Что может нейроинтерфейс
Справиться со стрессом, сконцентрироваться, выбрать новую работу
Российский стартап Neiry (участник программ развития Московского инновационного кластера), один из крупнейших нейробиотехов России и лидер рынка ментального здоровья (по данным Bitkogan), занимается разработкой нейроинтерфейсов, «знающих» о психоэмоциональном состоянии пользователя и помогающих концентрироваться, бороться со стрессом и даже выбирать профессию.
Фото: Предоставлено компанией Neiry
Фото: Предоставлено компанией Neiry
Нейроинтерфейс, или интерфейс «мозг—компьютер»,— это способ взаимодействия мозга с компьютером, в основе которого лежит принцип регистрации слабой электрической активности, возникающей в разных участках головного мозга, объясняет технический директор Neiry Евгений Савицкий. Нейроинтерфейс — это электронное устройство и программное обеспечение, которые вместе позволяют регистрировать и классифицировать подобную активность. Устройство принимает сигналы от мозга, ПО их расшифровывает и преобразует в информацию, понятную для компьютера. В результате человек видит ясные метрики, которые отражают процессы, протекающие в организме, а также степень реакции организма на какие-либо действия.
Первым нейроинтерфейсом компании шесть лет назад стал VR-шлем для использования в образовательных учреждениях. «Мы дополнили шлем электронным модулем, для которого разработали собственное ПО, основанное на визуальных вызванных потенциалах, или волне Р300, что позволяло пользователям осуществлять выбор не с помощью джойстиков, а буквально силой мысли, концентрируясь на каком-то варианте ответа,— рассказывает Евгений Савицкий.— Конечно, читать мысли мы пока не научились. Просто в ответ на слуховые, зрительные и другие раздражители нейроны, которых только в коре больших полушарий мозга около 16 млрд, обмениваются электрическими импульсами, а наша аппаратура их считывает. Допустим, в тесте вопрос: "Какого цвета листья осенью?" — и четыре варианта ответа: желтые, зеленые, красные, синие, например. Мы не можем сказать, что отвечающий на вопросы человек четко подумал: зеленые, но можем точно установить, какой вариант ответа он выбрал, потому что благодаря считанным сигналам знаем, на каком он был сконцентрирован. Так что никакого волшебства!»
Уже позже, когда в Neiry создали собственную линейку устройств и API (программное обеспечение, позволяющее сторонним компаниям строить собственные продукты с использованием нейроинтерфейсов), был проведен совместный эксперимент, в ходе которого электросамокат управлялся «силой мысли». Нейроинтерфейс был подключен к электросамокату. Пока пользователь был сфокусирован, скорость транспортного средства возрастала и напрямую зависела от степени фокуса, когда фокус внимания терялся — самокат замедлялся. Это был первый подобный эксперимент в мире.
Энцефалограмма «всухую»
От шлема виртуальной реальности, давшего Neiry пропуск в мир высоких технологий, в компании решили перейти к более привычным устройствам для повседневного использования. Так появились беспроводные наушники Neiry Headphones и повязка на голову Neiry Headband для личных и профессиональных задач.
«Наши наушники позволяют превращать биологические сигналы в такие метрики, как когнитивная нагрузка, когнитивная усталость, индекс стресса и др.,— говорит Евгений Савицкий.— Для снятия биологических сигналов мы используем в первую очередь парадигмы на основе электроэнцефалографии. Но, разрабатывая нейроинтерфейс, мы в какой-то момент поняли, что одной энцефалограммы (ЭЭГ) мало, и решили использовать мультимодальные данные, поэтому встроили в наши устройства датчики фотоплетизмограммы (ФПГ), позволившие отслеживать метрики на основе пульсометрии. В наших устройствах есть также гироскоп и акселерометр, чтобы работать с положением тела в пространстве, скоростью или просто реализовать управление какими-то функциями "кивком головы"».
Для анализа физиологических сигналов в Neiry разработали аппаратную платформу Physiological Signals Based Devices (PSBD, устройства, основанные на физиологических сигналах). Она представляет собой набор электронных модулей, которые могут быть встроены в различные гаджеты, в том числе полноразмерные наушники, вместе с API для большинства распространенных операционных систем, которые в комплексе выдают готовые к применению метрики или предоставляют доступ к сырому сигналу для разработки собственных метрик и проведения исследований.
Наушники Neiry оснащены сухими ЭЭГ-сенсорами собственной разработки, запатентованными компанией. «В медицинских энцефалографах чаще всего используются сенсоры гелевые, или мокрые,— объясняет Савицкий.— В этом случае под электроды капают немного токопроводящего медицинского геля, чтобы контакт с кожей был лучше. Но в случае наушников или ленты неудобно смачивать голову гелем каждый раз при их использовании, поэтому мы установили на свои гаджеты сухие электроды, которые не требуют геля. Они обеспечивают хороший контакт с кожей через волосы и качественную передачу сигнала, что подтверждено независимыми исследованиями (Daria Kleeva, Ivan Ninenko, Mikhail A. Lebedev. Resting-state EEG recorded with gel-based vs. consumer dry electrodes: spectral characteristics and across-device correlations. Front. Neurosci., Vol. 18 — 2024)».
От музыки до профессии
На базе наушников и повязки в Neiry создают целую линейку решений для различных сфер жизни. В нее входят продукты для нейромаркетинговых исследований (автоматизация процесса оценки эмоционального отклика и иных параметров вовлеченности во время просмотра какого-либо контента), разработки рекомендательных сервисов, промышленной безопасности (контроль уровня стресса, усталости, когнитивной нагрузки), БОС-терапии (тренинги на основе биологической обратной связи, когда с помощью нейроинтерфейса пациент учится расслабляться или удерживать уровень расслабления, что позволяет эффективно бороться со стрессом и формировать устойчивый навык стрессоустойчивости) и др.
«Все продукты — это специализированное программное обеспечение, работающее вместе с нашими устройствами, для решения определенных задач,— говорит технический директор Neiry.— Например, для нейромаркетинга программное обеспечение позволяет проводить исследования одновременно на большой группе респондентов, где каждому из них достаточно надеть устройство и запустить программу на своем смартфоне, а далее следовать инструкциям».
Нейроинтерфейс существенно облегчает такие исследования. «Допустим, 50 человек смотрят фильм. Мы можем точно сказать, какой момент вызвал наибольшую вовлеченность или, наоборот, не понравился. Программа регистрирует реакцию участников и отсылает в общую базу данных, с которой потом работают аналитики и иные специалисты»,— отмечает Евгений Савицкий. То же касается других маркетинговых исследований — от планировки магазина до дизайна упаковки, отклика на рекламную кампанию и т. д.
«В рекомендательных сервисах нейроинтерфейсы тоже очень удобны,— говорит техдиректор Neiry.— Возьмем музыкальный сервис. Благодаря нашим устройствам пользователь получает рекомендации на основе психофизических состояний. Например, сервис может предлагать более расслабляющую музыку, если слушатель напряжен, или благодаря накопленным данным выстраивать рекомендации на основе более сложной аналитики».
С помощью нейроинтерфейсов Neiry можно проводить социологические исследования и даже профориентацию школьников. Такой проект уже пилотируется совместно с центром «Моя карьера» правительства Москвы. Молодые люди проходят стандартный тест на выявление склонности к тем или иным видам деятельности, вот только делают это в головной повязке Neiry Headband. Устройство позволяет оценить уровень стресса, вовлеченности и т. п. и вывести интегральный показатель наклонностей человека, на основании которого юноши и девушки вместе со специалистом по профориентации смогут сделать более осознанный, а значит, более удачный выбор.
Помоги себе сам
Отдельно стоит выделить продукт под названием MindTracker. Он работает как с наушниками, так и с повязкой, относится к разряду «велнес» и предназначен для личного использования. Майнд-трекер похож на фитнес-трекер, только для мозга. Устройства Neiry, на которые он установлен, определяют такие состояния, как тревожность, усталость, стресс, а также индексы концентрации, напряжения, когнитивной нагрузки, а еще эмоции, в том числе гнев, спокойствие и т. д., и дают пользователю обратную связь, помогая благодаря встроенным БОС-тренингам и системе рекомендаций преодолевать эти состояния или предотвращать их, долго удерживать концентрацию при решении сложных задач, поддерживать комфортное психоэмоциональное состояние.
Как это происходит? На основе детектированных состояний и накопленной индивидуальной статистики можно построить персональные рекомендации, например собственные интервалы «работа-отдых» или индивидуальные пороги сложности для БОС-тренингов.
Дорога с двусторонним движением
Недавно компания совместно с Национальным медицинским исследовательским центром психиатрии и неврологии (НМИЦ ПН) имени В. М. Бехтерева в Санкт-Петербурге разработала еще один продукт — Neiry Buds+. Это первые в России портативные наушники-вкладыши со стимуляцией блуждающего нерва внутри ушного канала. Блуждающий нерв — самый протяженный из черепных нервов, он проходит от основания черепа фактически до тонкого кишечника и имеет ответвления практически во все важные органы. Подавая на ответвления блуждающего нерва слабые разряды тока с определенной частотой и длительностью импульсов, можно добиться активизации определенных участков мозга. Метод описан в научной литературе и может применяться для нормализации состояния вегетативной нервной системы, снятия мигрени, купирования приступов эпилепсии, облегчения депрессивных состояний, улучшения самочувствия в случае тревожных расстройств.
Сейчас Neiry Buds+ проходят апробацию амбулаторно в отделении неврозов НМИЦ ПН имени Бехтерева. Участвуют 50 человек. По итогам испытаний, которые, как планируется, закончатся в сентябре текущего года, будет принято решение о запуске устройств в мелкосерийное производство. Если все пройдет успешно, в начале 2025 года начнутся продажи.
Все свои гаджеты компания производит на собственной производственной площадке — предприятии близ Ростова-на-Дону, где есть подготовленные кадры в области радиоэлектроники. «В месяц мы производим чуть больше 500 устройств, что соответствует спросу,— говорит Евгений Савицкий.— Но, если возникнет потребность, готовы масштабировать производство до нескольких тысяч в месяц».