Программное обеспечение для изучения работоспособности мозга

Актуальность

Актуальность этого проекта обусловлена отсутствием аналогов, реализующих все требования биологического исследования, которое состоит в изучении работы человеческого мозга: доказать (или опровергнуть), что моторные зоны головного мозга (мелкая моторика) выходят из фазы глубокого сна быстрее, чем когнитивные зоны (способность решать аналитические задачи).

Цель

Создать графическое приложение, предназначенное для оценки выполнения моторно-зрительных и когнитивных задач испытуемым после выхода из глубокой фазы сна.

Задачи

1. Выбор языка программирования и библиотек, которые понадобятся для реализации цели.
2. Реализация программы «Мыши» для проверки моторной функции.
3. Реализация программы «Задачки» для проверки когнитивной функции.
4. Реализация интеграции программ с электроэнцефалографом-регистратором.
5. Реализация графического интерфейса для настройки описанных программ и сборка в одно приложение.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Компьютер со средой разработки (Visual Studio Code)
• Эмулятор для отладки приложения при интеграции электроэнцефалографа-регистратора, собранный на базе Arduino Pro Mini с OLED-дисплеем

Описание

В процессе выполнения работы над приложением автором были разработаны две программы: «Мыши», с помощью которой проводили эксперименты по проверке моторной функции испытуемого, и «Задачки», с помощью которой проверяли когнитивные функции человека.

Процесс разработки приложения был итерационным: в соответствии с заданием заказчиков-биологов автор разрабатывал приложение, заказчики проводили контроль разработанного приложения на опытном массиве данных и корректировали постановку задачи. В результате этих пробных экспериментов приложение, а также задачи корректировались.

Поскольку у автора не было возможности работать с «Энцефаланом» напрямую, для разработки и тестирования функционала приложения пришлось создать эмулирующее устройство, которое примерно повторяло функционал модуля выставления меток на ЭЭГ.

Для эмуляции «Энцефалана» автор использовал программируемый модуль Arduino Pro Mini с OLED-дисплеем.

На завершающем этапе автором было решено связать две вышеперечисленные программы в одну, добавив графический интерфейс для их настройки, произведена интеграция с электроэнцефалографом-регистратором.

Результаты работы/выводы

Программное обеспечение разработано. На сегодняшний день было поставлено около 30 экспериментов с использованием данного приложения.

Перспективы использования результатов работы

Созданное приложение используется в проведении биологических исследований в сфере изучения человеческого мозга. Данный программный продукт ещё будет развиваться по мере появления новых требований для корректировки и повышения точности результатов экспериментов.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Федеральное государственное бюджетное учреждение Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук, МГУ им М.В. Ломоносова

Мнение автора

«Я думаю, данная работа является важной частью исследования самого сложного органа человеческого организма – мозга, да и разработка приложения была для меня очень познавательна, потому что заставляла решать нетривиальные задачи.

Городской проект «Инженерный класс в московской школе» и открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» позволили мне улучшить свои знания и навыки программирования и схемотехники, а также помогли познакомиться с интересными исследованиями других ребят»