ЭЭГ превратили в музыкальный инструмент — Naked Science
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, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

9 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

9 часов назад
9 минут
Мария Азарова

Ученые подтвердили связь между коронавирусной инфекцией и снижением когнитивных способностей на основе анализа данных более чем 81 тысячи человек.

Позавчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

Вчера, 11:04
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: