Уже более 40 лет прошло с момента выхода на экраны первого фильма трилогии Джорджа Лукаса “Звёздные войны” со знаменитой фразой “Да пребудет с тобой Сила!” (англ. May the Force be with you), но что это за сила, какова её физика и как она работает никто до сих пор не знает. Известно лишь, что для возможности её почувствовать и пользоваться необходимы определенные врождённые качества и обязательно необходимо пройти обучение у Мастера, а лишь затем уже первоначальные хаотические действия с ней могут быть трансформированы в осознанное применение этой Силы.

 

Это шуточное и в то же время достаточно серьезное введение помогает нам включиться в рассмотрение технологий по исследованию мозга  и возможности его влияния на происходящие процессы, в том числе и на взаимодействие с техническими устройствами.

 

Возможно, занимаясь разработкой сценария, Джордж Лукас проводил определенные параллели с давно известным явлением телекинеза, позволяющим силой мысли перемещать объекты и интуицией, также называемой “6-м чувством”, однако миллионы людей после такого представления Силы задумались о потенциале мозга человека и  возможностях его применения для решения практических, часто нетривиальных задач.

 

Исследования активности мозга с помощью технических средств проводятся достаточно давно и основным методом фиксации является измерение микротоков мозга в различных тестируемых ситуациях. Нейронаука на основании полученных данных продвинулась довольно далеко и уже накоплен достаточный объём данных о распределении сигналов в мозге, большей частью совпадающих в определенных закономерностях, которые можно сопоставить с конкретными действиями объекта, например, находится ли он в фазе покоя и релаксации или активно ведет умственную деятельность, находится в фазе сна или пробуждения и т.п.

 

Эти данные, полученные у различных людей, хоть и не совпадают на 100%, но могут говорить об определенных тенденциях и, следовательно, об обобщениях и возможности их использования распространяя на большинство других людей и предсказывая вероятность наступления определенных событий.

 

Как пример, получаемые данные об активности мозга вместе с другими физиологическими данными, снятыми с других органов человека, могут быть обработаны для определения вероятности симуляции определенных действий. Это используется во всем известном “Полиграфе” (детекторе лжи). Проведя анализ снятых импульсов и зная ключ-закономерность для их  толкования возможно со значительной долей вероятности утверждать совпадают ли слова человека с тем, что он действительно думает и делает.

 

 

Получение информации из мозга в виде электрических импульсов и их ритмов развивается по двум направлениям: неинвазивному, т.е. без внедрения в тело мозга инородных объектов и инвазивному.

 

Самым широко известным примером работы по инвазивной методике на сегодня является компания “Нейролинк” Илона Маска. Данные о микроимпульсах мозга уже не просто фиксируются на поверхности черепа, а снимаются и излучаются непосредственно на внутренние участки мозга с помощью специальных зондов. Надо сказать, что наработки подобной технологии проводятся уже давно, а с 2006 года интерфейсы «мозг—компьютер» («человек — машина») существуют и имплантируются людям. Главный же вклад компании “Нейролинк” в технологию — тонкие гибкие провода-нити, которые покрыты электродами для регистрации активности мозга. У нитей больше электродов, чем у других систем. То есть, их пропускная способность гораздо выше. Кроме того, они не наносят такие серьезные повреждения, как жесткие иглы-электроды. 

 

 

Это направление имеет уровень сложности на порядок выше, чем все неинвазивные технологии, но обещает в будущем гораздо больший эффект и применимость для решения не только задач реабилитации и восстановления утраченных функций органов, но и передачи огромного количества данных от одного мозга в другой и различные комбинации этого, включая использование потенциала искусственного интеллекта. Каков будет результат применения — судить сегодня ещё рано, но одно утверждать уже точно можно: огромное влияние и значение должно быть уделено нравственным аспектам данного вопроса.

 

Возвращаясь к неинвазивным методикам, к числу которых можно отнести и продукцию компании-стартапа из Кремниевой Долины “MindWave”, то эти устройства позволяют начать знакомство с нейронаукой практически каждого человека без специальных знаний.

 

 

Зонд NeuroSky MindWave Mobile предоставляет универсальный и удобный способ исследования своей мозговой активности с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ), получения аналитических и статистических данных, которые потом можно интерпретировать для различных нужд.

 

Принцип действия основан на регистрации множества физико-химических процессов, происходящих в нашем мозге ежесекундно. Их суммирование приводит к появлению слабой электрической активности, которая и регистрируется датчиками электроэнцефалографа. Некоторые процессы происходят циклически, с определенной частотой и амплитудой. Именно они называются ритмами мозга, основные из которых:

 

дельта-ритм — глубокий сон или состояние гипноза;

тета-ритм — сонливость, невнимательность, расслабление;

альфа-ритм — расслабление вкупе с вниманием;

бета-ритм — высокий уровень внимания и процессы обработки информации.

 

В медицине принято измерять активность одного электрода относительно нескольких других,  равномерно распределенных по площади головы, так как для диагностики заболеваний несущественны данные о ритмах, а важен характер электрической активности, поскольку он является индикатором склонности к эпилепсии или опухоли мозга.

 

MindWave Mobile использует упрощенный способ регистрации ЭЭГ для получения данных — с помощью одного электрода, а электрическая активность анализируется относительно «нулевой» точки, которой считается мочка уха. 

 

 

Надо обратить внимание, что на данные ЭЭГ сильно влияет мышечная активность. Если во время регистрации моргать глазами или напрягать мышцы лица, то электрическая активность мозга из-за слабости сигнала просто потеряется на фоне помех от мышц.

 

Эволюция зондов NeuroSky началась с выпуска на рынок 1-й массовой модели  NeuroSky MindWave, позволяющей подсоединяться по радиоинтерфейсу к компьютеру через адаптер, подключаемый в разъем USB. Она представляла собой помещаемое на голову устройство в виде гарнитуры-обруча из пластика с прорезиненными вставками, оснащенное двумя электродами.

 

Первый — электрод нейронной активности — основной зонд, считывающий микроимпульсы мозга, расположен на гибком кронштейне и прижимается к левой лобной части лица человека над левым глазом. 

 

Второй — референтный электрод — обеспечивающий нулевой потенциал, относительно которого измеряется значение электрической активности мозга,  крепится с помощью специальной клипсы к мочке левого уха.

 

Гарнитура может регулироваться по объему для подстройки под различные формы и размеры черепа.

Питание осуществляется от одной 1.5В щелочной батареи типоразмера ААА, обеспечивающей время работы устройства 8 часов.

 


 

Затем для расширения возможностей связи  выпустили версию MindWave Mobile, имеющую Bluetooth интерфейс, позволяющий присоединиться к смартфону, на который устанавливается требуемое для работы приложение. Для установления соединения следовало включить гарнитуру и нажать специальную кнопку для установления связи.

 

 

Устройство снабжено выключателем, имеющим 3 положения: “Выключено”, “Включено”, “Установление связи” (по беспроводному Bluetooth соединению). Индикация режима работы устройства осуществляется с помощью двухцветного (красный и синий) светодиода, работающего в следующих режимах:

  • Мигающий синий режим — гарнитура включена и готова к сопряжению с компьютером.

  • Устойчивый синий режим — устройства сопряжены и готовы к работе.

  • Мигающий красный режим — произошел разрыв соединения между устройствами.

  • Устойчивый красны режим — необходимо заменить батарею питания в гарнитуре.


 

Во второй мобильной версии MindWave Mobile 2, специалисты компании улучшили удобство за счет создания более эргономичной формы, что позволяло с большим комфортом носить гарнитуру в течение большего количества времени без дискомфорта. Также начиная с этой версии гарнитура сама автоматически устанавливает соединение со смартфоном после включения без необходимости нажимать специальный переключатель. Был изменен размер клипсы для уха для большего комфорта.

 






Теперь сразу после включения гарнитуры можно легко в режиме реального времени видеть изменения мозговых волн и определять свой уровень внимания и расслабления.

 

 

Данная гарнитура позволяет в домашних условиях создать целую лабораторию и увидеть как работает ваш мозг, в каких психических состояниях он находится и как это выражается в данных, которые легко считываются с экрана смартфона в виде таблиц и графиков. 


 

Одним из самых примитивных, но демонстративных  применений гарнитуры можно считать игру BrainWave Visualizer. В ней необходимо поднять шарик силой мысли, что достигается повышением показателей альфа-ритма, то есть для этого необходимо расслабиться. Игра забавная, и задача поднимания шарика очень затягивает. Есть по меньшей мере две выигрышные стратегии: можно расслабляться или же можно просто представлять, что шарик поднимается. В первом случае вы достигаете цели, играя по правилам. Во втором ваш мозг сам стремится к некоему состоянию, при котором решается задача.

 

В эту игру весело играть компанией. У некоторых быстрее выходит поднять шарик, у других это практически не получается.

 


 

Гарнитура поддерживает работу с более чем 100 мобильными приложениями для тренировки мозга и обучающими программами, поддерживающими работу с операционными системами Andriod  и iOS и доступными для скачивания в iStore и PlayMarket. Часть из них — бесплатные.

 

Также она используется в математических играх и позволяет развивать математические навыки, увеличивая скорость и эффективность принятия решений.

 

Данная методика изучения мозга и работы с данными была разработана ещё в середине прошлого века и широко использовалась для обучения детей с проблемами развития и для профилактики ряда заболеваний, так что опыт работы в этом направлении уже накоплен достаточно большой. Биологическая обратная связь, т.е. получение своих физиологических данных (пульс, ритм сердцебиения, температура тела и т.п.)  в режиме реального времени может научить человека влиять на них и в итоге возможность избегать негативных ситуаций и состояний, а также может применяться для тренировки памяти или в играх.


Кажущаяся на первый взгляд возможность применения гарнитуры только в развлекательных целях обманчива. Компания NeuroSky рассматривает свои устройства как технологии, способствующие возможности развития мобильного здравоохранения нового поколения. NeuroSky выходит за рамки возможностей отслеживания и анализа здоровья и физиологического состояния, создавая новое поколение носимых и мобильных устройств на основе биосенсоров, биометрических алгоритмов, эталонных конструкций и аналитики больших данных, что позволяет использовать передовые инновации в продуктах и услугах мобильного здравоохранения для оценки своей физической формы и, при необходимости, возможности изменить свое поведение, чтобы встать на путь более здорового образа жизни.

 

Также одним из направлений применения приборов, регистрирующих мозговую активность стала платформа нейрообратной связи Excellent Brain, позволяющая в режиме реального времени получать данные с датчика на вашем устройстве и корректировать и тренировать уровень вашего внимания и, в том числе, позволяет проводить терапию с людьми, страдающими синдромом СДВГ. 

Ритмы мозга, регистрируемые методом ЭЭГ, могут с относительным успехом контролироваться человеком, а следовательно — могут быть использованы в интерфейсах «человек — машина». Пройдя необходимую подготовку и научившись контролировать свои состояния можно управлять различными механизмами.

 

Компания NeuroSky выпустила устройство для демонстрации этой возможности микровертолет Puzlebox Orbit Mobile Edition. Для безопасности и возможности применения внутри помещений он встроен в защитный каркас сферической формы и полностью контролируется при помощи гарнитуры MindWave Mobile. 

 

 

Конечно же нельзя сказать, что качество и стабильность пилотирования являются сильной стороной этого девайса, но свою функцию в качестве практического доказательства возможности применения работы интерфейса «человек — машина» оно действительно выполняет. Ну и это очень весело тоже!


 

В настоящее время мы находимся на этапе активного роста технологий, что в свою очередь помогает всё больше нам познавать самих себя. Соединение человека и машины в симбиозе теперь не рассматривается чем-то фантастическим, а вопрос уже больше переходит в плоскость “какова будет роль каждого из участников этой связи”. Включаясь в процесс познания себя и свего мозга мы не только находимся в процессе исследования и поиска, но и, возможно,  приближаемся к ответу на то огромное количество вопросов, которые на сегодня не имеют однозначного ответа, но которые при этом часто определяют нашу жизнь.

 

Продукция компании NeuroSky — это простой шаг к познанию себя и своего потенциала.