Китайские ученые разработали электроды для неинвазивных интерфейсов «мозг — компьютер», которые позволяют длительное время считывать электрическую активность мозга. В испытаниях система показала точность распознавания мысленного набора текста выше 94%, а запись сигналов сохранялась стабильной более восьми часов во время повседневной активности.
Разработка призвана решить одну из проблем электроэнцефалографии — обеспечить надежный контакт электродов с кожей головы без дискомфорта и ухудшения качества сигнала при движении. Обычные жесткие электроды могут смещаться относительно кожи, а мягкие не всегда обеспечивают устойчивое соединение с электронной частью системы.
Новая конструкция сочетает оба свойства. Ее основа — гидрогель с постепенно меняющейся жесткостью: сторона, прилегающая к коже, остается мягкой, а часть, соединяющаяся с электроникой, более твердая. Особая структура пор помогает постепенно высвобождать электролит, необходимый для регистрации электрических сигналов.
Для изготовления электродов исследователи использовали температурный градиент при обработке гидрогеля. В его состав входят проводящий полимер и серебряные нанолисты. По словам авторов, технология позволяет за один производственный цикл изготовить до 300 электродов, адаптированных под разные модели электроэнцефалографических шапочек.
Испытания проводили с использованием коммерческой шапочки с восемью каналами регистрации. В одном из тестов участник носил ее во время обычных занятий — ходьбы, еды, чтения и сна. Электроды обеспечивали стабильную запись мозговой активности на протяжении восьми часов.
Отдельно исследователи проверили точность интерфейса в течение 14 часов в состоянии покоя. Участники смотрели на виртуальную клавиатуру с мерцающими символами и мысленно выбирали нужные цифры и дату. Система распознавала ввод с точностью выше 94%. В другом задании, где требовалось следить за движущимися цветными линиями и выбирать целевые области, точность превысила 90%.
Для сравнения ученые использовали обычные гелевые электроды. Через четыре-пять часов их характеристики заметно ухудшались из-за высыхания геля, а некоторые каналы почти переставали работать.
Ученые считают, что новая конструкция может сделать неинвазивные интерфейсы «мозг — компьютер» пригоднее для длительного использования. Среди возможных направлений — мониторинг сна, медицинское наблюдение и системы предупреждения об эпилептических приступах.
Читайте также: Otter.ai добавила поддержку русского и научилась распознавать смену языка в разговоре