- Un nuovo sistema tiene traccia delle onde cerebrali per fornire un sistema di feedback che può aiutare le persone a raggiungere una cognizione e una produttività più forti.
- Gli autori dello studio prevedono di utilizzare stimoli sicuri e non invasivi per incoraggiare gli stati cerebrali desiderati.
- Lo studio ha scoperto che ascoltare musica e bere caffè può stimolare livelli più elevati di potenza della banda beta nelle onde cerebrali.
Molti scienziati sperano che l’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale (AI) possano un giorno fornire strumenti con cui possiamo aumentare il nostro senso di benessere e le prestazioni cognitive nella nostra vita e sul lavoro.
Alla ricerca di questo, un nuovo studio della Tandon School of Engineering della NYU descrive il loro algoritmo MINDWATCH, che cattura in modo non invasivo i dati sullo stato cerebrale.
MINDWATCH analizza l’attività cerebrale di una persona dai dati raccolti da un dispositivo indossabile al polso e da una fascia.
Nello studio, i ricercatori hanno stimolato diversi stati cerebrali utilizzando quelli che chiamano “attuatori sicuri”. Questi includevano suoni, sapori e odori.
Lo studio ha studiato la promozione dell’attività delle onde cerebrali della “banda beta” associata a prestazioni cognitive ottimali utilizzando attuatori sicuri.
I ricercatori hanno scoperto che ascoltare musica e bere caffè erano entrambi collegati a una maggiore attività della beta band. Hanno anche testato il profumo, che ha ridotto la potenza della banda beta rispetto al basale ma ha aumentato i livelli di prestazione in altri test cognitivi.
Uno dei risultati interessanti dello studio è che la musica generata dall’intelligenza artificiale ha prodotto segnali di banda beta più forti rispetto alla musica prodotta tradizionalmente.
Lo studio è pubblicato in
Attività e concentrazione della banda beta
Le tensioni elettriche che oscillano continuamente nel cervello sono chiamate onde cerebrali. Esistono cinque velocità riconosciute, o “frequenze”, alle quali oscillano dalle loro tensioni più basse a quelle più alte:
- Onde in banda gamma: oscillano a una frequenza superiore a 35 Hertz (Hz) o più di 35 volte al secondo. Precedenti ricerche associano le onde gamma all’atto mentale di concentrazione.
- Onde in banda beta: oscillano da 12 a 35 Hz. Questa band è stata collegata all’ansia, all’attenzione e all’essere mentalmente attivi.
- Onde della banda alfa: hanno una frequenza da 8 a 12 Hz e sono collegate al prestare attenzione passiva e all’essere rilassati.
- Onde in banda theta: hanno una frequenza da 4 a 8 Hz e sono associate all’essere molto rilassati, con la concentrazione rivolta verso l’interno.
- Onde in banda delta: si verificano durante il sonno e hanno una frequenza da 0,5 a 4 Hz.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno trovato relazioni di diversa forma tra la potenza della banda beta e le prestazioni in individui diversi.
In un partecipante, la relazione era lineare, con una maggiore potenza della banda beta associata a prestazioni più elevate. Tuttavia, in un altro partecipante, la relazione era a forma di U rovesciata, il che significa che una moderata potenza della banda beta era associata alla massima prestazione per loro. Gli autori hanno sottolineato che questi risultati mostrano la necessità di una comprensione individualizzata dei modelli di onde cerebrali di una persona per interpretare i risultati.
L’impatto della musica, del caffè e del profumo
Andando oltre, gli autori dello studio hanno esposto i partecipanti a tre attuatori sicuri: musica, caffè e profumo.
I ricercatori hanno scoperto che l’ascolto di musica di vari generi ha prodotto un aumento consistente dell’attività della band beta, con la musica prodotta dall’intelligenza artificiale che ha prodotto l’effetto più forte.
Anche bere caffè ha comportato un significativo aumento dei segnali nella banda beta, mentre annusare il profumo ha ridotto la potenza della banda beta, ma ha migliorato le prestazioni in altre misure.
Testare gli effetti della musica AI sul cervello
Il successo dello studio con la musica prodotta dall’intelligenza artificiale mostra che un attuatore sicuro come la musica può essere ottimizzato per aumentare l’attività della banda beta.
“In questa ricerca, abbiamo utilizzato reti neurali di apprendimento profondo per comporre nuova musica basata sulla musica preferita da ciascun individuo”, ha affermato il dottor Hamid Fekri Azgomi, autore principale del paperR.
“Il nostro approccio prevedeva di esporre i soggetti a brani musicali rinomati e rilassanti per valutare le loro inclinazioni personali”, ha detto Notizie mediche oggi.
Ai partecipanti è stato chiesto di identificare le loro preferenze utilizzando esempi tratti da tre set di dati musicali: musica classica, comprese le opere di Ludwig van Beethoven, Johann Sebastian Bach e Frédéric François Chopin; “musica fantasy”, inclusa la musica di videogiochi come Fantasia finale E Mario; e jazz, che comprendeva canzoni di Frank Sinatra e altri artisti jazz.
Come funziona MINDWATCH
L’autrice senior Dr. Rose T. Faghih ha spiegato che la tecnologia MINDWATCH consente ai dispositivi indossabili di funzionare come interfacce cervello-computer. L’obiettivo è quello di “decodificare gli stati cerebrali interni di eccitazione e prestazioni cognitive, rendendo possibile tracciare e migliorare questi stati cognitivi per le applicazioni della vita quotidiana”.
Secondo il dottor Faghih, “le attivazioni del sistema nervoso autonomo provocano microvariazioni nell’attività del sudore, che portano a cambiamenti nella conduttanza elettrica della pelle che possono essere misurati utilizzando alcuni dispositivi indossabili”.
Nello studio, i ricercatori hanno utilizzato braccialetti Empatica E4 e fasce Muse per catturare e osservare le onde cerebrali dei partecipanti.
Il dottor Faghih ha affermato di sperare che questo mezzo non invasivo di monitoraggio dell’attività delle onde cerebrali possa un giorno offrire “un miglioramento personalizzato del benessere cognitivo e delle prestazioni in diversi contesti attraverso mezzi non invasivi”.
Il dottor Faghih ha affermato che altre attuazioni sicure prese in considerazione sono stimoli visivi rilassanti – forse immagini di paesaggi pacifici – meditazione, vibrazioni delicate o feedback tattile, tecnologie di realtà virtuale ed esperienze di robot terapeutici PARO.
I doppi obiettivi di MINDWATCH
“MINDWATCH mira a consentire alla fine la regolazione in tempo reale dell’eccitazione cognitiva e degli stati di prestazione per migliorare l’umore e le prestazioni in modo personalizzato, adattivo e robusto”, ha affermato il dott. Faghih.
Inoltre, i ricercatori sperano che il loro sistema “riempa il vuoto esistente della mancanza di set di dati pubblicamente disponibili” per l’utilizzo da parte dell’apprendimento automatico.
Sebbene questo studio si concentri sui risultati della banda beta, ha affermato il dott. Azgomi, “il nostro ampio set di dati può consentire future indagini da parte di altri ricercatori per altre caratteristiche significative”.
“Queste intuizioni non sfruttate hanno il potenziale per arricchire la nostra comprensione della neurofisiologia umana, offrendo una comprensione più olistica delle dinamiche cognitive”.
— Dott. Hamid Fekri Azgomi
