Боевые квадрокоптеры, лаборатория психофизиологии и тренировка мозга

Что творится в голове автора Хабра, пилота боевого дрона и адк соло на топе?




Еще раз пришел в гости в лабораторию психофизиологии МГУ, с козинаками и квадрокоптерами

Так как недавно я начал систематически управлять iddqd мини-квадрокоптером, то мне стало интересно, что происходит с активностью мозга при управлении данной игрушкой полупрофессиональным тренажером, потому что субъективные ощущения нагрузки на мозг сравнимы с решением олимпиадных задач (легких)

«Заглядывали в мозг» мне на современном оборудовании, на котором проводят диагностику/реабилитацию работникам спецслужб, МЧС, диспетчерам и тд, а так же проводят нейротренинги и сеансы биологической обратной связи. Так же я решил посмотреть, что же происходит с моим мозгом во время прочих ежедневных занятий.

ДИСКЛЕЙМЕР: Это не исследование и не эксперимент. Это фан научно-популярная демонстрация возможностей современного оборудования. Из полученных данных не рекомендуется делать концептуальные выводы, так показания приборов демонстрируют только активацию определенных областей мозга на коротком промежутке времени, для серьезных выводов требуется широкая выборка и более длительный промежуток мониторинга состояний

Измеряли мне ЭЭГ.

• Первый этап — замеряем «фон». Меня попросили потупить в направлении стеночки. (Что делать? — Ничего, просто втыкай)
• Второй этап — замеряем то, что происходит с мозгом (сердцем и лицом) в обычное время — читаю Хабр
• Третий этап — замеряем психофизиологические параметры во время управления «боевым дроном» (Byrobot drone fighter):
  
  • а) просто полет
  • б) легкая задача: пролететь по периметру комнаты как можно быстрее
  • в) сложная задача: посадка на ограниченную площадь
  • г) замеряем фон после задач
• Бонусный этап — играю в League of Legends

Под катом мозг обычного человека (который выполняет команду «втыкай» в стену) и мозг человека читающего Хабр.



Подготовка

Шапочка из фольги с электродами и с косичкой



В DARPA тоже одевают подобные шапочки





«Инъекция в голову». На самом деле мы уменьшаем сопротивление арестованного в месте контакта при помощи токопроводящего геля



То ли Гагарин, то ли Доби. На щеке датчик измеряющий окулограмму (ток в мышцах, которые двигают глазами)



Подготовка/калибровка софта



Калибровка софта, выставление чувствительности



Настройка шкалы. Тем временем сердце аж выпрыгивает в предвкушении (ЭКГ зашкаливает)





Сам прибор «Энцефалан». ТТХ



— Откуда столько «грязи» в мыслях? — Так там ведь GitHub закрыли.

Первый этап — замеряем «фон»

(Расслабленно смотрю вперед, не двигаюсь, стараюсь не моргать и не жрать жевать хотя бы 5 минут)

Фон необходим для определения исходного (фонового) функционального состояния обследуемого. Он используется как «базовая линия», как точка отчета, относительно которой быдут регистрироваться изменения состояния



Содержимое скриншота: слева — «сырая» запись ЭЭГ. Посредине — спектрограмма, т.е. разложение по АЧХ. Справа — картирование активации (топография). Важно отметить, что от картинки к картинке меняется амплитуда сигнала (на этом скриншоте от 2 до 5 микровольт), что тоже является значимым параметром наряду с пространственной картиной (справа)

Регистрация исходного фонового состояния в ходе спокойного бодрствования с открытыми глазами.
Видим, что присутствует разлитая активация в диапазоне альфа-ритма (7,5 — 13, 5Гц) и нижнего бета-ритма (13,5 — 20Гц), в основном по центральной линии в лобной и затылочной областях. А также локальную активность в затылочной области в более высокочастотных (бета-ритм) диапазонах.

Второй этап — читаю Хабр

Читаю Хабр (статья Byrobot: квадрокоптер для Чака Норриса и 6d-мышление )



Кто-то плюсанул, ура!



Задача — регистрация во время выполнения работы с сайтом.
Снижение активности в альфа-диапазоне. Локальная активация в затылочно-височной области в широком высокочастотном диапазоне. Заметим, что амплитуда 5-11 микровольт, что в 2 раза выше чем фоновые сигналы



Так что чтение Хабра («Задачи тысячелетия. Просто о сложном») развивает мозг, активирует кундалини бета-ритм и благоприятно сказывается на карме

Третий этап — управление дроном

Руки за спину! Переходим в мобильный режим измерений

Easy

Удерживаю квадрокоптер в воздухе, летаю вправо-влево хаотично

Normal

«Нормал» оказался таким же, как «Хард», потому что был очень аккуратен, чтоб не врезаться в дорогостоящее оборудование.


Фукнциональная активация сместилась в более высокочастотную область. Наблюдается незначительный локус активации на уровне альфа-ритма, локусы высокочастотной активации на уровне затылочно-височных областей. Амплитуда 4-11 микровольт.

Hard

Посадка на ограниченной площади. Посадить аппарат ровно на стул с расстояния 3 метра



Активация сместилась в правую затылочно-височную область. Альфа-активность значительно снижена.

Измеряем фон после выполненной задачи

(Расслабленно смотрю в одну точку, т.е. «втыкаю»)

Снижение высокочастотной активации с левосторонней асимметрией. Альфа-активность достаточно выражена с образованием двух локусов активации, больше в лобной области.

В финальном фоне можно наблюдать 2 локуса активации на частоте альфа-ритма и значительную левостороннюю асимметрию на высоких частотах. По сути видимая активация в финале, которая отражается в «работе» на всех диапазонах, а не только на низкочастотных, как в исходном фоне.

Бонусный этап

Тем временем кто-то смотрит на звезды



А кто-то играет в Legue of Legends



Выраженная высокочастотная активация в затылочной области, что говорит об активности центров, связанных с обработкой зрительной информации.

Сенсомоторный тест

Помимо снятия показаний ЭЭГ я прошел профессиональный тест для пилотов


Подробнее на Хабре: Сенсомоторная координация (SMK). Профессиональное исследование/тренажер для пилотов

Дальнейшие исследования

При более серьезном подходе можно использовать некоторые параметры ЭКГ и глазодвигательную активность как меру функционального состояния (утомление/напряжение) пилота во время пилотирования, до и после него. Можно делать предположения о «сложных» моментах в управлении, а также составлять прогноз утомляемости.

Также предметом исследования может стать отслеживание формирования навыка управления. Для этого можно сравнить стиль «новичков» и «бывалых», а так же проследить активность мозга в течение обучения пилотированию, посмотреть как, когда и какие элементы переходят в зону бессознательной компетентности.

Есть еще идея измерить состояния мозга во время боя квадрокоптеров




Шприц для нанесения электропроводного геля

Ниже процитирую заметку с блога нейромаркетолга Бориса Зубкова.

Два часа для изменений



Мы знаем о невероятной пластичности мозга, но, конечно же, не все. Недавнее исследование ученых из Израиля (Sagi et al., 2012) продемонстрировало доказательства скорости нейропластичности.

Структурные изменения мозга могут быть наблюдаемы через десятки минут обучению чему-то новому. Используя диффузионное тензорное сканирование (diffusion tensor imaging, DTI) томографом, ученые смогли увидеть изменения в гиппокампе уже после двух часов видеоигры. В экспериментах с крысами было установлено точно, что такие изменения связаны с нейротропным фактором мозга (brain derived neurotropic growth factor, BDNF), протеином, который отвечает за поддержку, рост и развитие нейронов. Вероятно, у людей задействован тот же механизм.

Что это означает? Вы можете изменить свой мозг всего за 2 часа, достаточно для заметных, или не совсем заметных, изменений в поведении. Всего лишь два часа танцев, или новой компьютерной игры превратят вас в несколько другого человека, в буквальном смысле. Ну, и конечно, это опять подтверждает, что видеоигры — очень хорошая штука!

Sagi, Y., Tavor, I., Hofstetter, S., Tzur-Moryosef, S., Blumenfeld-Katzir, T., & Assaf, Y. (2012). Learning in the fast lane: New insights into neuroplasticity. Neuron, 73(6), 1195-1203.

Изображение и графики — из Sagi et al., 2012.

Выводы

Не знаю, как для Хабрачитателей, а для меня 2015 год уж точно будет годом квадрокоптеров и нейроисследований.
Дарите друг другу квадрокоптерынейроинтерфейсыдолларыКрым карму.
С наступающим! Написать ли статью, как мы измеряли мозговую активность пилотов во время боя квадрокоптеров?

да

нет

не знаю

Проголосовало 216 человек. Воздержалось 44 человека. Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Источник: geektimes.ru/company/neuronspace/blog/242633/