Приборы для измерения уровня стресса

Как фитнес-браслеты измеряют уровень стресса и насколько им можно доверять?

Современные фитнес-трекеры уже не ограничиваются подсчетом шагов и контролем сна — новые модели уже умеют определять уровень стресса в организме человека. Как это работает и насколько достоверны такие измерения? Зачем это вообще нужно?

Люди не всегда распознают физиологические признаки стресса, и их воспоминания о прошлых стрессовых событиях могут быть окрашены их текущим настроением. Но наблюдение за стрессом может помочь развить более внимательное отношение к своему телу и улучшить здоровье. Например, если можно определить, что определенные люди, места или занятия вызывают у вас стресс – и, например, повышение кровяного давления, – то можно изменить свои привычки, чтобы этого избежать.

Фитнес-браслеты, которые поддерживают определение уровня стресса, на самом деле измеряют изменение интервала между ударами сердца или вариабельность сердечного ритма.

Вариабельность сердечного ритма – один из самых надежных и неинвазивных показателей стрессовой реакции. Впервые исследователи связали вариабельность сердечного ритма со стрессом в 1960-х годах, когда врачи поняли, что тесты детей, которые до рождения находились в стрессовом состоянии, показали более регулярные интервалы между сердечными сокращениями по сравнению с детьми, не находящимися в стрессе.

Последующие исследования связали изменения вариабельности сердечного ритма с множеством заболеваний, от болезней сердца до диабета и посттравматического стрессового расстройства.

Хотя большинство людей думает, что сердце бьется в очень регулярном ритме, это не так. Фактически у здоровых молодых людей интервал между ударами сердца естественным образом варьируется до такой степени, что сердечный ритм в течение одного цикла дыхания (одного вдоха и одного выдоха) может изменяться на 10-15 ударов в минуту.

Но когда кто-то находится в стрессовой ситуации, вегетативная нервная система активирует реакцию «бей или беги» , что снижает вариабельность интервала между ударами сердца. Поэтому сердечный ритм в состоянии стресса может изменяться, например, только на два удара за цикл дыхания.

Значит ли это, что новый фитнес-браслет поможет четко отслеживать стресс, вы научитесь брать себя в руки и станете спокойны, как удав? Все не так просто.

Несмотря на то, что вариабельность сердечного ритма использовалась для измерения стресса на протяжении десятилетий, фитнес-трекерам может не хватать мощности для обработки данных. В клинических условиях исследователи все-таки используют компьютерные алгоритмы для очистки данных и отделения сигнала от шума. А большинство фитнес-трекеров не обладают большой вычислительной мощностью для такой сложной обработки.

Также нет единого мнения о том, как долго следует измерять частоту сердечных сокращений, чтобы точно определить вариабельность сердечного ритма.

Кроме того, проблема с использованием вариабельности сердечного ритма для измерения стресса заключается в том, что эту реакцию нервной системы могут вызвать как тревожные, так и приятные волнующие события. Чтобы фитнес-трекер мог определить, находится ли человек в состоянии стресса, ему необходимо также отслеживать контекст ситуации, в которой тот находится. Иными словами, чтобы фитнес-трекеры были эффективными, они должны собирать данные о том, что пользователь делает в любой момент времени. Причем речь не только о разных видах физической нагрузки. А как это делать, пока еще не придумали.

Источник

«Нам лучше не перенапрягаться»: в России создали первые часы для измерения уровня стресса

Nastya Nikolaeva

Авторы идеи устройства для измерения и управления уровнем стресса Emvio рассказали о том, как разработать инновационное устройство, не выезжая из страны, что такое стресс и какие знания можно получить из анализа кривой пульса человека.

Валерий Курышев

предприниматель, автор идеи устройства для измерения и управления уровнем стресса Emvio

С чего все началось

В 1998 году я закончил Рязанский радио-технический университет по специальности «приборы, системы и изделия медицинского назначения», защитил диссертацию и работал инженером-разработчиком биомедицинской техники. Позже около пяти лет я пробыл топ-менеджером в нескольких российских компаниях. Потеряв в очередной раз интерес к работе по найму, я ушел, получил EMBA в Стокгольмской школе экономики и запустил свой основной бизнес. Позже мне надоело заниматься тем, что просто приносит деньги, захотелось создать что-то для души. Так я заинтересовался исследованиями человеческих эмоций и созданием носимых устройств.

Чтобы понять эмоциональную составляющую, нужно либо залезть человеку в мозг, либо посмотреть, что об этом говорит тело, то есть на отклик периферической нервной системы. Различные фитнес-трекеры, устройства для ведения здорового образа жизни понимают его только как наличие физических нагрузок, то есть находятся около контроля здоровья. По сути, они создают комьюнити людей, которые стремятся соревноваться друг с другом и так увеличивать свою физическую активность. Во время работы над диссертацией я участвовал в разработке измерителя уровня содержания углекислого газа для устройства, которое борется с гипервентиляционным синдромом. Поэтому мне всегда казалось, что для достижения результата нужна биологическая обратная связь.

Я нашел единомышленников, и для начала мы подняли теоретическую часть. После первых экспериментов мы обнаружили, что можем измерять сильные эмоции (гнев, страх, радость), и планировали создать некий эмоциональный трекер. Но впоследствии мы не нашли этому полезного применения и решили перейти к контролю стресса, физиологического состояния организма, которое может навредить здоровью. Так мы с моим бывшим одногруппником Алексеем Алпатовым, который стал партнером, сменили первоначальную идею just for fun на ту, что сможет приносить людям пользу. Таким образом и появился замысел часов Emvio. Долгое время я просто рассказывал об этой идее своим друзьям и знакомым, и в конце концов один из них вывел меня на частного инвестора, который профинансировал опытно-конструкторскую работу. К проекту просто подключались те, кому это было интересно.

О разработке

Все наши опытные образцы целиком сделаны в России, а именно в Рязани, и в этом смысле мы, конечно, нетипичная для России компания. В Москве очень тяжело найти специалистов по электронике. В этой сфере на слуху — Зеленоград. Если это город микроэлектроники, то Рязань — город электронной промышленности: раньше там было много заводов, часть из них функционирует до сих пор, и там остались кадры, с которыми можно разрабатывать подобные устройства. Да, производство мы планируем перенести в Китай, как это делают все. Но на первом этапе заказывать разработку в другой стране дороже и сложнее. Все дорабатывается на ходу: поскольку устройство новое, даже ТЗ дать тяжело.

Наше устройство — одно из первых в своем роде. В октябре появился американский стартап, который сделал браслет для контроля стресса. У них — неплохая маркетинговая составляющая, но судя по технической стороне изделия, им, по сути, нужно будет переделать его с нуля. Это распространенное явление: на Indiegogo частенько появляются проекты, у которых есть только компьютерные 3D-модели и заявления о том, что продукт будет очень классным. Мы отнеслись к этому максимально осторожно, поскольку пообещать можно все, а вот сделать тяжелее. Поэтому пошли по классике: создали комплект чертежей, то есть набор конструкторской документации, затем — прототипы, получили первые результаты и точное понимание, что сможем обеспечить тот функционал, который заявили. Вообще мы планировали запустить кампанию в октябре, но задержались из-за технической составляющей: несколько раз корректировали концепцию устройства и только после этого решили рассказать о себе.

Об актуальности проблемы

Основоположником учения о стрессе является Ганс Селье. Он установил, что реакция стресса универсальна для всех млекопитающих: мыши и крысы так же на него реагируют, а при длительном стрессе у них проявляются те же симптомы, что и у людей, такие как язвенная болезнь желудка. Суть в том, что мы не чувствуем стресса. Мы ощущаем предварительную стадию, когда нам плохо. Далее с развитием стрессовой реакции происходит выработка кортизола: биохимия тела значительно меняется, и мы испытываем скорее положительные эмоции, чем отрицательные.

Но стресс — не абсолютное зло, он нам нужен: мы должны получать вызовы и отвечать на них. Поэтому мы не хотим гасить состояние стресса, мы хотим ограничивать его по времени. Короткий стресс позитивен, а затяжной — негативен. То есть если у вас плохие отношения с начальником, организм вырабатывает излишнее количество адреналина и энергии. А мы вырабатываем и фактически страдаем от того, что в повседневной жизни не реализуем этот дополнительный энергетический ресурс, а тратим его вхолостую. И от этого начинаем болеть. Кроме того, в работе нам пришлось пересмотреть устоявшиеся мнения. Молодые люди, например, больше подвержены стрессу, чем взрослые, хотя раньше казалось, что наоборот. Несмотря на большую продолжительность жизни, женщины сильнее подвержены стрессу, чем мужчины.

Когда человек чувствует себя больным, стресс понятен, но когда он чувствует себя здоровым и ему вообще-то неплохо, ничто, кроме Emvio, не покажет, что организм находится в стрессовом состоянии. Эта проблема в принципе не проработана: до нас никто не снимал уровень стресса в реальном времени. Человек живет 24 часа в сутки, с ним что-то происходит, он пришел к врачу, когда почувствовал себя плохо, и только в этот момент ему замерили стресс. Но ведь надо понять, почему он возник.

О методологии

Emvio вычисляет уровень стресса по пульсу, передает информацию по Bluetooth Low Energy в приложение на смартфоне, которое присылает его владельцу push-рекомендации. В разработке мы ориентировались на отечественную методологию, которая долгое время создавалась известным кардиологом Романом Марковичем Баевским. Мы модифицировали его классическую формулу — сделали шкалу конечной от 1 до 10. Мы подали заявку на регистрацию этой модели в патентную службу США и прошли первый этап анализа на правильность оформления.

Таким образом, Emvio собирает информацию о пульсе, точнее, его вариабельности. Пульсоксимитры всегда показывают сильно усредненное значение пульса, на самом деле удары сердца отличаются, важен интервал между ними. Суть в том, что, когда человеку хорошо, его сердце бьется хаотично. И наоборот, когда мозг выделяет большую порцию кортизола, который еще называют гормоном стресса, сердце начинает работать по-другому: оно начинает стучать как метроном — в строгом ритме. Прибор эту информацию анализирует и запоминает.

Холтеровский мониторинг — метод электрофизиологической инструментальной диагностики, предложенный американским биофизиком Норманом Холтером

Emvio скажет вам, что вы вышли в высокий стресс, а если вы долго находитесь в этом состоянии, он начнет давать советы. «Долго» — это уже через несколько часов, потому что в принципе лучше не перенапрягаться. Пока мы исходим из такой парадигмы, а впоследствии будем опираться на накопленные знания от наших пользователей. Прибор может оказать колоссальную помощь врачам, потому что для эффективной борьбы со стрессом нужно найти его причину. Врач даст вам холтеровский монитор, ручку и блокнот, в который нужно будет записывать то, что происходит вокруг, когда вы волнуетесь. В нашем программном обеспечении есть функция, фиксирующая события, которые приводят к увеличению или снижению уровня стресса. То есть мы автоматизируем этот процесс и делаем его объективнее — Emvio зафиксирует не то, что кажется человеку значимым, а то, что важно на самом деле. Одна из форм снижения стресса — осознание стрессора. Но мы не можем его осознать, потому что не чувствуем этого состояния, а значит, и не даем себе отдыха. Чтобы сделать прибор ближе к пользователю, мы добавим в него трекер физической активности, поскольку сидение на диване — одна из самых распространенных форм борьбы со стрессом.

О краудфандинге

На самой первой стадии проекта мы договорились, что для привлечения дополнительного финансирования и тестирования спроса мы будем использовать Kickstarter. Разработка завершена, готовы видео и рекламные материалы, так что кампания уже стартовала. Конечно, очень надеемся, что наш проект покажется людям интересным. Из восьми вариантов дизайна, с которым нам помогла итальянская компания Simplicity Design, на основании тестирования в мы выбрали два: пластиковую (более доступную, если пользователю важна только функциональность) и металлическую (более презентабельную, если важна имидж-составляющая). Стоить они будут 199 и 249 долларов соответственно в расчете на партию в тысячу образцов. Это довольно высокая стоимость, цены на такие устройства сейчас снижаются. Поэтому мы рассчитываем на интерес большого числа людей и тоже снизим стоимость, если выйдем на массовое производство.

Проблема в том, что в краудфандинге очень выросла конкуренция за качество исполнения рекламных материалов. Некоторым просто не хватает денег на разработку образца, потому что все уходит на съемку видеоролика и тому подобное. Это мина замедленного действия. Если раньше можно было на любительскую камеру снять, как изобретатель расписывает свою идею маркером на доске, то сейчас такое даже никто смотреть не будет: нет ролика со звездой — денег не получишь. Мы бы не стали в этом участвовать, если бы не рассчитывали, что продукт будет интересен и что мы сможем сделать его таким, каким задумали.

О новых возможностях

Во время экспериментов мы использовали в качестве эмоциональных стимулов художественные фильмы. Оказалось, что пульсовая кривая после некоторой обработки может многое рассказать о том, что человек чувствует во время просмотра. Восприятие очень сильно зависит от монтажа: с точностью до кадра мы можем узнать, какая сцена «не прокатила». Поэтому мы также занимаемся проработкой применения Emvio для B2B рынка.

Мы разработали программу, которая синхронизирует видеоряд с показателями пульса. Например, кривая стресса человека, смотревшего фильм «Начало» Кристофера Нолана, показывает, что он испытывает максимальные переживания на сцене смерти главной героини, которая вставлена прямо посередине картины. Фильм был бы интересней, если бы это случилось ближе к концу, потому что так Нолан просто выключил наше восприятие задолго до него. Кроме того, по кривым пульса также видно, что эта реакция была близка к состоянию беспомощности: человек испытал стресс с ощущением, что он ничего не может изменить. Стресс в конце фильма, когда все стреляют, был с превалирующей эмоцией гнева. Практика показывает, что лучше всего мы запоминаем свою самую интенсивную реакцию. В данном случае ту, что случилась задолго до финала.

Творчество при этом никуда не девается: технология не позволяет сгенерировать видео, она помогает его только оценить. Например, в фильме «Королевство полной луны» есть пожилой персонаж в красной куртке, который объясняет, что происходит. Он несет очень важную функцию: выбивает тебя из шаблона, дает информацию и как маяк фокусирует внимание в кадре, то есть выполняет, как в театре, роль затемнения зала и освещения сцены. Это нетривиальный изобразительный прием. Выдумать его может только человек. В коммерческом кино использование наших технологий на стадиях монтажа может значительно повысить смотрибельность. Сейчас мы ищем, с кем снять ролик с прогнозируемой реакцией зрителя.

Стресс — это реакция отложенная, он может возникнуть примерно за минуту и быстро реализоваться, а может появиться и проявляться постоянно. Мы много кого изучали, но в основном здоровых людей, которые сопереживали героям, а после возвращались в спокойное состояние. Однажды мы исследовали кривую пульса пожилого профессора 60 лет, у которого уже с начала фильма стресс был где-то 7–8 баллов. Потом мы аккуратно спросили, что случилось. Оказалось, что он разбил новую машину, которую он не успел застраховать, и нанес еще кому-то ущерб. Позже стало известно, что трех дней в таком состоянии хватило, чтобы у него вскрылась язва.

О перспективах

Если все будет хорошо и наш проект покажется интересным большому количеству людей, мы планируем запустить серийное производство Emvio. Наш научно-исследовательский центр я хотел бы оставить в России, у нас уже есть сформированный костяк команды. По медицинской составляющей мы сотрудничаем с кафедрой общей физиологии с курсом психофизиологии Рязанского медицинского университета. Нас консультирует ее заведующий Михаил Михайлович Лапкин, который долгое время работал с Баевским. Если разработчики у нас есть, то производство в России настроить очень тяжело: тут же упираешься в отсутствие кадров, культуры качества и так далее. Основная проблема таких стартапов в том, что у нас в принципе утрачена инфраструктура производства электронной техники. Начиная с 80-х годов она деградировала.

Часть нашей продукции будет продаваться в России, но мы не ждем здесь ажиотажного спроса из-за достаточно высокой стоимости и курса доллара. Предварительно мы делали таргетинг нашего продукта в «Фейсбуке» и увидели, что интерес к Emvio выше всего в США. Это неудивительно: стрессом в Штатах занимается регулярное здравоохранение. По их исследованиям, 20% американцев получают консультацию по стрессу от своего лечащего врача, и этот показатель считается низким.

Я считаю эмоциональное выгорание, о котором сейчас часто говорят, последствием стресса. Львиная доля техногенных катастроф совершается из-за человеческого фактора. Emvio визуализирует стресс и помогает человеку учиться его преодолевать, то есть дает дополнительный способ личного или корпоративного контроля. Все мы ищем счастья, его рецепта нет, это целый комплекс разных факторов. Emvio в переводе с греческого означает «жить». Они помогают снизить уровень несчастья и найти силы, чтобы стать счастливым.

Источник