Биоуправление реальными объектами

Область применения биологической обратной связи (БОС) за последние годы расширилась благодаря выпуску более доступных и беспроводных датчиков или нейроинтерфейсов, регистрирующих электрофизиологическую активность человека. В частности, хорошо себя зарекомендовали системы, основанные на регистрации электромиографических сигналов мышц (ЭМГ) [1] и электроэнцефалограммы (ЭЭГ).

Показано, что системы БОС-ЭМГ способствуют активации целевых мышц, тем самым ускоряя восстановительные процессы во время двигательной реабилитации [2].  

На практике, наиболее частым применением БОС-технологий являются развивающие видео игры. При этом, такие системы применяются не только для реабилитации людей с двигательными нарушениями, но и в качестве терапии тревожных расстройств и спортивной подготовки.

Однако, применение исключительно виртуальных сред может не всегда обеспечить полноценное использование двигательного навыка и визуальной системы для пространственного ориентирования.

При взаимодействии с исключительно виртуальными объектами возможно снижение точности распознавания и взаимодействия с реальными объектами, так как в сформированном опыте могут отсутствовать необходимые сенсорные компоненты, что приводит к мультисенсорному конфликту [3].

Таким образом, целью нашей новой разработки является создание мобильного приложения «Miokit» для управления реальными объектами на основе регистрируемых физиологических показателей.

В качестве объекта могут использоваться радиоуправляемые игрушки, которые подключаются к мобильному телефону по Bluetooth.

В процессе тренинга человек в первую очередь получает более полную зрительную информацию, включающую в себя определение расстояния до объекта.

Кроме того, предварительное ознакомление с игрушкой позволяет определить важное физическое свойство объекта – массу, что невозможно определить у виртуального объекта.

Таким образом, предполагается, что оказываемое усилие мышцами в процессе управления игрушкой будет больше соответствовать свойству инертности объекта [4].

Видео. 1 Презентация проекта «Miokit» на базе беспроводных датчиков регистрации ЭМГ с БОС «Колибри».

В качестве управляющего сигнала может использоваться не только электромиограмма (ЭМГ).

Например, для организации целенаправленных движений могут использоваться сигналы от акселерометров и гироскопов, а также гониометров, как в беспроводных реабилитационных перчатках с биологической обратной связью.  

Таким образом, возможна организация комбинированного БОС-тренинга для улучшения координаций движений и мышечной активности.

На 2025 год коллективом нейрофизиологов, инженеров  и единомышленников «СПбИМИ» запланированы работы по реализации управления реальными объектами по показателям электроэнцефалограммы, а также выпуск мобильного приложения «NEUROXylophone», для озвучивания электроэнцефалограммы и модуляции музыкальных произведений в режиме реального времени [5].