麻省理工学院创新初创公司 Elemind 开发了一种独特的 EEG 头带。图片来源：Elemind
源自麻省理工学院创新的初创公司 Elemind 开发了一种独特的 EEG 头带，旨在通过将声音刺激与佩戴者的脑波相结合来提高睡眠质量。
这款经过试点测试的设备有望缩短失眠患者的入睡时间。除了主要应用之外，该公司还探索更广泛的神经科学应用，包括改善记忆力和减少震颤，设想未来大脑状态可以像应用程序一样进行管理。
创新睡眠技术忙碌了一天之后，您是否在床上辗转反侧，希望自己的大脑能休息一下，然后睡一觉？
这听起来可能像科幻小说，但这正是初创公司 Elemind 的目标，该公司使用脑电图 (EEG) 头带发出与人们脑波一致的声音刺激，使人们更快地进入睡眠状态。
在一项针对患有入睡困难的成年人的小型研究[1]中，该设备刺激 30 分钟后，入睡时间缩短了 10 到 15 分钟。今年夏天，作为早期试点项目的一部分，Elemind 开始向一小部分用户推出其产品。
该公司由麻省理工学院教授 Ed Boyden（99 届）、MNG（99 届）、David Wang（05 届）、SM（10 届）、PhD（15 届）、前博士后 Nir Grossman、前媒体实验室研究员 Heather Read 和 Meredith Perry 创立，计划在更广泛地推广该设备之前收集早期用户的反馈。
Elemd 背后的科学Elemind 的团队认为，他们的设备比可能引起副作用和上瘾的安眠药有几个优势。
“我们希望为那些想要获得优质睡眠而又没有副作用的人提供一种非化学选择，这样你就可以享受自然睡眠的所有好处而又不必承担风险，”Elemind 首席执行官 Perry 说道：“我们认为有许多人会从这款设备中受益，无论你是不想服用安眠药的哺乳期妈妈，还是想要对抗时差的跨时区旅行的人，或者只是想提高第二天的表现并感觉自己可以更好地控制睡眠的人。”
从课堂到前沿研究David Wang 在麻省理工学院的学术生涯长达近 15 年，期间他获得了四个学位，并于 2015 年获得人工智能博士学位。2014 年，David Wang 与Grossman 共同授课时，他们开始合作，以非侵入方式测量大脑和身体的实时生物振荡。通过这项工作，他们对一种调节大脑的技术产生了浓厚的兴趣，这种技术使用精确定时的视觉、物理或听觉刺激，与大脑活动保持一致。
“你在测量某种变化的变量，然后你想根据该变量实时改变刺激。”Boyden 解释道，他向David Wang 与Grossman 介绍了一套数学技术，这些技术成为了 Elemind 的一些核心知识产权。
非侵入性脑调节装置的开发多年来，锁相刺激一直与植入大脑的电极一起使用，以阻止癫痫和震颤。但在 2021 年，王、格罗斯曼、博伊登和他们的合作者发表了一篇论文[2]，表明他们可以使用颅骨外的电刺激来抑制最常见的成人运动障碍——特发性震颤综合征。
研究结果令人鼓舞，但创始人决定先证明他们的方法在睡眠这个不太受监管的领域也有效。他们开发了一种系统，可以定时发送听觉脉冲，以促进或抑制大脑中的阿尔法振荡，这种振荡在失眠时会升高。
这开启了长达数年的产品开发过程，最终诞生了 Elemind 如今使用的头带设备。该头带通过脑电图测量脑电波，并将结果输入 Elemind 的专有算法，该算法用于通过骨传导驱动器动态生成音频。一旦设备检测到有人睡着了，音频就会慢慢减弱。
“我们有一个理论，即我们播放的声音会触发大脑中的听觉诱发反应，”David Wang 说：“这意味着我们让你的听觉皮层释放出这种电压脉冲，它会扫过你的大脑并干扰其他区域。一些佩戴过 Elemnd 的人称它为大脑干扰器。对于那些在睡觉前反复思考的人来说，他们的大脑正在积极运转。这会促使他们的大脑安静下来。”
Elemind 在神经科学及其他领域的未来发展Elemind 已与八所大学建立了合作关系，让研究人员能够探索该公司的方法在从震颤到记忆形成、阿尔茨海默病进展等一系列用例中的有效性。
David Wang 说：“我们不仅在开发这款产品，还通过收集高分辨率数据推动神经科学领域的发展，希望也能帮助其他人开展新的研究。”
此次合作取得了一些令人兴奋的成果。麦吉尔大学的研究人员发现，在睡眠期间使用 Elemind 的声学刺激可增加与运动功能相关的皮质区域的活动，并改善健康成年人在记忆任务中的表现。其他研究表明，该方法可用于减少患者的特发性震颤并增强镇静恢复。
Elemind 目前专注于睡眠应用，但随着科学的发展，该公司计划开发其他解决方案，从医疗干预到记忆和注意力增强。
“我们的愿景是，我们如何超越睡眠，最终打造出一个大脑应用商店，你可以像下载应用一样下载大脑状态？”Perry 说道 ：“我们如何才能让它成为一种工具，利用一个拥有多种刺激协议的硬件，应用于多种不同的应用？”
参考文献：
1. “一项关于 alpha 锁相听觉刺激治疗入睡困难症状的随机对照试验”，作者：Scott Bressler、Ryan Neely、Ryan M Yost 和 David Wang，2024 年 6 月 6 日，《科学报告》。DOI：10.1038/s41598-024-63385-1
2. “通过锁相破坏时间相干性以非侵入性方式抑制特发性震颤”，Sebastian R. Schreglmann、David Wang、Robert L. Peach、Junheng Li、Xu Zhang、Anna Latorre、Edward Rhodes、Emanuele Panella、Antonino M. Cassara、Edward S. Boyden、Mauricio Barahona、Sabato Santaniello、John Rothwell、Kailash P. Bhatia 和 Nir Grossman 著，2021 年 1 月 13 日，《自然通讯》。DOI：10.1038/s41467-020-20581-7
作者：麻省理工学院 Zach Winn
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