Сонливість за кермом сприяє сотням смертельних автомобільних аварій, сонливість також називають критичною небезпекою в будівництві та гірничій промисловості. Дослідники Каліфорнійського університету в Берклі створили навушники, які можуть виявляти ознаки сонливості в мозку. Платформа Ear EEG достатньо чутлива, щоб виявляти альфа-хвилі, модель мозкової активності, яка посилюється, коли ви закриваєте очі або починаєте засинати.
Навушники виявляють мозкові хвилі так само, як електроенцефалограма (ЕЕГ), тест, який лікарі використовують для вимірювання електричної активності в мозку. У той час як більшість ЕЕГ виявляють мозкові хвилі за допомогою електродів, прикріплених до голови, навушники роблять це за допомогою вбудованих електродів, призначених для контакту зі слуховим проходом.
Електричні сигнали, які виявляють вушні вкладиші, менші, ніж сигнали, які фіксує традиційна ЕЕГ. Однак у новому дослідженні дослідники показали, що їх платформа Ear EEG достатньо чутлива, щоб виявляти альфа-хвилі, модель мозкової активності, яка посилюється, коли ви закриваєте очі або починаєте засинати.
«Мене надихнуло, коли я купив свою першу пару AirPods від Apple у 2017 році. Я відразу подумав: «Яка дивовижна платформа для нейронних записів», — сказав старший автор дослідження Ріккі Мюллер, доцент кафедри електротехніки та комп’ютерних наук Каліфорнійського університету в Берклі. . «Ми вважаємо, що ця технологія має багато потенційних застосувань, і що класифікація сонливості є хорошим показником того, що технологію можна використовувати для класифікації сну та навіть діагностики розладів сну».
Використання навушника як електрода ЕЕГ створює низку практичних проблем. Щоб отримати точну ЕЕГ, електроди повинні добре контактувати зі шкірою. Цього відносно легко досягти в традиційних ЕЕГ, які використовують плоскі металеві електроди, прикріплені до шкіри голови. Однак набагато складніше розробити навушник, який буде щільно і зручно прилягати до вух різних розмірів і форм.
Коли команда Мюллера почала працювати над проектом, інші групи, які розробляли платформи Ear EEG, або використовували гелі з вологими електродами, щоб забезпечити гарну герметичність між навушником і вушним каналом, або створювали індивідуальні навушники для кожного окремого користувача. Вона та її команда хотіли розробити модель, яка була б сухою та загальною для користувача, щоб будь-хто міг вставити їх у вуха та отримати надійні показання.
«Моя особиста мета полягала в тому, щоб спробувати створити пристрій, який міг би використовувати кожен день хтось, хто б справді отримав від цього користь», — сказав Раян Каве, докторант Каліфорнійського університету в Берклі та один із авторів дослідження. «Щоб зробити це, я знав, що він повинен бути багаторазовим, відповідати різним людям і [бути] простим у виготовленні».
Каве керував дослідженням разом із аспіранткою Керолін Швендеман і співпрацював з лабораторією Ани Аріас в Каліфорнійському університеті в Берклі, щоб розробити остаточний навушник трьох розмірів: малий, середній і великий.
Навушник містить кілька електродів у консольній конструкції, які дають м’який зовнішній тиск на слуховий прохід і використовують гнучку електроніку для забезпечення зручного прилягання. Сигнали зчитуються через спеціальний, малопотужний, бездротовий електронний інтерфейс.
Дослідники показали, що ці навушники можуть виявляти низку фізіологічних сигналів, включаючи моргання очима, альфа-хвилі мозку та слухову реакцію в стаціонарному стані, яка є реакцією мозку на постійне чуття звуку. Вони вдосконалили дизайн навушників і включили машинне навчання, щоб продемонструвати, як навушники можна використовувати в реальних програмах.
У рамках експерименту вони попросили дев’ятьох добровольців носити навушники під час виконання серії нудних завдань у затемненій кімнаті. Час від часу добровольців просили оцінити рівень їхньої сонливості та вимірювали час відповіді.
«Ми виявили, що навіть коли якість сигналу від навушників здається гіршою, ми все одно можемо класифікувати початок сонливості з таким же рівнем точності, як і набагато складніші, громіздкі системи», — сказав Каве. Навушники також зберігають свою точність при класифікації сонливості у нових користувачів, що є характеристикою пристроїв, які можуть працювати «з коробки».
«Бездротові навушники — це те, що ми вже носимо весь час», — сказав Мюллер. «Це те, що робить ЕЕГ на вусі таким переконливим підходом до носіїв. Для цього не потрібно нічого додаткового».
