ЭЭГ превратили в музыкальный инструмент — Naked Science
6 минут
Редакция

ЭЭГ превратили в музыкальный инструмент

Американские ученые разработали энцефалофон — систему для исполнения музыки с помощью электрической активности мозга.

image00883-1
©Wikipedia

Обычно электроэнцефалография (ЭЭГ) используется для оценки функционального состояния подкорковых и корковых структур мозга, например при эпилепсии. По сравнению с более современными техниками томографии, она обладает повышенной чувствительностью, позволяя отслеживать изменения в миллисекундном временном разрешении. Однако помимо основного назначения, уже вскоре после открытия (в начале XX века), ученые стремились применить метод к иным областям, в частности превратить электрическую активность в визуальные образы и звук. Так, затылочный доминантный (альфа-) ритм (PDR) использовался для оформления спектаклей в режиме реального времени и управления партией ударных инструментов.

 

Несмотря на развитие нейроинтерфейсов и успешное приложение ЭЭГ, в том числе, к манипуляции курсором компьютерной мыши, адаптировать ее к исполнению музыки в неподвижном состоянии не удавалось. В новой работе специалисты из Шведского института нейронаук и других учреждений описали такую систему. Как и прототипы прошлых лет, она основана на технологии биологической обратной связи. На голову человеку надевается шапочка с электродами, которая подключена к 19-канальному энцефалографу с усилитилем. Прибор по USB подает сигналы в первый компьютер, в зависимости от частоты и амплитуды кодирующий их в значения от одного до восьми. Затем на второй машине последние преобразуются в ноты.

 

Принцип работы системы / ©Thomas A. Deuel et al., Frontiers in Human Neuroscience, 2017

 

Авторы привлекли к испытаниям 15 здоровых человек. В качестве источника активности мозга выступали альфа- (сопровождает расслабленное бодрствование) и мю-ритмы (характерен для полного физического покоя). После преобразования сигналов участники слышали звук фортепиано определенной высоты и учились управлять мелодией за счет интуитивной модуляции состояния. Сами тесты предварял пятиминутный период калибровки системы. В это время добровольцы должны были закрывать и открывать глаза, изменяя (усиливая или ослабляя соответственно) тем самым PDR. Это позволяло определить индивидуальный диапазон его колебаний. Звук синтезировался с задержкой в 20 миллисекунд.

 

Затем испытуемых просили воспроизвести посредством активности мозга ноты до и ре четвертой и пятой октав. Поскольку последние разделяли максимальный и минимальный интервалы, это упрощало выявление субъективных различий. При трехкратной генерации целевого звука программа синтезировала соответствующий мажорный аккорд и показывала новый стимул, в случае неудачи — тритон, неприятный на слух. Согласно тестам, средняя точность исполнения в группе, которая задействовала альфа-ритм, составила 67,1 процента. На освоение технологии им потребовалось примерно 38 попыток. В группе с мю-ритмом показатели достигали 57,1 процента и около 35 повторений.

 

По мнению авторов, после усовершенствования новая система может использоваться в искусстве и науке, включая разработку нейроинтерфейсов. Отличительной особенностью метода служит опора на мю-ритм — потенциально это позволяет применять его и полностью парализованным пациентам.

 

Статья опубликована в журнале Frontiers in Human Neuroscience.

 

Ранее ученые представили нейроинтерфейсы для взаимодействия с «запертыми» людьми и ошибающимися роботами.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

Вчера, 21:42
8 минут
Мария Азарова

Блокирование рецептора, который помогает сохранять энергию в условиях голода, назвали ключом к более безопасным профилактике и лечению ожирения, вызванного неправильным образом жизни.

3 часа назад
3 минуты
Сергей Васильев

Новая однокристальная электронная схема настолько миниатюрна, что ее можно инъецировать медицинским шприцем — и получать данные о температуре тела по ультразвуковой беспроводной связи.

Вчера, 08:45
11 минут
Мария Азарова

Американские ученые показали, что РНК коронавируса SARS-CoV-2 проходит через обратную транскрипцию, встраивается в геном инфицированной клетки и экспрессируется в виде «химерных» транскриптов, сливающихся с вирусными с клеточными последовательностями.

8 мая
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

8 мая
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: