Учёные представили инновационную разработку — временную электронную татуировку, способную анализировать мозговые волны для оценки уровня умственного напряжения. Это устройство призвано помочь в профилактике профессионального выгорания, особенно в сферах, где критически важны концентрация и точность.
Устройство работает от компактной батареи и оснащено сверхтонкими беспроводными датчиками. Они гибкие и эластичные, что позволяет им идеально повторять контуры лица и адаптироваться к разным типам кожи. Такая технология открывает новые возможности для повышения безопасности в профессиях с высокой когнитивной нагрузкой, таких как хирургия, управление воздушным движением или работа операторов сложных систем.
Что такое умственная нагрузка и почему её важно контролировать?
Умственная, или когнитивная, нагрузка — это мера того, насколько интенсивно задействованы рабочая память и мыслительные функции человека при выполнении задачи. Она напрямую связана с такими ключевыми аспектами, как внимание и бдительность, которые определяют итоговую производительность.
Многочисленные научные работы подтверждают, что для поддержания высокой эффективности существует оптимальный, «умеренный» уровень умственной нагрузки. Если задача слишком проста и нагрузка мала, человек быстро теряет вовлечённость и интерес. Если же нагрузка чрезмерна, наступает когнитивная перегрузка, ведущая к потере контроля и ошибкам. Таким образом, для каждого человека есть своё «когнитивное окно» — диапазон, в котором его способности раскрываются максимально.
Поддержание этого баланса жизненно важно в профессиях, где цена ошибки высока. Снижение когнитивных функций у пилота, авиадиспетчера или хирурга может угрожать жизни людей и приводить к масштабным материальным потерям.
Сложности измерения и новый подход
Хотя связь между нагрузкой и производительностью хорошо изучена, объективно измерить её — сложная задача. Оптимальный уровень индивидуален и зависит от множества факторов: сложности задачи, условий работы, личных навыков и степени усталости человека. Чаще всего для оценки используют опросники, например, индекс NASA TLX, основанный на субъективных ощущениях после выполнения работы.
Чтобы преодолеть эти ограничения, команда исследователей под руководством Наньшу Лу из Техасского университета разработала более точный и объективный метод. Их электронная татуировка (e-tattoo) представляет собой компактное и недорогое устройство, которое анализирует электрическую активность мозга (ЭЭГ) и движения глаз (ЭОГ).
«Мы давно отслеживаем физическое здоровье сотрудников, — отмечает соавтор исследования Луиза Сентис. — Теперь у нас появляется возможность мониторить и психический стресс, который раньше часто игнорировался. Это может кардинально изменить подход к профилактике профессиональных рисков».
Обратите внимание: Нанороботы, вдохновленные человеком … будет создана сперма, которая исцелит наши тела.
Преимущества перед традиционными системами
В отличие от громоздких традиционных гарнитур для ЭЭГ с множеством проводов, электронная татуировка полностью беспроводная. Её ультратонкий и гибкий датчик с волнистой структурой можно растягивать, чтобы он идеально ложился на изгибы лица, обеспечивая комфорт и высокое качество сигнала.
Индивидуальная подгонка датчика под анатомические особенности — ключевое преимущество. Стандартные устройства часто плохо прилегают к черепу, в то время как e-tattoo гарантирует надёжный контакт с кожей и стабильную работу.
Эффективность устройства проверили на шести добровольцах, выполнявших задачи на память разной сложности. С ростом умственной нагрузки исследователи фиксировали увеличение тета- и дельта-волн (что говорит о высокой вовлечённости) и одновременное снижение альфа- и бета-ритмов (возможный признак усталости). Хотя интерпретация паттернов мозговых волн может варьироваться, эксперимент подтвердил, что устройство чутко реагирует на значимые изменения в активности мозга.
Но татуировка — не просто детектор усталости. Исследователи обучили алгоритм искусственного интеллекта предсказывать уровень когнитивного стресса на основе собранных данных. Эта модель способна различать степени нагрузки и предупреждать пользователя о приближении к состоянию выгорания.
Будущее технологии: доступность и новые горизонты
Важным достоинством разработки является её потенциальная доступность. «Я хотел создать продукт, который люди могли бы использовать дома», — говорит Луис Сентис. Электронная начинка, включая чип и батарею, оценивается примерно в 200 долларов, а каждый одноразовый датчик — в 20 долларов. Для сравнения, стандартная стационарная система ЭЭГ может стоить более 15 000 долларов.
Однако у технологии есть текущее ограничение: она эффективно работает только на гладкой коже, например, на лице. Чтобы получать более полную картину мозговой активности, учёные планируют разработать новые датчики на основе проводящих чернил, которые можно будет наносить непосредственно на кожу головы.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.