Изучение почерка с помощью лазера позволит увидеть отклонения в развитии детей или появление когнитивных расстройств на ранней стадии у взрослых. Луч зарегистрирует малейшие изменения особенностей того, как человек пишет или рисует. Согласно выводам ученых, почерк зависит от состояния коры головного мозга — она отвечает за точность и координацию движений. Поэтому малейшие нарушения работы этого органа будут видны на бумаге. Такой метод анализа займет всего несколько минут и будет применим даже к детям, которые еще не умеют писать, а только рисуют.
Письмо как диагноз
Изменения почерка зачастую свидетельствуют о нарушениях развития нервной системы — например, о болезни Паркинсона, расстройствах аутистического спектра, проблемах с координацией и других. В процесс рисования или написания текста ручкой на бумаге вовлечено множество систем человеческого тела. Этот процесс требует взаимосвязи мышечных действий с когнитивными способностями и органами чувств, отвечающими за зрение и осязание.
Ученые из Национального исследовательского ядерного университета (НИЯУ) МИФИ совместно с иностранными коллегами из Университета Астон (Великобритания), Института Вейцмана (Израиль) и Университета Оулу (Финляндия) сейчас работают над простым и быстрым методом выявления подобных нарушений по характеру письма и рисунка.
Для оценки письма необходим минимальный набор оборудования: лазер или лазерный диод, подсвечивающий лист бумаги, ручка, обычная цифровая камера, записывающая изменения лазерного света, и компьютер для анализа полученных результатов.
— Проходя через бумагу, лазерное излучение рассеивается, — пояснил «Известиям» профессор НИЯУ МИФИ и Астонского университета Игорь Меглинский. — Получающиеся при этом многочисленные рассеянные лучики света взаимодействуют между собой, в результате чего образуется хаотичная картина световых пятен микроскопического размера (спеклов). Когда человек двигает ручкой, нажимая на бумагу, ее структурные свойства меняются. Как следствие, происходят перемены и в картине этих пятен.
Таким образом, анализ движения спеклов позволяет с помощью специального алгоритма получить точную информацию о характере движения ручки в трех измерениях и во времени. Этот алгоритм прописан в программе, которая обрабатывает информацию с лазера, поступающую в компьютер. Далее программа интерпретирует данные, показывая врачу наличие нарушений в психике человека.
— Главный аспект в нашей разработке — это возможность дистанционно оценивать особенности движения кисти в трех измерениях, а также измерять степень нажатия на поверхность без дополнительных устройств ввода, — пояснил ведущий научный сотрудник Института Вейцмана Вячеслав Кальченко. — Это важно для получения адекватной информации о биомеханике движения руки в естественных условиях.
Подсветить проблему
Врачи уже ознакомились с новым методом и нашли множество вариантов его применения.
— В процессе обучения тем или иным действиям у детей в голове закладываются «программы» управления телом, — рассказал доцент кафедры психотерапии и сексологии Российской медицинской академии непрерывного профессионального образования Роман Захаров. — Они отвечают за произвольные (полностью контролируемые и управляемые) движения. Так формируются двигательные навыки, в том числе речь, рисование, письмо. При наличии патологии в головном мозге у ребенка замедляется или ухудшается формирование пластичности движений.
У взрослых нарушение почерка — первый признак появления заболеваний головного мозга. Таким образом, с помощью нового метода можно выявлять атеросклероз сосудов головного мозга и деменцию на ранней стадии — когда существующие способы диагностики просто не замечают болезни. Кроме того, исследование почерка позволит оценить реабилитационные мероприятия.
— Эффективность и экономическая доступность изделия дают неограниченные возможности, в частности в диагностической и реабилитационной работе, — подчеркнул Роман Захаров.
Хорошо, что метод можно будет применять для диагностики когнитивных расстройств детей, которые еще не умеют писать, отметил в разговоре с «Известиями» Игорь Меглинский.
— Особенности движения руки видны и при рисовании. Конечно, поставленный диагноз будет предварительным. Скорее, он просто покажет наличие или отсутствие проблем и необходимость дальнейшей диагностики. Это позволит существенно сократить применение дорогостоящих методов сканирования головного мозга (например, МРТ, ЭЭГ, ЭхоЭГ, ПЭТ и др.), уменьшить очереди и конечную цену диагностических процедур, а также даст возможность снизить нагрузку лечащего врача и медицинского персонала и сэкономить немало сил и времени пациентам, — уверен эксперт.
По словам Юрия Кузнецова, психиатра из Института Вейцмана и одного из авторов работы, рисование и письмо подразумевают точность движения, некоторый план, которого придерживается человек в момент совершения действия. Метод оценки движения с использованием лазерных спеклов помогает дать более точную оценку качествам линии и, как следствие, состоянию нервно-мышечной системы, участвующей в непосредственной реализации заданного действия.
Чтобы найти зависимость особенностей движения руки от того или иного заболевания, ученые проводят исследования почерка пациентов с уже установленной болезнью.