Нейрочип научили определять эмоциональное состояние человека по сигналам мозга
Швейцарские ученые разработали миниатюрный чип, который анализирует обмен сигналами между различными отделами мозга и определяет, насколько человек сосредоточен, а также испытывает ли он эмоциональное возбуждение. В будущем технология может найти применение при лечении тяжелых психических расстройств.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 24 октября /Новости науки/. Швейцарские ученые создали имплантируемое устройство, способное оценивать согласованность работы разных отделов мозга и использовать эти данные для управления электрической стимуляцией. Разработка описана в статье, опубликованной в IEEE Journal of Solid-State Circuits.
Чип размером около 4 на 2 мм регистрирует электрическую активность мозга и сопоставляет сигналы из разных его областей. Алгоритм машинного обучения выявляет особенности текущего состояния и при необходимости формирует команды для стимуляции отдельных участков мозга.
Исследователи проверили систему на записях мозговой активности людей, полученных в ходе предыдущих экспериментов. Участники выполняли задания с разной нагрузкой на внимание или смотрели видеоролики, вызывавшие эмоциональную реакцию. По электрическим сигналам алгоритм различал уровни концентрации и эмоционального возбуждения без дополнительных физиологических показателей.
Электрическую стимуляцию глубоких структур мозга уже применяют при двигательных нарушениях, включая болезнь Паркинсона. Ее также исследуют при тяжелой депрессии, посттравматическом стрессовом и обсессивно-компульсивном расстройствах. Многие существующие системы при этом работают по заранее установленным настройкам и не учитывают изменения активности мозга в реальном времени.
Устройство сможет управлять стимуляцией мозга в зависимости от его активности
Система отслеживает сигналы из нескольких отделов мозга, определяет состояние нейронной сети и при заданных условиях запускает или прекращает стимуляцию подключенного участка. Таким образом, устройство работает как замкнутая система, а не просто передает данные для последующей обработки.
Возможность работы в реальном времени ученые проверили в экспериментах на крысах. Имплант отслеживал колебания электрической активности и запускал стимуляцию в заданные фазы этих колебаний.
При создании устройства разработчикам пришлось учитывать ограничения по энергопотреблению. Все вычислительные компоненты разместили на одном чипе, потребляющем менее 200 микроватт. Для снижения нагрузки использовали упрощенные методы обработки данных о взаимодействии между отделами мозга.
Ученые намерены разработать имплантируемые системы, способные отслеживать и корректировать активность нейронных сетей при тяжелых психических расстройствах.
Чип размером около 4 на 2 мм регистрирует электрическую активность мозга и сопоставляет сигналы из разных его областей. Алгоритм машинного обучения выявляет особенности текущего состояния и при необходимости формирует команды для стимуляции отдельных участков мозга.
Исследователи проверили систему на записях мозговой активности людей, полученных в ходе предыдущих экспериментов. Участники выполняли задания с разной нагрузкой на внимание или смотрели видеоролики, вызывавшие эмоциональную реакцию. По электрическим сигналам алгоритм различал уровни концентрации и эмоционального возбуждения без дополнительных физиологических показателей.
Электрическую стимуляцию глубоких структур мозга уже применяют при двигательных нарушениях, включая болезнь Паркинсона. Ее также исследуют при тяжелой депрессии, посттравматическом стрессовом и обсессивно-компульсивном расстройствах. Многие существующие системы при этом работают по заранее установленным настройкам и не учитывают изменения активности мозга в реальном времени.
Устройство сможет управлять стимуляцией мозга в зависимости от его активности
Система отслеживает сигналы из нескольких отделов мозга, определяет состояние нейронной сети и при заданных условиях запускает или прекращает стимуляцию подключенного участка. Таким образом, устройство работает как замкнутая система, а не просто передает данные для последующей обработки.
Возможность работы в реальном времени ученые проверили в экспериментах на крысах. Имплант отслеживал колебания электрической активности и запускал стимуляцию в заданные фазы этих колебаний.
При создании устройства разработчикам пришлось учитывать ограничения по энергопотреблению. Все вычислительные компоненты разместили на одном чипе, потребляющем менее 200 микроватт. Для снижения нагрузки использовали упрощенные методы обработки данных о взаимодействии между отделами мозга.
Ученые намерены разработать имплантируемые системы, способные отслеживать и корректировать активность нейронных сетей при тяжелых психических расстройствах.
