Российские ученые создали недорогой гаджет, способный записывать мозговую активность

Результаты испытания прибора опубликованы в журнале Experimental Brain Research. Инструменты для измерения мозговой активности нужны и ученым, и медикам, и работающим над футуристичными гаджетами инженерам. В науке такие устройства используются для исследования сна, памяти, внимания, механизмов принятия решений. В медицине активность мозга позволяет оценивать степень тяжести травмы головы или состояние пребывающего в коме пациента.

Если говорить о более смелых киберпанковских фантазиях, то мозговые сигналы можно передавать в виде команд на любое имплантированное или внешнее устройство, как для компенсации утраченных функций (парализованный человек управляет рукой экзоскелета), так и для произвольных манипуляций с техникой: вызвать «Бэтмобиль», пообщаться с блютус-чайником.

Электроэнцефалограф изобрели около века назад. Он считывает электрическую активность мозга небольшими электродами, которые прикладываются к поверхности головы. Зарегистрированные таким образом сигналы и используются для исследований, медицинской диагностики или выбора персонажа в «Мортал-комбате».

Проблема в том, что применяемые сейчас в больницах и лабораториях системы, как правило, громоздкие и/или дорогие. И все равно качество сигнала не всегда удовлетворительно, поскольку количество электродов невелико. Любительские устройства стоят дешевле, но сигнал считывают еще хуже.

Разработка коллектива ученых из компании «Брейнфлоу», ЮУрГУ и Университета штата Северная Каролина во главе с инженером Ильдаром Рахматулиным и профессором Михаилом Лебедевым из Сколтеха нацелена в первую очередь на любительский сегмент. Устройство можно собрать всего за 350 долларов, в то время как существующие аналоги стоят около 1000 долларов и более. Новый энцефалограф оснащен 24 электродами, и при необходимости можно поставить больше.

Главное — он обеспечивает высокое качество сигнала, на уровне лабораторного оборудования. Блок обработки информации имеет диаметр пять миллиметров, то есть достаточно компактен, чтобы комфортно носить устройство в течение дня или во сне. Энцефалограф целиком весит 150 граммов.

Создатели устройства выложили в открытый доступ (GitHub) инструкции по сборке, сопутствующую документацию и софт. Ученые надеются, что это привлечет больше энтузиастов в область интерфейсов «мозг — компьютер» и придаст импульс разработке систем для поддержки и реабилитации перенесших инсульт пациентов, когнитивным исследованиям и развитию всевозможных «телекинетических» гаджетов, видеоигр без джойстика и тому подобных устройств.

По словам Лебедева, «чем более удобными и дешевыми будут становиться интерфейсы «мозг — компьютер», тем больше шансов, что вокруг них сложится сообщество владельцев домашних лабораторий и часть завязанных на этих устройствах исследований переедет из больших университетских лабораторий в домашние любительские проекты».

«А люди с ограниченной подвижностью смогут применять самодельные интерфейсы, обучать программу на смартфоне и использовать такую систему, чтобы, скажем, электрически стимулировать бицепс и тем самым сгибать руку в локте, — продолжил ученый. — Ведь если контроль над мышцами руки был утрачен вследствие инсульта или травмы позвоночника, то мозг все еще в состоянии генерировать команды, просто у него нарушена коммуникация с рукой, и наш интерфейс может взять на себя роль посредника между ними».

По словам авторов исследования, интерфейсы «мозг — компьютер» могут также помочь пациентам с эпилепсией за счет заблаговременной регистрации характерной мозговой активности, которая указывает на высокий риск наступления эпилептического приступа. Эта информация позволит пользователю подготовиться, уединившись и приняв комфортное положение лежа; или подавить приступ при помощи электрической стимуляции.