Систему управления компьютером при помощи движения глаз российские физиологи представили на Международной конференции по когнитивной науке.

Возможность управлять компьютером без помощи рук волнует умы нейрофизиологи всего мира, и уже создано несколько интерфейсов, связывающих компьютер с разными органами человеческого тела и непосредственно с мозгом. Ученые из НИИ физиологии им. А.А.Ухтомского СпбГУ предлагают использовать для этой цели движение глаз. Первые эксперименты подтвердили, что этот метод работает.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Когда мы рассматриваем предмет, наши глаза совершают множество движений: это скачкообразные перемещения взора – так называемые саккады, медленные смещения взора, непроизвольные моргания, тремор глазных яблок. Все эти движения отражаются в записи электрической активности глазных мышц - окулограмме, которую регистрируют электроды, размещённые вокруг глаз.

При движении глаз на окулограмме возникают всплески – скачки электрического потенциала. Знак и амплитуда этих скачков зависят от направления и угла поворота глаз. Соответственно, по характеру скачка потенциала можно описывать траекторию перемещения глаз. Эта возможность лежит в основе идеи управления курсором на мониторе компьютера движением глаз.

Исследователи НИИ физиологии разработали специальную установку и программное обеспечение. Для регистрации сигнала использовались четыре электрода: по два на каждый глаз. Электроды, размещённые под глазами, реагировали на вертикальное смещение глазных яблок, а электроды в углах глаз – на горизонтальные движения. Разработчики подобрали такие параметры установки – частотные фильтры и полосу пропускания, что система игнорировала медленные смещения взора при слежении за предметом или при повороте головы, и реагировала только на саккады и моргания. Система регистрировала и измеряла амплитуду возникающих при этом скачков потенциала. Затем по соотношению амплитуд на четырех электродах программа вычисляла направление и угол поворота глазных яблок.

В эксперименте испытуемый находится в специальной экранированной комнате в удобном кресле. Перед ним располагается один из мониторов компьютера, другим монитором владеет экспериментатор. Сначала прибор калибруют: испытуемый отслеживает перемещение точек на мониторе, а система регистрирует соответствующие скачки потенциала на окулограмме. В основной части эксперимента программа решает обратную задачу, и по величинам скачков потенциала в результате движений глаз помещается курсор в нужное место. Моргание, в свою очередь, правым и левым глазом используется как аналог нажатия кнопок компьютерной мыши.

Перед экспериментом испытуемого тренировали управлять курсором при помощи глаз до тех пор, пока он мог делать это достаточно свободно. Некоторым из них для этого требовалось несколько дней. По окончании тренировки они могли взглядом, к примеру, раскладывать на мониторе пасьянс.

Авторы считают, что этот метод был бы чрезвычайно полезен для полностью парализованных людей, а также для совершенствования общения человека с компьютерной техникой.