Последние технологические достижения позволили разработать все более совершенные системы и устройства для измерения активности мозга как в исследовательских, так и в медицинских целях. Концепция, которая широко изучалась, но пока не была эффективно реализована, заключается в сборе данных электроэнцефалографии (ЭЭГ), когда люди перемещаются в среде виртуальной реальности (VR).

Измерения ЭЭГ — это записи спонтанной электрической активности головного мозга, которые обычно собираются с помощью небольших электродов, прикрепленных к коже головы. Эти записи могут дать интересную информацию о мозговой активности человека и помочь врачам выявить различные состояния, включая нарушения сна, эпилепсию, травмы головного мозга и инсульты.

Объединив эти измерения с опытом виртуальной реальности (VR), нейробиологи могут получить лучшее представление о том, как меняется мозговая активность случайных людей или групп населения с набором характеристик, когда они перемещаются в различных виртуальных средах.

Хотя сбор данных ЭЭГ во время опыта виртуальной реальности может быть полезен для исследований в области психологии и нейробиологии, реализовать это пока оказалось сложно.

Основная причина этого заключается в том, что большинство доступных устройств для измерения ЭЭГ дороги, неудобны для пользователей и громоздки. Это делает их либо недоступными для исследовательских лабораторий, либо их трудно сочетать с гарнитурами виртуальной реальности.

Чжиюань Юй и Шэнвэнь Го, два исследователя из Южно-Китайского технологического университета, недавно приступили к разработке более доступной системы измерения ЭЭГ, которую также легче интегрировать с гарнитурами виртуальной реальности. Созданная ими система , представленная в HardwareX , недорогая и небольшая, но при этом она все же может измерять электрическую активность мозга с высокой точностью.

«В этом исследовании описывается недорогая (60,07 долларов США), малогабаритная, беспроводная, высокоточная, четырехканальная система измерения ЭЭГ с низким энергопотреблением (NeuroVista) для измерений ЭЭГ в лобной области, которую можно использовать с гарнитурой VR. , что позволяет проводить измерения ЭЭГ в среде виртуальной реальности», — написали Ю и Го в своей статье.

NeuroVista, новая система, предложенная исследователями, использует KS1092, экономичный чип для измерения биологического потенциала. Прототип устройства, созданный исследователями, состоит из этого чипа, набора электродов и литиевой батареи.

Ю и Го также разработали программное обеспечение, которое преобразует сигналы, записанные устройством, в цифровые и сохраняемые измерения ЭЭГ. Чтобы проверить эффективность своего устройства и программного обеспечения для экспериментов на основе виртуальной реальности, они интегрировали NeuroVista с гарнитурой виртуальной реальности Oculus Quest 2, чуть выше той части гарнитуры, которая закрывает глаза пользователя.

«Система имеет входной шум менее 0,9480 мкВ (среднеквадратичное значение), коэффициент подавления синфазного сигнала более 96 дБ, разрешение измерения менее 0,1 мкВ, полосу пропускания 0,5 ~ 45 Гц и работает с частотой дискретизации 250 Гц», — написали исследователи в своей статье.

«Он также поддерживает металлические сухие электроды и включает в себя встроенный аналоговый полосовой фильтр, схему возбуждения правой ноги, а также встроенные цифровые фильтры нижних частот и режекторный фильтр, которые могут снизить шум во время измерения».

Результаты, достигнутые NeuroVista в первоначальных тестах, замечательны и подчеркивают ее потенциал для проведения психологических и нейробиологических экспериментов, сочетающих точные измерения ЭЭГ с виртуальной реальностью. В рамках дальнейших исследований эта многообещающая система также может быть улучшена и адаптирована для интеграции с другими коммерчески доступными VR-гарнитурами.

В будущем новое устройство, разработанное Ю и Го, может открыть новые интересные возможности для исследований в области психологии и нейробиологии, направленных на наблюдение за мозговой активностью людей во время навигации в конкретной виртуальной среде.

Примечательно, что исследователи также могут легко реконструировать систему электродов, чтобы сосредоточить внимание на определенных интересующих областях мозга, что еще больше расширяет ее потенциальные возможности применения.