Электроэнцефалографическая повязка на голову помогает людям заснуть, согласовывая звуковые сигналы с мозговыми волнами

Компания Elemind, основанная выпускниками Массачусетского технологического института, разработала повязку на голову, которая использует акустическую стимуляцию для погружения людей в состояние сна.

Вы когда-нибудь ворочались в постели после долгого дня, мечтая просто запрограммировать свой мозг отключиться и немного поспать?

Это может показаться научной фантастикой, но именно такова цель стартапа Elemind, который использует электроэнцефалографическую (ЭЭГ) повязку на голову, которая излучает акустическую стимуляцию, синхронизированную с мозговыми волнами человека, чтобы быстрее погрузить его в состояние сна.

Небольшое исследование взрослых людей с бессонницей начала сна 30 минут, показало, что стимуляции от устройства сократили время, необходимое им для засыпания, на 10–15 минут. Этим летом Elemind начала поставлять свой продукт небольшой группе пользователей в рамках ранней пилотной программы.

Компания, основанная выпускниками Массачусетского технологического института Эдом Бойденом, Дэвидом Вангом, Ниром Гроссманом, Хизер Рид и Мередит Перри, планирует собрать отзывы первых пользователей, прежде чем сделать устройство более доступным.

Команда Elemind считает, что их устройство имеет ряд преимуществ по сравнению с снотворными, которые могут вызывать побочные эффекты и привыкание.

«Мы хотели создать нехимический вариант для людей, которые хотели бы хорошо выспаться без побочных эффектов, чтобы вы могли получить все преимущества естественного сна без рисков», — говорит Перри, генеральный директор Elemind. «Есть ряд людей, которым, по нашему мнению, это устройство принесет пользу, будь то кормящая мама, которая не хочет принимать снотворное, кто-то, кто путешествует через часовые пояса и хочет бороться с джетлагом, или кто-то, кто просто хочет улучшить свою производительность на следующий день и почувствовать, что у вас больше контроля над сном».

От исследования к продукту

Академический путь Вана в MIT длился почти 15 лет, за это время он получил четыре степени, достигнув кульминации в докторантуре по искусственному интеллекту в 2015 году. В 2014 году Ванг преподавал вместе с Гроссманом, когда они начали работать вместе над неинвазивным измерением биологических колебаний в реальном времени в мозге и теле. В ходе этой работы они увлеклись техникой модуляции мозга, известной как фазовая синхронизированная стимуляция, которая использует точно рассчитанную по времени визуальную, физическую или слуховую стимуляцию, которая совпадает с активностью мозга.

«Вы измеряете некую изменяющуюся переменную, а затем хотите изменить свой стимул в режиме реального времени в ответ на эту переменную», — объясняет Бойден, который указал Вану и Гроссману на набор математических методов, которые стали частью основной интеллектуальной собственности Elemind.

Фазовая синхронизация использовалась в сочетании с электродами, имплантированными в мозг, для прерывания судорог и тремора в течение многих лет. Но в 2021 году Ван, Гроссман, Бойден и их коллеги опубликовали статью, показывающую, что они могут использовать электрическую стимуляцию извне черепа для подавления синдрома эссенциального тремора, наиболее распространенного двигательного расстройства у взрослых.

Результаты были многообещающими, но основатели решили начать с доказательства того, что их подход работает в менее регулируемом пространстве: сне. Они разработали систему для доставки слуховых импульсов, рассчитанных на стимулирование или подавление альфа-колебаний в мозге, которые усиливаются при бессоннице.

Это положило начало многолетнему процессу разработки продукта, который привел к созданию устройства-обруча, которое Elemind использует сегодня. Обруч измеряет мозговые волны с помощью ЭЭГ и передает результаты в фирменные алгоритмы Elemind, которые используются для динамической генерации звука с помощью драйвера костной проводимости. В тот момент, когда устройство обнаруживает, что кто-то спит, звук медленно затухает.

«У нас есть теория, что звук, который мы воспроизводим, запускает слуховую реакцию в мозге», — говорит Ван. «Это означает, что мы заставляем вашу слуховую кору по сути высвобождать этот всплеск напряжения, который проносится по вашему мозгу и мешает работе других областей. Некоторые люди, которые носили Elemind, называют его глушителем мозга. У людей, которые много размышляют перед сном, мозг активно работает. Это побуждает их мозг успокоиться».

За пределами сна

Компания Elemind наладила сотрудничество с восемью университетами, что позволяет исследователям изучать эффективность подхода компании в различных вариантах использования: от тремора до формирования памяти, замедление прогрессирования болезни Альцгеймера и многого другого.

«Мы не только разрабатываем этот продукт, но и развиваем область нейронауки, собирая данные высокого разрешения, чтобы, как мы надеемся, помочь другим проводить новые исследования», — говорит Ван.

Сотрудничество привело к некоторым захватывающим результатам. Исследователи из Университета Макгилла обнаружили, что использование акустической стимуляции Elemind во время сна увеличило активность в областях коры, связанных с двигательной функцией, и улучшило производительность здоровых взрослых людей при выполнении задач на память. Другие исследования показали, что этот подход может быть использован для уменьшения эссенциального тремора у пациентов и улучшения восстановления после седации.

На данный момент Elemind сосредоточена на своем приложении для изучения сна, но компания планирует разрабатывать и другие решения — от медицинских вмешательств до улучшения памяти и концентрации внимания — по мере развития науки.

Источник