Программа учёных НовГУ поймает момент отключения внимания студента

20 марта 2026, 10:03   538

Ученые НовГУ создали программное обеспечение для нейроинтерфейса Mind Link, которое позволяет оценить концентрацию внимания человека по ЭЭГ-ритмам. Разработка поможет в режиме реального времени отследить, насколько студенты на онлайн-обучении вовлечены в лекцию, а также послужит инструментом для работы с детьми, имеющими синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

Авторы работы — ученые НовГУ: заведующие лабораторией «Виртуальная и дополненная реальность» ПИШ программист Евгений Менделеев и Дарья Бурцева, доктор физико-математических наук и доцент Роман Петров, а также студентка Ксения Петрова. Исследование опубликовано в журнале «Моделирование систем и процессов».

Проблема удержания внимания при обучении, в том числе дистанционном, актуальна для многих людей. Фиксировать постоянный контроль на предмете обсуждения долгое время сложно в силу особенностей психики, но глубокая концентрация необходима для усвоения материала.

— Современные неинвазивные нейроинтерфейсы, измеряющие электрическую активность мозга с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ), могли бы помочь в мониторинге состояния учащихся, но стандартное программное обеспечение к таким устройствам носит в основном демонстрационный характер, — рассказал Евгений Менделеев.

ПО лишь в общих чертах показывает работу аппаратуры, но не позволяет глубоко анализировать данные. Оно демонстрирует, что сигнал принимается (например, в виде простой визуализации волн), но не дает инструментов для его детальной расшифровки, записи в удобном формате или сопоставления с действиями человека.

Чтобы превратить гаджет в полноценный исследовательский и образовательный инструмент, команда НовГУ под руководством Евгения Менделеева разработала собственную программу Mind Analysis, которая собирает и обрабатывает сигналы с нейроинтерфейса Mind Link.

— По первоначальной задумке планировалось разрабатывать комплексы мониторинга внимания для широкой массы,, в связи с чем нам было необходимо устройство, которое пользователь мог носить с собой или использовать совместно с другими гаджетами, чтобы оно не доставляло дискомфорта. Среди потребительских нейроинтерфейсов Mind Link хорошо подходил под эти нужды, поскольку он имеет небольшие размеры и мягкий обруч, за счет чего не мешает его использовать совместно с VR шлемами, например, и не оказывает сильного давления на лоб. То есть мы стремились научиться разрабатывать компактные комплексы, но без потери качества обработки входных биоэлектрических сигналов, — объяснил Евгений Менделеев.

Для начала ученые хотели получить данные о работе мозга в разных режимах и проверить, коррелируют ли они с реальной концентраций внимания. В экспериментах приняли участие студенты НовГУ. В первой части тестирования им предлагали прочитать за пять минут стихотворение Пушкина «У Лукоморья». Затем — пересказать то, что запомнилось. После этого участникам необходимо было прочитать стихотворение «Я Вас любил...», а затем уже рассказать его наизусть. Перед началом тестирования на каждого испытуемого надевался нейроинтерфейс, с которого производилась запись показателей.

— Во второй части экспериментов испытуемые выполняли так называемую корректурную пробу Бурдона. Это классический тест на концентрацию внимания: испытуемый за определенное время вычеркивает одни буквы в сплошном тексте и обводит другие, при этом каждую минуту отмечает, где остановился. По количеству ошибок и темпу работы судят об уровне внимания. Мы использовали этот метод как эталон, чтобы сравнить реальную продуктивность человека с данными нейроинтерфейса, — пояснил учёный.

Третья часть экспериментов сочетала физическую нагрузку в виртуальной реальности с последующим выполнением теста на внимание. Сначала каждый из участников проходил уровень в игре Beat Saber.

— Суть игры заключалась в том, что у пользователя в руках есть два световых меча разного цвета. Во время прохождения уровня игры к человеку приближаются кубы, которые имеют точно такой же цвет, как и световые мечи. Необходимо резать кубы в определенном направлении и мечом соответствующего цвета. Сложность прохождения уровня заключалась в скорости приближения кубов к пользователю. Она выбиралась таким образом, чтобы человек в конце уровня уставал и не успевал справляться с поставленной задачей, — рассказал Евгений Менделеев.

Сразу после этого, без паузы на отдых, участник садился за стол и выполнял ту же корректурную пробу Бурдона. На протяжении всего эксперимента нейроинтерфейс непрерывно записывал показатели внимания. Так ученые смогли увидеть, как меняется концентрация при переходе от сильного физического утомления к умственной работе.

Всего в ходе трех экспериментов было собрано 28 файлов с данными. Каждый файл содержал до 300 строк показаний — примерно пять минут непрерывной записи концентрации внимания одного испытуемого. Такой объем позволил ученым собрать достаточную статистику для анализа и подтверждения достоверности получаемых с нейроинтерфейса сигналов.

Анализ данных подтвердил — показатели внимания, которые выдает нейроинтерфейс Mind Link, не случайны. Они коррелируют с изменением ритмов мозга, в первую очередь бета-ритма, отвечающего за активную умственную работу. Исследователи также зафиксировали известный физиологический эффект: после интенсивной физической активности концентрация при умственной нагрузке заметно возрастает.

В одном из экспериментов среднее значение внимания поднялось с 35 до 63 процентов, увеличившись в 1,8 раза. При этом в спокойных условиях без смены деятельности устойчивость внимания у разных испытуемых варьировалась, что ученые объясняют их исходным функциональным состоянием и временем проведения тестов в течение рабочего дня. Сопоставление с результатами научных работ коллег из других российских вузов подтвердило: разработанная методика дает надежные и воспроизводимые данные.

Таким образом, ученые доказали пригодность недорогого коммерческого нейроинтерфейса Mind Link для научных и образовательных целей. В отличие от инвазивных разработок вроде Neuralink, ориентированных на медицину, предложенное решение направлено на массовое применение в педагогике.

— Ключевым результатом работы стала не просто проверка нейроинтерфейса, а создание собственного программного продукта — Mind Analysis. В отличие от стандартного ПО, которое лишь показывает есть сигнал или нет, эта программа позволяет вести полноценную запись данных с метками времени, сохранять их в удобный формат CSV для последующего анализа и, что самое важное, сопоставлять изменения концентрации с конкретными этапами деятельности испытуемого, — рассказал Евгений Менделеев.

Разработка может лечь в основу программно-аппаратного комплекса для контроля внимания в группах, который подскажет лектору, когда материал перестал усваиваться и пора сделать паузу или сменить тему, а также поможет адаптировать обучение для детей с СДВГ.

Автор/источник фото: Kira Hofmann/ZB/Global Look Press 

Эту и другие новости читайте в официальном МАХ-канале Новгородского университета.