Российские специалисты, объединившие усилия в Московском государственном психолого-педагогическом университете, Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова и Высшей школе экономики при поддержке Российского научного фонда (РНФ), впервые глубоко описали тонкие механизмы нейронной активности, благодаря которым человек способен целенаправленно управлять компьютером, используя всего лишь фиксацию взгляда. Проведенное исследование открывает новые горизонты для совершенствования технологий, делающих возможным управление электронными устройствами без помощи рук. Эти достижения особенно важны для людей с ограниченными возможностями движения и способствуют развитию современных систем виртуальной и дополненной реальности.
Исследования нейронных процессов: путь к новым технологиям
В настоящее время все больше внимания уделяется инновационным интерфейсам, позволяющим людям взаимодействовать с компьютерами и виртуальными средами при помощи движений глаз. Такие разработки находят востребованность не только в развлекательных и образовательных платформах, но и в системах помощи маломобильным пользователям. Основой подобных решений становится анализ задержек взгляда на определенных зонах экрана — своеобразных «кнопках», время фиксации которых, отслеживаемое с помощью камер, определяется как сознательное действие пользователя.
Но для дальнейшего развития этих инструментов необходимы точные знания о том, какие процессы происходят при этом в мозге и как можно минимизировать ошибочные команды, возникающие при непреднамеренных, спонтанных задержках взгляда. Решение этой научной задачи особенно актуально для повышения удобства и надежности интерфейсов — от домашних компьютерных систем до индустриальных и медицинских приложений.
Современные методы изучения работы мозга
В работе принимали участие эксперты из ведущих столичных университетов. Они предложили инновационный эксперимент, включающий регистрацию 306-канальных магнитоэнцефалограмм у 32 добровольцев. Данный метод позволяет с высочайшей детализацией увидеть картину магнитных полей, которые возникают при активации различных отделов мозга. Для психологической и научной точности анализа участникам предложили принять участие в игре EyeLines, где выбор и перемещение объектов осуществляется только с помощью взгляда.
Уникальная методика позволила параллельно фиксировать движения зрачков и нейронную динамику во время выполнения игровых заданий. Таким образом, исследователи тщательно разграничили случаи, когда задержка взгляда была результатом намеренного действия (для управления процессом в игре), и ситуации, когда фиксация происходила спонтанно — к примеру, при оценке текущей игровой обстановки.
Два этапа сознательного управления взглядом
Анализ полученных данных выявил чёткую двухфазную структуру нейронной активности при осознанном удержании взгляда. На первом этапе в участках мозга, ответственных за контроль движений глаз, зарождается тормозящий импульс. Этот сигнал необходимо для остановки автоматического, зачастую бессознательного перемещения зрачков по окружающей среде. Спустя считаные доли секунды – буквально 0,2–0,3 секунды после направления взгляда на нужный объект – активируются височные участки коры, контролирующие пространственное внимание. Эти отделы помогают мозгу сфокусироваться именно на выбранной зоне, позволяя осуществить точное управление устройством.
Важно отметить, что спонтанные, неосознанные задержки взгляда не сопровождаются подобной нейронной последовательностью. То есть только осознанное действие связано с запуском сложного ансамбля мозговых процессов, что позволяет вычленять его среди спонтанных актов фиксации взгляда и использовать эту разницу для совершенствования соответствующих технологий.
Значение открытия для инновационных интерфейсов и реабилитации
Детальное понимание того, какие нейрофизиологические механизмы обеспечивают эффективное управление электронными устройствами взглядом, открывает многочисленные перспективы. Новые данные позволят разработчикам улучшить устройства для альтернативного управления компьютерами, сделать виртуальную и дополненную реальность более чувствительными и «интуитивно понятными» для пользователя. Особенно эти результаты важны для создания интерфейсов, которые компенсируют утраченные функции у людей с нарушениями опорно-двигательного аппарата, помогая им активнее участвовать в социальной жизни.
Более того, усовершенствование систем слежения за взглядом на основе работы российских ученых позволит повысить точность распознавания намеренных команд, существенно снизив процент ошибочных срабатываний. Это обеспечит большую адаптивность пользовательских интерфейсов, что актуально для всех сфер современной цифровой среды.
Вклад российских университетов и признание достижений
Исследование стало результатом успешной кооперации специалистов Московского государственного психолого-педагогического университета, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Высшей школы экономики. Ведущий научный сотрудник МЭГ-центра МГППУ, кандидат биологических наук Сергей Шишкин особо подчеркнул, что ранее технологии управления взглядом разрабатывались без глубокого учета биологических основ этого процесса, и только сейчас у ученых появилась возможность опереться на точные неврофизиологические данные.
По его словам, понимание механизмов произвольного удержания взгляда окажется полезным не только для технических специалистов, создающих новые способы взаимодействия с цифровой средой, но и для социологов и психологов, исследующих невербальные способы коммуникации между людьми. Ведь взгляд — это один из важнейших каналов передачи информации, с помощью которого человек взаимодействует с окружающими.
Новые перспективы для науки и общества
Уникальные результаты открывают двери для дальнейших междисциплинарных исследований. Исследователи прогнозируют появление новых методов коммуникации между человеком и компьютером, а также между людьми, основанных на точном анализе взглядовых стратегий. Появление более интуитивных, высоконативных интерфейсов без прямого физического контакта выводит на новый уровень вопросы интеграции цифровых технологий в повседневную жизнь.
Открытие российских ученых демонстрирует высокий потенциал отечественной науки и ее готовность решать сложнейшие задачи современности, принося ощутимую пользу обществу и открывая новые горизонты для инновационного развития.
Источник: indicator.ru
