 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
Мониторинг напряжения на поверхности тела
ШАМПЕЙН, штат Иллинойс. – Сегодня моя лаборатория больше похожа на сцену из научно-фантастического фильма, чем на помещение для психологических исследований. Провода змеятся по столам, датчики аккуратно разложены на подносах, а в углу стоит ведро с ледяной водой, тихо ожидая своей очереди.
Эта работа является частью работы факультета биомедицинских и трансляционных наук Иллинойского университета в Урбане-Шампейне при Медицинском колледже Карла Иллинойса. Колледж готовит новое поколение врачей для разработки преобразующих решений в области здравоохранения путем интеграции инженерии, науки и медицины. Этот эксперимент призван помочь нам понять, как стресс влияет на тело и разум, и разработать устройства, которые помогут в диагностике, мониторинге и лечении симптомов психического здоровья, таких как тревога. Эрнандес, справа, использует носимые технологии для оценки того, как стресс влияет на сердце, мозг и мышцы.Наш мозг иногда чрезмерно реагирует на социальные, физические и психические вызовы и даже на безобидные объекты. Мы хотим лучше понять реакцию человека на такие стрессы.Аспирантка Максин Хе рассматривает шапочку для плавания, снабженную электродами. Фото Вирджила Уорда
Мы собрали множество носимых устройств, включая шапочки, браслеты и “умные рубашки”. Эти устройства могут отслеживать мозговую активность участников в контролируемых условиях, что дает нам представление о том, как люди реагируют в реальных ситуациях.
Участник входит в комнату, и мы готовим для него шапочку с электродами, которые отслеживают электрическую активность в его мозге. Электроды аккуратно расположены на коже головы пациента, чтобы улавливать электрическую симфонию мозга.
Для получения хорошего качества сигнала требуется терпение. Мы должны нанести токопроводящий гель на каждый из 64 цветных каналов, регулируя его до тех пор, пока цифры на наших мониторах не станут зелеными, указывая на то, что каждый сигнал проходит четко.
Перед экспериментами исследователи прикрепляют носимые технологии к коже головы, шеи, плечам, рукам, запястьям и торсу участников. Фото Вирджила Уорда
Затем мы плотно оборачиваем смарт-рубашку вокруг торса участника. Встроенные датчики отслеживают частоту сердечных сокращений, характер дыхания и движения человека при каждом вдохе и сердцебиении. Мы надеваем браслет на свободную руку пациента. Это позволяет отслеживать электродермальную активность, температуру кожи и объем крови при каждом ударе пульса. Наконец, мы прикрепляем электромиографические датчики к шее, плечам, рукам и туловищу человека, чтобы зафиксировать мышечное напряжение.
Цель экспериментов — оценить физиологические изменения, которые происходят, когда человек подвергается воздействию различных стрессовых факторов. Фото Вирджила Уорда
К тому времени, когда мы заканчиваем этот процесс, каждый участник уже оснащен множеством датчиков и проводов, но все еще может естественным образом выполнять экспериментальные задания благодаря носимой технологии.Чтобы помочь участникам вернуться к более спокойному состоянию после первоначальной настройки, мы проведем с ними пятиминутную медитацию. Затем мы приступаем к первому испытанию: тесту на давление холодом.
На бумаге тест кажется простым: мы просим каждого участника погрузить руку в ледяную воду на срок до одной минуты. Но на практике мы быстро узнаем, что болевой порог у каждого участника разный. Некоторые едва заметно вздрагивают, другие не могут продержать руки в ледяной воде дольше 30 секунд.
Ручной контроллер позволяет участникам отвечать на задания, отображаемые на мониторе компьютера. Фото Вирджила Уорда
Для следующей части эксперимента меня нет в комнате. Я должен позвонить из удаленного места с помощью Zoom, в то время как моя аспирантка Максин Хе проводит участников через упражнение. Она говорит студенту, что собеседование со мной начнется немедленно. Короткое уведомление часто застает человека врасплох, усиливая стресс от того, что его будут судить в публичном месте. Это тест Триера на социальный стресс, наш главный стресс-фактор.
В ходе теста участникам предлагается произнести трехминутную речь, а затем решить задачу по ментальной арифметике, и все это под моим наблюдением и наблюдением исследовательской группы. Мы сохраняем бесстрастное выражение лица на протяжении всего задания, не давая участникам ни малейшего представления о том, как они справляются.
От одного только предвкушения у участников повышается уровень гормона стресса кортизола в крови.
Некоторые участники уверенно подходят к решению поставленной задачи, непринужденно произносят речь, несмотря на то, что за ними наблюдает целая команда людей. Другие с трудом выдерживают трехминутную паузу. Им нечего сказать, и они впадают в неловкое молчание, которое затягивается, пока мы сохраняем нейтральное выражение лица. У некоторых людей срываются голоса или дрожат руки, когда они пытаются вспомнить заготовленные тезисы.
Физиологические данные, собранные нашими датчиками, рассказывают истории, которые сами участники не всегда могут сформулировать. Во время длительных пауз частота сердечных сокращений увеличивается, а электродермальная активность увеличивается.
В рамках теста Струпа участники должны быстро различать цвет слова и название цвета. Фотографии Вирджила Уорда
Другой тест, называемый тестом Струпа, добавляет когнитивные помехи к совокупности факторов стресса. Сидя или прогуливаясь по беговой дорожке, участники должны выполнить мыслительное задание, требующее быстрой реакции на визуальные стимулы. Задание включает в себя чтение названий цветов, напечатанных тем же или другим цветом. Это упражнение кажется тривиальным, пока вы не выполняете его в условиях нехватки времени, одновременно занимаясь на беговой дорожке и надевая многочисленные датчики. Сидячая версия достаточно сложная; версия для ходьбы добавляет сложности, что делает задачу особенно полезной для изучения тревожности.
В конце занятия мы отвечаем на вопросы участников, затем отводим их в место для переодевания, пока загружаем все данные. Затем мы готовимся к следующему этапу, на котором отправляем каждого участника домой с набором носимых устройств для мониторинга реакции его организма на вызовы повседневной жизни.В рамках теста шагающего Струпа участники проходят по беговой дорожке, пытаясь точно реагировать на иногда противоречивые визуальные стимулы. Профессор Мануэль Эрнандес, слева, руководит экспериментом. Фото Фреда Цвикки
Наша работа с интеллектуальными технологиями уже дала несколько полезных результатов. Ранее в этом году мы разработали инструмент для анализа данных, полученных с помощью «умной рубашки», которую надевают во время тренировки, чтобы предсказать, у кого более высокий или более низкий риск сердечных заболеваний. Мы также разрабатываем модели, которые на основе данных с носимых устройств позволяют прогнозировать тревожность пользователей даже без какой-либо предварительной подготовки.
Идея этой работы состоит в том, чтобы упростить задачу диагностики и отслеживания тревожности и снизить затраты, а также понять различные физиологические реакции на стресс, чтобы мы могли лучше справляться со стрессом.
Эта работа проводится при поддержке Национального центра по борьбе со стрессом. Суперкомпьютерные приложения и благотворительный фонд Jump ARCHES, предоставленный Центром инженерных систем здравоохранения в Иллинойсе и Фондом OSF.
Примечания редактора:
Аспирантка программы неврологии U. of I. Максин Хе внесла свой вклад в создание пишу эту историю. Она также работает под руководством профессора механики и инженерного дела Элизабет Сяо-Векслер.Эрнандес также является профессором здравоохранения, кинезиологии и биоинженерии, а также членом Института передовых наук и технологий Бекмана и Центра социальных и поведенческих наук при Калифорнийском университете.
Подпишитесь на «За кадром» для получения коротких сообщений в блоге., фотографии и видео преподавателей, исследователей, студентов и сотрудников университета Иллинойса об их работе и жизни. Отправьте электронное письмо с пометкой “ПОДПИСАТЬСЯ на BTS” в теме письма.
Другие новости: