Эксπир
Регистрация / Вход

Использование сигналов мозга для оценки состояния психической деятельности человека и управление внешними техническими объектами

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.512.11.2073
Организация
ИВНД и НФ РАН
Руководитель работ
Балабан Павел Милославович
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
4,5 млн
Внебюджетные средства
0,41 млн

Работы должны проводиться в рамках критической технологии «Технологии биоинженерии». Работы должны соответствовать по предполагаемому исполнению лучшим мировым стандартам. Создаваемый научно-технический задел должен обеспечивать в будущем проведение опытно-конструкторских и технологических работ на конкурентном уровне. Результаты работ должны способствовать дальнейшему инновационному развитию российских технологий в данном приоритетном направлении Программы.

Соисполнители

Организация
ООО "НейроБиоЛаб"
Организация
ИЭФБ РАН

Этапы проекта

1
27.02.2007 - 30.06.2007
На основе литературных источников, патентного исследования и предварительных результатов собственных экспериментов выбраны и обоснованы подходы к управлению внешними устройствами непосредственно сигналами мозга. Показано, что возможно распознавание типов мыслительной деятельности по секундному отрезку электроэнцефалограммы человека. Разработаны новые методические подходы для тестирования пластичности и устойчивости нейродинамических процессов в механизмах саморегуляции мозга человека.
Результаты проведенных предварительных исследований показали, что с помощью простейшей двуслойной нейронной сети, используемой в качестве классификатора, тип ментального состояния может распознаваться с точностьью около 90% всего по секундным отрезкам ЭЭГ. На основе распознавания компонента Р300 был создан макет ИМК для печатания букв. Его производительность достигла 3 букв в минуту. Созданный макет ИМК для градуального управления двумерным движением курсора монитора достигал 60% точности уже только после 90 минут тренировки. Для сравнения наилучший из существующих ИМК такого типа, Восвортский ИМК достигает точности 90% после нескольких месяцев тренировки.
Показано, что для произвольной регуляции ЭЭГ в биотехнической системе в качестве сигналов обратной связи с визуализацией на монитор эффективно использовать мощьности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов. Произвольной регуляции могут поддаваться все ритмы ЭЭГ как в сторону их увеличения, так и уменьшения.
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.10.2007
Целью исследования являлся выбор и испытание макета устройства сопряжения мозга с внешними техническими устройствами (интерфейс мозг-компьютер, ИМК), к оценке типа ментальной деятельности по паттерну ЭЭГ и к оценке индивидуально-типологических особенностей саморегуляции мозга и выявлению наиболее информативных показателей активности мозга, характеризующих психическую устойчивость операторов сложных систем.
Литературные данные, патентные исследования и собственные предварительные результаты привели к заключению, что с точки зрения потенциально достижимых уровней информационной производительности для разработки ИМК следует рассматривать три основные парадигмы:
а) Неинвазивный ИМК, основанный на распознавании по ЭЭГ различных ментальных состояний.
б) Неинвазивный ИМК, основанный на регистрации компонента Р300. Он обеспечивает формирование дискретных управляющих команд и требует минимального времени обучения при достаточно высокой производительности.
в) Неинвазивный ИМК, использующий принцип градуального управления и требующий довольно длительного обучения по биологической обратной связи. После выработки навыка управления, такой ИМК позволяет управлять внешним устройством как собственным (виртуальным) исполнительным органом, не требуя ментального кодирования дискретного набора команд.
ИМК первого и второго типа уже сейчас достигают информационной производительности 35 бит в минуту и требует для обучения всего 20 минут. В свою очередь, ИМК, требующие длительного обучения испытуемых, могут иметь и значительно более высокую производительность и, к тому же, обеспечивать возможность одновременного градуального управления несколькими степенями свободы.
Результаты проведенных исследований показали, что тип ментального состояния может распознаваться с точностьью около 90% всего по отрезкам ЭЭГ длительностью несколько секунд, состояний, связанных с воображением движений различными исполнительными органами тела человека по одной секунде. На основе распознавания компонента Р300 был создан макет ИМК для печатания букв. Его производительность достигла 3 букв в минуту. Созданный макет ИМК для градуального управления двумерным движением курсора монитора достигал 60% точности уже только после 90 минут тренировки. Для сравнения наилучший из существующих ИМК такого типа, Восвортский ИМК достигает точности 90% после нескольких месяцев тренировки.
Показано, что для произвольной регуляции ЭЭГ в биотехнической системе в качестве сигналов обратной связи с визуализацией на монитор эффективно использовать мощьности дельта-, тета-, альфа- и бета-ритмов. Произвольной регуляции могут поддаваться все ритмы ЭЭГ как в сторону их увеличения, так и уменьшения
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.2 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела по технологиям в области наук о жизни
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
2 млн
Организация
МЛЦ МГУ
профинансировано
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
4,5 млн
Организация
ИМГ РАН
профинансировано
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Технологии биоинженерии» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
49
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Биомедицинские и ветеринарные технологии жизнеобеспечения и защиты человека и животных»
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
136
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
48
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области живых систем по критической технологии «Геномные и посттеномные технологии создания лекарственных средств» (мероприятие 1.2 Программы)
Продолжительность работ
2007, 8 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
43
Тема
Работы по проведению проблемно-ориентированных поисковых исследований и созданию научно-технического задела в области индустрии наносистем и материалов по критической технологии «Нанотехнологии и наноматериалы» (мероприятие1.3 Программы)
Продолжительность работ
2007, 7 мес.
Бюджетные средства
92 млн
Количество заявок
241