Обзор приложения NeuroExperimenter (НейроЭкспериментатор)
для гарнитуры NeuroSky MindWave

     Здесь приведено описание приложения NeuroExperimenter (НейроЭкспериментатор), обзор самой гарнитуры NeuroSky MindWave Mobile в этой статье.

     Внимание! 30 июня 2021 года обнаружилось, что старый сайт автора приложения был удалён из сети вместе со страницей скачивания версий приложения и страницей англоязычной инструкции. Скачать приложение теперь можно здесь, прямая ссылка на последнюю версию 6.6 здесь. Англоязычная инструкция к приложению теперь находится здесь. Альтернативное место, где можно скачать старую версию приложения, здесь https://store.neurosky.com/products/neuroexperimenter, при заполнении форм происходит переход на собственно адрес скачивания не самой последней версии 6.1.4, расположенной здесь http://neurosky.fetchapp.com/get/01623565. Одни из последних версий приложения неофициально можно скачать здесь: 6.2 для чёрной нейрогарнитуры (приложение не совместимо с белыми не-мобайл гарнитурами) и 4.10 – последняя версия, совместимая с белыми не-мобайл гарнитурами. Версии 6.х связываются с нейрогарнитурой через внутренний интерфейс порта COM (над которым надстроен интерфейс Bluetooth) в обход интерфейса ThinkGear.dll, и потому более не поддерживают белую нейрогарнитуру; по той же причине в версиях 6.х более не поддерживается параметр Blink Detection (распознавание силы моргания).

     Также вы можете скачать это бесплатное приложение из магазина NeuroSky, но для этого потребуется заполнить много полей для ввода информации, а полученный в результате файл будет таким же (или даже более старой версии), как на сайте разработчика.

     Автор бесплатного приложения NeuroExperimenter Фред Меллендер (Fred Mellender) написал в комментарии на amazon.com: «Я являюсь автором NeuroExperimenter (бесплатное программное обеспечение для Windows ПК, которое взаимодействует с этим устройством). Вследствие этого я хорошо знаком с гарнитурой NeuroSky. Я нахожу её очень надёжной: аппаратура никогда не подводила меня при обширном использовании. Кроме того, она представляется точной. Проводившиеся мной эксперименты (задокументированные в руководстве пользователя для NeuroExperimenter) являются повторяемыми и убедительными. Однако программное обеспечение, которое поставляется с гарнитурой NeuroSky, не очень функциональное. Также есть ещё приложения, которые вы можете попробовать в магазине NeuroSky, некоторые из них бесплатные. Я не имею никакого отношения к компании NeuroSky».

     В версии 4.6, появившейся 10/03/2019, добавлена возможность выбора любого аудиофайла формата *.wav для выдачи звукового сигнала (примеры: "белый шум" и рокот). Кроме того, в этой новой версии сохраняются практически все пользовательские настройки приложения. Благодаря этому обновлению приложение стало лучшим для практики медитации (и не только) с нейрогарнитурами NeuroSky среди Windows-приложений.

     В версии 4.8, появившейся 24/03/2019, добавлена возможность отображения длительности максимального периода медитации, когда уровень медитации (или любого другого выбранного параметра) не падал ни разу ниже выбранного значения. Эта функция аналогична значению "≥80 макс. время" ("≥80 max solid time") приложений "ЭЭГ-медитация" для Android и Windows, но в приложении NeuroExperimenter (НейроЭкспериментатор) её значение отображается просто общим количеством секунд (например, 90). Для этого в разделе performance grading добавлен новый вводимый пользователем параметр interval minimum, аналогичный значению "≥80 макс. время" приложения "ЭЭГ-медитация", но здесь пользователь может выбрать своё значение, отличное от 80 (соответствующее "0.8" в данном приложении). На второй вкладке (с графиком) при выборе значения performance в разделе graph type показывается длительность непрерывного интервала выбранного параметра (например, Meditation), в течение которого значение ни разу не падало ниже указанного (interval minimum). Этот новый параметр введён для того, чтобы была возможность изменения громкости звука и тональности тонального сигнала в случае, когда min и high совпадали (например, равнялись 0.8) в предыдущей версии 4.7 (23/03/2019).

     После запуска англоязычного приложения NeuroExperimenter (НейроЭкспериментатор) появится окно с большим количеством настроек. К счастью, большинство из них необходимы только для отдельных редких режимов использования приложения. Ниже приведён скриншот версии 3.28 (10/01/2016):

     После выбора необходимых настроек (подробно описаны ниже) окно приложения версии 4.8 (с добавлением выбора аудиофайла в разделе "аудио") будет выглядеть примерно так:

     В качестве источника данных (раздел Data source) следует выбрать гарнитуру (headset data), после чего уже можно нажать на кнопку "connect" (Начать сессию) в нижней правой части окна приложения, при этом выскочит диалоговое окно, предупреждающее о перезаписи лог-файла, необходимо ответить "Да". Если вы не записываете данные в файл, можете снять галочки с параметров в разделе logging (по умолчанию она стоит только у параметра 'R format'). Тогда приложение не будет переспрашивать о перезаписи лог-файла, сразу переходя в следующее окно 'graph' при нажатии на кнопку connect.

     Если вы испытываете сложности с английским меню, здесь вы можете скачать частично русифицированную версию приложения (v. 3.28), в которой сделан перевод основных кнопок и пунктов.

     Также в этом окне в качестве выдаваемых данных (раздел performance feedback) можно выбрать значение "медитация" (Meditation), выключив значение "Derived" (выведенное значение, полученное на основе формулы, учитывающей значения отдельных ритмов), но сделать это можно и в следующем окне приложения.

     Составление формулы значения Derived рассмотрим на примере avg((g1+g2)/d,5). Формула означает, что ежесекундно будет выдаваться среднее арифметическое последних 5 значений (то есть за последние 5 секунд) суммы значений низкочастотного и высокочастотного гамма-ритмов, делённой на значение дельта-ритма. Подробно составление формулы описано на страницах 29-32 англоязычного руководства. Далее перечислены значения и математические знаки, которые допустимы для использования в формуле:
"d" – дельта-ритм ("Delta"), диапазон частот 1-3 Гц,
"t" – тета-ритм ("Theta"), диапазон частот 4-7 Гц,
"a1" – альфа1-ритм ("Alpha1"), диапазон частот 8-9 Гц,
"a2" – альфа2-ритм ("Alpha2"), диапазон частот 10-12 Гц,
"b1" – бета1-ритм ("Beta1"), диапазон частот 13-17 Гц,
"b2" – бета2-ритм ("Beta2"), диапазон частот 18-30 Гц,
"g1" – гамма1-ритм ("Gamma1"), диапазон частот 31-40 Гц,
"g2" – гамма2-ритм ("Gamma2"), диапазон частот 41-50 Гц,
"att" – параметр "внимание" ("Attention"), вычисляемый на основе значений отдельных ритмов внутри нейрогарнитуры,
"med" – параметр "медитация" ("Meditation"), вычисляемый на основе значений отдельных ритмов внутри нейрогарнитуры,
математические знаки: +, -, *, /, <, >, | ("или"), & ("и"), = ("равно"),
вспомогательные символы: (, ), запятая ",", числа, в том числе дробные,
группа функций с одним параметром: abs (модуль), sqrt (квадратный корень), log (десятичный логарифм), neg (меняет знак числа на противоположный), ! (отрицание, "НЕ", унарная операция),
группа функций с двумя параметрами: avg (среднее арифметическое за столько-то секунд), min (минимальное из 2 значений), max (максимальное из 2 значений),
функция с тремя параметрами: if (if-then-else), пример: if((a1=b1), 3, a1*b1) если a1 равно b1, то результатом будет число 3, иначе a1*b1.

     Алгоритм вычисления значений параметра "медитация", ежесекундно выдаваемых нейрогарнитурой, был разработан компанией NeuroSky в результате многолетних исследований с использованием профессиональных электроэнцефалографов 14 мастеров медитации, среди которых были буддийские монахи с большим опытом медитации (исследования были похожи на эти), и эти соотношения ритмов мозга буддийских мастеров в состоянии медитации являются "эталоном", с которым сравниваются ритмы мозга пользователя нейрогарнитуры за последние несколько секунд. Конечно, это не фантастический пелевинский эмо-пантограф, но это то, что реально доступно для практики медитации. Более подробная информация об алгоритме параметра "медитация" публично недоступна. Нейрогарнитура с таким параметром "медитация" – это революционный прорыв в практике медитации с нуля, особенно если у вас нет своего ясновидящего мастера медитации ☺. Автора этой статьи полностью устраивает этот параметр. Наблюдения показывают, что больше всего параметр "медитация" зависит от доминирования ритма альфа1 над остальными ритмами, особенно над бета2.

     По моим ощущениям, более-менее чистая медитация соответствует значению параметра "медитация" не менее 80%. Следует отметить, что в BrainWave Visualizer – базовом приложении компании NeuroSky – музыка в главном окне приложения начинает звучать при достижении уровня медитации в 75% (и её громкость увеличивается при увеличении уровня медитации), а шарик в игре Float этого же приложения начинает подниматься при достижении уровня медитации в 70% (и скорость его подъёма увеличивается при увеличении уровня медитации, достигая максимального значения примерно 1 м/с), что косвенно может свидетельствовать о том, что компания NeuroSky считает, что медитация начинается примерно с уровня 75% параметра "медитация".

     Если по каким-то причинам вас не устраивает встроенный в нейрогарнитуру параметр "медитация", или же вы намереваетесь использовать нейрогарнитуру для других целей (нейрофитнес, профилактика СДВГ и пр.), то данное приложение NeuroExperimenter будет незаменимым для вас.

     Ещё одна, помимо возможности задавать формулу, отличительная особенность данного приложения – отдельная обработка данных двух различных временных промежутков одной сессии нейроэксперимента (например, "бытового" состояния ума и медитации) с возможностью их сравнения. Время первого промежутка задаётся значением baseline length (подготовительная часть сессии, служащая образцом "бытового" состояния ума для сравнения с последующей основной частью сессии performance – "целенаправленной" медитацией) в разделе timers основного окна программы, по умолчанию оно равно 3 минутам. Общая продолжительность записи сессии указывается в значении session length в том же разделе, по умолчанию она равна 35 минутам.

     Сделано это для того, чтобы вы могли сравнить ритмы мозга во время обычной "бытовой" деятельности (первый промежуток времени) с тем, что вы считаете медитацией (или другой целенаправленной активностью мозга). По истечении первого промежутка времени раздаётся короткий звуковой сигнал, указывающий на наступление второго промежутка времени, когда вам необходимо сосредоточиться на вашей технике медитации.

     Автор приложения приводит на стр. 3 пример “Салли” (имя изменено), во время медитации которой усреднённое значение "медитации", вычисляемое гарнитурой, оказалось, как это ни странно, меньше усреднённого значения во время обычной "бытовой" деятельности.

     Здесь следует отметить, что значения "медитации" и "внимания" вычисляются аппаратно микрочипом Neurosky, расположенным внутри гарнитуры, и выдаются только 1 раз в секунду. Изменить частоту выдачи этих двух параметров, равно как и скрытые фирмой-производителем гарнитуры алгоритмы их вычисления, невозможно. Единственная теоретическая возможность получать этот параметр чаще – написать своё программное приложение, которое будет анализировать сырой сигнал ЭЭГ, выдаваемый гарнитурой с частотой дискретизации 512 Гц 12-битным АЦП, программно очищать его от шумов и выполнять быстрое преобразование Фурье с определённой частотой. При этом качество получаемых значений ритмов мозга скорее всего будет уступать качеству вычислений микрочипа.

     Если же вас не устраивает значение "медитации", вычисляемое микрочипом Neurosky (но устраивает частота его получения 1 раз в секунду), вы можете вычислять собственное значение "медитации" на основе значений отдельных ритмов, которые выдаются гарнитурой 1 раз в секунду. Фактически именно для этого было написано данное приложение NeuroExperimenter. Оно не обрабатывает сырой сигнал ЭЭГ, используя вместо этого готовые значения отдельных ритмов, выдаваемые гарнитурой.

     В вышеуказанной статье на английском сказано, что “Салли” проходила обучение медитации у экспертов и ежедневно медитирует в течение более 20 лет. При этом вычисляемый самим гаджетом уровень "медитации" (на который больше всего влияет активность альфа-волн) показал, что во время медитации “Салли” её показатель "медитации" за 18 минут в среднем составил 0.85 от значения "медитации" за предыдущие 17 минут, когда она вне медитативного состояния читала книгу, просматривала сайты в интернете и ела. При этом во время 18 минут медитации активность гамма-волн увеличилась почти в 2 раза, а дельта-волн – уменьшилась почти в 2 раза. Таковы особенности той медитации (относящейся к одной из разновидностей буддизма), которой “Салли” обучилась более 20 лет назад и практиковала её всё это время.

     Если вы увидите, что ваш случай похож на редкий случай “Салли” – то есть вы уверены, что умеете медитировать, но показатель "медитации" и шарик-поплавок приложения Brainwave Visualizer пытаются убедить вас в обратном, обратите внимание на гамма-ритмы в вашей медитации. Если они значительно увеличиваются, тогда вам будет полезна программа NeuroExperimenter. Если же ваша медитация, как и у большинства медитирующих, включая ТМ Махариши, сопровождается усилением альфа-волн, вы можете использовать программу Meditation Journal, которая последние годы идёт в комплекте с гаджетом в составе 10 бесплатных приложений на установочном диске, наряду с отдельным бесплатным приложением Brainwave Visualizer. Подробнее о программе Meditation Journal вы можете почитать здесь.

     Раздел audio первой страницы приложения предназначен для контроля на слух состояния медитации, и он может быть весьма полезен при медитации с закрытыми глазами. Если в разделе audio выбрано значение off, приложение будет подавать только короткий односекундный звуковой сигнал при окончании первого промежутка baseline length, указывающий на наступление основного промежутка performance.

     Если в разделе audio выбрать значение on, то приложение будет выдавать непрерывный однотонный звуковой сигнал, когда значение выбранного параметра («медитация», Derived или любой другой параметр) будет превышать значение, установленное в качестве минимального в разделе performance grading параметром min (этот раздел расположен над разделом audio).

     Если в качестве минимального значения min ввести, например, 0,4, а высокого high, например, 0,8, то для выбранного значения (например, «медитация») будет появляться однотонный звуковой сигнал, когда уровень вашей медитации будет превышать значение 0,4, и при этом тональность и громкость звукового сигнала будут повышаться вплоть до значения 0,8, при превышении которого они будут оставаться такими же, как и для значения 0,8.

     Значение high, выставленное в 0,8 или 0,9, может быть полезно, чтобы не отвлекать медитатора сменой тональности и громкости звукового сигнала, когда уровень медитации и так высокий.

     Если выбрать пункт use default, то введённые значения min и high игнорируются. При этом в качестве минимального значения min будет использоваться текущее среднеарифметическое значение выбранного параметра сессии, а в качестве высокого high – 0.9 от максимального на данный момент значения выбранного параметра в этой сессии. Соответственно оба этих значения будут меняться ("плавать") в процессе сессии.

     При включении пункта reverse volume меняются наоборот громкость, тональность, порог (min меняется на high) и включение звука – чем выше будет значение выбранного параметра (например, медитации), тем ниже будет тональность, при этом выключаться звук будет при достижении значения high, а при значении параметра меньше min тональность меняться не будет. Это может быть полезным, чтобы во время хорошей медитации звук не издавался и соответственно не отвлекал, пока медитация идёт хорошо.

     В некоторых режимах выбранный пользователем в первом окне порог минимального значения будет отображаться красной линией на графике.

     В версии 4.6, появившейся 10.03.2019, добавлена возможность выбора любого аудиофайла формата *.wav для выдачи звукового сигнала. В качестве примера вы можете использовать эти звуковые файлы "белый шум" (здесь его вариация под названием "коричневый шум") и рокот из игры "Поплавок" ("Шарик") приложения BrainWave Visualizer. Кроме того, в этой новой версии сохраняются практически все пользовательские настройки приложения. Также в новой версии пауза отображается на графике в течение всего времени её действия. Кнопка "Пауза" (pause) расположена в левом нижнем углу второго окна (с графиком) приложения, "resume" означает возобновление получения данных с нейрогарнитуры.

     Также можно порекомендовать идею для стартапа: малогабаритное аппаратное устройство для изучения медитации со входом USB для приёмопередатчика не-мобайл версии и/или Bluetooth (для мобайл), в котором можно было бы выставлять кнопками и/или плавным регулятором ряд значений, включая значение уровня медитации, при достижении которого пропадает звук. Также устройство может иметь линейку из 10 светодиодов в ряд для отображения текущего уровня медитации, примерно как в этой разработке (в ней так отображается уровень внимания). В теории можно было бы реализовать всё это прямо в самой гарнитуре, снабдив её наушником, но это уже скорее задача для китайцев :)

     При задании необходимых настроек и нажатии на кнопку "connect" вы попадаете во второе окно приложения, в котором сразу же начнётся установление связи с гарнитурой:

     Приложение не требует никаких внешних драйверов для работы с гарнитурой, взаимодействуя с ней напрямую.

     В примере выбрано только одно значение "медитация", но можно выбрать и сразу несколько значений – например, добавить оба альфа-ритма и оба гамма-ритма. Разные параметры будут отображаться кривыми разного цвета. Но если вы выберете слишком много кривых на экране, вам каждый раз придётся высматривать нужную, что может сказаться на качестве медитации.

     По умолчанию приложение показывает только последние 5 секунд графика выбранных значений. Чтобы увеличить продолжительность отображаемой на экране части графика, значение "last" (по умолчанию 5 секунд) раздела "graph type" следует увеличить до необходимой величины. Следует заметить, что после введения в поле дополнительных нолей справа от "5" необходимо сменить фокус элемента меню (например, нажать Tab), чтобы новое значение вступило в силу.

     Поскольку в первом окне приложения для параметра "baseline length" было указано нулевое значение (то есть вся сессия медитации состоит только из одного периода, а не из двух), некоторые параметры блока "graph type" в данном примере недоступны (отображаются более светлым цветом). Это параметры "baseline avg" (первая часть сессии), "ratio of avgs" (коэффициенты усреднённой активности ритмов, "медитации" и "внимания" во второй части сессии по отношению к первой части, ради чего, собственно, и было написано это приложение; для иллюстрации см. вышеприведённый скриншот с примером “Салли”) и "difference of avgs" (арифметическая разница усреднённых значений между двумя частями сессии). Примеры этих значений приведены в вышеупомянутом англоязычном руководстве автора приложения.

     В третьем окне приложения – во вкладке "rept" (report, отчёт) – представлена статистическая информация о сеансе нейроэксперимента. В этой вкладке, так же как и в лог-файле, показывается информация о всех параметрах вне зависимости от того, какие из них были выбраны для отображения на графике. Синей линией подчёркнута информация о параметре "медитация", вычисляемом в этом приложении самим гаджетом. Всего было 34 образца сигнала (то есть 34 секунды), минимальное значение было 64% (на графике минимальное значение 0.6, но на нём значения округляются до 1/10), максимальное 100%, среднеарифметическое 85.5588%, среднеквадратическое отклонение составило 12.1612%. Параметр "totPwr" (total power) – это суммарный параметр мощности (амплитуды) всех сигналов отдельных ритмов (первых восьми параметров).

     Количество сигналов (samples) в вышеприведённой иллюстрации состоит из умноженного на 3 количества секунд в сессии с добавлением количества отслеженных за это время гарнитурой морганий глазами. В вышеприведённом примере 102 сэмпла соответствуют 34 секундам при отсутствии морганий. Три сэмпла в секунду – это "медитация", "внимательность" и, скорее всего, параметр "totPwr".

     Записанный лог-файл можно воспроизвести в этой программе, если в первой вкладке-окне приложения в разделе "Data source" выбрать значение "replay log at", указать скорость воспроизведения (1х - обычная скорость) и нажать на кнопку "connect".

     В описании автор пишет, что можно ввести имя лог-файла в поле "log title" в разделе "logging". Увы, на данный момент у автора этой статьи эта функция на работает, лог всегда пишется в один и тот же файл. Сохранить лог-файл можно или переименовав его после записи данных сеанса медитации в любом файловом менеджере типа FAR или Explorer, или же нажав перед сеансом медитации на кнопку "pick log file" и уже там введя новое имя файла.

     При переходе на четвёртую вкладку game (расположенную после вкладок parms, graph, rept и перед help) приложение предлагает открыть файл с изображением (*.jpg, *.png и *.gif точно поддерживаются) с компьютера, и задача пользователя после нажатия на кнопку connect (и дополнительного нажатия кнопки "Да" для перезаписи лог-файла) – поддерживать изображение максимально ярким. Изображение начинает тускло проявляться, когда выбранный параметр (например, медитация) достигает числового значения, установленного в параметре min, и достигает наибольшей яркости при достижении или превышении значения, установленного параметром high. Фактически это визуальный аналог раздела audio, вынесенный в отдельную вкладку.

     В заключение можно отметить, что странно, что такое приложение не было написано самой компанией Neurosky. Данное приложение имеется только в версии для PC.

Примеры экрана приложения версии 4.8 с новой функцией отображения длительности максимального периода медитации, когда уровень медитации (или любого другого выбранного параметра) не падал ни разу ниже значения, выбранного в ячейке interval minimum раздела performance grading (в примере – 39 секунд):

Примеры экрана приложения NeuroExperimenter версии 4.2

Примеры экрана приложения NeuroExperimenter версии 4.8 с нейрогарнитурой NeuroSky MindWave Mobile 2

Примеры экрана приложения NeuroExperimenter версии 5.9 (не поддерживает белую немобайл гарнитуру) с нейрогарнитурой NeuroSky MindWave Mobile+ (1.5)

Установки сеанса медитации:

График сеанса медитации со значениями параметров "медитация" и "внимание":

Данные раздела performance с параметром best interval (аналог параметра "≥80 макс. время" приложения "ЭЭГ-медитация" с возможностью изменения порога):

Статистика сеанса медитации:

Статистика сеанса медитации в другом представлении:

График сеанса медитации со значениями параметра "медитация", волн "дельта (1-3 Гц)" и "тета (4-7 Гц)":

График сеанса медитации со значениями параметра "медитация", волн "альфа1 (8-10 Гц)" и "альфа2 (10-12 Гц)":

График сеанса медитации со значениями параметра "медитация", волн "бета1 (12-18 Гц)" и "бета2 (18-30 Гц)":

График сеанса медитации со значениями параметра "медитация", волн "гамма1 (30-50 Гц)" и "гамма2 (50-70 Гц)":

     В качестве возможной альтернативы данной программе NeuroExperimenter (НейроЭкспериментатор) можно указать бесплатное приложение «ЭЭГ-медитация» для Windows, Brainwave Visualizer и входящее в комплект гарнитуры приложение Meditation Journal (Журнал медитации).

     Медитация с использованием обратной нейросвязи с помощью ЭЭГ NeuroSky MindWave Mobile – ускоренное самостоятельное изучение медитации. Общие вопросы ЭЭГ-медитации.

     Подробные описания ритмов, используемых в приложении Brainwave Visualizer, и примеры уровней ритмов при высоких значениях внимания и медитации.

     Вопросы и ответы по нейрогарнитуре NeuroSky MindWave Mobile в контексте практики медитации.

     Обзор приложения Meditation Journal (Журнал медитации).

     Обзор приложения «ЭЭГ-медитация» для Android для гарнитуры NeuroSky MindWave Mobile для практики медитации.

     Обзор приложения «ЭЭГ-медитация» для iOS для гарнитуры NeuroSky MindWave Mobile 2 для практики медитации.

     Бесплатное приложение "Маленький Будда" для нейрогарнитур NeuroSky для Android.

     Обзор приложения «ЭЭГ-медитация» для Windows для гарнитуры NeuroSky MindWave (а также для Mobile) для практики медитации.

     Ведь можно учиться медитировать и без ЭЭГ-гарнитуры? Конечно можно. Но с гарнитурой лучше.

     "Как медитация меняет ваш мозг и вашу жизнь". Дэниел Гоулмен и Ричард Дэвидсон.

     Сравнение ЭЭГ-гарнитур с точки зрения медитации: NeuroSky, Muse, Melomind, EMOTIV EPOC+, EMOTIV Insight и Neeuro SenzeBand.

     Любительский электроэнцефалограф проекта OpenEEG.

     Meditation with biofeedback using the electroencephalograph gadget NeuroSky MindWave Mobile, or accelerated self-study of meditation.

     The free 'EEG Meditation' app for Android.

     Comparison of the 5 headsets for meditation: NeuroSky MindWave Mobile, Muse, EMOTIV EPOC+, EMOTIV Insight and Melomind.