Оптоволоконная ручка дозволяє заглянути в мозок дітей з порушеннями здібностей до навчання

За суму менше ніж в $ 100 дослідники з Університету Вашингтона розробили планшет з комп`ютерним інтерфейсом, що допомагає вченим стежити за мозком дітей з порушеннями здібностей до навчання, в той час як вони читають і пишуть.

Пристрій і проводиться при його допомоги дослідження спрямовані на вивчення зразків мозку дітей і були представлені 18 червня на зустрічі Організації зі створення карти людського мозку (Organization for Human Brain Mapping) в Сіетлі.

Опис пристрою, створеного центром Розвитку та Порушень людини при Університеті Вашингтона, було опубліковано навесні в онлайн-журналі Sensors.

«Ученим потрібно інструмент, який дозволить спостерігати в режимі реального часу за функціонуванням мозку при читанні і листі», вважає Томас Льюїс (Thomas Lewis), директор лабораторії інструментальної розробки при центрі. «Ми знали, що оптоволокно стане придатним інструментом. Питанням було лише, як його використовувати ».

Для створення системи Льюїс з інженерами Фредеріком Рейнцем (Frederick Reitz) і Кельвіном Ву (Kelvin Wu) просвердлили отвір в кульковою ручці і вставили туди два оптичних волокна, які пов`язані зі світлонепроникним корпусом в контрольній кімнаті, де записуються руху ручки. Також був створений простий дерев`яний планшет для закріплення аркуша паперу, надрукованої з постійно мінливими колірними градієнтами. Ручка і планшет дозволяють спостерігати за процесом написання за допомогою функціональної магнітно-резонансної томографії, оцінюючи поведінку і функціонування мозку.

Це не перша подібна розробка пише сумісного з МРТ пристрою, однак, найдешевша. Використовуються здебільшого компоненти, вже наявні в лабораторіях, такі як комп`ютер. Решта комплектуючі - ручка, волокна, планшет і папір - коштують менше ста доларів. Спеціальне програмне забезпечення відстежує всі аспекти листи даної ручкою, від порядку написання символів до швидкості, затримок, відриву ручки від планшета і т.д. Розуміння того, як ці фізичні прояви збігаються з активністю мозку, може допомогти залучені в процес нейронні зв`язки.

В експериментах взяли участь 11-й 14-річні діти з дислексією або дисграфией, а також здорові діти, у яких подібних порушень не було. Учасники спостерігали за символами на екрані, в той час як МРТ сканував активність їхнього мозку. Планшет з ручкою розташовувався у них на колінах.

Учасникам було дано завдання на 4-хвилинне читання тексту і письмові завдання. Потім їх попросили подумки уявити процес написання твору, яке потім було написано без МРТ-спостереження. Це розумове уявлення у багатьох випадках викликало таку ж реакцію мозку, як і сьогодення написання твору.
«Коли ви уявляєте, як будете писати лист, активізуються ті ж самі ділянки мозку, що і при реальному написанні листа», говорить Тодд Річардс (Todd Richards), професор рентгенології. «Різниця тільки у відсутності рухової активності і пов`язаної з нею імпульсів».

Річардс і група дослідників тільки починають аналізувати зібрані в ході дослідження дані від трьох десятків учасників, але вже виявляють деякі дивовижні результати. «Існують певні центри і нервові шляхи, активності від яких ми не очікували побачити. Існують добре відомі шляхи, пов`язані з мовною активністю. Моторні шляху дають можливість здійснювати руху. Однак, як конкретно вони пов`язані з «виконавчими органами», поки неясно ».

Крім відхилень, пов`язаних з нездатністю до навчання, розроблені прилади можуть допомогти виявляти у дорослих пацієнтів причини проблем рухового характеру, як інсульти, розсіяний склероз і хвороба Паркінсона.

«Існують захворювання, при яких пацієнт нездатний здійснювати нормальне плавний рух рук, або ж повністю паралізований. Наші прилади можуть допомогти і в дослідженні даних неврологічних захворювань ».