Виртуальный йог. Челябинские ученые разрабатывают гаджет для саморегуляции организма по биотехнологии

Оказывается, каждый человек способен сам корректировать работу биосистем и органов своего тела. Так утверждает стремительно развивающаяся новая научная дисциплина — «биоуправление», с использованием технологий биологической обратной связи. К примеру, челябинские ученые, применив ее, разрабатывают уникальный программно-аппаратный комплекс для контроля и управления психо-физиологическим состоянием человека. Наш разговор — с одним из его создателей, руководителем Челябинского регионального отделения Союза молодых инженеров России Иваном Юриным.

Здоровье в кармане

— Что это за биотехнология, и правда ли, что она поможет справляться со стрессом?
 
— Биологическая обратная связь (англ. biofeedback) — технология, включающая в себя комплекс исследовательских, физиологических, профилактических и лечебных процедур, в ходе которых человеку с помощью электроники предоставляется информация о состоянии и изменении физиопроцессов. Использование зрительных, слуховых, тактильных и других сигналов-стимулов позволяет развить навыки саморегуляции здоровья.

О способах оздоровительной активации систем мозга человека известно давно — ими тысячелетиями пользуются индийские йоги. А фундамент биотехнологии обратной связи заложили великие русские физиологи, создатели теории условных рефлексов Иван Сеченов и Иван Павлов, автор теории функциональных систем Петр Анохин. Но лишь в последние годы стали появляться приборы, позволяющие устанавливать обратную «онлайн-связь» с организмом. Они регистрируют изменение пульсовой волны, мышечной силы, артериального давления, а затем, обработав данные о состоянии организма, предоставляют их человеку. Программа подскажет, как скорректировать это состояние, а он сам принимает решение о том, что ему делать.

— Но вы не ограничились «констатацией фактов»?

— В перспективе наш комплекс будет сам регулировать состояние организма. А на первом этапе мы совместим с помощью мобильного приложения смартфон и так называемые фитнес-трекеры — популярные у интеллигенции гаджеты в виде браслетов, снабженных датчиками. Мобильное приложение будет оценивать и прогнозировать состояние работоспособности и здоровья по показаниям датчиков пульса, частоты дыхания, движения, температуры тела… Нами по методикам космической медицины создается компьютерная модель для отработки принципа, заложенного в комплексе. Нечто подобное уже появилось в медицине, но это стационарные аппараты, и обследование проводится в условиях реабилитационных центров. Аналогов же таких мобильных приборов пока в мире нет. Первый опытный образец нашего персонального комплекса уже на подходе — планируем изготовить его к концу этого года.

Вышли на гражданку

— Что подтолкнуло вас к созданию этого прибора?

— Наша творческая группа, используя механизм биологической обратной связи, по заказу одного из оборонных заводов разрабатывала модель «электронной перчатки» для оператора спецмашины. Она анализирует состояние его организма и в случае сбоев, чтобы предупредить аварию, дает сигнал. Это и сподвигло нас к разработке ноу-хау гражданского назначения. Добавлю, что многие новинки, в том числе и с использованием биологической обратной связи, пришли на гражданку из ОПК. В их числе и космические технологии, с которыми я ознакомился во время работы на аэрокосмическом факультете ЮУрГУ.

— Вы на днях вернулись из Крыма, где на слете молодых ученых разработки челябинцев вызвали большой интерес.

— Я представил нашу разработку на форуме инженерного кадрового резерва ОПК «Техноспецназ‑2016», организованном Союзом молодых инженеров России и ДОСААФ. Мы представили два проекта, и оба получили поддержку. Кроме работающего по биотехнологии обратной связи мобильного электронного комплекса, это система защиты от беспилотных летательных аппаратов.

Идея этого проекта возникла в связи с угрозой терактов во время проведения в России чемпионата мира по футболу в 2018 году. Приобрести квадрокоптер сегодня может каждый, а наши войсковые ПВО не всегда могут его уничтожить, поскольку он летит на сверхнизкой высоте и недосягаем для радаров. Чтобы этим не смогли воспользоваться террористы, мы предложили свое решение — компьютеризированную боевую турель, управляемую оператором «в спайке» с электронным мозгом. При этом возможно применить биоинтерфейс — мгновенное считывание биометрической информации с нервных окончаний, электропотенциалов кожного покрова или микродвижений рук. В разработке проекта гражданского мини-ПВО участвуют профессор ЧелГУ, доктор технических наук Андрей Мельников, декан аэрокосмического факультета ЮУрГУ Евгений Сафонов и доцент этого вуза Виктор Федоров.

Парфюмер против допинга

— И все-таки, какую реальную пользу может принести ваш «браслетный гаджет»?

— Мы поставили перед собой цель — создать простой и доступный комплекс для управления работоспособностью человека. Используя фитнес-трекеры для сбора биометрических данных, разрабатываем мобильное приложение для смартфонов. Эта программа, замерив уровень стресса, состояние резервов организма, выдаст рекомендации по оптимальному режиму работы: когда, например, у ученого, бизнесмена или спортсмена «пик формы», а когда лучше передохнуть… Наше ноу-хау можно применять и для контроля состояния дальнобойщиков, авиадиспетчеров, спасателей, для предупреждения инсультов и инфарктов. Если датчики выявят отклонения, автоматика даст рекомендации.

— И человек сразу побежит в аптеку?

— Наш комплекс не ставит диагноз и не дает рекомендаций по лечению, а в случае отклонений лучше обратиться к врачу. Но на втором этапе нашего проекта мы в комплекте с фитнес-трекером и смартфоном планируем создать и свой гаджет — наушный модуль, который сможет в автоматическом режиме корректировать состояние человека, для снижения уровня стресса и улучшения работоспособности, концентрации внимания.

Способы коррекции могут быть разные — от воздействия методом традиционной китайской медицины на жизненно важные точки ушной раковины до, так сказать, ароматерапии. Именно так: эту необычную технологию разработал участник нашей команды профессор Южно-Уральского медуниверситета Олег Авилов. Он проводил исследования — как воздействуют на их состояние различные запахи, и выяснил, что парфюмерия очень важна для организма и может использоваться для коррекции психофизического состояния человека.

Но есть и другой способ — нанесение на кожу биологически активных веществ — адаптогенов, полученных из природных составляющих. Они, как показали исследования, могут играть роль немедикаментозного допинга — корректировать состояние организма, ускорять реакции, притуплять боль, вызывать возбуждение… Комплекс может найти применение и в спорте. Так, помехоустойчивость у спортсменов исследовал другой участник нашей команды, профессор УралГУФК, доктор биологических наук Евгений Елисеев.

Эффект акупунктуры

— Набрать тонус поможет и народная китайская медицина?

— Метод акупунктуры — иглоукалывание биоактивных точек ушной раковины — уже широко применяется в медицине. В нашем комплексе предусмотрено воздействие на эти рефлекторные зоны методом вибрации.

— Но как быть с внедрением вашего проекта? И есть ли у него будущее?

— Мы подавали заявку на получение гранта по программе «Старт» в фонд поддержки малого и среднего бизнеса. Готовим проект и для «Сколково». Обращались и к местным бизнесменам, но, к сожалению, инвесторов не нашлось. Зато большой интерес к нашему стартапу проявила израильская венчурная компания, сейчас мы ведем переговоры об условиях ее вхождения в проект. Сотрудничаем и с Московским политехническим университетом, где обещают привлечь к нему ученых со всей России.

Мы поставили перед собой цель — создать комплекс, позволяющий выявить точки буфуркации в деятельности человека — промежутки времени, когда при минимальном терапевтическом воздействии можно получить максимальный корректирующий эффект. Такие разработки — это первые шаги к осознанному управлению ресурсами организма на научной основе, «выведение в массы» того, что раньше давалось лишь немногим и достигалось путем длительных тренировок.

Уже сегодня ставятся эксперименты по внедрению в кровеносную систему микродатчиков, передающих данные о состоянии организма, а в мозг и мышцы — нейростимуляторов, многократно повышающих его силы. Возможности биотехнологий обратной связи практически безграничны, и я уверен: когда‑нибудь излечивать человека будут колонии нанороботов, и то, что нам сегодня кажется фантастикой, завтра станет реальностью.