Обзор нейрогарнитуры NeuroSky MindWave Mobile: тренируем мозги

Набор юного любителя исследования мозга — нейрогарнитура MindWave Mobile от производителя NeuroSky — попала к нам в редакцию неспроста. В ней заложены технологии, которые могут быть интегрированы в компьютерные пользовательские интерфейсы в скором будущем. Речь идет о так называемой биологической обратной связи.

Данная технология в 60-е годы прошлого века считалась одной из наиболее перспективных методик для обучения детей с проблемами развития и для профилактики ряда заболеваний. Ее основная идея проста: человек, получающий объективные данные о своих физиологических процессах в реальном времени (например, о ритме сердцебиения, температуре тела или мышечной активности), может научиться влиять на них и в результате избегать негативных состояний. Но в итоге биологическая обратная связь, пускай она активно применяется в ряде медицинских процедур и других узкоспециализированных областях, так и не произвела революции, которой от нее ждали, и не получила широкого распространения.

Одним из основных элементов биологической обратной связи является электроэнцефалография (ЭЭГ) — метод наблюдения и регистрации электрических процессов в мозгу. С этим методом исследования вы, возможно, сталкивались в поликлинике: таким образом диагностируется склонность к эпилепсии и наличие опухолей мозга. Во время процедуры «снятия» ЭЭГ на голову пациента надевается прорезиненная шапочка с электродами и далее регистрируется электрическая активность мозга в разных состояниях: например, при восприятии интенсивно мигающего света. ЭЭГ также широко применяется в науке. Благодаря этому методу можно проверять гипотезы о типах мозговой активности при той или иной деятельности.

Ритмы мозга, регистрируемые методом ЭЭГ, могут с относительным успехом контролироваться человеком, а следовательно — могут быть использованы в интерфейсах «человек − машина». Какого-либо практического интереса это почти не вызывает, но есть и выдающиеся исключения из общей тенденции. Например, в феврале этого года был представлен проект Brainflight, в котором человек с помощью ЭЭГ управлял беспилотным летательным аппаратом. Правда, стоит отметить, что «пилот» прошел длительное обучение, в котором не обязательно преуспеет любой другой человек. Однако и эта технология все еще далека от массового внедрения — хотя бы потому, что беспилотники прекрасно управляются и руками.

Если вы не являетесь участником какого-либо военного или научного проекта, который направлен на создание интерфейса, управляемого непосредственно мозговой активностью, но питаете интерес к этой технологии, то компания Neurosky создала для вас специальное устройство — нейрогарнитуру MindWave Mobile. Она позволит в домашних условиях увидеть, как работает ваш мозг, и научит управлять своим психическим состоянием. Биологическую обратную связь можно использовать в программах для тренировки внимания, памяти и просто в играх, которые поддерживают MindWave.

⇡#Комплектация и внешний вид

MindWave Mobile поставляется в забавно оформленной картонной упаковке. Комплект поставки сводится к самой нейрогарнитуре, краткой иллюстрированной инструкции на английском языке и диску с программным обеспечением.

Есть несколько вариантов комплектации устройства, отличающихся друг от друга только набором бесплатных приложений:

1. Brainwave Starter Kit — вариант для начинающих с простыми приложениями, раскрывающими основные функции нейрогарнитуры (именно эта комплектация и попала к нам в руки);
2. MyndPlay Bundle — включает в себя дополнительный пакет ПО под названием MyndPlayer, которое в связке с нейрогарнитурой позволяет влиять на действия героев при просмотре встроенных видеофильмов;
3. Focus Pocus Bundle — детский вариант в комплекте с дополнительным ПО Focus Pocus, включающим 12 мини-игр, в которые можно играть вдвоем.

Внешне нейрогарнитура похожа на футуристический обруч для волос или на странноватые наушники с микрофоном. Ее корпус выполнен из пластика с прорезиненными вставками, а длина регулируется под обхват головы пользователя. К качеству сборки претензий нет. Один из концов обруча удлинен, и в этой части устанавливается одна «мизинчиковая» батарейка (AAA), не входящая в комплект поставки.

Металлический электрод, отвечающий за регистрацию мозговой активности, расположен на откидной планке. На другом «отростке» есть прищепка с так называемым референтным электродом, фиксируемым на мочке уха пользователя. На самом обруче имеется переключатель с тремя позициями: On, Off и Pair — последний пункт отвечает за режим поиска Bluetooth-соединения. Рядом расположен индикатор беспроводной связи. Связь с компьютером или мобильным приложением с предустановленным программным обеспечением для нейрогарнитуры производится благодаря модулю Bluetooth версии 2.1.

На диске вы найдете следующее программное обеспечение:

1. Tutorial App — интерактивный курс по использованию нейрогарнитуры;
2. BrainWave Visualizer — программа, позволяющая визуализировать вашу мозговую активность и сыграть в парочку игр;
3. Speed Math — программа, помогающая развить математические навыки.

Установка комплектного ПО на компьютер с Windows интуитивна и проста. Также эти и другие программы можно найти в магазинах приложений для Android и iOS.

Дополнительно к комплекту нейрогарнитуры нам была предоставлена программа Home of Attention от одноименного немецкого разработчика. Она устанавливается с USB-флешки, которую всегда необходимо подключать к компьютеру, чтобы запустить программу. Home of Attention, так же как и ПО от производителя устройства, позволяет визуализировать активность мозга, а также тренировать его с помощью встроенных игр. Кстати, у Home of Attention тоже есть версии для мобильных систем – Android и iOS.

На сайте разработчика нейрогарнитуры — NeuroSky — доступны для скачивания и другие приложения в количестве 28 штук, большая часть — платные. Цена разнится от 99 центов до 20 долларов. Вот некоторые из них: Kinetic Ball — необходимо силой мысли провести шарик по лабиринту; NeuroZoom — позволяет, изменяя ритмы мозга, управлять функциями приближения и удаления в Google Maps; ThinkTalk — приложение для людей с ограниченными возможностями, позволяющее набирать тексты морганиями глаз. Также имеется 12 бесплатных приложений, большая часть которых является модификацией ПО в комплекте MindWave Mobile и Home of Attention. Дополнительно на сайте разработчика доступен software development kit для написания собственного ПО. А бесплатное приложение NeuroExperimenter позволяет использовать нейрогарнитуру для проведения научных экспериментов.

⇡#Как работает MindWave Mobile

Для начала использования необходимо надеть нейрогарнитуру на голову, заранее откинув планку с электродом на конце. Устройство располагается на голове таким образом, чтобы электрод касался лба. Прищепка крепится на мочке уха. Теперь необходимо, чтобы компьютер нашел нейрогарнитуру по Bluetooth — после этого можно запускать ПО от NeuroSky или Home of Attention.

Но перед описанием этих программ хочется поподробнее рассказать о механизме регистрации мозговой активности и дать краткую характеристику ритмам мозга.

В нашем мозгу ежесекундно происходит множество физико-химических процессов. Их суммирование приводит к появлению слабой электрической активности, которая и регистрируется датчиками электроэнцефалографа. Некоторые процессы происходят циклически, с определенной частотой и амплитудой. Именно они и называются ритмами мозга. В зависимости от их характеристик принято выделять:

1. дельта-ритм — глубокий сон или состояние гипноза;
2. тета-ритм — сонливость, невнимательность, расслабление;
3. альфа-ритм — расслабление вкупе с вниманием;
4. бета-ритм — высокий уровень внимания и процессы обработки информации.

Выделяют и другие типы ритмов, а также варианты вышеприведенных, но для работы с MindWave Mobile этих знаний будет достаточно.

Дополнительно отметим, что на данные ЭЭГ сильно влияет мышечная активность. Если во время регистрации моргать глазами или напрягать мышцы лица, то электрическая активность мозга из-за слабости сигнала просто потеряется на фоне помех от мышц.

MindWave Mobile использует способ регистрации ЭЭГ, принятый в научных исследованиях: электрическая активность анализируется относительно «нулевой» точки, которой считается мочка уха, — именно поэтому туда устанавливается прищепка-электрод. В медицине же принято измерять активность одного электрода относительно нескольких других, так как для диагностики заболеваний несущественны данные о ритмах, а важен характер электрической активности, поскольку он является индикатором склонности к эпилепсии или опухоли мозга.

Вот только в научных условиях используется десять и более электродов, равномерно распределенных по площади головы, а в MindWave Mobile — упрощенный вариант: здесь есть только один электрод.

⇡#Испытания

Нейрогарнитура легко надевается на голову, чему в особенности способствует возможность изменения размера обруча. Однако долго просидеть в ней, увы, не выйдет: устройство давит на голову, особенно это касается электрода, прижимающегося ко лбу. Прищепка для уха, напротив, не вызывает неприятных ощущений и практически незаметна.

Дальность действия Bluetooth мы проверять не стали, ведь при работе с гарнитурой вы всегда будете привязаны к компьютеру, на котором запущена программа. Ходить с устройством по комнате не рекомендуется, так как это приводит к напряжению ряда мышц и, как следствие, помехам в сигнале. Использование устройства обычно происходит в сидячем положении, хотя можно и прилечь. Соединение по Bluetooth устанавливается быстро, однако программному обеспечению нужно некоторое время для анализа первичных данных. «Родное» ПО для MindWave Mobile справляется с этим заметно быстрее, чем Home of Attention. Обычно этот процесс занимает от одной минуты и до… бесконечности — в случае если пользователь недостаточно расслаблен.

Иногда, когда вы находитесь во взвинченном или нервном состоянии (например, после тяжелого рабочего дня), вам и вовсе не удастся начать работать с MindWave Mobile. Ведь в такой ситуации вы не сможете расслабить лицевые мышцы. Если такое случится, можно попробовать отвлечься на что-то постороннее — книгу, фильм или музыку. Этот способ срабатывает на сто процентов в любой ситуации. Но затем вашим основным врагом станет давление обруча на голову — отключиться от этого ощущения не всегда получается.

Для изучения своих ритмов и тренировки способностей к их контролю нужно включить одну из представленных программ. Начнем с фирменного ПО MindWave. Работа с ним достаточно проста, однако весь интерфейс — на английском языке, что может вызвать некоторые трудности у людей, не знающих его в достаточной степени. Для начала стоит пройти тренировку, в которой подробно рассказывается про нейрогарнитуру и демонстрируются ее возможности.

Первым испытанием в ходе тренировки для вас станет тест на концентрацию внимания, выполненный в виде мини-игры. Перед вами будет шкала, которая заполняется по мере того, как вы концентрируете внимание на какой-либо одной мысли. По достижении определенного уровня концентрации загорится «напряженный» смайлик — это означает, что вы прошли первый тест. Далее последует аналогичная мини-игра на расслабление. Для автора обзора она была чуть сложнее, но позитивного результата можно с легкостью добиться, просто думая о чем-то легком и приятном.

Последняя мини-игра посвящена морганию глаз. Здесь нет шкалы, а изображение моргающего смайлика загорается, когда вы моргаете. Этот тест можно обмануть, например, напрягая мышцы лица на очень короткий промежуток времени вместо моргания. Однако сами моргания он определяет достаточно точно. На этом обучающая процедура заканчивается.

Теперь можно перейти к приложению BrainWave Visualizer — части комплекта ПО MindWave Mobile, которая позволяет в реальном времени наблюдать активные ритмы мозга. Они изображаются в виде заполняемых цветом шкал. Если кликнуть на любую из них, то всплывет краткое описание. На фоне шкал ритмов показывается общая активность мозга в виде графика. Также демонстрируется большая динамическая гистограмма, которая показывает соотношение ритмов в реальном времени. Дополнительно выводятся данные по двум общим показателям: концентрации внимания и расслаблению.

При достижении высокого показателя внимания и расслабления (это говорит о том, что вы думаете об одной какой-либо вещи и сильно сконцентрированы на этом) начинает играть веселая легкая музыка. Однако она сильно отвлекает: как только вы слышите ее, сразу забываете, о чем думали, и переключаетесь на нее, вследствие чего она затухает.

В составе BrainWave Visualizer есть две встроенных игры. В первой вам необходимо поднять шарик силой мысли. Для этого нужно добиться высоких показателей альфа-ритма, то есть расслабиться. Игра забавная, и задача поднимания шарика очень затягивает. Есть по меньшей мере две выигрышные стратегии: можно расслабляться или же можно просто представлять, что шарик поднимается. В первом случае вы достигаете цели, играя по правилам. Во втором ваш мозг сам стремится к некоему состоянию, при котором решается задача.

В эту игру весело играть компанией. У некоторых быстрее выходит поднять шарик, у других это практически не получается.

Во второй игре вы занимаетесь сжиганием бочки. Результат будет достигнут в случае высокого уровня концентрации внимания. Здесь снова есть возможность либо сделать все по-честному, либо жульничать: вы можете мысленно концентрироваться на процессе горения бочки, а можете занять себя какой-либо кропотливой работой (например, решением однообразных математических задач из школьного учебника). В обоих случаях рано или поздно вы достигнете результата. Сжечь бочку дотла нельзя. Она будет либо слабо гореть, либо полыхать. Кстати, огонь анимирован нереалистично и больше напоминает взрывающиеся петарды.

В обеих играх нельзя выиграть, но можно бесконечно повышать свои результаты, а соревновательный момент сводится только к тому, у кого шарик дольше висит в виртуальном небе или у кого дольше горит бочка.

Speed Math — это последняя часть набора фирменного ПО MindWave Mobile. В этой программе вы можете тренировать свои математические навыки. Сначала вы выбираете уровень сложности, который варьируется от задач типа «10 – 8 = ?» до «767 + 899 = ?». Вы можете выполнить фиксированное количество задачек или пройти испытание на время. В результате пройденного теста вам присвоят некие баллы, которые связаны с показателями по шкале внимания и процентом правильных ответов, а также представят временной график внимания во время решения задач. Принцип расчета баллов не ясен, и его описания в программе нет. Да и в целом Speed Math произвел плохое впечатление: хотя само по себе приложение, возможно, и помогает развить навыки быстрого счета, но его использование в связке с нейрогарнитурой — сомнительно.

Увы, общее впечатление от пакета приложений для MindWave Mobile — тотальная недоработанность. Тренировка внимания и расслабления в обучающем курсе довольно увлекательна, как и мини-игры с поднятием шарика и бочкой, но графическая часть хромает, а удобство интерфейсов ниже всякой критики.

Перед тем как рассказать про вторую программу для нейрогарнитуры, отметим, что в ней измеряются немного другие ритмы мозга. Например в MindWave Mobile регистрируются low beta и high beta, а в программе Home of Attention — целых четыре бета-ритма: бета-1, бета-2 и так далее. Впрочем, для обычного пользователя эти отличия не принципиальны.

Теперь про саму Home of Attention. Начнем с того, что программа поддерживает русский язык. После соединения с устройством в центре окна появляется ЭЭГ-график активности мозга, а снизу — шкалы по каждому отдельному ритму.

Основная функция программы — проведение тренингов тех или иных состояний. Вы можете учиться достигать глубокой релаксации тела, умеренного расслабления, бдительности, концентрации и так далее. После выбора цели вам укажут три ритма, высоких показателей по которым необходимо достигнуть, — это и будет говорить о наличии у вас желаемого состояния. Далее вы можете начать тренировку, используя видеоряд, аудиодорожку или мини-игру.

Видеоряд доступен лишь один — сменяющиеся картины природы. При этом видео воспроизводится только при достижении целевого состояния и встает на паузу, если пользователь срывается. Это похоже на просмотр видеоролика в интернете на Dial-up-соединении при периодических разрывах связи. В итоге независимо от выбранного целевого состояния вам придется бороться с нарастающим раздражением от «подвисающего» видео.

Тренинг с музыкой также предоставляет только одну аудиодорожку — шум моря. Принцип работы тот же, что и в прошлом случае, — аудио будет замирать, если вы не находитесь в целевом состоянии.

В мини-играх тренировка идет веселее. Доступно три варианта на выбор: гоночные машинки, яхты в море и летающие в космосе ракеты. Но на самом деле меняется только вид движущегося объекта и фон. Например, если выбраны ракеты, то с каждым из трех ключевых для желаемого состояния ритмов будет связана одна из них. Достигая высокого показателя по соответствующей шкале, вы будете двигать ракету вперед. Каждая игра длится 20 минут, и выиграть ни в одной из них опять-таки нельзя. Ракеты никуда не прилетят, машины не доедут, а лодки так и останутся в море, никогда не причалив.

Теперь пара слов о потенциальных возможностях устройства. Если у вас все хорошо с фантазией и вы хотите исследовать свои мозговые ритмы, то вы сможете придумать много недокументированных способов использования нейрогарнитуры. Например, можно выявить различия ритмов при прослушивании классической спокойной музыки и тяжелого металла. Оказалось, что тяжелый металл вызывает высокую активность тета-ритма — это говорит о сонливости, невнимательности и глубоком расслаблении. А при прослушивании классической музыки более активен дельта-ритм, что говорит о глубоком сне или состоянии транса. Также обратите внимание на всплеск в центре графика второй картинки — это моргание глаз.

⇡#Выводы

MindWave Mobile поначалу вызывает мало позитивных впечатлений, что по большей части связано с недоработанным ПО NeuroSky. Нейрогарнитура, пусть она и интересна в связи со своей необычностью, все же пока не доросла до полноценного продукта.

Но в ней скрыт большой потенциал, и она вызовет интерес у любителей ставить разнообразные опыты, представляя себя ученым. Например, можно взглянуть на активность мозга при выполнении тех или иных умственных задач, восприятии картинок эротического содержания в сравнении с абстрактными полотнами Малевича и так далее. Это устройство-песочница, которое предназначено для интересного времяпрепровождения, а не ориентированной на результат деятельности.

В заключение отметим, что нейрогарнитура MindWave Mobile продается в интернете по средней цене в 10 100 рублей (по данным «Яндекс.Маркета» на 8 апреля 2015 года). Нельзя сказать, дорого это или дешево, так как аналогов у устройства просто нет. С одной стороны, цена выглядит неоправданной из-за слабого программного обеспечения, с другой — относительно вполне уместной, если учесть громадные возможности устройства, которые зависят только от вашего воображения.

Благодарим магазин pleer.ru за предоставленную для тестирования нейрогарнитуру.