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.
Фаги вместе с Рафиулом Амином, ее бывшим аспирантом, выполнили важную задачу, необходимую для мониторинга этой информации. Впервые они разработали новый механизм 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 делать масштабируемые выводы об активации автономной нервной системы в режиме, близком к реальному времени», опубликованном в журнале PLOS Computational Biology .
«Определение активации вегетативной нервной системы с помощью носимых устройств в режиме реального времени открывает новые возможности для мониторинга и улучшения психического здоровья и когнитивной активности», — 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 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 алгоритма 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.
Одним из примеров применения этого метода является ранняя диагностика таких заболеваний, как диабетическая невропатия. Мелкие нервы передают стимуляцию мозга ко многим частям тела, включая те, которые связаны с реакцией проводимости кожи. Чтобы отслеживать полученную мозговую активность, EDA можно измерять и контролировать на регулярной основе на участках кожи, склонных к невропатии. Если на участке кожи имеется невропатия (то есть повреждены крошечные нервы), мозг не будет активировать этот участок. Отслеживая изменения, врачи могут видеть, как прогрессирует такое состояние, как диабетическая невропатия, и могут привести к изменениям в планах лечения.
Другим примером является новорожденный пациент, испытывающий сильную боль после хирургического вмешательства, который не может передать степень своих страданий. Врачи могут использовать записи EDA и делать выводы об активности мозга, чтобы оценить, насколько сильна боль у младенца, для её коррекции по мере необходимости.
https://www.sciencedaily.com/releases/2022/08/220810105158.htm