 2013.
• Protzak J., Ihme K., Zander TO, Una interfaz cerebro-computadora pasiva para apoyar la interacción humano-máquina basada en la mirada, Acceso universal en la interacción humano-computadora. Métodos de diseño, herramientas y técnicas de interacción para la inclusión electrónica, 662-671, Springer Berlin Heidelberg, 2013.
• Meyer T., Peters J., Zander TO, Brötz D., Soekadar SR, Schölkopf B., Grosse‐Wentrup, Investigación de la base neuronal de la rehabilitación del ictus basada en la interfaz cerebro-ordenador (BCI), Investigación clínica y de ingeniería convergente en neurorrehabilitación, 617‐621, Springer Berlin Heidelberg, 2012
• Delorme A., Kothe C., Vankov A., Bigdely‐Shamlo N., Oostenveldt R., Zander TO, Makeig S., Herramientas basadas en MATLAB para la investigación de BCI, En Tan, Nijholt (Eds.): Interfaces cerebro-computadora: aplicando nuestras mentes a la interacción humano-computadora, 2010.
• Zander TO, Kothe C., Jatzev S., Gärtner M., Mejora de la interacción humano-computadora con información de interfaces cerebro-computadora activas y pasivas, En Tan, Nijholt (Eds.): Interfaces cerebro-computadora: aplicando nuestras mentes a la interacción humano-computadora, 2010.
• Vilimek R., Zander TO, BC(eye): Combinación de la entrada de la mirada con la interacción cerebro-computadora, en Hofmann A. (Ed.): Lecture Notes in Computer Science, Springer, Heidelberg Berlín, 2009.
• Zander TO, Kothe C., Welke S., Rötting M., Utilización de información secundaria de interfaces cerebro-computadora pasivas para mejorar la interacción humano-máquina, en Hofmann A. (Ed.): Lecture Notes in Computer Science, Springer, Berlín Heidelberg, 2009.
• Rötting M., Zander TO, Trösterer S., Dzaack J., Interacción implícita en sistemas hombre-máquina multimodales, en Schlick C. (Ed.): Ingeniería industrial y ergonomía: visiones, conceptos, métodos y herramientas, Springer, Berlín Heidelberg, Alemania, 2009.

• Zander, TO, Krol, LR, Birbaumer, NP, & Gramann, K. (2016). La tecnología neuroadaptativa permite el control implícito del cursor basado en la actividad de la corteza prefrontal medial . Proceedings of the National Academy of Sciences , 113(52), 14898–14903.
• Zander TO, Jatzev S. Interfaces cerebro-computadora sensibles al contexto: exploración del espacio de información del usuario, el sistema técnico y el entorno. J Neural Eng, 9(1), 2012, 016003
• Zander TO, Kothe CA, Welke S, Rötting M. Mejora de los sistemas hombre-máquina con información secundaria procedente de interfaces cerebro-computadora pasivas. En Actas del 4.º Congreso Internacional de Graz, Graz, Austria, 2008, 144-149.
• Zander, TO, & Jatzev, S. (2009, septiembre). Detección de estados afectivos encubiertos del usuario con interfaces cerebro-computadora pasivas. En 2009 3rd International Conference on Affective Computing and Intelligent Interaction and Workshops (pp.  1–9). IEEE.
• Krol, LR y Zander, TO (2017). Sistemas neuroadaptativos pasivos basados ​​en BCI. En GBCIC.
• Krol, LR y Zander, TO (2017, diciembre). Hacia un marco conceptual para la exploración cognitiva. En Taller internacional sobre interacción simbiótica (págs.  74–78). Springer, Cham.
• Krol, LR y Zander, TO (2017, julio). Sondeo cognitivo para la neuroadaptación automatizada. En La primera conferencia bianual sobre tecnología neuroadaptativa (pág.  22).
• Krol, LR, Haselager, P., & Zander, TO (2020). Sondeo cognitivo y afectivo: un tutorial y revisión del aprendizaje activo para la tecnología neuroadaptativa. Journal of Neural Engineering , 17(1), 012001.