Устройства съёма и усиления церебральных сигналов

Стандартный энцефалограф отображает мозговые волны в виде графиков, наподобие тех, что представлены выше. Нам же интересно другое – их оцифровка и передача по радиолинии, выделение информационной составляющей и создание устройств с ПО, в которых церебральные сигналы будут управляющими. Для этого требуется аппаратура иного рода. Она должна отвечать двум требованиям – быть удобна и безопасна в использовании и, в то же время, максимально эффективно считывать сигналы мозга (под эффективностью следует понимать «чистоту» получаемых сигналов как в случае их снятия прямо с мозга – практически без артефактов). Только достоверный сигнал можно будет обрабатывать, в противном случае последствия могут быть весьма неприятными.

Весь тракт обработки сигнала стандартен: детектирующее устройство (накладываемый или инвазионный датчик), предварительный фильтр, усилитель и коммутатор/элемент ЦОС. Сохранение формы сигнала в первозданном виде – задача довольно сложная, но, зная её, довольно просто выяснить, что в сигнале является лишним. Самое важное – удаление арфтефактов, способных вызвать ошибку при оцифровке. Опаснее естественных артефактов только внешние помехи (например, общий радиоэфир, нестабильность электромагнитной обстановки). Избежать воздействия помех можно двумя способами: использованием для передачи церебральных сигналов частоты, не использующейся в радиоэфире, или высококачественная фильтрация сигнала. В том случае, когда существует риск получить не тот сигнал при снятии, ситуация труднее, поскольку один из способов помехозащищённости – экранирование – может оказаться громоздким. Единственное, что разумно в этом случае – фильтрация. После предварительной фильтрации сигнал можно усиливать без опасений, что усилятся помехи. Если же это произойдёт, следует применить окончательную фильтрацию. Для предварительного усиления подойдёт низкочастотный параметрический усилитель с малым уровнем собственного шума. Диапазон его работы – низкие и инфранизкие частоты. Значение шума 0,03 мкв идеально для поставленной задачи [Л. 3].

Основную проблему создаёт способ снятия сигналов с мозга. Для удобства лучше всего использовать накладываемые на голову электроды, поскольку постоянное проникновение к мозгу в повседневной жизни рискованно и крайне нежелательно. Но и накладываемые электроды имеют свои минусы – для их использования необходимо максимальное приближение к мозгу, чтобы потери в черепе, скальпе и волосяном покрове были минимальны, и такие электроды, как правило, должны покрывать всю голову. Компенсировать потери позволяет проводящий гель, вводимый в область электродов. Таков, к примеру, регистратор «Энцефалан-КЭ», в комплект которого входят разноразмерные шапки с электродами [Л. 4]. Если верить информации, то данный прибор обладает высокой точностью съёма сигналов и достаточно удобен, поэтому, его можно взять за образец. В этом устройстве полученная информация высвечивается на экране компьютера с соответствующим ПО. Компьютер управляет регистратором при помощи беспроводного фонофотостимулятора. Это является хорошим примером для создания нового устройства, которое позволит выполнять большее количество операций с церебральными сигналами.

Поскольку современные технологии позволяют уменьшать размеры устройств, повышая их мобильность и удобство, это поможет в создании радопередающего устройства, где сигналы мозга будут обрабатываться и переноситься в радиодиапазон для последующей передачи по различным сетям связи. Проще всего организовать подобную систему в стандарте Bluetooth. Так калифорнийская компания NeuroFocus создала ЭЭГ-шлем, в котором передача данных осуществляется по указанному стандарту [Л. 5]. Отличительная особенность – не требуется использование проводящего геля.

В общем и целом, можно сказать, что при успешном снятии сигналов с мозга с ними можно проводить разные операции, как и с любым электрическим сигналом. Ограничений практически нет, всё сводится только к технологиям съёма и обработки сигналов. Исходя из этого, церебральные сигналы можно использовать не только в медицинской практике. Создание устройств, работающих на «силе мысли», а точнее, на преобразованных в нужный вид сигналах мозга, не за горами. В этом случае мозг человека будет многофункциональным пультом управления.