Так как недавно я начал систематически управлять iddqd мини-квадрокоптером[2], то мне стало интересно, что происходит с активностью мозга[3] при управлении данной игрушкой полупрофессиональным тренажером, потому что субъективные ощущения нагрузки на мозг[3] 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[3] 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[3] 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[3] (сердцем и лицом) в обычное время — читаю Хабр
— 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.
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
Руки за спину! Переходим в мобильный режим измерений
Easy
Удерживаю квадрокоптер в воздухе, летаю вправо влево хаотично
Normal
«Нормал» тоже оказался 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
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 прогноз утомляемости.
Так же предметом исследования может стать отслеживание формирования навыка управления. Для этого можно сравнение стиль «новичков» и «бывалых», а так же проследить активность мозга[3] в течение обучения пилотированию, посмотреть как, когда и какие элементы переходят в зону бессознательной компетентности.
Ниже процитирую заметку с блога нейромаркетолга Бориса Зубкова.
Мы знаем о невероятной пластичности мозга[3], но, конечно же, не все. Недавнее исследование ученых из Израиля (Sagi et al., 2012) продемонстрировало доказательства скорости нейропластичности.
Структурные изменения мозга[3] 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[3] (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[3] 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!
Не знаю как для Хабрачитателей, а для меня 2015 год уж точно будет годом квадрокоптеров и нейроисследований.
Дарите друг другу квадрокоптерынейроинтерфейсыдолларыКрым карму.
С наступающим!
[7] «Задачи тысячелетия. Просто о сложном»: http://habrahabr.ru/post/245133/
[8] Сенсомоторный тест. Профессиональное исследование/тренажер для пилотов: http://habrahabr.ru/company/neuronspace/blog/246451/
[9] Два часа для изменений: http://mindware.ru/blog/?p=2473
[10] 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.: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089662731200178X