tac sense
i n t e r f a c e
Нейрокомпьютерный интерфейс для улучшения
тактильной чувствительности рук
Актуальность разработки

Тактильная чувствительность играет важную роль в восприятии мира человеком. Для ряда областей человеческой деятельности, требующих выполнения тонкой работы, таких как медицина, музыка, ювелирное дело, характерны высокие требования к тактильной чувствительности. Тактильные парестезии, возникающие в результате различных заболеваний (инсульт, атеросклероз, остеохондроз, демиелинизирующие патологии, онкологические заболевания, травмы), сильно ухудшают качество жизни пациентов. Таким образом, актуальной целью является разработка методик оценки и улучшения тактильной чувствительности.

Методы оценки чувствительности
Two-point discrimination test
В этой методике используется акриловый стимулятор с пинами - дискриминатор, который прикладывается к коже пациента либо одним, либо двумя пинами с определенной силой, давлением и временным интервалом. Задача пациента - определить, какое количество пинов он почувствовал, не используя зрительной информации.
Grating orientation test
Для этой методики используются стимуляторы, состоящие из пластиковой “ножки” и акриловых линз с прорезями различной ширины, которые прикладываются к участку кожи пациента прорезями либо параллельно вдоль пальца, либо перпендикулярно. Задача пациента - определить, каким из этих способов был приложен.
Основная проблема, решаемая в проекте. Цель проекта
Существуют методики нейроинтерфейсной тренировки для восстановления движений, которая косвенно приводит к повышению чувствительности у пациентов. Существуют методики повышения тактильной чувствительности с помощью стимуляции без активного внимания пациента. Но неизвестно, будет ли повышать тактильную чувствительность использование нейроинтерфейса на основе тактильных вызванных потенциалов.
Нашей целью стало создание аппарата для автоматизированной оценки тактильной чувствительности на основе grating orientation test, который позволит получать наиболее полные нейрофизиологические данные о пациентах, что повысит скорость и эффективность их реабилитации.


Задачи проекта
  • Разработка и валидация технологии оценки тактильной чувствительности
    • Протестировать различные методики оценки тактильной чувствительности
  • Разработка тактильного нейроинтерфейса и исследование его работы
    • Собрать из готовых программных и аппаратных компонентов прототип тактильного нейроинтерфейса
    • При необходимости доработать аппаратную базу и создать новый тактильный стимулятор, пригодный для работы в нейроинтерфейс
  • Исследование влияния различных видов тренировки на тактильную чувствительность
    • Провести исследование, используя наработки из предыдущих пунктов
    • Обработать экспериментальные данные
Результаты проекта

  • Разработан девайс для оценки тактильной чувствительности, который можнт быть использован в дальнейшем для активной стимуляции и улучшения чувствительности
  • Разработаны тактильные стимуляторы
  • Освоена процедура оценки тактильной чувствительности
  • Результаты проекта представлены на нескольких конференциях
Аппарат для автоматизированной оценки тактильной чувствительности
Методы оценки тактильной чувствительности пациентов подразумевают ручное проведение исследования, что вносит погрешность за счет человеческого фактора. Таким образом, важной задачей является создание методик автоматизированной оценки тактильной чувствительности.
Подробнее в статье
Участники проекта
  • Наконечный Егор
    Разработка ПО
  • Леонтьев Владимир
    Разработка АО
  • Прилуцкая Александра
    Эксперт по нейрофизиологической литературе
  • Кустарёва Софья
    Пиар-менеджмент
  • Ионова Елизавета
    Нейрофизиологические исследования
  • Михайлова Елена
    Нейрофизиологические исследования
  • Анисимова Вероника
    Разработка АО
  • Ховалко Елизавета
    Нейрофизиологические исследования
Руководитель проекта
План-график проекта
Введение в теоретические основы нейрофизиологии, ИМК, энцефалографии и проведения научных исследований
Разработка и освоение методик, при необходимости разработка подходов к автоматизации
Разработка и оптимизация тактильного нейроинтерфейса на основе вызванных потенциалов
Проведение основного исследования, обработка и представление данных
Участие проекта в конференциях и выставках
Всероссийский фестиваль науки Nauka 0+
Всероссийские юношеские чтения имени В.И.Вернадского
Milset EXPO Science Vostok 2022
Литература
1. Lundborg G., Rosén B. The Two-Point Discrimination Test – Time For a Re-Appraisal? // Journal of hand surgery. 2004.
2. Sakai S. et al. Grating orientation task trial numbers for short- and long-term tactile discrimination learning // J Clin Neurosci. 2021. Vol. 93. P. 195–199.
3. Mackworth N.H. Finger Numbness in Very Cold Winds // Journal of Applied Physiology. American Physiological Society, 1953. Vol. 5, № 9. P. 533–543.
4. Goldreich D. et al. A Tactile Automated Passive-Finger Stimulator (TAPS) // J Vis Exp. 2009. № 28.
5. Yu Y. et al. Development and evaluation of a MRI-compatible tactile orientation stimulator // The 2011 IEEE/ICME International Conference on Complex Medical Engineering. Harbin, China: IEEE, 2011. P. 526–531.
6. Sung C.-T. et al. A Novel Tactile Function Assessment Using a Miniature Tactile Stimulator // Sensors (Basel). 2023. Vol. 23, № 4. P. 1844.
7. Levin L.S. et al. Variations in two-point discrimination as a function of terminal probes // Microsurgery. 1989. Vol. 10, № 3. P. 236–241.

Партнеры