Человек, страдающий от бокового амиотрофического склероза (БАС) или переживший травму спинного мозга, зачастую оказывается полностью парализован и заперт в своем теле. Он продолжает думать, чувствовать и мечтать, но не способен никак выразить свои эмоции или претворить мысли в жизнь. В такой ситуации на помощь приходят интерфейсы «мозг — компьютер», которые дают человеку возможность коммуницировать с окружающим миром при помощи электрических сигналов головного мозга.

Сегодня такие интерфейсы позволяют людям с ограниченными возможностями писать сообщения или электронные письма, искать нужную информацию в интернете, а в последнее время — управлять инвалидной коляской или даже целым умным домом. В 2010 году был разработан первый интерфейс, благодаря которому парализованные люди могут рисовать — с того времени было организовано несколько выставок таких картин.

Группа исследователей из Грацского университета в Австрии разработала интерфейс «мозг — компьютер», позволяющий парализованному человеку сочинять и записывать музыку исключительно с помощью головного мозга.

Вся система состоит из ЭЭГ-датчиков, регистрирующих электрическую активность головного мозга, собственно интерфейса «мозг — компьютер», с помощью которого сигнал преобразуется, и оборудования для записи нот.

Основой послужил интерфейс «мозг — компьютер», построенный на волне P300 потенциалов мозга, — это самая распространенная на сегодняшний день технология. Потенциал P300 регистрируется на электроэнцефалограмме (лучше всего — на поверхностных датчиках, расположенных в теменной части головы) примерно через 300 миллисекунд после предъявления стимула. Ключевой аспект заключается в том, что этот потенциал возникает при появлении именно того стимула, который сознательно выбирается человеком, — так называемого целевого стимула среди дистракторов.

Работает это следующим образом: перед человеком находится монитор, на котором представлены буквы, цвета, а в данном случае ноты; они по очереди подсвечиваются, и в момент, когда подсветился нужный символ, производится определенное мысленное усилие (тому, как именно его применять, участник эксперимента обучается во время тренировок). После этого символ выбирается, и вся процедура повторяется. Возможно выбрать ноты разной высоты и длительности, паузы и даже бемоли с диезами.

Внешний вид интерфейса

Пока программа прошла испытание на здоровых волонтерах. В ходе экспериментов удалось не только воспроизводить заранее известные музыкальные произведения, но и сочинять новые (средняя точность здесь превышает 80%).

Также в исследовании принял участие один профессиональный музыкант, и он достиг большей точности (93%) при использовании интерфейса «мозг — компьютер».
Помимо измерений эффективности выполнения задания, участники также заполняли различные опросники, показывающие степень их удовлетворенности и позволяющие выявить недостатки интерфейса.

Следующим этапом должны стать эксперименты с людьми, которые не могут использовать руки для написания музыки. В долговременной перспективе создатели технологии стремятся к тому, чтобы от размеров с компьютер перейти к размерам смартфона, что позволит людям заниматься творчеством не только в лабораторных условиях, но и в быту.