Нейроны в действии
В Москве сравнили сигналы мозга программистов и художников
В Москве ИТ-холдинг Т1, один из лидеров российского рынка технологий, совместно с биотех-лабораторией Neiry провели нейроэксперимент: с помощью специального гаджета сравнили мозговую активность представителей творческих и технических профессий во время разных занятий, привычных для их рода деятельности, а также в моменты спокойствия и расслабления. Цель проекта — в режиме реального времени показать, как меняется работа мозга при концентрации внимания, когнитивной нагрузке, отдыхе и напряжении.
Фото: Getty Images
Фото: Getty Images
Уникальный эксперимент на стыке искусства и технологий прошел на территории Хлебозавода №9. Внутри прозрачного куба находились программист и художник. Пока один писал код, другой создавал картину. В это время участники эксперимента были полностью сконцентрированы на своих задачах. Важным этапом исследования стала смена рода их деятельности на расслабляющие практики, что позволило зрителям увидеть, как трансформируется активность нейронов головного мозга участников во время работы и отдыха.
Все действия участников эксперимента отслеживал нейроинтерфейс — устройство с технологией для обмена информацией между мозгом человека и внешним компьютером. Девайс считывал мозговую активность на основе мультимодальных данных с электроэнцефалографии (ЭЭГ, исследование активности нейронов в головном мозге) и фотоплетизмограммы (ФПГ, метод регистрации колебаний кровотока). Гаджет принимал сигналы, а специальное программное обеспечение их расшифровывало и преобразовывало в динамичное изображение, которое транслировалось зрителям на экране арт-инсталляции.
Проект приурочен к конференции ИТ-холдинга Т1 «Импульс Т1», которая прошла в Москве в МГТУ им. Н. Э. Баумана. В этом году тема мероприятия была посвящена «Инженерам больших идей» — концепция объединила творцов, ученых и разработчиков, которые стремятся к новаторству и креативности.
Александр Панов, СЕО Neiry, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Что такое нейроинтерфейсы и какими они бывают?
— 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. 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.
— Где могут применяться неинвазивные нейроинтерфейсы? Приведите несколько конкретных примеров.
— 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. 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. 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. 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.
На базе технологий Neiry был запущен сервис Brainy, который помогает школьникам понять свою предрасположенность к различным профессиям.
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.
— Какие технологии используются при работе таких интерфейсов?
— Наши нейроинтерфейсы позволяют превращать биологические сигналы в такие метрики, как когнитивная нагрузка, когнитивная усталость, индекс стресса и др. 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 мало, и решили использовать мультимодальные данные, поэтому встроили в наши устройства датчики фотоплетизмограммы, 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. 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).
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. Но, если возникнет потребность, готовы масштабировать производство до нескольких тысяч в месяц.
— Компания Nissan создала технологию, которая будет предвосхищать действия водителя. Насколько точно с помощью этих приборов можно определять намерения человека, его психическое состояние или эмоциональный фон? Как это может помочь в реальной жизни?
— Компания Nissan около семи лет назад выпустила пресс-релиз о том, что с помощью ЭЭГ-шлема будет детектировать желание водителя повернуть руль или замедлить машину на 0,2–0,5 секунды раньше, чем средняя реакция водителя. С тех пор Nissan не сообщил информации о точности их реализации метода movement-related cortical potential. Стоит отметить, что ЭЭГ подвержена артефактам движения головы и напряжения мышц, что в реальной ситуации управления автомобилем может привести к случайным действиям.
— Как, на ваш взгляд, эта технология будет развиваться в дальнейшем?
— Инвазивные и неинвазивные интерфейсы «мозг—компьютер» идут в сторону мультимодального считывания и стимуляции нервной ткани в реальном времени. Активно развиваются такие направления, как ультразвуковая стимуляция, твердотельные магнитоэнцефалографические датчики, термогенетика и другие.