Энцефалография виртуальной реальности

Технологии виртуальной реальности (ВР), которые нужны при обучении на тренажерах и в компьютерных играх, дают более глубокое погружение в образный мир, чем любой дисплей или экран телевизора. Эти же технологи позволяют изучать работу мозга при взаимодействии с реальностью и управлении роботами. Привычная электроэнцефалография в комбинации с виртуальной реальностью предоставляет еще больше информации о нейронных процессах. Однако традиционные электроды с колпачками и проводящим гелем несовместимы с коммерческими устройствами ВР потому, что через волосы плохо считывается электрический сигнал.

В мире есть дорогие коммерческие разработки, совмещающие ЭЭГ и ВР, но они обычно используют жесткие гребенки электродов, которые позволяют добраться через волосы до кожи головы. Недостаток у них один: из-за жесткости они неудобны для длительного пользования. Поэтому исследователи из Университета Техаса в Остине во главе с профессором Лу Наншу (Nanshu Lu) разработали новый удобный датчик для ЭКГ и подключили его к коммерческому устройству Meta VR. Теперь усовершенствованный прибор ВР можно использовать с комфортом.

Электроды прибора сделаны из мягкой проводящей губки (сульфонат полистирола/меламин). Они передают сигналы на миниатюрный многоканальный энцефаллограф, укрепленный сзади головы. Дополнительные электроды расположены на полосе контакта очков ВР со лбом.

Ученые всесторонне проверили работоспособность новой конструкции. При закрытых глазах испытуемого они записали сигналы его альфа-ритмов и от голой, и покрытой волосами кожи. Для проверки исследователи также создали компьютерную игру. Это симулятор езды на автомобиле с кнопкой отклика игрока на команды поворота. Так удалось измерить электрическую активность мозга игрока при принятии решений и определить степень его концентрации.

Новый прибор нужен проекту университета по созданию роботов и сети для доставки товаров. Оператор, который будет перемещаться вместе с роботом или управлять им дистанционно, сможет быстро надеть и сменить прибор. Оператор будет видеть мир глазами робота и реакцию на него людей, а энцефаллограф сможет замерить активность мозга для определения концентрации внимания, моментов стресса и реакции оператора. Прибор поможет оптимизировать взаимодействие человека и машины для достижения эффективности сети доставки, которая, заметим, необязательно должна иметь гражданское применение.

Ученые подали заявку на патент. Новую технологию ВР они планируют применять и для диагностики уровня тревоги пациента по активности мозга, а также тренировать его реакцию на внешние раздражители для лечения тревожности. Также прибор сможет измерять внимание и ментальное напряжение во время занятий на тренажерах, например, у пилотов. Статья об исследовании вышла в журнале Soft Science.