Исследователь разработал алгоритм для отслеживания психических состояний через кожу

Исследователи из NYU Tandon достигли ключевой вехи в своем стремлении разработать носимую технологию, которая позволяет измерять ключевые механизмы мозга через кожу.


Роуз Фаги, адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии, последние семь лет работает над технологией, которая может измерять умственную активность с помощью электродермальной активности (ЭДА) — электрического феномена кожи, на который влияет активность мозга, связанная с эмоциональным статусом. Внутренние стрессы, вызванные болью, истощением или особенно плотным графиком, могут вызвать изменения в ЭДА — изменения, которые напрямую связаны с психическим состоянием.

Всеобъемлющая цель — мультимодальный интеллектуальный неинвазивный декодер состояния мозга для носимых адаптивных архитектур с замкнутым контуром, или MINDWATCH, как его называет Фаги, — будет действовать как способ контролировать психическое состояние пользователя и предлагать толчки, которые помогут ему вернуться в прежнее состояние. к более нейтральному состоянию ума. Например, если человек испытывал особенно сильный стресс, связанный с работой, MINDWATCH мог уловить это и автоматически включить расслабляющую музыку.

Теперь Фаги вместе с Рафиулом Амином, ее бывшим аспирантом, выполнили важнейшую задачу, необходимую для мониторинга этой информации. Впервые они разработали новый механизм логического вывода, который может отслеживать активность мозга через кожу в режиме реального времени с высокой масштабируемостью и точностью. Результаты представлены в новой статье «Физиологическая характеристика электродермальной активности позволяет сделать масштабируемый вывод об активации вегетативной нервной системы в режиме, близком к реальному времени», опубликованном в PLOS Вычислительная биология.

«Определение активации вегетативной нервной системы с помощью носимых устройств в режиме реального времени открывает новые возможности для мониторинга и улучшения психического здоровья и когнитивной деятельности», — говорит Фаги.

Предыдущие методы измерения активации симпатической нервной системы через кожу занимали минуты, что нецелесообразно для носимых устройств. В то время как ее более ранняя работа была сосредоточена на определении активности мозга посредством активации пота и других факторов, новое исследование дополнительно моделирует сами потовые железы. Модель включает в себя трехмерное представление в пространстве состояний прямой секреции пота через открытие пор, а также диффузию с последующим соответствующим испарением и реабсорбцией. Эта подробная модель желез обеспечивает исключительное понимание активности мозга.

Новая модель была запущена на данных 26 здоровых людей. Исследователи показали, что они могут расшифровывать сигналы мозга с высокой надежностью. Кроме того, требования к вычислительной мощности их нового а минимальны, и он может получить информацию о мозге и физиологии в течение нескольких секунд, тогда как другой предыдущий подход занимал минуты. Это означает, что небольшая носимая технология мониторинга, обеспечивающая невероятную скорость, высокую масштабируемость и исключительную надежность, находится в пределах досягаемости.

Более широкое влияние и применение методологии включают мониторинг производительности, мониторинг психического здоровья, измерение боли и когнитивного стресса. Отслеживание психического здоровья может помочь лучше справляться с аутизмом, посттравматическими стрессовыми расстройствами, чрезмерной раздражительностью, склонностью к суициду и многим другим. Отслеживание производительности и отслеживание когнитивного стресса могут помочь повысить индивидуальную производительность и качество жизни.

«Производительность человека меняется в зависимости от его когнитивной вовлеченности и уровня возбуждения». говорит Фагих. Например, очень низкий или очень высокий уровень возбуждения может привести к плохой работе. Следовательно, ожидается, что. В конечном счете, исследователи могут использовать предполагаемую активацию вегетативной нервной системы и расшифрованное возбуждение для разработки вмешательств для повышения производительности».