Американские ученые разработали и испытали первый автономный носимый 64-канальный электроэнцефалограф, по своим характеристикам сопоставимый с лучшими образцами оборудования в исследовательских лабораториях. Полный отчет о разработке опубликован в IEEE Transactions on Biomedical Engineering, с пресс-релизом можно ознакомиться на EurekAlert!.
Устройство разработано сотрудниками Калифорнийского университета в Сан-Диего. Оно состоит из собственно энцефалографа, носимого на голове в виде шлема, и программного обеспечения для расшифровки сигнала и анализа полученных данных.
Энцефалограф, созданный коллективом под руководством Майка Ю Чи (Mike Yu Chi), напоминает по форме осьминога с эластичными щупальцами, плотно прилегающими к голове любой формы и размера. На концах «щупалец» находятся электроды, которые стали главным ноу-хау, сделавшим разработку устройства возможной.
Дело в том, что в лабораторных условиях электроды энцефалографа для контакта с кожей обрабатывают проводящим гелем, что для носимого устройства неприемлемо. Чи с сотрудниками потратили четыре года на разработку материала для сухих электродов, который обеспечивал бы необходимое качество энцефалограммы (ЭЭГ). Результатом работы стали электроды из смеси серебра и углерода в гибкой полимерной основе, покрытые серебром и хлоридом серебра. Они прочные, гибкие и позволяют снимать ЭЭГ через волосы. При отсутствии растительности на голове используют контакты из гидрогеля в проводящей мембране. Электроды смонтированы в кожухе, экранирующем их от внешних электромагнитных полей и вмещающем также усилитель сигнала.
Разработкой программного обеспечения занимались Тим Маллен (Tim Mullen) и Кристиан Кёте (Christian Kothe). Созданный ими алгоритм эффективно отделяет сигнал от шума в реальном времени. Кроме того, программа может распознать, из каких именно структур мозга идут те или иные сигналы и обеспечить мониторирование их и их взаимодествий, строя динамическую карту активности мозга.
В ходе симуляционных испытаний были подтверждены высокая точность прибора и его пригодность для анализа в реальном времени нейрональных связей в коре мозга и состояния сознания.
Новый энцефалограф позволяет вывести нейробиологические исследования из стен лаборатории и изучать активность мозга человека в различных повседневных и нестандартных ситуациях. Помимо исследований устройство может найти применение в клинической диагностике и нейрокомпьютерных интерфейсах.
Достигнув успеха в разработке энцефалографа, его создатели основали две компании: Cognionics Чи, торгующую собственно устройствами, и Qusp Маллена и Кёте, продающую программное обеспечение. Процесс совершенствования устройства продолжается.
Олег Лищук
