В последнее время были разработаны уникальные мини-энцефалографы( называемые нейрогарнитурами или нейроинтерфейсами) на базе сухих датчиков с возможностью беспроводного соединения с компьютером или планшетом. В первую очередь нужно упомянуть нейро-гарнитуры американской компании NeuroSky. Компания NeuroSky была основана в 2004 году. Но непосредственно работы по проектированию интерфейсов мозг-компьютер специалисты, создавшие эту компанию, начали с 1999 года. Первый нейроинтерфейс, NeuroSky Mindset, появился уже в 2009 году. В данный момент это устройство уже не выпускается. В 2011 году компания выпустила на мировой рынок интерфейс мозг-компьютер NeuroSky MindWave. Задача разработчиков состояла именно в том, чтобы создать портативный, носимый нейроинтерфейс на основе ЭЭГ и электромиографии (ЭМГ), который завоюет массовый рынок. До их появления успешных проектов такого рода не существовало.

Нейрогарнитуры компании NeurosSky NeuroSky Mindwave и NeuroSky MindwaveMobile.

Рассмотрим, на каком принципе они работают. По своей сути, нейроинтерфейсы NeuroSky представляют собой одноканальные ЭЭГ интерфейсы. То есть, гарнитура оснащена двумя датчиками. Один основной, рабочий датчик, который располагается в районе точки Fp1, то есть в левой лобной части головы, непосредственно над левым глазом. Второй датчик является индифферентным. Он выполнен в форме ушной клипсы и крепится с мочке левого уха (точка A1). Эта точка рассматривается, как место отсутствия биоэлектрической активности. Таким образом, система получает ЭЭГ сигнал на разнице потенциалов между исходным сырым ЭЭГ сигналом и нулевой точкой. Таким образом, интерфейс, получая сигнал от головного мозга, передает его далее, предположим на компьютер, смартфон, планшет или иное устройство. Передаются следующие данные, а именно: сырой сигнал ЭЭГ в диапазоне от 0 Гц до 70 Гц, передается сигнал уже разбитый по основным описанным выше диапазонам, передается сигнал о моргании глаз (чувствительность может настраиваться) и передаются параметры концентрации (внимательности) и медитации(ментальной релаксации).

Два последних параметра, а именно концентрация и медитация, как раз и являются сигналами того рода, которые формируются чипом, разработанным компанией NeuroSky – TGAM на основе распознавания в реальном времени некоторых паттернов. Как это происходит и каков алгоритм распознавания такого рода, является закрытой информацией и интеллектуальной собственностью компании NeuroSky. Именно благодаря этому, нейроинтерфейсы NeuroSky и получили столь широкое распространение по всему миру.

Проведенные исследования по сравнению данных, полученных при использовании стандартного электроэнцефалографа и нейрогарнитуры компании NeuroSky продемонстрировали, что для того чтобы получить электроэнцефалографический (ЭЭГ) сигнал от головного мозга с медицинской точностью не ниже 96%, достаточно использовать один сухой датчик, плотно прилегающий к передней лобной части черепа.

На описанном выше принципе работают все современные миниэнцефалографы, называемые нейрогарнитурами.

Но какую именно информацию несут нам эти электрические колебания, и как мы ее можем использовать?

В результате измерений электромагнитных колебаний головного мозга с помощью нейрогарнитуры  мы получаем исходный, так называемый сырой сигнал от головного мозга. Обычно сырой сигнал получается в диапазоне от 0 до 70 Гц. Исследования показали, что в данном сигнале можно выделить определенные диапазоны, которые отражают определенные виды активности головного мозга.

Обычно выделяют 5 основных диапазонов, а именно:

Альфа волны: диапазон от 8 до 12 Гц В некоторых программах данный диапазон представляют, как Низкие Альфа(8-10 Гц) и Высокие Альфа(10-12 Гц)

Бета волны: диапазон от 12 до 30 Гц В некоторых программах данный диапазон представляют, как Низкие Бета(12-18 Гц) и Высокие Бета(18-30 Гц)

Гама волны: диапазон от 30 до 70 Гц В некоторых программах данный диапазон представляют, как Низкие Гама(30-50 Гц) и Высокие Гама(50-70 Гц)

Дельта волны : диапазон от 0 до 4 Гц

Тета волны : диапазон от 4 до 8 Гц

Нейрогарнитура связывается с беспроводному протоколу с  компьютером или планшетом и с помощью специальных программ мы можем видеть и анализировать ритмя головного мозга.

Вот как это выглядит в рабочем окне программы записи психологических ЭЭГ сессий MindRec. В верхней левой части экрана представлен сырой(Raw) сигнал. В правой части экрана Вы видите выделенные из общего спектра типы мозговых волн, о которых идет наше повествование.

Обратите внимание на приведенный выше пример. В центральной части рабочего экрана программы MindRec расположены индикаторы уровня внимательности(красный) и уровня медитации(синий). В приведенном примере мы видим, что уровень медитации достаточно высок, хотя и не максимален. Посмотрев в правую часть рабочего экрана программы, мы увидим как это отображается в спектре мозговых волн. Обратите внимание, мы видим высокие уровни по Тета волнам, по Низким Альфа. В то же самое время мы видим провалы по уровням тех волн, которые отвечают за прочие проявления мозговой активности, о которых будет написано далее.

На этом изображении приведен интересный пример сочетания мозговых волн, которое распознается, как единовременное состояние высокой концентрации(внимательности) и релаксации. В западной терминологии такое состояние называется Zone. Как видите доминируют Высокие Альфа и Высокие Гамма. Пример приведен из программы Brainwave Vizualizer, которая поставляется в комплекте со всеми нейро-гарнитурами Neurosky Mindwave Mobile.

Итак, мы разобрались с тем, каким именно образом и какую именно информацию от головного мозга можно получить с помощью нейрогарнитур и датчиков. Теперь рассмотрим то, как и для каких целей это можно использовать.

Как писалось выше, на основе проявляемой волновой активности головного мозга можно сделать выводы о состоянии сознания, об эмоциональном состоянии. При этом для того, чтобы представить полную картину состояния сознания в конкретный текущий момент времени, необходимо использовать специальные профессиональные программы, либо обратиться за разъяснениями к профессионалу.

Большинство программ и специализированных процессоров, на основе получаемых данных о мозговых волнах, могут точно определить уровень концентрации, медитации. Могут определить уровень этих состояний и скорость их достижения и передать сигнал для управления изображением, звуком, видео или устройством.

Таким образом, пользователь такого рода устройств постепенно сможет научиться управлять процессом, программой или неким устройством путем изменения функционального состояния мозга.

Рассмотрим как это работает на простом примере игры MindFlex.

В этой игре человек, используя надеваемый на голову обруч с установленными датчиками управляет основным игровым объектом – шариком. Шарик висит в воздухе над игровым полем. Человек, используя свои уровни медитации и концентрации, управляет высотой шарика, который двигается по игровой площадке с помощью ручного регулятора. Таким образом, для того, чтобы удерживать шарик на определенной высоте в течении определенного времени, требуется поддерживать состояние концентрации и медитации на определенных уровнях в течении определенного времени. Мы концентрируемся – шарик поднимается, мы медитируем – шарик опускается. Чем более ярко выражено состояние, тем выше или ниже шарик. Более того, для того чтобы произвести «мозговой выстрел», то есть произвести выстрел шариком из специальной пушки на игровом поле, необходимо резко достичь максимально высокого уровня концентрации максимально быстро. Такой же принцип используется для большинства программ, работающих на данном принципе. Например, первый в мире игрушечный вертолет управляемый силой мысли Puzzlebox Orbit Helicopter, действует на точно таком же принципе.

При занятии подобными играми, как физическими, так и компьютерными, параллельно происходит и ментальный тренинг. То есть игрок учится концентрироваться и расслабляться до определенного уровня за определенное время, удерживать достигнутые состояния нужное время.

Такого рода работа со своими состояниями крайне полезна для получения навыков владения своим сознанием. То есть, несколько упрощая, скажем, что для того, чтобы, например, шарик в игре MindFlex поднялся в воздух, конечно, можно и следует думать о том, что мячик должен подняться, концентрироваться на этом процессе. При этом надо понимать, что шарик будет подниматься в воздух, не потому, что игрок дает ему именно такую мозговую команду, а потому, что он достигает определенного уровня концентрации на этой мысли.

Большинство игр и игровых программ используют для управления именно эти два основных показателя – концентрация и медитация. Такого рода управляющие команды подходят для использования любым  пользователем при некотором уровне тренированности. Однако, если пользователь нейроустройства уже может владеть своим сознанием и его состояниями, то он может использовать игры и программы, в которых используется до 4  и более команд единовременно, например, для управления дроном. Управление такого рода является достаточно сложным. Так, например, медитативное состояние, как управляющая команда, может быть определено не общим уровнем Тета и Альфа, а отдельно отношениями уровней Тета и Альфа волн друг к другу. Таким образом, в области медитации может быть применено две управляющих команды вместо одной. Конечно, осознанно использовать команды такого рода можно только после определенной подготовки, которую можно провести с помощью специалиста.

Программы с нейрогарнитурами используются для саморазвития, для личных ментальных тренингов, для тренингов по развитию детей, улучшению их успеваемости.

Мозговые волны отражают определенные состояния нашего сознания. Есть целый ряд программ, которые позволяют получать ЭЭГ головного мозга, раскладывать их по составляющим, видеть анализ состояния сознания. Кроме этого, существуют программы, которые позволяют проводить специальные тренинги, направленные на развитие навыков вхождения в определенные состояния сознания.. Эти программы разработаны профессиональными психологами, предназначены для простого и доступного использования. Исследования показывают их высокую результативность. Тесты в рабочих коллективах показали, что ощутимые результаты по увеличению эффективности сотрудников наступали уже через 8 дней регулярного использования программ.