Пристрій для керування поверхневими біопотенціалами головного мозку

Пристрій для керування поверхневими біопотенціалами головного мозку, що містить реєстратор параметрів біопотенціалів і блок перетворення 3 Як прототип обраний пристрій [патент Росії №94028929 МПК А61В5/16], що включає датчик фізіологічних параметрів, блок перетворення цих параметрів у сигнал зворотного зв'язка, блок індикації сигналів зворотного зв'язка з генератором зорових і слухових образів, що відтворюють ігрову ситуацію. Корисна модель відноситься до області медицини й може бути використаний для лікування широкого спектру захворювань, пов'язаних з порушенням фізіологічних функцій серцево-судинної системи, дихання, опорно-рухового апарата, центральної й периферичної нервової системи, шляхом створення у пацієнта позитивної мотивації при проведенні процедур. Недолік відомого аналога - обмежена можливість індивідуального самоконтролю й керування функціональними можливостями людини, особливо в напружених ситуаціях і екстремальних умовах. У прототипі зорові й слухові образи задаються спеціальним пристроєм. Залежно від параметрів біопотенціалів людина бачить або чує цілком певний, заздалегідь заданий образ. Тому, якщо параметри біопотенціалів повторюються, то й образи також повторюються. Із психології відомо, що образи, які повторюються, швидко втрачають новизну й перестають сприйматися як цікаві і тому не мають будь-якого впливу на людину. Заздалегідь запрограмований набір образів буде неефективним при проведенні певної послідовності або серії навчальних експериментів. У пропонованому пристрої забезпечується незалежність конкретного змісту зорових образів від параметрів біопотенціалів. Зберігається лише фізіологічне правильний тип взаємозв'язку: більш висока частота звукового тону - більш висока активізація стану людини й відповідно, більш насичений і динамічний зміст зорових образів. Причому, ці образи генерує сама людина, витягаючи їх із власного життєвого досвіду, або на основі життєвого досвіду створюючи, творчо створюючи, нові образи. У результаті такого нового взаємозв'язку між образом і звуковим тоном, забезпечуваним пропонованим пристроєм, у людини виробляється стійкий зв'язок між своїм станом і динамічним типом образів (швидкі або повільні, що активізують або заспокоюють) а не їхнім конкретним змістом. Саме це й дозволяє людині керувати своїм станом більш ефективно, особливо в екстремальних або несподіваних, не передбачених регламентом, ситуаціях. Пропонований пристрій забезпечує поділ потоків інформації, які обробляються свідомістю людини, у такий спосіб. Інформація про функціональний стан людини (параметри біопотенціалів) надходить по звуковому каналі, а інформація, що впливає на функціональний стан, надходить по зоровому каналі (зорові керуючі образи). Цим самим усувається «зіткнення» різноспрямованих потоків інформації, що і є умовою високої ефективності роботи пропонованого пристрою. В основу запропонованої корисної моделі поставлене завдання створення такого пристрою керування станом, що дозволить забезпечити адек 13517 4 ватність стану працівника умовам діяльності в напружених ситуаціях і екстремальних умовах без порушення процесів усвідомленого контролю трудової діяльності. Одержання зазначеного технічного результату забезпечується сукупністю істотних ознак, що є сутністю заявленої корисної моделі, які полягають у тім, що, у пристрою для керування біопотенціалами головного мозку (БПГМ), котрий містить реєстратор параметрів біопотенціалів і блок перетворення цих параметрів у сигнал зворотного зв'язку, блок перетворення параметрів у сигнал зворотного зв'язку виконаний у вигляді послідовно з'єднаних формувача частотнозалежного звукового сигналу, підсилювача цього сигналу і його випромінювача, крім того пристрій для керування має підсилювач параметрів біопотенціалів і інтегратори фонових і робочих значень параметра біопотенціалів. Отриманий психофізіологічний контур зворотного зв'язку (зняття параметрів біопотенціалів головного мозку - звуковий вплив на сприйняття людини - зміна функціонального стану - зміна параметрів біопотенціалів мозку) дозволяє, за рахунок використання показника середньої частоти біопотенціалів головного мозку, усвідомлено керувати станом людини. Людина не має можливості безпосередньо, усвідомлено сприймати зміни самих БПГМ, тому в нашій пам'яті відсутні будь-які асоціативні образи, пов'язані своїм змістом зі специфікою змісту БПГМ. Можливість усвідомлено сприймати зміни БПГМ людина отримує тільки при створенні штучного зворотного зв'язку, що перетворює невідчутні зміни БПГМ у відчутні зміни відповідного сигналу. Звуковий зворотний зв'язок дозволяє найбільш повно здійснювати керування біопотенціалами головного мозку. Саме висота звукового тону найбільш повно відбиває зміни БПГМ. Тому зміст і характер уявних образів, з якими може створюватися асоціативний зв'язок між змінами подразникасигналу й різних відчуттів від свого функціонального стану, нічим заздалегідь не обумовлене й не обмежене, а, отже, розкриває максимальні можливості по керуванню психофізичним станом людини. Між відмінними ознаками корисної моделі, що заявляється, і отримуваним при його використанні технічним результатом існує причиннонаслідковий зв'язок. Особливістю пристрою, котрий заявляється, є те, що його конструкція дозволяє забезпечити оптимальне узгодження інформативного параметра у вигляді частоти нульових значень поверхневих біопотенціалів головного мозку з особливостями сприйняття й мислення людини (слухове сприйняття й мислення зоровими образами). Технічні параметри контуру зворотного зв'язку дозволяють оптимально узгодити психофізіологічні особливості людини й інформаційні особливості контуру зворотного зв'язку, тому що в якості сигналу зворотного зв'язку використовується частота звукового тону в оптимальному діапазоні слухового сприйняття людини, а між частотою нульових значень 5 поверхневих БПГМ і частотою звукового тону зворотного зв'язку забезпечена прямо-пропорційна залежність. Таким чином, для досягнення зазначеного технічного результату необхідна наступна нова сукупність відмінних ознак: - блок перетворення параметрів біопотенціалів у сигнал зворотного зв'язку виконаний у вигляді послідовно з'єднаних формувача частотнозалежного звукового сигналу, підсилювача цього сигналу і його випромінювача, - пристрій для керування біопотенціалами головного мозку забезпечено підсилювачем параметрів біопотенціалів і інтеграторами фонових і робочих значень параметрів біопотенціалів; - блок перетворення параметрів біопотенціалів з'єднаний з інтеграторами параметрів біопотенціалів. Кожна відмінна ознака моделі, що заявляється, для керування біопотенціалами головного мозку є необхідною, а всі разом достатніми для досягнення поставленого завдання. Виключення із зазначеної сукупності відмінних ознак хоча б одного - не дозволить одержати технічний результат, що є метою створення передбачуваної корисної моделі. Отже, зазначені нові відмінні ознаки є істотними, тому що кожний з них, окремо взятий, необхідний, а всі, разом узяті, достатні для того, щоб відрізнити даний об'єкт від всіх інших об'єктів того ж призначення й одержати новий технічний результат. Пристрій, що заявляється, є невідомим з галузі техніки, може бути промислове застосованим і знайти якнайширше застосування при вирішенні таких завдань: 1. Забезпечення успішності відбору й навчання операторів для роботи в умовах високої невизначеності. 2. Оптимізація поточного стану при напруженій діяльності й в операторських професіях. 3. Визначення поточної надійності людиниоператора за результатами разового тестування. 4. Експертні оцінки ролі "людського фактора" в аваріях і катастрофах. 5. Використання розробленого технічного забезпечення методики психофізіологічного контуру (ПФК) при створенні тренажерів для швидкої корекції змін поточного стану людини-оператора в умовах високої напруженості діяльності. Сутність технічного рішення пояснюється кресленням, на якому подано блокову схему пристрою для керування біопотенціалами головного мозку. Пристрій для керування біопотенціалами головного мозку містить реєстратор параметрів біопотенціалів 1 і підсилювач 2 цих параметрів, блок 3 перетворення параметрів біопотенціалів у сигнал зворотного зв'язку, виконаний у вигляді послідовно з'єднаних формувача 4 частотно-залежного звукового сигналу, підсилювача цього сигналу 5 і його випромінювача 6, крім того, підсилювач БПГМ пов'язаний з інтеграторами 7 і 8. Психофізіологічна ланка контуру керування біопотенціалами мозку містить у собі слухове сприйняття людини (аналізатор) і електрофізіоло 13517 6 гічні процеси головного мозку, які відбиваються в змінах БПГМ. Психологічну ланку контуру керування утворюють процеси слухового сприйняття, а також процеси пам'яті, як короткочасної, так і довгострокової, процеси мислення й вольової сфери, на основі яких і відбувається формування прийомів керування біопотенціалами й у цілому стану людини-оператора. Сюди ж відноситься ланка прийняття рішення про адекватність використовуваних прийомів керування станом. Психофізіологічний контур зі зворотним зв'язком від БПГМ (ПФК БПГМ) створюється в такий спосіб. Досліджуваний, людина, яка навчається прийомам довільного керування БПГМ, перебуває в затемненій камері. Протягом певного відрізку часу вона слухає звук і не виконує ніяких дій. Реєстровані при цьому показники БПГМ характеризуються як «фонові». Далі видається завдання «на керування». У наступний проміжок часу людина виконує завдання, і показники БПГМ характеризуються як «робочі». По різниці між робочими й фоновими показниками БПГМ визначається ступінь усвідомленого впливу людини на свій стан. Пристрій працює в такий спосіб: Реєстратор параметрів біопотенціалів 1, виконаний у вигляді електродів, встановлюється на голові досліджуваного. Зареєстровані при цьому показники БПГМ через підсилювач 2 попадають у блок 3 перетворення параметрів біопотенціалів у сигнал зворотного зв'язку, зокрема на формувач 4 частотнозалежного звукового сигналу, при цьому фонові показники БПГМ реєструються на інтеграторі 7, а «робочі» показники БПГМ - на інтеграторі 8. Інтегратори являють собою накопичувальні лічильники, за допомогою яких визначається число нульових значень БПГМ за час фонового й робочого періодів. У результаті отримуються два значення числа нульових значень БПГМ, які характеризують кожний з періодів, фоновий і робочий. Далі визначається різниця між числом нульових значень БПГМ у робочому й фоновому періодах. По величині й знаку цієї різниці визначається успішність виконання завдання на регуляцію БПГМ. При цьому, досліджуваний не знає конкретних чисел показника успішності виконання завдання, але повинен самостійно навчитися визначати успішність своїх впливів на частоту БПГМ, а отже, і навчитися точно оцінювати зміни свого функціонального стану. Наступні серії завдань зростаючої складності забезпечують підготовку до «вільного керування», у якому досліджуваний сам вибирає, де й наскільки він буде змінювати частоту звуку, заздалегідь сповіщаючи про це експериментаторові. У міру освоєння прийомів саморегуляції за методикою ПФК відбувається встановлення все більш стійкої однозначної залежності між поточною частотою БПГМ і характером функціонального стану людини. Формування прийомів усвідомленої саморегуляції відбувається в кілька етапів: від внутрішнього 7 13517 самоконтролю до формування усвідомлених прийомів впливу на БПГМ. На протязі навчання досліджувані переходять від простих уявних образів до більш складних, які мають можливість значної внутрішньої трансформації, синхронної з динамікою змін частоти звукового тону. Зміст уявних образів стає персоніфікованим - досліджуваний сам стає активним діячем відтворюваних в уяві дій. Моментом персоніфікації починається процес поєднання раніше відокремлених компонентів: поточного функціонального стану, динаміки уявного образа й поточних змін звукового тону - у єдине ціле. Завершується цей процес переходом від використання керуючих образів до використання уявних команд - самонаказів. Комп’ютерна верстка А. Рябко 8 Стадія «самонаказу» є завершальною для процесу формування прийомів керування БПГМ. Після навчання прийомам довільного керування людина може подумки «наказувати» собі перебувати в тому або іншому стані й цей стан для свого збереження вже не буде вимагати додаткових зусиль свідомості. Саме запропоноване конструктивне виконання пристрою дозволяє, після навчання прийомам довільного керування, регулювати свій етан без додаткових зусиль свідомості. Завдяки цьому усвідомлювана професійна діяльність не «перебивається» формулами керування, і весь обсяг сфери свідомості використовується для виконання безпосередньої професійної діяльності на високому рівні ефективності й надійності. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601