Исследователи из Университета Йорка, при поддержке коллег из Университета Ньюкасла и Лондонского университета королевы Марии, разработали платформу EgoActive для мониторинга активности младенцев в естественной среде.
Исследования в естественной среде предоставляют ценные данные о развитии и поведении людей, которые невозможно получить в контролируемых лабораторных условиях. Оценка взаимодействия младенцев с окружающим миром позволяет анализировать, как созревает мозг и что влияет на определенные модели поведения, проявляющиеся во взрослом возрасте.
EgoActive — компактная система мониторинга, оснащённая датчиком сердечной активности и камерой, крепящейся на голове, которая позволяет записывать и оценивать поведение младенцев в реальном мире. Разработанная междисциплинарной командой психологов, нейробиологов, биомедицинских инженеров, компьютерных учёных и математиков, платформа EgoActive обрабатывает аудиовизуальные данные, включая распознавание эмоций на лице и звуков, таких как плач.
Проект получил признание от Wellcome Leap как одно из самых перспективных исследований в области развития младенцев и был поддержан финансированием в размере $45 млн из программы First 1000 Days (1kD).
История создания
Создание программного обеспечения и концепции носимого устройства стало важным этапом, однако оставалась значительная практическая задача. Для эффективности устройства младенцы должны были практически не замечать его ношения, что требовало лёгких, комфортных и незаметных компонентов.
Для решения этой задачи команда привлекла консультантов из Protolabs для разработки окончательного дизайна продукта. Как эксперты в области дизайна продуктов и сложных производственных требований, Protolabs создали корпуса для камеры и датчика сердечной активности.
Выбор правильных материалов был критически важен. Корпус датчика сердечной активности должен был быть максимально тонким, для этого использовали полипропилен (PP). Повязка на голову также включала PP с элементом из жидкого силиконового каучука (LSR), что обеспечивало комфорт для младенцев. LSR позволял повязке мягко изгибаться вокруг головы ребёнка, сохраняя форму и обеспечивая электрическую и тепловую изоляцию.
Для разработки первоначального прототипа команда использовала итерационный процесс проектирования с 3D-печатью для проверки дизайна, посадки и механического поведения частей. Материалы, используемые в аддитивном производственном процессе, были идентичны или вели себя так же, как и те, что планировалось использовать в конечных продуктах.
С готовым дизайном и рабочим прототипом команда использовала литьё под давлением для создания начальных 3500 единиц, которые можно было использовать в полевых условиях.
Перспективы применения
Устройства уже используются для сбора данных от участников в Сан-Паулу, Бразилия, и Йорке, Великобритания. Команда планирует начать делиться предварительными результатами исследования с научным сообществом на конференциях летом 2024 года, а полные результаты будут опубликованы в 2025 году.
Исследование может предоставить важную информацию о нетипичных паттернах развития, позволяя учёным получать данные о таких расстройствах, как тревожность, аутизм и другие когнитивные нарушения. Полученные знания могут помочь в разработке образовательных практик, способствующих достижению наилучших результатов для детей — в их образовании, социальных взаимодействиях или карьере.
Елена Геангу отметила: «Многие учёные уже спрашивали нас, могут ли они использовать платформу EgoActive для своих исследований. Мы знаем, что учёные и практики действительно нуждаются в этих устройствах, поэтому нам нужно найти способ их распространения. Наша цель — распространить платформу EgoActive среди академических и профессиональных сообществ».